СПОСОБ УВЕЛИЧЕНИЯ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА
METHOD OF INCREASING CARRYING CAPACITY OF ICE COVER

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 труб 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 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.
Отличительные: трубы выполняют в виде телескопических опор, при этом участок соединения подвижного элемента телескопической опоры с неподвижным покрывают антиобледенительным слоем и снабжают генератором горизонтальной вибрации, способным настраиваться на собственную частоту горизонтальных колебаний подвижного элемента с намерзшим на него слоем льда.
Способ осуществляется следующим образом.
В ледяном покрове по обеим сторонам намеченного пути транспортировки грузов сверлятся ряды сквозных отверстий. Через них под лед вертикально опускают трубы в виде телескопических опор с одним подвижным и одним неподвижным элементами, оснащенными уплотнительными кольцами для обеспечения герметичности участка соединения, с заваренными нижними концами и упирают их в дно бассейна. Длина опор при этом должна быть достаточной для того, чтобы их верхний конец возвышался над поверхностью ледяного покрова. Для предотвращения возможного всплытия труб их временно закрепляют.
Затем подготовленную таким образом ледяную переправу подвергают воздействию отрицательных температур. Холодный тяжелый воздух (t<0°C) 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 установившегося уровня воды в водоеме. Поскольку этот уровень, безусловно, будет колебаться в течение всего периода ледостава, то в целях сохранения целостности ледяного покрова в местах установки опор участок соединения подвижного элемента телескопической опоры с неподвижным покрывают антиобледенительным слоем. На этом участке внутри опоры устанавливают генератор горизонтальной вибрации. Генератор снабжен датчиком обратной связи, при помощи которой частоту вибрации настраивают на собственную частоту горизонтальных колебаний подвижного элемента с намерзшим на него слоем льда. Если в процессе эксплуатации переправы вследствие значительного изменения уровня воды в водоеме возникнет опасность ее повреждения, то включают генератор горизонтальной вибрации с собственной частотой подвижного элемента опоры с намерзшим на него слоем льда. Наличие на этом участке опоры антиобледенительного слоя и резонансное увеличение амплитуды горизонтальных колебаний стенок опоры (вследствие совпадения вынужденных и собственных частот колебаний и способности генератора с помощью датчика обратной связи настраиваться на собственную частоту колебаний опоры в зависимости от изменяющейся в процессе работы генератора степени разрушенности намерзшего слоя) позволит разрушить именно на этом участке и с наименьшими энергозатратами намерзший слой льда.
В результате подвижный элемент опоры, получив вертикальную степень свободы, вместе с примерзшим к нему ледяным покровом и намерзшим на него ледяным слоем переместится в соответствующем направлении: при подъеме воды - вверх; при падении - вниз. После этого питание генератора отключают. Затем за счет естественных низких температур произойдет повторное намерзание льда на этом участке. При достижении толщины намерзшего слоя льда достаточной величины (прочности ледяной сваи), что определяется расчетами или экспериментально, 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 на А-А на фиг. 1.
В ледяном покрове 1 по обеим сторонам намеченного пути транспортировки грузов 2 сверлятся ряды сквозных отверстий 3. Через них под лед вертикально опускают трубы 4 с заваренными нижними концами и упирают в дно бассейна 5 (фиг. 1), причем трубы 4 выполняют в виде телескопических опор с подвижным элементом 6 и неподвижным 7. Участок соединения подвижного элемента 6 и неподвижного 7 покрывают антиобледенительным покрытием 8 и снабжают генератором горизонтальной вибрации 9, к которому подключен источник питания 10 (фиг. 2«а», «б»). При включении генератора намерзший на участке 11 слой льда толщиной h разрушится (фиг. 1, фиг. 2«б»). В результате подвижный элемент опоры 6 вместе с примерзшим к нему ледяным покровом 1 и примерзшим на нем слоем льда 12 (фиг. 2«б») переместится в соответствующем направлении (на чертеже это не показано). За счет естественных низких температур произойдет повторное намерзание слоя льда на участок 11. В результате ледяная переправа будет готова к дальнейшей эксплуатации.