Способ создания ледяной переправы

 

Изобретение относится к области ледотехники и может быть использовано при создании ледяных переправ преимущественно на водоемах с подледным течением. Способ создания ледяной переправы заключается в установке подо льдом демпферов, выполненных в виде прикрепленных к льду пластин. Новым является то, что используют демпферы в виде изогнутых пластин, опирающихся на лед посредством вмораживаемых в поверхность льда фланцев с образованием пластинами выступов, уменьшающих под действием колебаний ледяного покрова площадь гидравлического сечения мелководных водоемов с подводным течением. Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в повышении несущей способности ледяного покрова при движении по нему грузов на мелководных участках водоема. 2 ил.

Изобретение относится к области ледотехники и может использоваться при создании ледяных переправ преимущественно на водоемах с подледным течением.

Уровень техники известен из способа создания ледяной переправы, заключающегося в установке подо льдом демпферов, выполненных в виде горизонтальных пластин, прикрепленных ко льду с помощью вертикальных штанг и погруженных на глубину, при которой отсутствуют волновые колебания, вызываемые движением грузов по ледяному покрову (cм.1. В.М. Козин. Способ создания ледяной переправы. Патент РФ N 2137877 от 20.09.99).

Недостатком известного способа является невозможность его использования для повышения несущей способности ледяного покрова на мелководных участках водоема, когда волновые колебания воды распространяются по всей глубине водоема (см. 2. Сретенский Л.Н. Теория волновых движений жидкости. ОМТИ, 1936 г.).

Задачей заявленного изобретения является уменьшение амплитуды изгибно-гравитационных волн (ИГВ), возбуждаемых в ледяном покрове от движения по нему грузов.

Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, заключается в повышении несущей способности ледяного покрова при движении по нему грузов на мелководных участках водоема.

Существенные признаки, характеризующие изобретение.

Ограничительные: ледяную переправу создают путем установки подо льдом демпферов, выполненных в виде горизонтальных пластин, прикрепленных ко льду с помощью вертикальных штанг и погруженных на глубину, при которой в воде отсутствуют волновые колебания, вызванные движением грузов по ледяному покрову.

Отличительные: ледяную переправу создают на мелководных водоемах с подледным течением, при этом демпферы выполняют в виде прикрепленных ко льду подледных выступов, которые благодаря волновым колебаниям ледяного покрова изменяют площадь гидравлического сечения водоема.

Известно (см.3. Башта Т.М. и др. Гидравлики, гидромашины и гидроприводы. М.: Машиностроение, 1982, 424 с.), что при движении потока жидкости в закрытом канале появление гидравлического сопротивления на его пути приводит к уменьшению скорости потока и соответствующему повышению давления в жидкости перед этим сопротивлением и наоборот. Используя эту закономерность, можно уменьшить амплитуду ИГВ, возбуждаемых движением грузов по ледяному покрову, если подо льдом закрепить выступ, который благодаря волновым колебаниям льда будет соответствующим образом изменять площадь гидравлического сечения русла (водоема), т. е. выполнять роль своеобразного изменяющегося гидравлического сопротивления.

Способ осуществляется следующим образом.

В ледяном покрове на мелководном участке с подледным течением параллельно намеченной оси ледяной переправы, перпендикулярной скорости течения, ниже по течению выполняют прорези по всей длине переправы. Через приготовленные прорези под лед заводят демпферы (гидравлическое сопротивление), выполненные в виде выступов. Для обеспечения их жесткости при взаимодействии с потоком воды и удобства крепления ко льду выступы могут представлять собой изогнутые пластины, которые для исключения взаимодействия друг с другом при колебаниях льда устанавливают друг от друга на определенном расстоянии. Пластины крепятся ко льду путем вмораживания. Для этого пластину заводят под лед так, чтобы ее продольные края опирались на верхнюю поверхность льда посредством специально отогнутых фланцев. После замерзания воды, поступившей в прорези, выступы надежно прикрепятся к ледяному покрову и ледяная переправа готова к эксплуатации.

Действительно, если ледяной покров прогнется на подошве ИГВ, то часть выступов вместе со льдом переместятся вниз, уменьшив таким образом площадь гидравлического сечения. Стеснение потока подо льдом из-за возрастания в этом месте гидравлического сопротивления приведет к уменьшению скорости течения и соответствующему росту давления. Таким образом, перемещению льда вниз будет противодействовать повышающееся с ростом перемещений льда давление в воде. В результате глубина впадины (подошвы) ИГВ уменьшится.

При деформировании ледяного покрова вершиной ИГВ произойдет обратная реакция. Перемещение льда вверх вместе с вмороженными в него выступами увеличит площадь гидравлического сечения, скорость потока возрастет и давление под вершиной ИГВ снизится, что в свою очередь уменьшит высоту гребня (вершины) ИГВ.

В результате наличия подо льдом выступов (гидравлического сопротивления), способных изменить площадь гидравлического сечения водоема благодаря волновым колебаниям ледяного покрова, уменьшит амплитуду ИГВ, возбуждаемых от движения по нему грузов, что повысит несущую способность ледяной переправы.

Изобретение поясняется чертежами (фиг. 1 и 2), показывающими схему его реализациии и вид А-А.

В ледяном покрове 1 с подледным течением и параллельно намечанной оси переправы 2 перпендикулярно скорости течения ниже по течению выполняют прорези 3, через которые заводят выступы и в виде изогнутых пластин. Пластины (выступы) 4 опираются на лед 1 посредством фланцев 5 и прикрепляются к льду за счет замерзания воды 6, поступившей в прорези 3. При деформировании ледяного покрова подошвой ИГВ 7 часть выступов 4 вместе со льдом переместятся вместе со льдом вниз и займут положение 8, что вызовет уменьшение площади гидравлического сечения водоема от S₁ до S₂. Такое стеснение потока приведет к уменьшению скорости И и появлению области повышенного давления 9, расположенной перед выступом, т.е. под осью переправы 2, и противодействующей перемещению льда вниз. При деформировании ледяного покрова вершиной ИГВ произойдет обратная реакция (не показано).

Формула изобретения

Способ создания ледяной переправы, заключающийся в установке подо льдом демпферов, выполненных в виде прикрепленных ко льду пластин, отличающийся тем, что используют демпферы в виде изогнутых пластин, опирающихся на лед посредством вмораживаемых в поверхность льда фланцев с образованием пластинами выступов, уменьшающих под действием колебаний ледяного покрова площадь гидравлического сечения мелководных водоемов с подводным течением.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2