СПОСОБ СОЗДАНИЯ ЛЕДЯНОЙ ПЕРЕПРАВЫ Российский патент 2023 года по МПК E01D15/14 

Изобретение относится к области ледотехники и может использоваться при создании ледяных переправ на льду со снежным покровом.

Общеизвестно, что искривление формы площади поперечного сечения пластины (гофрообразование), т.е. смещение ее центра тяжести, приводит к соответствующему росту момента сопротивления ее площади (цилиндрической жесткости пластины) по отношению к первоначальной (не искривленной). В результате при прочих равных условиях это приводит к уменьшению изгибных напряжений, т.е. к увеличению ее несущей способности (способности выдерживать большие нагрузки).

Известен способ создания ледяной грузонесущей платформы, заключающийся в образовании на поверхности льда ребер жесткости, которые образуют посредством формирования канавок в ледяном покрове, по крайней мере, в одном направлении. После чего полученную ледяную поверхность подвергают воздействию естественных отрицательных температур в течение времени, необходимого для образования наростов подо льдом необходимой толщины в местах выработок канавок (RU 2141610 С1).

Недостатком способа является недостаточное для безопасной эксплуатации ледяной переправы увеличение прочности ледяного покрова.

Задачей изобретения является увеличения цилиндрической жесткости ледяной пластины.

Технический результат заключается в увеличении грузоподъемности ледяной переправы.

Существенные признаки, характеризующие изобретение.

Ограничительные: способ создания ледяной переправы, включающий образование на нижней поверхности ледяного покрова ребер жесткости при воздействии отрицательных температур.

Отличительные: ребра жесткости образуют посредством выполнения на ледяном покрове со слоем снега вдоль оси ледяной переправы и по сторонам от ее оси чистых от снега участков ледяного покрова в виде полос и одновременного образования снежных валов из снега, удаляемого при создании чистых участков, при этом полосы и снежные валы формируют в пределах ширины переправы, не превышающей длину волны статического прогиба ледяного покрова, а ширину полос и снежных валов выбирают минимальными, но достаточными для обеспечения наибольшей разницы в толщинах льда, намораживаемого под ними.

Известно (Песчанский И.С. Ледоведение и ледотехника. -Л.: Гидрометеоиздат, 1967. - 467 с.), что для увеличения прочности ледяных переправ используют расчистку ледяного покрова от снега, т.к. это приводит к росту его толщины за счет удаления теплоизоляционного слоя в виде снежного покрова и соответствующего увеличения температурного градиента по толщине льда.

Также известно (URL:http://cgon.rospotrebnadzor.ru/content/633/ostorozno-tonkii-lyod. Дата обращения 10.06.2022), что на сформировавшихся заснеженных участках льда его толщина меньше, чем при отсутствии снега. Таким образом, если на поверхности ледяного покрова создать чистые от снега полосы льда, чередующиеся со снежными валами, то это приведет к периодическому изменению толщины ледяного покрова, т.е. возникновению подо льдом ребер жесткости в их направлении. При этом их ориентация вдоль оси переправы позволяет использовать ребра на всей ее протяженности, т.е. наиболее эффективно.

Известно и то, что при перемещении груза по переправе максимальные изгибные напряжения, способные ее разрушить, возникают в пределах чаши волны статического прогиба льда, длину которой можно определить по зависимости (Хейсин Д.Е. Динамика ледяного покрова. - Л.: Гидрометеоиздат, 1967. - 216 с.):

,

где: D - цилиндрическая жесткость ледяной пластины; q - система внешних сил; ρ_в - плотность воды.

Способ осуществляется следующим образом. На заснеженном ледяном покрове толщиной, достаточной для безопасного выполнения ледотехнических работ с привлечением рабочих и малой механизации для снегоочистительных работ, вдоль направления ледяной переправы по обеим сторонам от ее оси создают чистые от снега участки льда, ориентированные вдоль переправы, в виде полос. Одновременно с этим за счет масс расчищаемого снега создают снежные валы, при этом полосы и валы ориентируют вдоль оси переправы. После этого подготовленную таким образом переправу подвергают воздействию естественных отрицательных температур в течение времени, достаточного для обеспечения необходимой прочности ледяного покрова, т.е. его грузоподъемности, с учетом веса перевозимых грузов. Полосы и валы формируют в пределах ширины, не превышающей длину волны статического прогиба ледяного покрова, т.к. за ее пределами формирующиеся подо льдом ребра жесткости уже не будут влиять на максимальные деформации и напряжения, возникающие во льду под перемещаемыми грузами (см. Хейсин Д.Е.). Ширину полос и валов выбирают минимальной, но достаточной для обеспечения наибольшей разницы в толщинах льда, намерзающего под ними. Их значения определяются предварительно экспериментально или теоретически. В результате за счет последующих воздействий естественных отрицательных температур толщина намерзающего ледяного покрова под расчищенной от снега полосой будет больше, чем под снежным валом. Это приведет к изменению в месте расположения этих полос толщины ледяного покрова, т.е. - к образованию на его нижней поверхности ребер (выступов), что увеличит цилиндрическую жесткость ледяной пластины и, соответственно, ее грузоподъемность, что позволит достичь заявленный технический результат.

Изобретение поясняется графически.

В ледяном покрове 1 со слоем снега 2 вдоль направления ледяной переправы по обеим сторонам от ее оси 3 создают чистые от снега участки льда, ориентированные вдоль переправы, в виде полос 4. Одновременно с этим за счет расчищаемого снега создают снежные валы 5, при этом валы также ориентируют вдоль оси переправы. Их формируют на ширине, не превышающей длину волны статического прогиба λ_ст. Ширину полос B₁ и валов В₂ выбирают минимальной, но достаточной для обеспечения наибольшей разницы в толщинах льда h₁ и h₂, намораживаемого под ними.

Изобретение относится к области ледотехники и может использоваться при создании ледяных переправ на акваториях с заснеженным ледяным покровом. Способ создания ледяной переправы включает образование на нижней поверхности ледяного покрова ребер жесткости при воздействии отрицательных температур. Ребра жесткости образуют посредством выполнения на ледяном покрове со слоем снега вдоль оси ледяной переправы и по сторонам от ее оси чистых от снега участков ледяного покрова в виде полос и одновременного образования снежных валов из снега, удаляемого при создании чистых участков. Полосы и снежные валы формируют в пределах ширины переправы, не превышающей длину волны статического прогиба ледяного покрова. Ширину полос и снежных валов выбирают минимальными, но достаточными для обеспечения наибольшей разницы в толщинах льда, намораживаемого под ними. Технический результат - увеличение цилиндрической жесткости ледяной пластины и, соответственно, грузоподъемности ледяной переправы. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ создания ледяной переправы, включающий образование на нижней поверхности ледяного покрова ребер жесткости при воздействии отрицательных температур, отличающийся тем, что ребра жесткости образуют посредством выполнения на ледяном покрове со слоем снега вдоль оси ледяной переправы и по сторонам от ее оси чистых от снега участков ледяного покрова в виде полос и одновременного образования снежных валов из снега, удаляемого при создании чистых участков, при этом полосы и снежные валы формируют в пределах ширины переправы, не превышающей длину волны статического прогиба ледяного покрова.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ширину полос и снежных валов выбирают минимальными, но достаточными для обеспечения наибольшей разницы в толщинах льда, намораживаемого под ними.