Способ увеличения несущей способности ледяного покрова



Способ увеличения несущей способности ледяного покрова
Способ увеличения несущей способности ледяного покрова

 


Владельцы патента RU 2622956:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Амурский гуманитарно-педагогический государственный университет" (ФГБОУ ВПО "АмГПГУ") (RU)
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Приамурский государственный университет имени Шолом-Алейхема" (ФГБОУ ВПО "ПГУ им. Шолом-Алейхема") (RU)
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Институт машиноведения и металлургии Дальневосточного отделения Российской академии наук" (ФГБУН "ИМиМ ДВО РАН") (RU)
Земляк Виталий Леонидович (RU)

Изобретение относится к ледотехнике и может использоваться при создании ледяной переправы для транспортировки грузов. Способ состоит в том, что несущую способность ледяного покрова переправы увеличивают посредством стальных труб, опущенных вертикально на дно бассейна через сквозные отверстия, сформированные в ледяном покрове по обоим краям переправы по всей ее длине, причем придонный конец трубы выполнен заваренным, а верхний ее конец выступает над ледяной поверхностью. Трубы выполняют из четырех частей, сочлененных между собой тремя сферическими проницаемыми для воздуха в осевом направлении труб шарнирами, при этом нижнюю часть труб, опускаемую на дно бассейна, и верхнюю, выходящую из-подо льда, устанавливают соосно, а две другие, равные друг другу по длине, - под углом к ним. 2 ил.

 

Изобретение относится к области ледотехники и может использоваться при создании ледяной переправы для транспортировки грузов.

Известно техническое решение (1. Козин В.М. Патент РФ №2135685 от 27.08.1999), в котором способ создания ледяной переправы заключается в размещении подо льдом стальных труб, опущенных вертикально на дно бассейна через сквозные отверстия, сформированные в ледяном покрове по обоим краям переправы по всей ее длине, причем придонный конец трубы выполнен заваренным, а верхний ее конец выступает над ледяной поверхностью. Холодный воздух, как более тяжелый, поступает внутрь труб, вызывая намерзание льда по всей их наружной поверхности. По истечении времени, достаточного для надежного примерзания нижних и верхних частей труб соответственно к дну бассейна и ледяному покрову и намерзания на поверхностях труб слоя льда необходимой толщины, ледяная переправа готова к эксплуатации.

Недостатком способа является опасность его использования при значительных колебаниях уровня воды в водоеме, которые неизбежно возникают в течение всего зимнего периода. Так, при подъеме уровня может произойти отрыв от дна придонных концов труб, а при падении - разрушение самого ледяного покрова в местах его примерзания к верхним концам труб.

Задачей заявленного изобретения является создание ледяной переправы, несущая способность которой не зависела бы от колебаний уровня воды в водоеме.

Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, заключается в увеличении степени надежности эксплуатации ледяной переправы.

Существенные признаки, характеризующие изобретение:

Ограничительные: несущую способность ледяного покрова, использующегося в качестве ледяной переправы, увеличивают посредством стальных труб, опущенных на дно бассейна через сквозные отверстия, сформированные в ледяном покрове по обоим краям переправы по всей ее длине, причем придонный конец трубы выполнен заваренным, а верхний ее конец выступает над ледяной поверхностью.

Отличительные: трубы выполняют из четырех частей, сочлененных между собой тремя сферическими проницаемыми для воздуха в осевом направлении труб шарнирами, при этом нижнюю часть труб, опускаемую на дно бассейна, и верхнюю, выходящую из-подо льда, устанавливают соосно, а две другие, равные друг другу по длине, - под углом к ним.

Известно (2. Петров И.Г. Выбор наиболее вероятных значений механических характеристик льда. Труды ААНИИ, 1976, т. 331, с. 4-41), что прочность льда при сжатии примерно в 2 раза выше, чем при изгибе или растяжении, и в 4 при срезе или сдвиге, т.е. скалывании.

Таким образом, если необходимо увеличить несущую способность ледяного покрова, использующегося в качестве ледяной переправы в условиях изменяющегося уровня воды в водоеме, то следует уменьшить неизбежно возникающие на опорах переправы ледоразрущающие нагрузки при колебании уровня воды. Это повысит степень надежности эксплуатации переправы. Для этого необходимо изменить вид нагружения намерзшего на трубе слоя льда: напряжения (растяжения или сжатия), возникающие в естественных условиях, заменить на изгибные или скалывающие (сдвиговые) напряжения путем предлагаемой конструкции.

Способ осуществляется следующим образом.

В ледяном покрове по обеим сторонам намеченного пути транспортировки грузов сверлят ряды сквозных отверстий. Через них под лед вертикально опускают трубы с заваренными нижними концами и упирают их в дно бассейна. Длина опор при этом должна быть достаточной для того, чтобы верхний их конец возвышался над поверхностью ледяного покрова. Для предотвращения возможного всплытия труб их временно закрепляют.

Трубы выполняют из четырех частей, сочлененных между собой тремя сферическими проницаемыми для воздуха в осевом направлении труб шарнирами, при этом нижнюю часть труб, опускаемую на дно бассейна, и верхнюю, выходящую из-подо льда, устанавливают соосно, а две другие, равные друг другу по длине, - под углом к ним. Затем подготовленную таким образом ледяную переправу подвергают воздействию отрицательных температур. Холодный тяжелый воздух (t<0°С) поступает внутрь труб, вызывая намерзание льда по всей их наружной поверхности, т.е. образование под ледяным покровом своеобразных ледяных свай (ледяных опор), что, безусловно, повысит прочность ледяной переправы. По истечении времени, достаточного для намерзания на поверхностях труб слоя льда необходимой толщины, ледяная переправа готова к эксплуатации, но только для данного уровня воды в водоеме. Поскольку этот уровень, безусловно, будет колебаться в течение всего периода ледостава, то для устранения последствий, т.е. разрушения опоры вследствие его колебаний, трубы выполняют из четырех частей сочлененных между собой тремя сферическими (пустотелыми внутри) шарнирами (внутренняя пустотелость шарниров необходима для намерзания на трубах слоев льда). Нижнюю часть труб, опускаемую на дно бассейна, и верхнюю, выходящую из-подо льда, устанавливают соосно, а две другие, равные друг другу по длине, - под углом к ним. Условие соосности нижней и верхней частей труб исключит возможность возникновения изгибающих моментов как на дне водоема, так и в ледяном покрове вследствие изменения уровня воды. В свою очередь, это также исключит вероятность первоначального разрушения опоры в этих местах. Предложенный способ выполнения опор ледяной переправы позволит сохранить их целостность как на дне водоема, так и на выходе опор из-подо льда, т.к. при колебаниях уровня воды в первую очередь будет разрушаться слой льда, намерзший вокруг шарниров. В этих местах во льду неизбежно будут возникать напряжения сдвига (скола), при которых прочность льда примерно в 4 раза меньше, чем при сжатии, и в 2 раза меньше, чем при растяжении [2]. Это позволит сохранить целостность намерзшего слоя льда на других участках опор. Таким образом, если в процессе эксплуатации ледяной переправы изменение уровня воды окажется опасным для сохранения несущей способности ледяного покрова, то благодаря предложенному решению разрушение льда на опорах начнется в наиболее безопасных для опоры местах. При этом разрушение намерзшего льда на шарнирах должно начинаться при максимальных перепадах уровня воды, при которых еще допускается эксплуатация переправ (эти перепады определяются предварительно). Это обеспечит максимальную прочность опор и, соответственно, несущую способность ледяного покрова при допустимых колебаниях уровня воды в водоеме. Затем на разрушенных участках опор (шаровых шарнирах) за счет естественного холода и пустотелости шарниров произойдет повторное намерзание слоя льда достаточной толщины или «залечивание», т.е. смерзание обломков. После этого ледяная переправа будет готова к дальнейшей эксплуатации. В весенний период, когда эксплуатация переправы станет опасной, трубы вынимают.

Изобретение поясняется графически, где: на фиг. 1 показан общий вид на ледяную переправу; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

В ледяном покрове 1 по обеим сторонам намеченного пути транспортировки грузов 2 сверлятся ряды отверстий 3. Через них под лед опускают трубы 4 (фиг. 1), выполненные из четырех частей, сочлененных между собой тремя сферическими проницаемыми для воздуха в осевом направлении труб шарнирами 5 (фиг. 2). Нижнюю часть труб 6, опускаемую на дно бассейна 7, и верхнюю 8 устанавливают на одной вертикали 9 (фиг. 2).

Предлагаемое решение позволит достичь заявленный технический результат.

Способ увеличения несущей способности ледяного покрова, использующегося в качестве ледяной переправы, посредством стальных труб, опущенных вертикально на дно бассейна через сквозные отверстия, сформированные в ледяном покрове по обоим краям переправы по всей ее длине, причем придонный конец труб выполнен заваренным, а верхний конец выступает над ледяной поверхностью, отличающийся тем, что трубы выполняют из четырех частей, сочлененных между собой тремя сферическими проницаемыми для воздуха в осевом направлении труб шарнирами, при этом нижнюю часть труб, опускаемую на дно бассейна, и верхнюю, выходящую из-подо льда, устанавливают соосно, а две другие, равные друг другу по длине, - под углом к ним.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к переправочно-мостовым средствам, а именно к наплавным мостам и паромам. Технический результат - увеличение несущей способности моста за счет увеличения его поперечной прочности.

Изобретение относится к понтонно-переправочным средствам оборудования паромных переправ через водные преграды. Технический результат - сокращение времени наведения переправы и числа занятых для этого людей, обеспечение возможности наведения переправы при большой скорости течения и улучшение эксплуатационных характеристик.

Изобретение относится к соединению звеньев мостов-лент и паромов. Технический результат - сокращение времени соединения звеньев, обеспечение возможности наведения переправы поперек реки при большой ее скорости течения и улучшение эксплуатационных характеристик звена.

Изобретение относится к наплавным мостам, используемым для пропуска железнодорожного подвижного состава, колесной и гусеничной техники при разрушении или реконструкции капитальных мостов через широкие и глубокие водные преграды.

Изобретение относится к области льдотехники и может использоваться при создании переправ по естественному льду для движения автотранспорта. Армируют лед с помощью натянутой стальной сетки, которую вмораживают в нижнюю кромку льда.

Изобретение относится к ледотехнике и может применяться при упрочнении ледяного покрова, используемого в качестве взлетно-посадочных полос для самолетов и ледяных переправ.

Изобретение относится к ледотехнике и может быть использовано при упрочнении ледяного покрова, используемого в качестве взлетно-посадочных полос для самолетов и ледяных переправ.

Изобретение относится к области мостостроения и может быть использовано на акватории моря с интенсивным судоходством, в штормовых условиях и при наличии течения и ледохода.

Изобретение может быть использовано при эксплуатации ледяного покрова в качестве ледяных переправ. Устройство для упрочнения ледяной переправы включает ледяной покров, в котором на всем протяжении намеченного пути транспортировки грузов по обеим его сторонам выполнены отверстия, через которые под лед при помощи тросов опущены железобетонные блоки.

Изобретение может быть использовано при создании ледовой переправы по естественному льду. Способ создания переправы включает установку до образования естественного ледового покрова на водоеме емкостей с переменной плавучестью.

Изобретение относится к ледотехнике и может использоваться при создании ледяной переправы для транспортировки грузов. Способ состоит в том, что несущую способность ледяного покрова увеличивают посредством стальных труб, опущенных вертикально на дно бассейна через сквозные отверстия, сформированные в ледяном покрове по обоим краям переправы по всей ее длине, причем придонный конец трубы выполнен заваренным, а верхний ее конец выступает над ледяной поверхностью. Трубы выполняют в виде телескопических опор. Участок подвижного элемента телескопической опоры в месте его соединения с неподвижным выполняют с неоднородностями в виде, например, переменности толщины стенки труб. Длина участка должна превышать возможный максимальный уровень колебаний воды в водоеме. На верхнем конце выступающей из-подо льда трубы устанавливают генератор, возбуждающий в опорах продольные колебания, которые будут трансформироваться в поперечные в местах неоднородностей волноводов, т.е. на участках труб с переменной толщиной. В верхних частях труб устанавливают теплоизоляционные заглушки. 2 ил.

Изобретение относится к ледотехнике и может использоваться при создании ледяной переправы для транспортировки грузов. Способ состоит в том, что несущую способность ледяного покрова переправы увеличивают посредством стальных труб, опущенных на дно бассейна через сквозные отверстия, сформированные в ледяном покрове по обоим краям переправы по всей ее длине, причем придонный конец трубы выполнен заваренным, а верхний ее конец выступает над ледяной поверхностью. Трубы выполняют из двух частей, сочлененных между собой узлом в виде сферических поверхностей (своеобразного сферического шарнира). Нижнюю часть труб устанавливают на дно бассейна вертикально, а верхнюю - под углом, при этом верхнюю часть труб оснащают ледоскалывающими клиньями. 3 ил.

Изобретение относится к ледотехнике и может использоваться при создании ледяной переправы для транспортировки грузов. Способ состоит в том, что несущую способность ледяного покрова увеличивают посредством стальных труб, опущенных вертикально на дно бассейна через сквозные отверстия, сформированные в ледяном покрове по обоим краям переправы по всей ее длине, причем придонный конец трубы выполнен заваренным, а верхний ее конец выступает над ледяной поверхностью. Трубы выполняют в виде телескопических опор. Участок соединения подвижного элемента телескопической опоры с неподвижным оснащают теплоизолирующим покрытием. 2 ил.

Изобретение относится к ледотехнике и может использоваться при создании ледяной переправы для транспортировки грузов. Способ состоит в том, что несущую способность ледяного покрова переправы увеличивают посредством стальных труб, опущенных вертикально на дно бассейна через сквозные отверстия, сформированные в ледяном покрове по обоим краям переправы по всей ее длине. Придонный конец трубы выполнен заваренным, а верхний ее конец выступает над ледяной поверхностью. Верхние части труб оснащают свободно вращающимся вокруг их вертикальной оси симметрии фрагментом в виде коаксиального цилиндра, длина которого должна быть не меньше максимального перепада уровня воды в водоеме, а на его поверхности устанавливают винтовую наделку в виде шнека. 2 ил.
Наверх