УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛИКВИДАЦИИ ЗАТОРООБРАЗОВАНИЯ
DEVICE TO BREAK ICE BLOCKS

Изобретение относится к ледотехнике, в частности к ледоразрушающим устройствам, предназначенным для ликвидации заторов при ледоходе в весенний период. Известно гидродинамическое разрушение льда, основанное на применении энергии взрыва газовоздушной смеси (см. Зуев В.А. Средства продления навигации на внутренних водных путях. - Л.: Судостроение, 1986. С.32). Данное устройство представляет собой камеру, где под давлением находится газовая смесь, которая, взрываясь, выходит под нижнюю поверхность льда. Лед не только разрушается, но и отбрасывается в стороны. Недостатком данного процесса является низкая эффективность разрушения затора вследствие возможного прорыва (выхода) газовой смеси через майны.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство, описанное в описании изобретения к патенту RU 2042570, принятое заявителем за прототип. Данное подводное плавсредство содержит всплывающие пробойники. Пробойник выполнен в виде цилиндрического корпуса с головной частью, заполненной веществом с удельным весом, меньшим удельного веса воды. В корпус пробойника подается сжатый воздух, и пробойник приобретает дополнительную плавучесть. Пробойник переводят в режим всплытия, он набирает кинетическую энергию, которая используется для разрушения ледового покрова. Данный пробойник обладает низкой эффективностью разрушения ледяного покрова, поскольку пробойнику необходимо пройти путь разгона от нулевой скорости до скорости его установившегося движения, т.е. скорости, при которой сила положительной плавучести пробойника становится равной силе сопротивления воды его движению.
Указанный недостаток устраняется заявляемым изобретением. В устройстве для ликвидации заторообразования путем создания под ледяным покровом динамического воздействия, содержащем корпус, снабженный системой плавучести и перемещения, оно выполнено с присоединенной к корпусу гибкой системой электро- и газопитания, обеспечивающей подвод электроэнергии и газа в устройство, корпус выполнен в виде стакана с фланцем с внешней стороны стенки стакана у его края, в стенке стакана и в его фланце выполнен канал для подвода гибкой системы электро- и газопитания, внутри стакана установлены свечи зажигания для воспламенения газовой смеси под стаканом корпуса устройства, а в стенке стакана выполнены отверстия для выброса сгоревшей газовой смеси.
Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в повышении эффективности разрушения льда за счет динамического действия на нижнюю поверхность льда жесткой основой устройства.
Существенные признаки, характеризующие изобретение
Ограничительные: устройство для ликвидации заторообразования путем создания под ледяным покровом динамического воздействия, содержащее корпус и снабженное системой плавучести и перемещения.
Отличительные: устройство выполнено с присоединенной к корпусу гибкой системой электро- и газопитания, обеспечивающей подвод электроэнергии и газа в устройство, корпус выполнен в виде стакана и с фланцем с внешней стороны стенки стакана у его края, в стенке стакана и в его фланце выполнен канал для подвода гибкой системы электро- и газопитания, внутри стакана установлены свечи зажигания для подачи в них искрового разряда по вышеуказанной системе для воспламенения газовой смеси под стаканом корпуса устройства, а в стенке стакана выполнены отверстия для выброса сгоревшей газовой смеси.
Благодаря тому, что устройство для ликвидации заторообразования не требует разгона для оказания воздействия на лед, то вся энергия взорвавшегося газа идет на придание импульса устройству, находящемуся близ нижней поверхности льда, и полностью используется для воздействия на лед.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показано предлагаемое устройство, на фиг.2 - сечение I-I на фиг 1.
Корпус устройства состоит из стакана 1, который обращен дном в сторону нижней поверхности льда и снабжен фланцем 2 с внешней стороны стенки 3 стакана 1 у его края. В стенке 3 стакана 1 и фланце 2 выполнен канал 4, к которому подходит гибкая система 5, обеспечивающая подвод электроэнергии и газа в устройство. В стенке стакана выполнены отверстия 6 для выброса сгоревшей газовой смеси. В верхней части стенки установлены свечи 7 для воспламенения газовой смеси. Плавучесть и маневренность конструкции осуществляется двигателями 8 и камерой 9. Управление устройством осуществляется с передвижной станции 10. Подаваемый в устройство газ образует у дна стакана 1 газовую подушку 11.
Работа устройства осуществляется следующим образом
Под образовавшийся ледяной затор (фиг.1) заводится устройство с помощью установленных на нем видеокамер и двигательных средств 8, управляемых с передвижной станции 10 по гибкой системе 5, включающей газовый шланг и электропровод.
После установки устройства под локальную область ледяного затора со станции 10 по гибкой системе 5 поступает определенный объем воздушно-газовой смеси, вытесняющий воду из пространства под стаканом 1, образуя газовоздушную подушку 11. Затем по этой же системе 3 подается искровой разряд в свечи 7. Происходит взрыв газовоздушной смеси. В результате взрыва стакан устремляется вверх, ломая локальную область ледяного затора. После взрыва газ выходит через многочисленные отверстия 6 в боковой стенке стакана 1, устройство приходит в исходное состояние и перемещается подо льдом в новое место.
Результаты численных расчетов показали, что после взрыва газовоздушной смеси, стакан устремляется вверх со скоростью примерно 8 м/с. Действие стакана вызывает во льду напряжения, существенно превышающие предельные значения, соответственно происходит разрушение льда. Конструкция устройства испытывает значительные напряжения, но не выходящие за рамки предела упругости. Размеры устройства принимались следующими: высота - 1,23 м, радиус - 3,2 м, толщина стакана - 0,1 м, толщина газовоздушной подушки - 0,03 м, давление, создаваемое газовоздушной смесью после взрыва - 4,75 атм. Также принималось, что стакан выполнен из стали.
Данное устройство по разрушению льда может быть использовано и при прокладке судоходных каналов в морских акваториях. При этом станция управления устройством находится на судне.