Способ разрушения льда и устройство для его осуществления

Группа изобретений относится к технологии разрушения ледяного покрова на водоемах. Способ разрушения льда включает выпуск из подводной пусковой установки через открытую сверху заполненную водой пусковую шахту пробойника с обеспечением достижения им поверхности льда. В качестве пробойника используют твердое полое тело, имеющее в нижней части отверстие, сообщенное с его полостью. Для выпуска пробойника осуществляют подачу взрывчатого газа в полость пробойника через полую закрытую сверху и снизу камеру, сообщенную с пробойником с помощью соединительной трубы, введенной в его полость, с обеспечением заполнения взрывчатым газом полости пробойника и полости камеры. После этого осуществляют инициирование взрыва находящегося в полости пробойника и в полости камеры взрывчатого газа, обуславливающего движение пробойника за счет выброса из его полости образующихся при взрыве продуктов, а также выпуск из шахты потока парогазовой смеси, образующейся при взаимодействии указанных продуктов с заполняющей шахту водой. Устройство для разрушения льда включает подводную пусковую установку, содержащую открытую сверху пусковую шахту, в которой расположен пробойник. Устройство содержит также закрытую сверху и снизу подводную полую камеру, сообщенную с пробойником с помощью соединительной трубы, введенной в его полость, а также расположенные в камере средство подвода взрывчатого газа и средство инициирования взрыва взрывчатого газа. Технический результат, обеспечиваемый группой изобретений, заключается в повышении эффективности разрушения льда за счет одновременного ударного и чрезвычайно эффективного теплового разрушающего воздействия на него. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к технологии разрушения ледяного покрова на водоемах.

Известны способ разрушения льда и устройство для его осуществления, описанные в [RU 2356777].

Рассматриваемые способ и устройство предусматривают создание области повышенного давления в замкнутом пространстве, образованном стаканами цилиндрической формы, вложенными один в другой и расположенными в воде с возможностью перемещения относительно друг друга в вертикальном направлении. Разрушение льда осуществляют динамическим действием дна верхнего стакана на внутреннюю поверхность ледяного покрова, вызванным взрывом газовой смеси, поданной в пространство между донными частями двух стаканов.

Однако в данном способе и устройстве не обеспечивается разгон ударяющего о поверхность льда верхнего стакана, вследствие чего ему не удается накопить большого запаса кинетической энергии, что снижает силу его удара о поверхность льда.

Известны способ разрушения льда и устройство для его осуществления [RU 2066657], которые выбраны в качестве ближайших аналогов заявляемых способа и устройства.

Рассматриваемый способ включает выпуск из подводной пусковой установки через открытую сверху заполненную водой пусковую шахту пробойника, в качестве которого используют полое тело обтекаемой формы, с обеспечением удара его головной частью поверхности льда. Перед выпуском пробойника ему придают положительную плавучесть путем замещения в его полости воды сжатым газом. При этом пробойник разгоняется до скорости, необходимой для накопления им запаса кинетической энергии, достаточной для разрушения льда при ударе о его поверхность.

Рассматриваемое устройство включает подводную пусковую установку, содержащую открытую сверху пусковую шахту, расположенный в указанной шахте пробойник, выполненный в виде твердого полого тела, имеющего в нижней части отверстие, сообщенное с его внутренней полостью, и головную часть, предназначенную для удара о поверхность льда. Устройство также содержит средство для подвода в его полость сжатого газа.

В данных способе и устройстве разрушение льда достигается за счет ударного воздействия пробойника на поверхность льда. Однако ударное воздействие не сопровождается разрушающим воздействием другой природы, таким как тепловое воздействие.

Задачей заявляемых способа и устройства является повышение эффективности разрушения льда за счет одновременного ударного и теплового разрушающего воздействия на него.

Заявляемый способ включает выпуск из подводной пусковой установки через открытую сверху заполненную водой пусковую шахту пробойника с обеспечением достижения им поверхности льда, при этом в качестве пробойника используют твердое полое тело, имеющее в нижней части отверстие, сообщенное с его полостью.

Новым в заявляемом способе является то, что для выпуска пробойника осуществляют подачу взрывчатого газа в полость пробойника через полую закрытую сверху и снизу камеру, сообщенную с пробойником с помощью соединительной трубы, введенной в его полость, с обеспечением заполнения взрывчатым газом полости пробойника и полости камеры, после чего осуществляют инициирование взрыва находящегося в полости пробойника и в полости камеры взрывчатого газа, обуславливающего движение и выпуск из шахты пробойника за счет выброса из его полости образующихся при взрыве продуктов, а также выпуск из шахты потока парогазовой смеси, образующейся при взаимодействии продуктов взрыва с заполняющей шахту водой.

В частном случае выполнения способа перед выпуском пробойника осуществляют подачу в пусковую шахту воздуха.

Заявляемое устройство включает подводную пусковую установку, содержащую открытую сверху пусковую шахту, расположенный в указанной шахте пробойник, выполненный в виде твердого полого тела, имеющего в нижней части отверстие, сообщенное с его внутренней полостью.

Новым в заявляемом устройстве является то, что оно содержит закрытую сверху и снизу подводную полую камеру, сообщенную с пробойником с помощью соединительной трубы, введенной в его полость, а также расположенные в камере средство подвода взрывчатого газа и средство инициирования взрыва взрывчатого газа.

В частном случае выполнения устройства пусковая шахта снабжена средством подвода в нее воздуха.

Принципиально важным в заявляемом способе является осуществление взрыва взрывчатого газа, которым заполняют полость пробойника, а также полость камеры, сообщенной с полостью пробойника через соединительную трубу. В результате взрыва пробойник осуществляет реактивное движение за счет выброса образующихся в его полости продуктов. При этом пробойник приобретает достаточно большой запас кинетической энергии, обуславливающий значительную силу удара пробойника о поверхность льда. Кроме того, взрыв относительно большого объема взрывчатого газа, находящегося в полостях камеры и пробойника, сопровождается возникновением высокого давления в пробойнике и выделением большого количества тепла, в результате чего происходит нагрев пробойника, который продвигается через толщу льда, вызывая его таяние до тех пор, пока давление газа и его температура оказываются достаточными для его продвижения. Описанный взрыв вызывает также формирование горячего парогазового потока, образующегося при взаимодействии продуктов взрыва и воды, находящейся внутри пусковой шахты и над ней в зоне перемещения пробойника.

Таким образом, техническим результатом, достигаемым при реализации способа, является повышение эффективности разрушения льда за счет одновременного ударного и чрезвычайно эффективного теплового разрушающего воздействия на него.

В случае когда осуществляют подачу в пусковую шахту воздуха, происходит аэрирование воды и, как следствие, снижение ее плотности, что способствует снижению сопротивления среды, в которой происходит движение пробойника и парогазового потока.

Принципиально важным в заявляемом устройстве является использование в нем полого пробойника и полой камеры, которые сообщены друг с другом с помощью соединительной трубы, а также наличие средств, обеспечивающих заполнение их полостей взрывчатым газом и инициирование взрыва находящегося в указанных полостях газа с образованием высокотемпературных газов высокого давления.

Выбранная конструкция устройства позволяет обеспечить реактивное движение пробойника за счет выброса струи высокотемпературного реактивного потока газов высокого давления, а также нагрев пробойника и окружающей среды и создание горячего парогазового потока, выпускаемого из пусковой шахты и достигающего поверхности льда. При этом пробойник приобретает запас кинетической энергии, обуславливающий значительную силу удара пробойника о лед, а указанные выше тепловые факторы обеспечивают эффективное продвижение пробойника сквозь толщу льда за счет его расплавления до тех пор, пока давление газа и его температура оказываются достаточными для этого - вплоть до образования сквозного канала во льду.

Таким образом, техническим результатом, достигаемым при реализации устройства, является повышение эффективности разрушения льда за счет одновременного ударного и чрезвычайно эффективного теплового разрушающего воздействия на него.

В случае когда пусковая шахта снабжена средством подвода в нее воздуха, обеспечивается аэрирование воды в ней, что способствует снижению сопротивления движения пробойника и парожидкостного потока.

На фигуре представлен общий вид заявляемого устройства.

Способ осуществляют следующим образом.

Пусковую установку, включающую горизонтально ориентированное основание, на котором смонтированы вертикально ориентированная открытая сверху пусковая шахта с размещенным в ней пробойником и вертикально ориентированная закрытая сверху и снизу камера, сообщенная с помощью трубы с полостью пробойника. Пусковую установку погружают в воду под лед. Высота пусковой шахты соизмерима с глубиной погружения и выбирается из расчета достижения пробойником льда. При этом для облегчения возврата пробойника в исходное положение длину пробойника следует выбирать больше толщины льда, тогда нижняя часть пробойника остается внутри пусковой шахты. Размер камеры выбирают из условия возможности размещения в ней значительного объема взрывчатого газа, при взрыве которого обеспечивается продвижение пробойника сквозь толщу льда и создание парогазового потока, обладающего значительной тепловой энергией.

Пусковая установка может быть установлена, в частности, на подводной платформе или на подводном судне. Пробойник размещают в пусковой шахте с зазором относительно ее стенок с возможностью его перемещения во внутреннем пространстве шахты в направлении снизу вверх. Перед выпуском пробойника пусковая шахта и полость пробойника заполнены водой.

Заполняют полость камеры и полость пробойника взрывчатым газом, в качестве которого может быть использована, например, смесь водорода с воздухом, смесь бензина и его паров с воздухом, а также смесь природного газа (метана) с воздухом. При этом по мере заполнения полости пробойника взрывчатым газом происходит вытеснение воды из его полости и, соответственно, из пусковой шахты.

Инициируют взрыв взрывчатого газа в полости камеры и в полости пробойника, в частности, с помощью средства электрического поджига. Образующиеся в результате взрыва высокотемпературные газообразные продукты, находящиеся под высоким давлением, вырываются из расположенного в нижней части пробойника отверстия, благодаря чему пробойник начинает реактивное движение вверх, достигая поверхности льда. Далее пробойник проходит сквозь лед, вызывая его плавление, до тех пор, пока давление газа и его температура оказываются достаточными для продвижения пробойника. Кроме того, при взаимодействии горячих продуктов взрыва с водой образуется горячий восходящий парогазовый поток, который движется в зазоре между стенками пусковой шахты и наружной поверхностью пробойника, поднимается вверх и достигает поверхности льда и проникает в него. Происходит интенсивное таяние льда.

Перед выпуском пробойника из пусковой шахты может быть осуществлена подача в ее внутреннее пространство воздуха с целью снижения сопротивления среды движению пробойника и парогазового потока.

При пробитии пробойником верхней кромки льда на границе с воздухом реактивное действие струи газов прекращается, и пробойник возвращается в исходное положение.

На платформе могут быть установлены несколько шахт с пробойниками.

Устройство включает подводную пусковую установку, содержащую открытую сверху и закрытую снизу пусковую шахту 1, в частности, смонтированную на подвижной подводной платформе 2. В пусковой шахте 1 расположен пробойник 3, выполненный в виде твердого полого тела, имеющего в нижней части отверстие 4, сообщенное с его внутренней полостью 5, и головную часть 6, предназначенную для удара о поверхность льда 7.

Устройство также содержит смонтированную на основании 2 закрытую сверху и снизу подводную полую камеру 8, сообщенную в нижней части с пробойником 3 с помощью соединительной трубы 9, один концевой участок которой введен в полость 5 пробойника 3, а другой установлен в полости камеры 8.

Кроме того, устройство содержит расположенное в камере 8 средство подвода взрывчатого газа, выполненное в виде трубки 10, обеспечивающей подвод водорода, и трубки 11, обеспечивающей подвод воздуха, которые подаются в количествах, обеспечивающих образование взрывчатой смеси указанных газов. В камере 8 смонтировано средство 12 инициирования взрыва взрывчатого газа, выполненное, в частности, в виде средства электрического поджига.

Пусковая шахта 1 снабжена средством подвода в нее воздуха, включающим трубопровод 13, концевой участок которого расположен в полости шахты 1.

Устройство может содержать также механическое средство (на чертеже не показано), обеспечивающее возврат пробойника 3 в пусковую шахту 1 после соударения со льдом 7.

Устройство работает следующим образом.

Пусковую установку погружают в водоем и устанавливают ее подо льдом 7.

Пробойник 3 размещают в пусковой шахте 1 с зазором относительно ее стенок для обеспечения возможности его перемещения во внутреннем пространстве шахты 1. Перед началом работы пусковая шахта 1 и полость 5 пробойника 3 заполнены водой.

Через трубку 10 подают в камеру 8 воздух, а через трубку 11 - водород в количествах, которые образуют взрывчатый газ, при этом взрывчатый газ поступает по трубе 9 в полость 5 пробойника 3, вытесняя из нее воду. Через трубку 13 подают воздух в пусковую шахту 1 для аэрирования воды. Инициируют взрыв взрывчатого газа с помощью средства 12 электрического поджига.

Из расположенного в донной части пробойника 3 отверстия 4 вырывается струя образующихся при взрыве высокотемпературных газов, вследствие чего осуществляется реактивное движение пробойника 3 вверх. При этом за счет энергии взрыва происходит нагрев пробойника 3 и окружающей среды. Нагретый пробойник 3 ударяет своей головной частью 6 поверхность льда 7. Кроме того, в условиях высоких давления и температуры при взаимодействии газообразных продуктов взрыва друг с другом и с водой происходит образование восходящего горячего парогазового потока, который поднимается вверх по шахте 1 между ее стенками и стенками пробойника, который достигает поверхности льда и пронизывает его.

За счет удара пробойником 3 льда 7 и указанных факторов теплового воздействия происходит разрушение и таяние льда при продвижении пробойника через толщу льда до тех пор, пока давление газа и его температура оказываются достаточными для продвижения пробойника.

1. Способ разрушения льда, включающий выпуск из подводной пусковой установки через открытую сверху заполненную водой пусковую шахту пробойника с обеспечением достижения им поверхности льда, при этом в качестве пробойника используют твердое полое тело, имеющее в нижней части отверстие, сообщенное с его полостью, отличающийся тем, что для выпуска пробойника осуществляют подачу взрывчатого газа в полость пробойника через полую закрытую сверху и снизу камеру, сообщенную с пробойником с помощью соединительной трубы, введенной в его полость, с обеспечением заполнения взрывчатым газом полости пробойника и полости камеры, после чего осуществляют инициирование взрыва находящегося в полости пробойника и в полости камеры взрывчатого газа, обуславливающего движение пробойника за счет выброса из его полости образующихся при взрыве продуктов, а также выпуск из шахты потока парогазовой смеси, образующейся при взаимодействии указанных продуктов с заполняющей шахту водой.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перед выпуском пробойника осуществляют подачу в пусковую шахту воздуха.

3. Устройство для разрушения льда, включающее подводную пусковую установку, содержащую открытую сверху пусковую шахту, расположенный в указанной шахте пробойник, выполненный в виде твердого полого тела, имеющего в нижней части отверстие, сообщенное с его внутренней полостью, отличающееся тем, что устройство содержит закрытую сверху и снизу подводную полую камеру, сообщенную с пробойником с помощью соединительной трубы, введенной в его полость, а также расположенные в камере средство подвода взрывчатого газа и средство инициирования взрыва взрывчатого газа.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что пусковая шахта снабжена средством подвода в нее воздуха.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области борьбы с весенними паводками, в частности к области экологической охраны рыбной фауны рек и среды обитания людей вблизи рек при весенних паводках.

Изобретение относится к области ледотехники, в частности к средствам разрушения ледяного покрова. Способ разрушения ледяного покрова осуществляется судном на воздушной подушке при его движении по льду с резонансной скоростью.

Морская технологическая ледостойкая платформа включает надводную часть 1 с горизонтальной технологической площадкой 2 сверху, сообщенную с подводной частью 3, выполненной в виде водоизмещающего корпуса, якорную систему удержания, балластные цистерны 8, расположенные в водоизмещающем корпусе.

Изобретение относится к области ледотехники, в частности к средствам разрушения ледяного покрова. Способ разрушения ледяного покрова осуществляется судном на воздушной подушке при его движении по льду с резонансной скоростью.

Накладное противоледное покрытие гидротехнического сооружения 1, например, пазов и затворов ГЭС выполнено в 2 вариантах. Плиты 2, 3 покрытия из полимерного антиадгезионного материала на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена с молекулярной массой не менее 3 миллионов углеродных единиц с добавлением от 2 до 4% либо дисульфида молибдена, либо двуокиси титана, либо от 5 до 10% графита, обладающие повышенным коэффициентом линейного расширения, закреплены на сооружении с температурными зазорами.

Изобретение относится к области ледотехники, в частности к средствам разрушения ледяного покрова. Способ разрушения ледяного покрова осуществляется судном на воздушной подушке при его движении по льду с резонансной скоростью.

Изобретение относится к области ледотехники, в частности к средствам разрушения ледяного покрова. Способ разрушения ледяного покрова осуществляется судном на воздушной подушке при его движении по льду с резонансной скоростью.

Изобретение относится к области ледотехники, в частности к средствам разрушения ледяного покрова. Способ разрушения ледяного покрова осуществляется судном на воздушной подушке при его движении по льду с резонансной скоростью.

Изобретение относится к области ледотехники, в частности к средствам разрушения ледяного покрова. Способ разрушения ледяного покрова осуществляется судном на воздушной подушке при его движении по льду с резонансной скоростью.

Изобретение относится к области ледотехники, в частности к средствам разрушения ледяного покрова. Способ разрушения ледяного покрова осуществляется судном на воздушной подушке при его движении по льду с резонансной скоростью.

Изобретение относится к способу разрушения ледяного покрова подводным судном путем возбуждения во льду изгибно-гравитационных волн при движении судна с резонансной скоростью. Способ заключается в увеличении волнового сопротивления за счет повышения температуры воды под ледяным покровом. При этом судно перемещают подо льдом с включенными предварительно установленными на верхней палубе нагревательными элементами в течение времени, за которое оно пройдет расстояние не меньше двух длин резонансных изгибно-гравитационных волн. Затем судно разворачивают на 180°, отключают нагревательные элементы и перемещают в обратном направлении также с резонансной скоростью. Изобретение позволяет обеспечить увеличение толщины разрушаемого льда. 2 ил.

Изобретение относится к ледотехнике, в частности к судам на воздушной подушке, разрушающим ледяной покров путем возбуждения в нем резонансных изгибно-гравитационных волн. Одновременно с поступательным движением судно на резонансной скорости совершает циркуляцию в течение времени, равного периоду резонансных изгибно-гравитационных волн. Технический результат заключается в повышении эффективности разрушения ледяного покрова. 2 ил.

Изобретение относится к области судостроения и касается эксплуатации судна в ледовых условиях. Устройство для повышения ледовых качеств судна характеризует способ придания не ледоходному судну способность двигаться во льдах и повышение ледовых качеств ледоколу. Устройство содержит негерметичную конструкцию с формой для наезда судна на ледовое поле и отвода разбитого льда вбок под ледовое поле с возможностью пропускания надледного снега сквозь себя через сквозные окна спереди и сзади, рабочие органы и различные устройства, закрепленные на конструкции для различных операций по транспортировке снега, разрушению льда и его отвода, растаскиванию ледяных заторов, преодолению высоких торосов, уменьшению качки судна на открытой воде, хотя бы одну силовую установку с приводом для удара по рабочим органам и(или) конструкции устройства для разрушения ледяного поля. 8 ил.

Изобретение относится к области добычи полезных ископаемых континентального шельфа замерзающих морей. Устройство для защиты морского стационарного сооружения 1 от дрейфующего льда 2 представляет собой расположенные на расстоянии от морского стационарного сооружения 1 излучатели сверхвысокочастотной энергии, связанные электрически с источником преобразования электроэнергии в энергию сверхвысокой частоты. В качестве излучателей сверхвысокочастотной энергии использованы ультразвуковые излучатели 6, а устройство снабжено окружающим морское стационарное сооружение 1 цилиндрообразной формы кольцевым ограждением 3 из железобетона, на часть своей высоты погружаемым в морскую воду. На наружной поверхности боковой стенки кольцевого ограждения 3 в шахматном порядке размещены излучатели 6, выполненные ультразвуковыми. Кольцевое ограждение 3 выполнено из соединяемых между собой модулей, каждый из которых представляет собой часть стенки кольцевого ограждения, которое установлено с возможностью вращения вокруг стационарно морского установленного сооружения. Технический результат заключается в снижении энергозатрат и трудоемкости разрушения льда и увеличении производительности при создании возможности гарантированно дефрагментировать ледяной покров при сохранении вокруг буровой установки акватории, не покрытой льдом. 2 ил.

Изобретение относится к проведению предупредительных работ для предотвращения ледяного заторообразования на участках рек и может быть использовано для разупрочнения ледяного покрова, в частности, в местах вблизи гидротехнических сооружений: плотин, дамб, мостов и т.п. Способ может быть также использован экипажами ледоколов или других судов в морях и океанах для разрушения массивов льда, исключая при этом затратный наезд на ледяной покров. Способ разрушения ледяного покрова включает размещение в зоне разрушения ледяного покрова по меньшей мере одного рукава, герметичного с одного конца, выполненного из биоразлагаемого полимерного материала, снабженного средством инициирования взрыва и обратным клапаном, соединение другого конца рукава с источником гремучего газа, подачу гремучего газа в рукав с обеспечением заполнения рукава под давлением подаваемого газа, отключение от источника гремучего газа и инициирование взрыва гремучего газа, находящегося в рукаве, с последующим детонационным разрушением ледяного покрова. Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности разрушения ледяного покрова вблизи гидротехнических сооружений и судов без нанесения им ущерба; разрушение льда в любом месте акватории рек, озер, морей и океанов; экологичность способа разрушения льда, а также расширение арсенала средств. Кроме того, заявляемый способ достаточно прост в применении и легко осуществим в любой необходимой точке за счет компактности входящего в комплект оборудования. 7 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к ледокольным работам. Предложен способ разрушения ледяного покрова судном на сжатом пневмопотоке путем возбуждения во льду резонансных изгибно-гравитационных волн при его движении, причем одновременно с поступательным движением судна создают дополнительную нагрузку на лед, направленную вниз, формирующую газодинамическую струю от нагнетания импеллером высокого давления, сопло которого расположено под днищем корпуса под углом в вертикальной плоскости к продольной оси судна и перпендикулярно - к горизонтальной, от закрепленных подвижных горизонтальных перегородок на оси вращения, расположенных в носовой и кормовой частях судна посредством одновременной дифферентовки судна на корму, при этом струю высокого давления выбирают достаточной для создания максимального дифферента судна на корму, возникающего от давления газодинамической струи при заданной высоте открытия подвижных горизонтальных перегородок, которые создают аэродинамическую подъемную силу на носовую часть судна. Изобретение позволяет повысить эффективность разрушения ледяного покрова. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Группа изобретений относится к технологии разрушения ледяного покрова на водоемах. Способ разрушения льда включает выпуск из подводной пусковой установки через открытую сверху заполненную водой пусковую шахту пробойника с обеспечением достижения им поверхности льда. В качестве пробойника используют твердое полое тело, имеющее в нижней части отверстие, сообщенное с его полостью. Для выпуска пробойника осуществляют подачу взрывчатого газа в полость пробойника через полую закрытую сверху и снизу камеру, сообщенную с пробойником с помощью соединительной трубы, введенной в его полость, с обеспечением заполнения взрывчатым газом полости пробойника и полости камеры. После этого осуществляют инициирование взрыва находящегося в полости пробойника и в полости камеры взрывчатого газа, обуславливающего движение пробойника за счет выброса из его полости образующихся при взрыве продуктов, а также выпуск из шахты потока парогазовой смеси, образующейся при взаимодействии указанных продуктов с заполняющей шахту водой. Устройство для разрушения льда включает подводную пусковую установку, содержащую открытую сверху пусковую шахту, в которой расположен пробойник. Устройство содержит также закрытую сверху и снизу подводную полую камеру, сообщенную с пробойником с помощью соединительной трубы, введенной в его полость, а также расположенные в камере средство подвода взрывчатого газа и средство инициирования взрыва взрывчатого газа. Технический результат, обеспечиваемый группой изобретений, заключается в повышении эффективности разрушения льда за счет одновременного ударного и чрезвычайно эффективного теплового разрушающего воздействия на него. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх