Ледоразрушающий элемент морского сооружения Советский патент 1991 года по МПК E02B15/02 B63B35/08 

Изобретение относится к устройствам, эксплуатируемым в ледовых условиях и может быть использовано, в частности, в конструкциях морских стационарных платформ или других типах гидротехнических сооружений, а также при создании плавучих сооружений.

Целью изобретения является повышение эффективности разрушения льда и уменьшения возможности торошения.

На фиг. 1 изображен ледоразрушающий элемент морского сооружения, вид сверху; на фиг.2 - то же, аксонометрия; на фиг 3 - расположение элементов по периметру морского сооружения, вид сверху

Ледоразрушающий элемент образуется пересечением четырех плоских граней 1 в виде трапеций с образованием четырех наклонных раскалывающих ребер 2. Большие стороны трапеций 3 одной пары граней 1 и

меньшие стороны трапеций 4 другой пары граней, которые попарно направлены в противоположные стороны под одинаковыми углами, образуют верхнее 5 и нижнее 6 основания элемента в виде прямоуюльни- ков - торцовые стороны элемента, оси которых развернуты одна относительно другой на 90° (фиг.2)

В состав морского сооружения могут включаться несколько ледоразрушающих элементов (фиг 3), располагающихся по периметру конструкции.

Взаимодействие ледового поля с ледо- разрушающими элементом осуществляется следующим образом.

Ледовое поле, движущееся перпендикулярно наклонной трапецеидальной грани 1, взаимодействуете ней. Разрушение поля происходит за счет изгибных напряжений, возникающих при взаимодействии с наО

о

го ю о

клонной поверхностью, льдина отклоняется либо вверх, либо вниз в зависимости от направления грани 1, разрушаясь за счет дефорг ации изгиба, а обломки льда при этом отводятся в стороны за пределы элемента по направлению вверх и вниз, подпираемые движущимся ледовым полем.

Образование торосов таким образом полностью исключается за счет того, что обломки льда скользят по наклонной поверхности и свободно выводятся за пределы элемента, который в отличие от известного не имеет поверхностей с вогнутым профилей, способных задерживать обломки льда.

К изгибным напряжениям добавляют и напряжения сжатия, в отличие, например, ог случая взаимодействия ледового поля с элементом конической формы, площадь контакта в этом случае меньше за счет особенностей сооружения.

Причем в зависимости от углов наклона граней 1 элемента, толщины льда, его прочности создаются условия для снижения ледовой составляющей нагрузки за счет возникновения сложного напряженного состояния либо за счет снижения динамической составляющей при разрушении ледового поля.

При взаимодействии наклонных граней 1, отклоняющих лед по направлению вверх, с многолетним толстым льдом, линия приложения силы на лед ниже ватерлинии там, где контактная поверхность меньше и, сле- довательно в ледовом массиве возникает сложное напряженное состояние, что повышает эффективность разрушения льда.

При взаимодействии льда с наклонными гранями 1, отклоняющими вниз, зона контакта меньше, чем в первом случае и в случае использования конических поверхностей Однако эффективность разрушения льда может быть существенной за счет того, что изгибающие напряжения в верхнем наиболее прочном слое льда будут растягивающими, а прочность льда на растяжение достаточна мала. Волновая составляющая нагрузки, например, на опоре предлагаемой формы также меньше за счет того, что объем погружаемой части опоры меньше по сравнению с объемом погружаемой части усеченного конуса.

В случае подвижек льда в направлении, не перпендикулярном проекции грани 1 элемента на плоскость, эффективность разрушения льда обеспечивается за счет создания сложного напряженного состояния в ледовом .поле. При этом дополнительно возникает напряжение среза и напряжение от момента в горизонтальной плоскости за счет раскалывающего действия ребра 2 элемента, имеющего угол, равный 90°, кроме того, одна из граней 1, образующая раскалывающее ребро 2, создает напряжение изгиба вверх, а другая грань 1 - напряжение

изгиба вниз. Вместе они создают не только изгибающие напряжения, но и напряжения среза.

Льдина раскалывается в радиальном по отношению к элементу направлении. Две об0 разевавшиеся полуплоскости продолжают наползать на наклонные грани 1, разрушаясь от изгибающих напряжений в плоскости, перпендикулярной левому полю, а также от раскалывающего действия ребра 2.

5 Обломки льда скользят по наклонным в двух плоскостях по отношению к направлению действия и выводятся за пределы элемента.

В случае использования ледоразрушаю0 щего элемента в состагс; моноопоры предлагаемой формы целесообразно ориентировать элемент раскалывающим ребром 2 навстречу наиболее вероятной подвижке льда, чтобы использовать ее

5 действие.

Размещение нескольких ледоразруша- ющих элементов по периметру морского сооружения позволяет при любом направлении действия ледяного поля относитель0 но сооружения разрушать лед за счет присутствия одновременно сложных напряженных состояний и действия раскалывающего ребра 2, причем эффект снижения общей нагрузки присутствует всегда, так

5 как часть элементов при произвольном направлении движения ледового поля обязательно взаимодействует с льдом раскалывающими ребрами 2 и наклонными гранями 1, что повышает эффективность

0 разрушения и улучшает обтекаемость всего сооружения льдом.

Формула изобретения Ледоразрушающий элемент морского сооружения, выполненный в виде многогран5 ника, включающий верхнее и нижнее основания в виде четырехугольника и ребра, образованные пересечением боковых сторон четырех граней в виде трапеций, отличающийся тем, что, с целью повышения эффек0 тивности разрушения льда иуменыиения возможности торошения, нижнее и верхнее основания выполнены в виде прямоугольников, образованных параллельными сторонами трапеций, причем одноименные оси

5 прямоугольников расположены относительно одна другой под углом 90°, а боковые противолежащие грани элемента попарно и под одинаковыми углами.наклонены в противоположные стороны относительно вертикальной оси элемента.

Изобретение относится к устройствам для раскалывания льда Цель изобретения повышение эффективности разрушения льда и уменьшение возможности торошения. Ледоразрушающий элемент морского сооружения имеет форму многогранника, содержащего ребра, образованные пересечением граней 4-х трапеций,наклонные поверхности граней попарно направлены в противоположные стороны от вертикальной оси элемента Верхнее и нижнее основания элемента образованы параллельными сторонами трапеций Одноименные оси прямоугольников развернуты относительно друг друга на 90° В составе морского сооружения могут использоваться нескопько ледо- разрушающих элементов 3 ил

3

Фиг. 2

Фие.1

5

2

Фиг.З