Система для испытаний прочности при изгибе ледяных консольных балок на плаву воздействием вверх
SYSTEM FOR TESTING OF BENDING STRENGTH OF ICE CANTILEVERS BEAMS AFLOAT BY UPWARD ACTION

Система для испытаний прочности при изгибе ледяных консольных балок на плаву воздействием вверх относится к оборудованию и измерительной технике и может быть применена для определения характеристик прочности при изгибе воздействием вверх консольных балок, изготовленных в ровном ледяном покрове морских и пресных водоемов. Такие данные могут быть необходимы при проектировании и строительстве ледостойких сооружений, при проведении транспортных операций, выгрузке судов на ледяной покров, строительстве ледовых аэродромов, а также при проектировании судов ледового класса.
Известно нагрузочное устройство, где нагружение свободного конца консольной балки обеспечивается при помощи рычага [1]. При этом короткий конец рычага своей нижней поверхностью опирается на динамометр, размещенный на свободном краю консоли, а верхней поверхностью свободно упирается в перекладину фермы, закрепленной на ледяном поле у свободного конца консоли двумя стойками с ледошурупами. При этом рычаг никак не связан с перекладиной фермы, а нагружение производят ручным способом при воздействии на длинный конец рычага вплоть до слома консоли у закрепленного основания.
Недостатком воздействия на консоль при помощи рычага, свободно упирающегося в перекладину фермы без его фиксации, является то, что возникают неконтролируемые смещения или срывы рычага при нагружении консоли, а это приводит к сбоям при проведении испытаний. Ручной способ воздействия на рычажное устройство не обеспечивает постоянство скорости нагружения консоли. Кроме того, при помощи такого устройства возможно оказывать воздействие на консоль при изгибе только вниз и невозможно осуществить воздействие при изгибе вверх.
Известно нагрузочное устройство, принятое за прототип, в котором нагружение консоли обеспечивается при помощи механического или гидравлического домкратов [1]. Домкрат устанавливается на свободный конец консоли. Выдвигающийся шток домкрата через динамометр или электрический измеритель силы упирается в перекладину фермы, которая жестко закрепляется на ледяном поле над свободным концом консоли с помощью металлических стоек, снабженных ледошурупами. При помощи динамометра измеряется сила, действующая вниз на свободный конец консоли вплоть до ее слома у закрепленного основания. Тем самым определяется прочность ледяной консоли при ее изгибе вниз.
Недостаток указанного устройства заключается в том, что гидравлический домкрат имеет существенный вес, а его установка на свободный конец консоли создает дополнительную нагрузку и уменьшает точность испытаний прочности консоли при изгибе. Воздействие на свободный конец консоли ручным домкратом не обеспечивает постоянную скорость выдвижения штока и плавного нагружения консоли, что также снижает качество результатов испытаний. Кроме того, таким устройством невозможно осуществить определения прочности льда при изгибе вверх.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении точности измерений характеристик прочности льда при изгибе консольной балки воздействием вверх в натурных условиях. Указанный технический результат достигается тем, что нагружение изгибом вверх свободного конца консольной балки осуществляется при помощи П-образного мостового крана, смонтированного на полозьях и снабженного электрической или гидравлической лебедкой. Для этого в свободный край консоли вкручивается ледошуруп, над ним располагается П-образный мостовой кран с лебедкой, которая через электронный динамометр растяжения скрепляется подъемным тросом с ледошурупом. При этом полозья мостового крана опираются на вмещающий консоль лед.
Состав предлагаемой конструкции приведен на фиг. 1, где П-образный мостовой кран 1 смонтирован на полозьях 2 и снабжен электрической или гидравлической лебедкой 3. Лебедка 3 воздействует на край консоли 4 через ледошуруп 5, который соединен с электронным динамометром растяжения 6 и лебедкой 3 подъемным тросом 7. Полозья мостового крана опираются на вмещающий консоль лед 8.
Устройство для испытаний прочности при изгибе ледяных консольных балок на плаву воздействием вверх работает следующим образом. При испытаниях с приложением нагрузки вверх применяется П-образный мостовой кран 1, смонтированный на полозьях 2 и снабженный электрической или гидравлической лебедкой 3. Для этого в свободный край консоли 4 вкручивается ледошуруп 5, над ним располагается П-образный мостовой кран 1 с лебедкой 3, которая через электронный динамометр растяжения 6 скрепляется подъемным тросом 7 с ледошурупом 5. При этом полозья мостового крана опираются на вмещающий консоль лед 8. При включении электропитания или подаче давления происходит подъем свободного края консольной балки вверх, вплоть до ее слома в основании. Полезный сигнал с электронного динамометра растяжения поступает на регистратор, который на фиг. 1 не указан.
Использованные источники:
1. Смирнов В.Н., Шушлебин А.И., Ковалёв С.М., Шейкин И.Б. Методическое пособие по изучению физико-механических характеристик ледяных образований как исходных данных для расчета ледовых нагрузок на берега, дно и морские сооружения. СПб. ААНИИ. 2011, с. 178.