СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ ЛЕДЯНОГО ПРИЧАЛА В УСЛОВИЯХ АРКТИКИ
ICE MOORING CONSTRUCTION METHOD IN ARCTIC CONDITIONS

Изобретение предназначено для промышленного освоения арктических районов, относится к строительству причальных сооружений с использованием местных строительных материалов.
Известны способы замораживания воды в водоемах, грунтов в основаниях сооружений вертикальными, наклонными парожидкостными термосифонами, работающими за счет естественного холода (AC SU 1723859 А2, E02D 27/35, 1989 г, для служебного пользования - аналог). Однако, для замораживания воды, имеющей большие энергозатраты на охлаждение и фазовые превращения непосредственно воды, термосифоны не нашли широкого применения.
Известен способ, предусматривающий возведение ледяных переправ с использованием трубопроводов и холодильных установок (Патент РФ 2260648 МПК Е01Д 15/14 опубл. в бюлл. №32, 2004 - аналог). К недостаткам данного способа следует отнести: значительные затраты на их монтаж-демонтаж, невозможность использования ледяной переправы в летний период года.
Наиболее близким к заявленному изобретению относится решение для строительства ледяных сооружений (причалов, дорог, взлетно-посадочных и других объектов) на мелководном шельфе арктических морей (Патент РФ 1635621 Е02В 17/00, 1989, для служебного пользования - прототип).
Решение включает: создание на поверхности естественно сформированного ледяного покрова снежно-ледяных валиков, заполнение полостей морской водой и промораживание ее до получения концентрированного рассола, удаление его (до 50% от исходного объема воды) из полостей с последующим их заполнением и промораживанием новых объемов воды.
К недостаткам решения относятся: низкие прочностные характеристики как морского, так и пресноводного льда, в том числе хрупкий характер разрушения, что не всегда позволяет обеспечить необходимую прочность данной конструкции, при поверхностном намораживании ледяного покрова с высотой, большей чем ее высота в естественном состоянии так как имеет место оттаивание ледяного покрова снизу, ограниченная (не более 1-2 лет) эксплуатация данного сооружения.
К задачам заявленного изобретения относятся возведение при оптимальных затратах ледяного причала в условиях Арктики, в основном из местных материалов, обеспечение необходимых требований к его многолетней эксплуатации связанных со швартовкой, стоянкой и обработкой судов в различные периоды года.
Сущность заявленного технического решения заключается в следующем. При формировании ледяного покрова толщиной, обеспечивающей выполнение работ по устройству причала, намораживается его несущий массив из льда с добавкой древесного или растительного волокон, а в центральной части устанавливаются полости, обеспечивающие по ним циркуляцию воздуха с отрицательными температурами.
Как показали исследования одного из авторов (см. Каган, Г.Л., Песчанский, И.С., Швайштейн, З.И., Назинцев, Ю.Л. Исследование прочностных свойств нового льдоволокнистого материала. Труды координационных совещаний по гидротехнике. Выпуск XXIII; Изд-во Энергия; 1965; Строительство промысловых сооружений на мерзлом торфе / С.С. Вялов, Г.Л. Каган, А.Н. Воевода, В.И. Муравленко Москва: Недра; 1980. 144 с.), добавка в лед древесного волокна (искусственная композиция) и растительного волокна (естественно композиция - мерзлый торф) повышают прочностные характеристики в 3-4 раза по сравнению с чистым льдом и исключают хрупкий характер разрушения при сжатии.
Намораживание массива по его наружному контуру производится с использованием опалубки, которая включает слои тепло и гидроизоляции.
Опалубкой для устройства полости могут служить трубы, изготавливаемые из различных материалов - металла, композита, гибких оболочек и др. Использование высокопрочных материалов, например, металла, обеспечивает повышение жесткости и увеличение прочности конструкции плавучего причала.
Полости в теле причала обеспечивают его необходимую плавучесть и термическую устойчивость намороженного массива при циркуляции по ним воздуха с отрицательными температурами. В зимний период охлаждение производят за счет циркуляции в полостях наружного воздуха. При необходимости в теплый период применяют искусственное охлаждение подаваемого в полости воздуха.
Это позволяет намораживать массив причала высотою больше, чем высота естественного промороженного покрова, но при этом исключается его оттаивание снизу.
Таким образом, данные причалы могут быть использованы как временные, так и как постоянные сооружения.
На фигуре приведен разрез причала. Он представляет искусственно намороженный массив из льда с добавкой волокон 1, внутри которого образованы полости 2 с использованием труб 3 в качестве опалубки и устройство по контуру массива защитного слоя 4, включающего опалубку при намораживании льдоволокнистого массива, тепло и гидроизоляцию.