СПОСОБ УВЕЛИЧЕНИЯ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА Российский патент 2017 года по МПК E01D15/14 

Описание патента на изобретение RU2622959C1

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, использующегося в качестве ледяной переправы, 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, участок подвижного элемента телескопической опоры в месте его соединения с неподвижным выполняют с неоднородностями в виде, например, переменности толщины стенки труб, длина участка должна превышать возможный максимальный уровень колебаний волы в водоеме, при этом на верхнем конце выступающей из-подо льда трубы устанавливают генератор, возбуждающий в опорах продольные колебания, которые будут трансформироваться в поперечные в местах неоднородностей волноводов, т.е. на участках труб с переменной толщиной, при этом в верхних их частях устанавливают теплоизоляционные заглушки.

Общеизвестно, что встречающиеся на пути распространения продольных волн неоднородности, например, в виде переменности толщин волновода, вследствие дифракции трансформируют их в поперечные и наоборот.

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 с заваренными нижними торцами труб и упирают их в дно бассейна. Длина опор при этом должна быть достаточной для того, чтобы верхний их 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°С) 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 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, т.е. увеличения несущей способности ледяного покрова, участок подвижного элемента телескопической опоры в местах его соединения с неподвижным выполняют с неоднородностями в виде переменности толщины стенки трубы. Длина этого участка должна превышать возможный максимальный уровень колебаний воды в водоеме. На верхний конец выступающей из-подо льда трубы устанавливают генератор, возбуждающий в опорах продольные колебания, которые будут трансформироваться в поперечные на его участке с переменой толщиной стенки. Если в процессе эксплуатации переправы вследствие значительного изменения уровня воды возникнет опасность ее повреждения, то в верхней части трубы вначале устанавливают теплоизоляционные заглушки. Это ограничит поступление холодного воздуха внутрь опоры. Температура воздуха внутри опоры благодаря теплопроводности намерзшего на нее льда, материала самой опоры и поступающей от воды теплоте повысится. Это уменьшит адгезию, т.е. прочность примерзания слоя льда к стенкам опоры. Затем включают генератор вертикальных колебаний подвижного элемента опоры. Ослабленная адгезия намерзшего слоя льда к опоре и резонансное увеличение амплитуды горизонтальных колебаний (вследствие совпадения вынужденных и собственных частот) позволит разрушить намерзший слой льда на участке соединения элементов опоры. В результате подвижный элемент опоры, получив способность перемещаться по вертикали, вместе с примерзшим к нему ледяным покровом и оставшимся на нем намерзшим слоем льда переместится в соответствующем направлении: при подъеме уровня воды - вверх; при падении - вниз. После этого питание генератора отключают и вынимают теплоизоляционную заглушку. Затем за счет естественных низких температур произойдет повторное намерзание льда на этом участке. При достижении толщины намерзшего льда достаточной величины h (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 по 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 выполнены в виде телескопических опор с подвижным элементом 6 и неподвижным 7. Участок соединения подвижного элемента 6 и неподвижного 7 выполнен с неоднородностями по толщине стенок трубы (область 8, фиг. 2). Длина этого участка ly должна превышать возможный максимальный уровень колебаний воды в водоеме. На верхнем конце трубы 6 установлен генератор 9, возбуждающий колебания с частотой ω. Для ослабления адгезии намерзшего слоя к опоре внутри опоры 6 устанавливают теплоизоляционную заглушку 10. При реализации предложенного способа намерзший слой льда на опору в области 8 разрушится, а затем по истечении достаточного количества времени восстановит свою прочность, т.е. несущую способность ледяного покрова.

Похожие патенты RU2622959C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ УВЕЛИЧЕНИЯ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА 2016
  • Козин Виктор Михайлович
  • Земляк Виталий Леонидович
  • Погорелова Александра Владимировна
  • Матюшина Анна Александровна
  • Канделя Михаил Васильевич
  • Ипатов Константин Игоревич
RU2642726C1
СПОСОБ УВЕЛИЧЕНИЯ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА 2016
  • Козин Виктор Михайлович
  • Земляк Виталий Леонидович
  • Погорелова Александра Владимировна
  • Матюшина Анна Александровна
  • Рогожникова Елена Григорьевна
  • Канделя Михаил Васильевич
  • Баурин Никита Олегович
  • Николаев Сергей Валерьевич
RU2622967C1
СПОСОБ УВЕЛИЧЕНИЯ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА 2016
  • Козин Виктор Михайлович
  • Земляк Виталий Леонидович
  • Погорелова Александра Владимировна
  • Матюшина Анна Александровна
  • Рогожникова Елена Григорьевна
  • Канделя Михаил Васильевич
  • Баурин Никита Олегович
  • Ламаш Александр Андреевич
RU2626855C1
СПОСОБ УВЕЛИЧЕНИЯ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА 2016
  • Козин Виктор Михайлович
  • Земляк Виталий Леонидович
  • Погорелова Александра Владимировна
  • Матюшина Анна Александровна
  • Канделя Михаил Васильевич
  • Ипатов Константин Игоревич
RU2642728C1
СПОСОБ УВЕЛИЧЕНИЯ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА 2016
  • Козин Виктор Михайлович
  • Земляк Виталий Леонидович
  • Погорелова Александра Владимировна
  • Матюшина Анна Александровна
  • Рогожникова Елена Григорьевна
  • Канделя Михаил Васильевич
  • Баурин Никита Олегович
  • Николаев Сергей Валерьевич
RU2651665C2
СПОСОБ УВЕЛИЧЕНИЯ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА 2016
  • Козин Виктор Михайлович
  • Земляк Виталий Леонидович
  • Погорелова Александра Владимировна
  • Матюшина Анна Александровна
  • Кожаев Александр Владимирович
  • Чижиумов Сергей Димидович
  • Ипатов Константин Игоревич
  • Королев Владислав Артурович
RU2642183C2
СПОСОБ УВЕЛИЧЕНИЯ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА 2016
  • Козин Виктор Михайлович
  • Земляк Виталий Леонидович
  • Погорелова Александра Владимировна
  • Матюшина Анна Александровна
  • Кожаев Александр Владимирович
  • Чижиумов Сергей Димидович
  • Ипатов Константин Игоревич
  • Клишин Александр Сергеевич
RU2626087C1
СПОСОБ УВЕЛИЧЕНИЯ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА 2016
  • Козин Виктор Михайлович
  • Земляк Виталий Леонидович
  • Погорелова Александра Владимировна
  • Матюшина Анна Александровна
  • Кожаев Александр Владимирович
  • Чижиумов Сергей Димидович
  • Ипатов Константин Игоревич
  • Клишин Александр Сергеевич
RU2622956C1
СПОСОБ УВЕЛИЧЕНИЯ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА 2016
  • Козин Виктор Михайлович
  • Земляк Виталий Леонидович
  • Погорелова Александра Владимировна
  • Матюшина Анна Александровна
  • Кожаев Александр Владимирович
  • Канделя Михаил Васильевич
  • Ипатов Константин Игоревич
  • Королев Владислав Артурович
RU2622960C1
СПОСОБ УВЕЛИЧЕНИЯ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА 2016
  • Козин Виктор Михайлович
  • Земляк Виталий Леонидович
  • Погорелова Александра Владимировна
  • Матюшина Анна Александровна
  • Кожаев Александр Владимирович
  • Чижиумов Сергей Димидович
  • Ипатов Константин Игоревич
  • Пекарь Антон Павлович
RU2626851C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 622 959 C1

Реферат патента 2017 года СПОСОБ УВЕЛИЧЕНИЯ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА

Изобретение относится к ледотехнике и может использоваться при создании ледяной переправы для транспортировки грузов. Способ состоит в том, что 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. Трубы выполняют в виде телескопических опор. Участок подвижного элемента телескопической опоры в месте его соединения с неподвижным выполняют с неоднородностями в виде, например, переменности толщины стенки труб. Длина участка должна превышать возможный максимальный уровень колебаний воды в водоеме. На верхнем конце выступающей из-подо льда трубы устанавливают генератор, возбуждающий в опорах продольные колебания, которые будут трансформироваться в поперечные в местах неоднородностей волноводов, т.е. на участках труб с переменной толщиной. В верхних частях труб устанавливают теплоизоляционные заглушки. 2 ил.

Формула изобретения RU 2 622 959 C1

Способ увеличения несущей способности ледяного покрова, использующегося в качестве ледяной переправы, 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 труб выполнен заваренным, а верхний конец выступает над ледяной поверхностью, отличающийся тем, что трубы выполняют в виде телескопических опор, участок подвижного элемента телескопической опоры в месте его соединения с неподвижным выполняют с неоднородностями в виде, например, переменности толщины стенки труб, его длина должна превышать возможный максимальный уровень колебаний воды в водоеме, при этом на верхнем конце выступающей из-подо льда трубы устанавливают генератор, возбуждающий в опорах продольные колебания, которые будут трансформироваться в поперечные в местах неоднородностей волноводов, т.е. на участках труб с переменной толщиной, при этом в верхних их частях устанавливают теплоизоляционные заглушки.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2017 года RU2622959C1

СПОСОБ СОЗДАНИЯ ЛЕДЯНОЙ ПЕРЕПРАВЫ 1998
  • Козин В.М.
RU2135685C1
СПОСОБ СОЗДАНИЯ ЛЕДЯНОЙ ПЕРЕПРАВЫ 1998
  • Козин В.М.
RU2137877C1
СПОСОБ СОЗДАНИЯ ЛЕДЯНОЙ ПЕРЕПРАВЫ 2000
  • Козин В.М.
RU2171333C1
СПОСОБ УСИЛЕНИЯ ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА 1984
  • Трофимов В.И.
RU1223678C

RU 2 622 959 C1

Авторы

Козин Виктор Михайлович

Земляк Виталий Леонидович

Погорелова Александра Владимировна

Матюшина Анна Александровна

Сергеев Сергей Валерьевич

Красовская Евгения Николаевна

Соколов Роман Владимирович

Широкова Надежда Алексеевна

Даты

2017-06-21Публикация

2016-04-22Подача