Способ строительства ледяного причала или острова Российский патент 2019 года по МПК E02D17/00 E01D15/14 

Изобретение относится к ледоведению, ледо- и гидротехнике и может быть использовано для оперативного строительства ледяных островов и причалов для швартовки судов при перегрузочных работах, снабжении, размещения грузов и сооружений и т.д. в мелководной зоне арктических морей. Далее по тексту остров и причал будут объединены общим термином «платформа».

Известны способы строительства ледяных островов и причалов [1-8]. Недостатком этих способов является высокая трудоемкость и продолжительное время строительства.

Известен тепловой ледорез [9], разработанный и изготовленный в ФГБУ «ААНИИ», предназначенный для прорезания во льду вертикальных, горизонтальных и наклонных щелей выпускаемыми в забой струями горячей воды.

Целью настоящего изобретения является получение с помощью механического или водяного резания льда ледяной платформы, опирающейся на дно, с прочностью, достаточной для размещения на ней грузов, оборудования, техники и т.д., необходимых для работ на мелководье арктических морей.

Указанная цель достигается следующими действиями:

1. На месте предполагаемого строительства производится уборка снега с верхней поверхности ледяного покрова известными снегоуборочными машинами.

2. С помощью баровой машины или теплового ледореза на ровном припайном льду вырезаются ледяные блоки длиной 5-15 м и шириной, равной глубине моря в месте строительства в максимальной фазе прилива, умноженной на коэффициент 1, 2.

3. Первый блок льда вырезается в месте, где будет располагаться край ледяной платформы или ближайший к берегу край причала. Передняя кромка блока (ближайшая к месту установки), должна быть срезана под углом 60-70° к вертикали.

4. На припайном льду со стороны, откуда будет начинаться строительство, устанавливается лебедка, трос которой крепится к дальнему краю (далее корма) вырезанного ледяного блока.

5. Осуществляется установка блока на дно под углом около 80° (фиг. 1) следующим образом: лебедка начинает тянуть корму блока, блок упирается в срез ледяного поля и при этом за счет скошенной кромки появляется поперечная к натяжению составляющая силы реакции опоры, притапливающая передний край блока и облегчающая его опрокидывание; блок начинает скользить вниз, кормовая часть блока поднимается еще больше, блок практически замирает; после преодоления силы трения начинается резкое движение блока вниз с одновременным падением усилия на тросе; блок рывками или равномерно уходит под воду с разворотом. После упора на дно верхняя часть блока возвышается на некоторую высоту над уровнем моря. На фиг. 2 приведена зависимость тягового усилия на тросе от величины погружения центра масс блока при его установке под углом 60°, полученная во время опытов в ледовом бассейне ФГБУ «ААНИИ» Росгидромета. Блок прижимается к краю ненарушенного ледяного поля и жестко фиксируется тросом во избежание его отклонения под собственным весом от необходимого положения.

6. Следующий вырезанный блок льда с помощью троса буксируется по образовавшемуся каналу к месту установки, и операция по установке блока на дно повторяется.

7. По достижении необходимой длины платформы крайний блок льда жестко фиксируется натянутым тросом. Результат сборки ледяного тела из блоков льда схематично показан на фиг. 3.

8. Затем осуществляются аналогичные сборки блоков рядом с первоначальной, таким образом происходит расширение платформы до нужных размеров.

9. За счет накопленного холода в блоках льда, а в дальнейшем под действием низких температур воздуха происходит их смерзание в единый монолит. Опыты в бассейне показали, что в течение трех суток происходит полное смерзание блоков.

10. По мере строительства лебедка при необходимости смещается в сторону противоположного края платформы, как это показано на фиг. 3.

11. После завершения установки блоков и их смерзания верхняя поверхность 1 платформы (фиг. 3) выравнивается путем заполнения неровностей мелкобитыми кусками льда и заливкой водой для их полного смерзания или путем налива (набрызга).

Максимальные усилия на тросе определяют потребную мощность тягового оборудования. Вместо лебедки может быть использована транспортная техника (трактор, тягач, вездеход и др.).

В зависимости от необходимой высоты возвышения ледяной опорной платформы над уровнем моря коэффициент 1, 2 может быть увеличен. Начальный угол установки блоков может быть уменьшен с соответствующим увеличением ширины блока, что облегчит процесс установки последующих блоков за счет уменьшения тягового усилия при повороте блока.

Необходимым условием строительства является наличие ровного льда на площади, достаточной для обеспечения строительства ледяными блоками. Во избежание перерывов в работе строительство платформы предпочтительно производить в ясную морозную погоду в течение нескольких дней. Процесс строительства одной сборки должен быть непрерывным, т.к. в противном случае во время перерыва в строительстве свободная ото льда часть акватории будет покрываться молодым льдом и препятствовать транспортировке блоков к месту возобновленного строительства. В случае перерывов в работе открытая часть акватории у края платформы заполняется вырезанными ледяными блоками и укрывается теплозащитным покрытием.

Предлагаемый способ строительства обеспечивает надежную фиксацию блоков льда и их консолидацию с хорошими прочностными свойствами при эффективном механическом или тепловом резании льда, позволяющем обеспечить необходимое количество строительного материала. Экономический эффект от использования предлагаемого способа состоит из экономии средств на полномасштабное строительство, что в условиях Арктики чрезвычайно важно. Учитывая повышенный интерес к освоению Арктики, настоящее предложение можно считать актуальным.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Н.П. Коваленко, Д.Д. Козмин, А.В. Конюхов, Я.Ю. Марко и Ю.О. Кичанов. Способ возведения ледяного причала в арктических морях. Патент Российской Федерации №24933242 от 16.04.2012. Бюллетень №26.

2. Гоголев Е.С., Наумов Г.А., Кроник Я.А. Способ возведения ледяного сооружения в водоемах. Патент Российской Федерации №2029011.

3. Бабаев Д.А. Способ строительства ледяной буровой платформы Д.А. Бабаева. Патент Российской Федерации №2028410.

4. Гаранин И.Л., Гаранин Л.И., Гаранин Е.Л., Гаранин М.Л., Красовский К.Ю. Способ возведения ледяной платформы. Патент Российской Федерации №2026475.

5. Бабаев Д.А. Способ строительства ледяной платформы. Патент Российской Федерации №2022103.

6. А.с. №1092241.

7. А.с. №1092240.

8. А.с. 1084364.

9. Морев В.А., Харитонов В.В., Савин Р.А., Сейфулин Д.Э. Водяной ледорез для приготовления прорезей в ледяных образованиях. Патент на изобретение №2639730 от 22.12.2017. Бюллетень №28.

Изобретение относится к ледоведению и может быть использовано для оперативного строительства ледяных островов и причалов для швартовки судов при перегрузочных работах, снабжении, размещения грузов и сооружений и т.д. в мелководной зоне арктических морей. Способ предусматривает вырезку ледяных блоков из очищенного от снега ровного припайного льда, с помощью лебедки или транспортной техники транспортировку их к месту строительства, установку блоков на дно под углом 60-80° в виде горизонтальной стопки с жестким фиксированием крайнего блока для предотвращения их отклонения от заданного положения. Начальный угол установки блоков может быть уменьшен с соответствующим увеличением ширины блока, что облегчит процесс установки последующих блоков за счет уменьшения тягового усилия при повороте блока. Затем осуществляются аналогичные сборки блоков рядом с первоначальной, таким образом происходит расширение ледяной платформы до нужных размеров. За счет накопленного холода в блоках льда, а в дальнейшем под действием низких температур воздуха происходит их смерзание в единый монолит. После завершения установки блоков и их смерзания верхняя поверхность платформы выравнивается путем заполнения неровностей мелкобитыми кусками льда и заливкой водой для их полного смерзания или путем налива или набрызга. Обеспечивается получение ледяной платформы, опирающейся на дно, с прочностью, достаточной для размещения на ней грузов, оборудования, техники и т.д. Необходимым условием строительства является наличие ровного льда на площади, достаточной для обеспечения строительства ледяными блоками. 3 ил.

Способ строительства ледяной платформы на мелководье арктических морей, включающий вырезку из ровного ледяного поля прямоугольных блоков льда длиной 5-15 м и шириной, равной глубине моря в месте строительства в максимальной фазе прилива, умноженной на коэффициент, равный 1,2 и более, с ближайшей к месту строительства кромкой блоков, срезанной под углом 50-70° к вертикали, транспортировку их к месту строительства и последовательную установку их с помощью лебедки или транспортной техники на дно в наклонном в сторону вырезки положении под углом 60-80° к вертикали в виде горизонтальной стопки необходимой длины, при котором они соприкасаются плоскими гранями, фиксацию их в этом положении до смерзания в результате воздействия холода в единый монолит, повторение аналогичных стопок блоков рядом с первоначальной для расширения платформы до нужных размеров, выравнивание после полного смерзания блоков верхней поверхности платформы путем заполнения неровностей мелкобитыми кусками льда и заливкой водой для их полного смерзания или путем налива или набрызга, причем необходимым условием строительства является наличие ровного льда на площади, достаточной для обеспечения строительства ледяными блоками.