СПОСОБ СОЗДАНИЯ ЛЕДЯНОЙ ПЕРЕПРАВЫ Российский патент 2024 года по МПК E01D15/14 

Изобретение относится к ледотехнике, в частности к эксплуатации ледяных переправ при транспортировке по ним грузов.

Известен способ создания 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. 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. Процесс вмораживания неоднократно повторяют с периодом, достаточным для сохранения ее увеличенной грузоподъемности за счет создания сжимающих усилий (RU 2459900 С127 /08/2012 - принят в качестве прототипа).

Недостатком способа является его низкая энергоэффективность.

Сущность заявляемого изобретения заключается в обеспечении сплошности ледяного покрова, т.е. не допущении раскрытия возникающих в нем трещин при нагрузках, превышающих пределы прочности льда.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в увеличении массы грузов, перевозимых по переправе, т.е. ее грузоподъемности.

Существенные признаки, характеризующие изобретение.

Ограничительные: способ создания ледяной переправы, включающий вмораживание в лед по обеим сторонам переправы по всей ее длине тросов, накоторые предварительно устанавливают элементы, при этом вмораживание осуществляют их разогревом до температуры выше температуры плавления льда путем пропускания электрического тока.

Отличительные: элементы выполняют в виде полос из армированной стальной сеткой резины.

Известно, что лед в составе ледяного покрова не является прочным материалом. Так, при отсутствии упругого основания (воды) выпиленная из него консоль при длине равной 6-8 его толщинам разрушается под собственным весом (Бутягин И.П. Прочность льда и ледяного покрова. Новосибирск: Наука, 1966. 153 с). Таким образом, несущая способность сплошного ледяного покрова в большей степени определяется силами поддержания упругого основания. Поэтому одним из перспективных направлений ее повышения даже при предельных нагрузках, вызывающих трещинообразование, является обеспечение сплошности ледяного покрова, т.е. за счет более эффективного использования сил поддержания воды (сил плавучести или Архимедовых сил). Кроме того, увеличение разрушающей нагрузки для плит на упругом основании, к которым можно отнести и ледяной покров, можно объяснить появлением в них пластических шарниров благодаря перераспределению напряжений в местах возникновения трещин (Коренев Б.Г. О расчете неограниченной плиты, лежащей на упругом основании, с учетом пластический деформаций. Сборник трудов ЦНИИПС «Исследование прочности, пластичности и ползучести строительных материалов». М. 1955).

Очевидно, что внедрение в ледяной покров элементов из упругого материала увеличит податливость, т.е. уменьшит его жесткость, что при неизменной нагрузке приведет к увеличению прогибов льда и соответствующему росту сил плавучести. Кроме того, наличие во льду упругих элементов будет способствовать сохранению сплошности ледяного покрова даже при нагрузках, превышающих пределы прочности льда. Это будет происходить благодаря тому, что максимальные изгибныенапряжения в ледяном покрове, приводящие к его разрушению, будут восприниматься прежде всего наиболее слабыми, т.е. более податливыми упругими элементами, способными снижать их уровень. За счет их легкой деформируемости целостность ледяных фрагментов (участков) переправы, расположенных между вмороженными в лед упругими элементами, сохранится, что и обеспечит сплошность ледяного покрова в составе ледяной переправы. В результате силы плавучести при увеличении нагрузок дополнительно возрастут, а сам ледяной покров при возрастании деформаций начнет работать аналогично понтонной переправе (работающей только за счет сил плавучести), что повысит ее грузоподъемность.

Также известно, что при движении нагрузки по льду магистральные раскрытые трещины в ледяном покрове возникают преимущественно в направлении перпендикулярном направлению движения нагрузки (Козин В.М. Резонансный метод разрушения ледяного покрова. Изобретения и эксперименты. М.: Изд-во “Академия Естествознания”. 2007. 355 с. ISBN 978-5-91327-017-7, см. на стр. 247-256).

Способ осуществляется следующим образом.

По обеим сторонам ледяной переправы укладывают тросы, например, стальные. На тросы перпендикулярно их ориентации, т.е. перпендикулярно направлению движению нагрузки, устанавливают вертикально элементы в виде полос из упругого и токопроводящего материала шириной не более толщины льда, например, армированной стальной сеткой резины, и длиной не менее расстояния между тросами. Затем тросы и полосы разогревают до температуры выше температуры плавления льда путем пропускания через них электрического тока. При опускании разогретых тросов и элементов на лед они начнут погружаться в толщу льда. При погружении тросов с установленными элементами на глубину, не превышающую половину толщины льда, электропитаниеотключают. После замерзания растопленной тросами и элементами воды переправа готова к эксплуатации.

Изобретение поясняется графически, где: на фиг. 1 показано поперечное сечение переправы; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1

На ледяной покров 1 толщиной h по обеим сторонам от оси переправы укладывают стальные тросы 2 с установленными на них упругими элементами 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). 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 этого переправа готова к эксплуатации.

Способ относится к ледотехнике. По обеим сторонам переправы по всей ее длине вмораживают тросы, на которые предварительно устанавливают элементы. Вмораживание тросов осуществляют путем разогрева элементов до температуры выше температуры плавления льда за счет пропускания по ним электрического тока. Элементы выполняют в виде полос из армированной стальной сеткой резины. Технический результат - увеличение грузоподъемности ледяных переправ. 2 ил.

Способ создания ледяной переправы, включающий вмораживание в лед по обеим сторонам переправы по всей ее длине тросов, на которые предварительно устанавливают элементы, при этом вмораживание осуществляют их разогревом до температуры выше температуры плавления льда путем пропускания электрического тока, отличающийся тем, что элементы выполняют в виде полос из армированной стальной сеткой резины.