СПОСОБ РАЗРУШЕНИЯ ЛЕДОВОГО ПОКРОВА
METHOD TO BREAK ICE COVER

Изобретение относится к области гидротехники и может быть использовано для разрушения ледяных заторов. Известны механические [1-3, 6], взрывные [6] и электрогидравлические [4, 5] способы разрушения ледового покрова.
Недостатками известных механических способов является невозможность разрушения льда большой толщины и износ механических устройств в процессе разрушения льда. В условиях сложной ледовой обстановки выход из строя рабочего органа исправить практически невозможно.
Недостатком взрывных способов ликвидации заторов является их экологическая вредность, обусловленная необходимостью использования мощных зарядов взрывчатых веществ (ВВ). Кроме того, взрывы в ледяных полях не обеспечивают раскалывания льда, а образуют проруби, что требует применения большого числа зарядов ВВ.
Электрогидравлические способы свободны от указанных недостатков, однако имеют низкий КПД и обеспечивают только локальное разрушение льда, что неприемлемо в условиях больших ледяных заторов.
Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является способ разрушения ледяного покрова, в котором разрушение льда происходит под воздействием взрывной волны, возникающей в подледной воде в результате ее нагрева электрической дугой между опущенными под лед электродами [4]. Недостатком известного способа является то, что воздействие является локальным и не использует для разрушения затора всю энергию электромагнитных импульсов, генерируемых источником.
Целью изобретения является увеличение масштаба воздействия на ледовый покров и повышение КПД установки для разрушения ледового покрова.
Указанная цель достигается тем, что в способе, принятом за прототип, пары проводников, подсоединенные к электродам с одной стороны и к источнику высоковольтных импульсов с другой, прокладываются в неглубоких распилах во льду в непосредственной близости друг от друга.
Провода также могут вмораживаться в лед на небольшую глубину путем их нагрева при пропускании электрического тока от источника. В этом случае отпадает необходимость в распилах льда.
При прохождении высокоэнергетического импульса электрического тока указанные проводники отталкиваются друг от друга под действием силы Лоренца, определяемой выражением [7]
,
1
2
0
где d - расстояние между проводниками; I, I - сила тока в проводниках; µ, µ - магнитная проницаемость среды и вакуума; l - длина проводников.
В результате взаимного отталкивания проводников происходит разрушение (раскалывание) льда вдоль проводов.
На фиг.1 приведена принципиальная схема электродинамической системы разрушения ледяного покрова. Она состоит из источника электроэнергии (1), который может быть стационарным либо мобильным, емкостного накопителя (2), являющегося источником высокоэнергетических импульсов, проводников (3), проложенных попарно на небольшом расстоянии во льду (4) и оканчивающихся закорачивающим электродом (5).
Принцип действия устройства заключается в следующем. Во льду на расстоянии 2-3 см друг от друга делаются параллельные распилы, в которые укладываются проводники прямого и обратного тока, оканчивающиеся закорачивающими электродами и подключенные к источнику высоковольтных импульсов. Либо проводники укладываются на поверхность льда и по ним пропускается электрический ток, нагревающий их и обеспечивающий вмораживание в лед.
При подаче мощного высоковольтного импульса от накопителя (2) под действием силы Лоренца проводники отталкиваются друг от друга, разрушая окружающий лед на протяжении всей своей длины. Кроме электродинамического воздействия высокоэнергетический импульс вызывает резкий нагрев проводников, что приводит к их взрывному разрушению по всей длине.
Такое комбинированное воздействие обеспечивает раскалывание ледяного покрова в заданном направлении.
Для повышения эффективности метода в ледяном покрове может быть проложена сеть проводников, что позволит обеспечить разрушение льда на большой территории (фиг.2).
Источники информации
1. Устройство для разрушения льда. МПК Е02В 15/02. Российская Федерация, пат. №2113580, 20.05.1998.
2. Способ ликвидации затора. МПК Е02В 15/02. Российская Федерация, пат. №2223365, 10.02.2004.
3. Устройство для предотвращения заторообразования. МПК Е02В 15/02. Российская Федерация, пат. №2241094, 27.11.2004.
4. Способ разрушения ледяного покрова. МКИ Е02В 15/02. Российская Федерация, пат. №2231593, 27.06.2004.
5. Способ ликвидации ледяного затора. МПК Е02В 15/02. Российская Федерация, пат. №2338838, 20.11.2008.
6. Богородский В.В., Гаврило В.П., Недошивин О.А. Разрушение льда. Методы, технические средства. - Л.: Гидрометеоиздат, 1983.
7. Кошкин Н.И., Ширкевич М.Г. Справочник по элементарной физике. - М.: Наука, 1976.