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 ледяной переправы, заключающийся во вмораживании в лед по обеим сторонам переправы по всей ее длине стальных тросов, на которые предварительно устанавливают элементы, например, в виде стальных шайб, 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 (RU 2459900 С1, 27.08.2012).

Недостатком способа является недостаточное увеличение грузоподъемности ледяной переправы.

Сущность заявляемого изобретения заключается в обеспечении равномерной по толщине ледяного покрова его предварительной напряженности.

Технический результат заключается в увеличении грузоподъемности ледяной переправы, т.е. массы перевозимых грузов.

Существенные признаки, характеризующие изобретение.

Ограничительные: способ создания ледяной переправы, заключающийся во вмораживании в лед по обеим сторонам переправы по всей ее длине стальных тросов, на которые предварительно устанавливают стальные шайбы, жестко соединенные с тросами, перед вмораживанием тросы растягивают, а после их вмораживания растягивающие усилияснимают, при этом для вмораживания тросов с шайбами в ледяной покров их разогревают до температуры выше температуры плавления льда посредством пропускания через тросы электрического тока, после их погружения в ледяной покров 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.

Отличительные: шайбы устанавливают на тросы со смещением их точек крепления вертикально вверх относительно их центра тяжести, которое определяют в зависимости от градиента температур по толщине льда.

Известно (1. Бутягин И.П. Прочность льда и ледяного покрова. Новосибирск: Наука. Сибирское отделение. 1966. 154 с), что физико-механические свойства льда в составе ледяного покрова изменяются по его толщине, т.к. температура на его верхней поверхности примерно равна температуре атмосферного воздуха (наличие снежного покрова слабо влияет на нее), а температура на нижней - температуре воды, т.е. около 0°С. Из этого следует, что упругие и прочностные свойства верхних слоев льда будут снижаться по мере роста его толщины, т.е. при переходе к нижним слоям. Поэтому приложение одинаковых сжимающих усилий по всей площади шайб, что обеспечивается жесткостью их соединения с тросами, приведет к неравномерному сжатию слоев льда по толщине. В результате в слоях льда неизбежно возникнут сдвиговые деформации, снижающие влияние предварительной напряженности на его прочность, т.к. на их создание затратяться усилия, которые не будут участвовать в этом повышении прочности ледяного покрова. Кроме того, возникающие при этом угловые деформации (шайбы будут стремиться повернуться относительно первоначального положения, что допускает податливость тросов) могут привести и к разрушению слоев льда, т.к. прочность льда при сдвиге значительно меньше, чем при сжатии [1]. Для устранения этогонедостатка следует перераспределить площади шайб, расположенных выше и ниже их точек крепления на тросах, так, чтобы действующие на них силы сжатия уравнялись. Это исключит появление сдвиговых и угловых деформаций, т.е. обеспечит равномерную по всей толщине льда предварительную напряженность.

Способ осуществляется следующим образом.

По обеим сторонам ледяной переправы укладывают стальные тросы с предварительно жестко установленными на них стальными шайбами диаметром не более толщины льда. Шайбы устанавливают на тросы со смещением их точек закрепления вертикально в верх относительно их центра тяжести, т.е. центров их окружностей, которое предварительно определяют в зависимости от градиента температур по толщине льда. Затем тросы с помощью устройств нагружают растягивающим усилием и одновременно разогревают до температуры выше температуры плавления льда путем пропускания через них электрического тока. При опускании разогретых тросов на лед они начнут погружаться в его толщу. При погружении тросов на необходимую глубину электропитание отключают. После замерзания растопленной тросами и шайбами воды, нагружающие (растягивающие) усилия снимают. В результате предварительно созданные в тросах усилия и усилия от сжатия тросов при их охлаждении (известно, что при нагревании сталь расширяется) благодаря установленным на тросах шайбам и смещению их точек крепления на тросах относительно их центра тяжести, в ледяном покрове возникнут равномерные по толщине силы сжатия, действующие на площади шайб, расположенные выше и ниже точек их крепления. Таким образом, в ледяном покрове будет обеспечена равномерная по его толщине предварительная напряженность, что повысит по сравнению с известным решением его несущую способность и позволит достичь заявленный технический результат.

Изобретение поясняется графически, где: на фиг.1 показано продольное 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 жестко установленными на них стальными шайбами 3 (фиг. 1). Шайбы устанавливают на тросы со смещением их точек крепления вертикально в верх на величину z относительно их центра тяжести 7. Концы тросов 2 закрепляют на берегах переправы посредством штанг 4. При помощи источника электроэнергии 5 тросы 2 разогревают (фиг. 1). Одновременно с этим тросы при помощи нагружающего устройства 6 растягивают и погружают на глубину h₁ (фиг. 2).

Способ относится к ледотехнике, в частности к созданию ледяных переправ для транспортировки по ним грузов. Способ заключается во вмораживании по обеим сторонам и по всей длине переправы стальных тросов. На тросы предварительно устанавливают стальные шайбы, жестко соединенные с тросами. Шайбы устанавливают на тросы со смещением их точек крепления вертикально вверх относительно их центра тяжести, которое определяют в зависимости от градиента температур по толщине льда. Перед вмораживанием тросы растягивают, а после их вмораживания растягивающие усилия снимают. Для вмораживания тросов с шайбами в ледяной покров их разогревают до температуры выше температуры плавления льда посредством пропускания через тросы электрического тока. После их погружения в ледяной покров 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. 2 ил.

Способ создания ледяной переправы, заключающийся во вмораживании в лед по обеим сторонам переправы по всей ее длине стальных тросов, на которые предварительно устанавливают стальные шайбы, жестко соединенные с тросами, перед вмораживанием тросы растягивают, а после их вмораживания растягивающие усилия снимают, при этом для вмораживания тросов с шайбами в ледяной покров их разогревают до температуры выше температуры плавления льда посредством пропускания через тросы электрического тока, после их погружения в ледяной покров 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, отличающийся тем, что шайбы устанавливают на тросы со смещением их точек крепления вертикально вверх относительно их центра тяжести, которое определяют в зависимости от градиента температур по толщине льда.