Способ определения толщины льда на водоеме и устройство для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК F25C1/12 

Изобретение относится к области льдо- техники, а именно к способам определения толщины льда при возведении ледяных переправ, островов, платформ, причалов и других ледяных инженерных сооружений.

Известен способ определения толщины льда, включающий образование ао льду скважины на всю толщину слоя льда, установку в скважину мерной рейки с неподвиж- ными и подвижными упорами и последующий визуальный отсчет по шкале измерительной райки толщины слоя льда.

Недостатком известного способа определения толщины льда является необходимость образования скважины при каждом замере, что при малых толщинах льда потребует применения специальных устройств, типа настилов или помостов, с которых будут выполняться операции по определению толщины льда. Кроме того, способ позволяет определить толщину льда ступенчато с образованием при каждом замере толщины новой скважины, т.к. в противном случае неизбежны большие погрешности в результатах измерений.

.Целью изобретения является повышение точности определения толщины льда и удобства при проведении работ.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения толщины льда, отверстия в ледяном покрове формируют путем размещения в водоеме перед льдообразованием рабочего органа, фиксирующего образование и изменение толщины льда, а в период льдообразования измеряют давление, оказываемое на рабочий орган образовавшимся льдом, и по из- м.енению давления с помощью тарировочного графика определяют толщину льда.

3

О

00

го

Устройство для определения толщины льда на водоеме, содержащее измерительный прибор, выполнено с рабочим органом, фиксирующим давление образующегося льда, включающим цилиндрическую оболочку с крышкой в виде поплавка и балластом на днище. При этом оболочка выполнена из эластичного материала, ее длина превышает предполагаемую максимальную толщину льда, а крышка выполнена из материала с низким коэффициентом теплопроводности и имеет запорный клапан для заполнения полости оболочки рабочей средой с давлением выше атмосферного, причем в качестве измерительного прибора использован манометр, сообщенный с полостью оболочки.

В результате анализа известных технических решений выявлено, что признаки, отличающие предложенные технические решения, неизвестны.

Способ позволяет проводить замеры толщины ледяного покрова с самого начала льдообразования, причем непрерывно и с большой точностью. При этом отпадает необходимость бурения во льду скважин, как это требуется при замерах толщины льда в известных способах. Кроме этого, способ позволяет исключить необходимость нахождения людей на льду, что либо невозможно, либо затруднено в начальный период льдообразования при малой толщи- не слоя льда.

На фиг. 1 изображено устройство для определения толщины льда, общий вид; на фиг. 2,3 -то же, в период льдообразования; на фиг. 4 - тэрировочный график.

Устройство для измерения толщины льда включает полую, герметичную, цилиндрическую оболочку 1, полость которой соединена с манометром 2. Оболочка 1 снабжена крышкой в виде поплавка 3, балластом на днище 4 и запорным клапаном 5 для заполнения полости оболочки рабочей средой, давление которой в исходном состоянии pi выше атмосферного ро. Крышка 3 выполнена из малотеплопроводного материала, например, пенопласта, что обеспечи- вает изоляцию полости оболочки от колебаний температуры наружного воздуха. Поверхность крышки 3, соприкасающаяся с водой (льдом), покрыта слоем 6, выполненным из материала, исключающего возможность примерзания поплавка ко льду 7. В качестве этого слоя может быть принята, например, полиэтиленовая пленка, которая при извлечении оболочки 1 из скважины может быть оставлена во льду или извлечена вместе с крышкой 3.

Способ осуществляется следующим образом.

Оболочку 1, заполненную рабочей средой с давлением выше атмосферного, размещают в водоеме до начала льдообразования и фиксируют величину давления pi в ее полости. При этом обьем

полости оболочки будет больше объема при атмосферном давлении. Для обеспечения возможности плавания служит крышка в виде поплавка 3, а для удержания оболочки в заданном вертикальном положении служит

балластный груз 4. В период льдообразования происходит обжатие части эластичной оболочки 1 за счет изменения обьема при переходе воды из жидкой фракции в твердую. Вследствие этого давление рабочей

среды в полости оболочки 1 увеличивается, принимая последовательно значения р2, рз и т.д.

Изменение давления рабочей среды в полости оболочки 1 фиксируется по шкале

манометра 2. С помощью тэрировочного графика каждому значению давления pi рабочей среды в полости оболочки 1 приводится в соответствие толщина hi слоя льда 6. При необходимости можно извлечь оболоч«у 1 из слоя льда после окончания замеров или в других случаях рабочая среда из полости оболочки удаляется через запорный клапан 5. Давление в полости оболочки 1 при этом снижается до атмосферного, вследствне чего она принимает исходное состояние, при этом размер поперечного сечения (диаметр) оболочки становится меньше диаметра скважины и поверхность оболочки отходит от соприкасающейся с ней

поверхности льда, что обеспечивает воз- можность беспрепятственного извлечения оболочки 1 из льда 6. При необходимости с помощью вакуум-насоса (не показан) давление рабочей среды в полости оболочки 1

может быть уменьшено до давления много ниже атмосферного, что обеспечит гарантированный отрыв оболочки от льда. Наличие слоя б позволит также беспрепятственно отделить поплавок 3 (вместе с оболочкой) от

льда.

Использование изобретения позволяет производить замеры толщины льда без устройства скважин во льду, производить замеры с большой точностью практически при

любой толщине слоя льда без использования каких-либо специальных приспособлений.

Формула изобретения

1. Способ определения толщины льда на водоеме, предусматривающий формирование отверстий в теле льда и произведение измерений физической величины, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения толщины льда и удобства при проведении работ, отверстия формируют путем размещения в водоеме перед льдообразованием рабочего органа, фиксирующего образование и изменение толщины льда, в качестве физической величины измеряют давление, оказываемое на рабочий орган образующимся льдом, а толщину льда определяют по тарировочному графику.

2. Устройство для определения толщины льда на водоеме, содержащее измерительный прибор с градуированной шкалой, отличающееся тем, что устройство снабжено рабочим органом, фиксирующим образование и измерение толщины льда, включающим цилиндрическую оболочку с крышкой в виде поплавка и балластом на днище, при этом оболочка выполнена из эластичного материала, длина ее превышает предполагаемую максимальную толщину льда, а крышка выполнена из материала с низким коэффициентом теплопроводности и имеет запорный клапан для заполнения полости оболочки рабочей средой с давлением выше атмосферного, причем в качестве измерительного прибора использован манометр/сообщенный с полостью оболочки,

Использование: в льдотехнике для определения толщины льда при возведении ледяных инженерных сооружений. Сущность изобретения: устройство содержит измерительный прибор с градуированной шкалой и рабочий орган, фиксирующий образование и измерение толщины льда, включающий оболочку из эластичного материала с крышкой в виде поплавка и балластом на днище. Отверстия во льду формируют путем размещения в водоеме перед льдообразованием рабочего органа. Определяют толщину слоя льда путем измерения давления, оказываемого на рабочий орган образующимся льдом при переходе воды из жидкой фракции в твердую, и сравнения результатов с тарировочным графиком, где каждому значению давления рабочей среды в полости оболочки приводится соответствующая толщина слоя льда. 2 с.п. ф-лы, 4 ил. СО G