СПОСОБ УСКОРЕННОГО СОЗДАНИЯ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЛЕДЯНОЙ ПЕРЕПРАВЫ
METHOD OF ACCELERATED CREATION AND RESTORATION OF ICE CROSSING

Область, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области льдотехники и может использоваться при создании и восстановлении ледяной переправы для транспортировки грузов, а также для ускоренного полного замораживания в лед провалившейся под лед техники.
Уровень техники
Известно техническое решение (1. Песчанский И.С. Ледоведение и ледотехника. - Л.: Морской транспорт. 1963. - 245 с.), в котором для интенсификации ледообразования для ледяной переправы предлагается заблаговременно расчищать поверхности льда от снега. Недостатком технического решения является недостаточная несущая способность ледяного покрова, используемого в качестве переправы, из-за низкой прочности нижних слоев льда вследствие перепада температуры по толщине ледяного покрова от 0°С на нижней кромке до температуры окружающего воздуха на верхней кромке льда, т.к. с повышением температуры прочность льда понижается (2. Богородский В.В., Гаврило В.П. Лед. Физические свойства. Современные методы гляциологии. - Л.: Гидрометеоиздат, 1981. - 384 с.).
Известно техническое решение (3. RU 2149945 С1, 27.05.2000), в котором для повышения прочности ледяного покрова снижают температуру нижней части льда путем помещения слоя теплоизоляционного материала под лед и поджатия его к нижней поверхности ледяного покрова. Недостатком данного технического решения является низкая скорость снижения температуры нижней поверхности льда из-за положительной температуры слоя теплоизоляционного материала, имеющего значение температуры верхних слоев воды, т.е. охлаждение происходит только с одной стороны - со стороны верхней толщи ледяного покрова, а также низкая скорость увеличения толщины ледяного покрова за счет естественного замерзания воды, поступающей через водопроницаемый теплоизоляционный материал.
Наиболее близким является техническое решение (4. RU 2352710 С1, 20.04.2009), в котором между нижней поверхностью ледяного покрова и теплоизоляционным материалом помещают слой льда. Недостатком данного технического решения является сложность удержания прямоугольных пластин льда на месте переправы сплошным слоем в ряд и прижимание пластин льда к нижней поверхности ледяного покрова теплоизоляционным слоем.
Раскрытие изобретения
Задачей предлагаемого изобретения является создание надежной ледяной переправы.
Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, заключается в ускорении создания ледяной переправы, повышении ее прочности и в ускорении замораживания в лед провалившейся под лед техники для последующего ее вытаскивания.
Существенные признаки, характеризующие изобретение.
Ограничительные: ледяную переправу создают путем зачистки поверхности льда от снега, помещения к нижней поверхности ледяного слоя льда и постепенном замораживании затонувшей под лед техники путем освобождения ее ото льда без нарушения ледяного слоя между освобождаемой техникой и водой.
Отличительные: к нижней поверхности ледяного покрова под ледяной переправой и вокруг провалившейся под лед техники накапливают битый лед.
Известно [2], что понижение температуры ледяного покрова приводит к повышению его прочностных характеристик и более интенсивному росту его толщины. Известно также (5. Гаврильев Р.И. Теплофизические свойства горных пород и напочвенных покровов криолитозоны. - Новосибирск. Издательство СО РАН, 1998. - С. 15), что коэффициент теплопроводности чистого льда почти в 4 раза больше, чем коэффициент теплопроводности воды. При помещении под нижнюю поверхность ледяного покрова дополнительного слоя льда скорость понижения температуры воды, находящейся между кусками льда под слоем ледяного покрова, увеличится, что приведет к образованию единого монолита льда, состоящего из хаотично расположенных кусков льда. Известно (6. Способ создания ледяной переправы/ заявка на изобретение 2003113294, 10.02.2005 Бюл. №4), что для увеличения несущей способности ледовой переправы искусственно разрушают ледяной покров на месте переправы для создания хаотично замерших льдин. Известно, что в условиях стоячей воды, например на озерах и водохранилищах, ледостав начинается раньше и толщина ледяного покрова больше, чем на акваториях с течением (на реках) при одинаковой температуре атмосферного воздуха (7. Бутягин И.П. Прочность льда и ледяного покрова. - Новосибирск: Наука, 1996. - 153 с.). Известно также, что при наличии в потоке жидкости гидравлического сопротивления в виде задвижки или вертикальной пластины, ориентированной поперек потока, за ней образуется застойная зона, причем, если пластину наклонить, то ширина застойной зоны возрастает (8. Альтшуль А.Д. Гидравлическое сопротивление. – М.: Стройиздат, 1973). Все приведенные способы можно использовать для восстановления ледяной переправы при уменьшении ледяного покрова в отдельных местах переправы или ускоренного замораживания образовавшейся полыньи на ледяной переправе. Известно, что для вытаскивания провалившейся под лед техники постепенно ее освобождают ото льда осторожно без нарушения ледяного слоя между освобождаемой техникой и водой для естественного нарастания ледяной оболочки вокруг затонувшей техники. При искусственном накоплении кусков льдин вокруг провалившейся под лед техники этот процесс нарастания льда ускорится.
Таким образом, несущая способность ледяной переправы возрастает как за счет ускоренного увеличения прочностных свойств льда, так и за счет ускоренного увеличения толщины ледяного покрова по всей поверхности намечаемой ледяной переправы или при восстановлении отдельных участков.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 приведена схема расположения лунок на поверхности ледяного покрова. На фиг. 2 приведена схема накопление льдин в ловушках. На фиг. 3 приведена схема восстановления участка ледяной переправы. На фиг. 4 приведена схема искусственного накопления кусков льдин вокруг провалившейся под лед техники.
Осуществление изобретения
Для ускорения увеличения необходимой толщины льда ледяной переправы через реку можно использовать шугу или куски льда, накапливая их подо льдом с помощью ловушек, образованных подручными материалами, например тальниками, растущими у берегов реки. Во время весеннего ледохода река уносит большое количество таких тальников или деревьев, поэтому использованные для создания переправы материалы можно оставить вмороженными в лед, не опасаясь нанесения экологического вреда. Способ осуществляют следующим образом. По мере замерзания реки с обоих берегов, где планируется ледяная переправа, создают ловушки льда, для чего пробуривают на поверхности льда лунки, расположенные подковообразно (фиг. 1), куда вставляют и замораживают подручные материалы (тальники) с наклоном навстречу течению реки так, чтобы между нижней поверхностью ледяного покрова и выступающей частью тальника образовали угол меньше чем 90°, а длина выступающей части тальников подо льдом была не менее необходимой толщины льда из расчета веса переправляемого транспорта. По мере дальнейшего замерзания реки от берегов замораживание в лед тальников продолжают навстречу друг к другу от двух берегов по направлению намечаемой переправы. Для ускорения накопления необходимой толщины битого льда для нарастания толщины льда выше по течению реки ломают ледяной покров и битый лед запускают под лед, чтобы течением его занесло в замороженные тальники. Битый лед подо льдом, натыкаясь на выступающие части тальника, накапливается в подковообразных ловушках и замораживается хаотичным образом благодаря хорошей теплопроводности льда быстрее, чем в остальной части ледяного покрова (фиг. 2). Между ловушками образуется застойная зона, где толщина ледяного покрова становится больше, чем на акватории с течением. По истечении времени, необходимого для полного замерзания слоя воды между кусками льдин в последних подковообразных ловушках, переправа готова к эксплуатации.
В период эксплуатации ледяной переправы в отдельных местах уменьшается необходимая для переправы толщина льда или образуется полынья. Для ускоренного восстановления ледяной переправы ниже по течению, по краю, где толщина льда стала меньше, чем допустимая толщина льда для переправы транспорта, или образовавшейся полыньи пробуривают лунки, расположенные подковообразно (фиг. 3), и вмораживают тальники, стволы тонких деревьев или другой подручный материал. Выше по течению ломают лед и запускают их под лед с таким расчетом, чтобы битый лед накапливался в подковообразных ловушках до необходимой толщины ледяной переправы. Вода, находящаяся между битыми льдами, благодаря высокой теплопроводности льда замерзнет быстрее.
Иногда под лед проваливается транспортное средство, например трактор. В таких случаях, чтобы вытаскивать транспорт на поверхность льда, его вмораживают в лед путем постепенного откалывания слоя льда вокруг него так, чтобы не проткнуть утончившийся слой откалываемого льда и вода не поступила на то пространство вокруг транспорта, которое освобождено ото льда. Иначе просочившаяся вода заполнит указанное пространство и откалывание льда вокруг транспорта придется повторить. Увеличение толщины откалываемого льда происходит естественным наращиванием толщины льда за счет охлаждения воды через утончившийся лед атмосферным воздухом. В предлагаемом способе, так же, как и при восстановлении отдельного участка ледяной переправы, ниже по течению провалившегося транспорта на льду пробуривают лунки расположенные подковообразно (фиг. 4), и вмораживают тальники, стволы тонких деревьев или другой подручный материал так, чтобы длина выступающей части тальников подо льдом была ниже самой нижней части провалившегося транспорта или доходила до дна водоема. Выше по течению ломают лед и запускают их под лед с таким расчетом, чтобы битый лед накапливался в подковообразных ловушках до полного замуровывания провалившегося транспорта. Вода, находящаяся между битыми льдами, благодаря высокой теплопроводности льда замерзнет быстрее. По мере замерзания колотого льда вокруг транспорта для ускорения замерзания битого льда постепенно и осторожно откалывают слои льда вокруг транспорта.
Таким образом, не дожидаясь естественного увеличения толщины ледяного покрова по всей поверхности реки можно увеличить ее на месте переправы или для восстановления необходимой толщины ледяной переправы, увеличивая искусственно несущую способность льда до толщины, необходимой для переправы транспорта, а также ускорить процесс полного вмораживания в лед провалившегося транспорта для того, чтобы вытащить транспорт на поверхность льда.