ЛЕДОВАЯ ПЕРЕПРАВА ЧЕРЕЗ РЕКУ

Полезная модель относится к области дорожного строительства, а именно к ледовым переправам.
Известна ледовая переправа через реку, содержащая в поперечном сечении на ширине проезда «b» несущую ледовую конструкцию, которая состоит из двух слоев льда - искусственно намороженного и естественно намороженного (ОДН 218.010-98. Отраслевые дорожные нормы «Автомобильные дороги общего пользования». Инструкция по проектированию, строительству и эксплуатации ледовых переправ. Федеральная дорожная служба России. М, 1998, с.8-9). Особенностью этой переправы является то, что искусственно лед наморожен сверху за счет поливания водой или методом льдодождевания. Недостатком этой конструкции является то, что намороженный лед таким способом является менее прочным.
Известна ледовая переправа через реку, содержащая в поперечном сечении на ширине проезда «b» несущую ледовую конструкцию с очищенной от снега поверхностью, причем несущая ледовая конструкция состоит из верхнего слоя естественно намороженного льда и нижнего слоя искусственно намороженного льда за счет расчистки поверхности от снега (там же). В этом случае искусственно намороженный лед является «чистым» и, следовательно, более прочным, чем в аналоге.
Недостатком данной конструкции является то, что в ряде случаев скорость ввода в эксплуатацию ледовой переправы оказывается слишком медленной.
Целью предлагаемой полезной модели является увеличение скорости ввода в эксплуатацию ледовой переправы.
1
а
Поставленная цель достигается тем, что ледовая переправа через реку содержит в поперечном сечении на ширине проезда «b» несущую ледовую конструкцию с очищенной от снега поверхностью, причем несущая ледовая конструкция состоит из верхнего слоя естественно намороженного льда толщиной «δ» и нижнего слоя искусственно намороженного льда толщиной «δ», вспомогательную часть шириной «f», непосредственно примыкающую к несущей ледовой конструкции с низовой по направлению течения стороны, а нижний слой искусственно намороженного льда состоит из смороженной шуги, причем вспомогательная часть представляет собой две рядом расположенные и очищенные от снега полосы: одна шириной «d» - полоса-собиратель шуги, вторая - сопрягающая полоса, расположенная между полосой-собирателем шуги и несущей ледовой конструкцией и имеющая ту же схему, что и ледовая несущая конструкция на ширине «b», при этом полоса-собиратель шуги состоит из слоя естественно намороженного льда, в котором прорезана полость шириной «» и намороженный искусственно под этой полостью лед шириной «d», причем
а
1
4δ≥=4δ, м
1
d=4(δ+δ), м.
Сущность технического решения отражена на чертеже, где изображено поперечное сечение ледовой переправы предлагаемой конструкции.
Ледовая переправа через реку состоит в поперечном сечении из ледовой несущей конструкции на ширине проезда «b» и вспомогательной части шириной «f». Обе эти составные части расположены рядом, состыкованы по боковой поверхности и их верхняя поверхность очищена от снега, причем вспомогательная часть расположена по отношению к ледовой несущей конструкции с низовой стороны по течению реки.
Ледовая несущая конструкция состоит по высоте из двух слоев - сверху слоя 1 естественно намороженного льда и снизу слоя 2 искусственно намороженного льда за счет расчистки снега, причем последний содержит в своем составе значительную часть шуги (внутриводного льда, представляющего собой отдельные тонкие пластинчатые кристаллы). Вспомогательная часть в свою очередь состоит из двух рядом расположенных полос: полосы-собирателя шуги шириной «d» и расположенной между ней и ледовой несущей конструкцией сопрягающей полосы шириной «с». Сопрягающая полоса шириной «с» имеет ту же схему, что и ледовая несущая конструкция на ширине «b»: сверху - слоя 1 естественно намороженного льда и снизу - слоя 2 искусственно намороженного льда. В пределах полосы-собирателя шуги в слое 1 естественно намороженного льда вырезана полость 3 шириной «а», в результате чего намораживается массив 4.
Для пояснения сущности предлагаемого технического решения введены также следующие обозначения:
5 - снежный покров; 6 - вода; 7 - направление течения; 8 - дно реки.
Сооружение ледовой переправы через реку осуществляют следующим образом. Вначале расчищают снег на ширине проезда «b» и ширине «f» вспомогательной части, когда толщина льда позволяет проходить мотоблоку-снегоочистителю. Далее мотоблок оборудуют фрезой, с помощью которой осуществляют вырезку полости 3, причем эта вырезка производится за несколько заходов, по мере увеличения толщины массива 4. Массив 4 задерживает плывущую по направлению 7 непосредственно под слоем 1 льда шугу, что позволяет ускорить образование и увеличить размеры слоя 2.
Ледовая переправа через реку работает следующим образом. Нагрузка от автотранспорта передается на ледовую несущую конструкцию в пределах ширины «b». Полоса-собиратель шуги расположен на расстоянии «с» от ледовой несущей конструкции. В дальнейшем полость 3 может быть заполнена водой и заморожена.
а
1
1
1
Для увязки значений «», «d», «δ», «δ» проведем следующие рассуждения. Известно, что для обеспечения какой-то температуры твердого массива на глубине «h» от поверхности нужно на поверхности этого массива обеспечить граничные условия, формирующие эту температуру, на площади радиусом r=2h (см. Приложение). На основании этого правила можно сказать, что для формирования в зоне 4 льда толщиной «δ» необходимо, чтобы выдерживалось соотношение: , при этом δ≤δ. Другими словами
а
1
4δ≥=4δ, м.
По этим же рассуждениям
.
После подстановки в это соотношение значения «а», получим:
.
1
d=4(δ+δ), м.
1
1
Время τ формирования льда толщиной δ будет определяться формулой
,
где τ - время, за которое сформировался лед толщиной «δ», м;
t - средняя температура воздуха за время «τ», град;
1
t - средняя температура воздуха, ожидаемая в ближайшее время.
Размер «с» определяется безопасностью движения транспортной единицы (чтобы колесо не попало в полость 3). Исходя из опыта, можно рекомендовать:
с≥0,5, м.
1
Из опыта наблюдений следует, что при препятствии (массив 4) шуга задерживается и смораживается на длине до 50 м вверх по течению, так что на ширине «b» толщину слоя 2 можно считать постоянной и равной «δ».
Эффективность предложенного технического решения определяется более ранним (порядка недели и более) вводом в эксплуатацию ледяной переправы.