СПОСОБ СОЗДАНИЯ ЛЕДЯНОЙ ПЕРЕПРАВЫ
METHOD TO DEVELOP ICE CROSSING

Изобретение относится к ледотехнике, в частности к эксплуатации ледяных переправ при транспортировке по ним грузов.
Известен способ создания переправы, заключающийся во вмораживании по обеим сторонам переправы по всей ее длине стальных тросов, причем на тросы предварительно устанавливают элементы, жестко соединенные с тросами, а перед их вмораживанием тросы растягивают (1. US 4057967 A, 15.11.1977, 4 с.; 2. JP 11193581 A, 21.07.1999, 7 с.), а для повышения прочности конструкции (переправы) растягивающие усилия снимают (3. Байков В.Н. и др. Железобетонные конструкции, М.: Стройиздат, 1976, с.69-71).
В качестве наиболее близкого аналога принят способ создания ледяной переправы, заключающийся во вмораживании по обеим сторонам переправы по всей ее длине стальных тросов, причем на тросы предварительно устанавливают элементы, жестко соединенные с тросами, а перед их вмораживанием тросы растягивают (US 4057967 A, 15.11.1977, 4 с.).
Недостатками известного способа являются длительность процесса увеличения прочности ледяной переправы и невозможность обеспечения сохранения предварительной напряженности льда в составе ледяной переправы.
Сущность заявляемого изобретения заключается в сокращении времени для увеличения грузоподъемности ледяной переправы за счет упрощения технологии армирования ледяного покрова предварительно напряженной арматурой и сохранении ее увеличенной грузоподъемности, создаваемой предварительным растяжением тросов с элементами.
Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в увеличении массы грузов, перевозимых по переправе.
Существенные признаки, характеризующие изобретение.
Ограничительные признаки: способ создания ледяной переправы, заключающийся во вмораживании в лед по обеим сторонам переправы по всей ее длине стальных тросов, на которые предварительно устанавливают элементы, жестко соединенные с тросами, перед их вмораживанием тросы растягивают, а после их вмораживания растягивающие усилия снимают.
Отличительные признаки: для вмораживания тросов с элементами в ледяной покров их разогревают до температуры выше температуры плавления льда посредством пропускания через тросы электрического тока, после их погружения в ледяной покров на глубину меньше половины толщины льда подачу электрического тока прекращают, подготовленную таким образом поверхность ледяной переправы подвергают воздействию низких атмосферных температур (t<0°C) до полного замерзания воды в канавках, возникших при плавлении льда, при этом процесс вмораживания неоднократно повторяют с периодом, достаточным для сохранения ее увеличенной грузоподъемности за счет создания сжимающих усилий.
Известно (4. Карташкин Б.Д. Экспериментальные исследования физико-механических свойств льда. / Труды ЦАГИ. - М.: Бюро новой техники, 1947, №607. - 42 с.), что лед, являясь вязко-упругим материалом, проявляет свойства релаксации, т.е. возникшие в нем напряжения самопроизвольно уменьшаются с течением времени при постоянной деформации, и ползучести, т.е. в нем с течением времени в зависимости от нагрузки происходит перемещение его элементов относительно друг друга. Таким образом, созданные во льду напряжения сжатия за счет вмораживания в него растянутых тросов с элементами (шайбами) с последующим снятием растягивающих усилий будут уменьшаться, что не позволит за их счет сохранять увеличенную грузоподъемность ледяной переправы.
Способ осуществляется следующим образом.
По обеим сторонам ледяной переправы укладывают стальные тросы с предварительно жестко установленными на них элементами в виде, например, стальных шайб диаметром не более толщины льда. Затем тросы с помощью устройств нагружают растягивающим усилием и одновременно их разогревают до температуры выше температуры плавления льда путем пропускания через них электрического тока. При опускании разогретых тросов на лед они начнут погружаться в толщу льда. При погружении тросов на глубину, не превышающую половину толщины льда, электропитание отключают. После замерзания растопленной тросами и шайбами воды нагружение (растягивающие) усилия снимают. В результате предварительно созданные в тросах растягивающие усилия и усилия от сжатия тросов при их охлаждении (известно, что при нагревании сталь расширяется) благодаря установленным на тросах шайбам в ледяном покрове возникнут напряжения сжатия. Таким образом, в ледяном покрове будет обеспечена предварительная напряженность, что повысит по сравнению с аналогом его несущую способность [3]. Увеличенную грузоподъемность в зависимости от величины растягивающих усилий определяют предварительно на основании экспериментально-теоретических исследований. Поскольку лед проявляет свойства релаксации и ползучести, то с течением времени увеличенная грузоподъемность начнет уменьшаться. Интенсивность этого процесса также предварительно изучается экспериментально-теоретическими методами. Если несущая способность (грузоподъемность) ледяной переправы для транспортировки по ней конкретного груза по истечении определенного времени окажется недостаточной, то процесс вмораживания тросов с шайбами повторяют по вышеизложенной схеме.
Изобретение поясняется графически, где на фиг.1 показано поперечное сечение переправы; на фиг.2 - продольное сечение, то есть сечение А-А по фиг.1
На ледяной покров 1 толщиной h по обеим сторонам от оси переправы укладывают стальные тросы 2 с жестко установленными на них стальными шайбами 3 (фиг.1). Концы тросов 2 закрепляют на берегах переправы с помощью штанг 4, через которые при помощи источника электроэнергии 5 подают электрический ток через тросы 2 для нагревания их до температуры выше температуры плавления льда (фиг.1). Одновременно с этим тросы 2 при помощи нагружающего устройства 6 растягивают. После того как тросы вследствие плавления льда погрузятся в ледяной покров на глубину , подачу электрического тока прекращают (фиг.2). Затем подготовленную таким образом поверхность ледяной переправы подвергают воздействию низких атмосферных температур (t<0°C) до полного замерзания воды в канавках, возникших при плавлении льда. После снятия растягивающих усилий переправа готова к эксплуатации.