Способ ликвидации ледяного затора
Владельцы патента RU 2338836:
Комсомольский-на-Амуре Государственный педагогический университет (RU)
Изобретение относится к области гидротехники и может быть использовано при разрушении ледяных заторов, возникающих в периоды ледохода перед мостом через реку. Способ заключается в том, что затор разрушают посредством создания подо льдом в воде высокого гидравлического давления перед каждой опорой моста за счет высоковольтных импульсных искровых разрядов, при этом разряды у каждой из опор производят периодически с частотой, равной частоте вертикальных колебаний обломков льда затора. При таких условиях возникает резонансное увеличение амплитуд колебаний обломков льда у опор моста, что вызовет соответствующее возрастание изгибных напряжений в заторошенном слое ледяного покрова, его последующее разрушение и за счет течения реки обеспечит проход заторошенного льда между опорами моста. 2 ил.
Изобретение относится к области ледотехники и может быть преимущественно использовано при разрушении ледяных заторов, возникающих в периоды ледохода перед мостом через реку.
Известен способ разрушения затора, заключающийся в его подрыве [1. В.В.Богородский, В.П.Гаврило, О.А.Недошивин. Разрушение льда. Методы. Технические средства. Л.: Гидрометеоиздат, 1983. - 232 с.].
Недостатками способа является его низкая эффективность и экологическая вредность.
Сущность изобретения заключается в повышении эффективности разрушения затора, возникающего перед гидротехническими сооружениями.
Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, состоит в предотвращении разрушительных наводнений в районах затора.
Существенные признаки, характеризующие изобретение.
Ограничительные: затор, сформировавшийся перед мостом через реку, ликвидируют путем его разрушения.
Отличительные: затор разрушают посредством создания подо льдом в воде высокого гидравлического давления перед каждой опорой моста за счет электрогидравлического эффекта, возникающего при высоковольтном импульсном искровом разряде, при этом разряды у каждой из опор производят периодически с частотой, равной частоте вертикальных колебаний обломков льда затора.
Известно [1], что для разрушения льда на поверхности воды может быть использован электрогидравлический эффект. Его сущность заключается в том, что при высоковольтном импульсном искровом разряде внутри объема жидкости вокруг зоны разряда возникает высокое гидравлическое давление, при этом практически несжимаемая жидкость с огромной силой раздвигается во все стороны от линии разряда и создает гидравлический удар. Затем полость с такой же скоростью практически мгновенно сжимается, создавая второй «кавитационный» гидравлический удар, энергия которого подпитывает мощность первого. На этом цикл заканчивается, повторяясь с частотой чередования импульсов. Разрушающий эффект от электрогидравлического импульса аналогичен результату воздействия эквивалентного по мощности взрыва заряда обычного взрывчатого вещества.
Также известно [2. Д.Е.Хейсин. Динамика ледяного покрова. Л.: Гидрометеоиздат, 1967. - 216 с.], что при периодическом воздействии на обломки ледяного покрова внешней нагрузкой с частотой, равной собственной частоте вертикальных колебаний обломков, возникает резонанс, т.е. амплитуда колебаний льда резко возрастает. Таким образом, используя это общеизвестное заявление, можно даже при небольшой мощности устройства, нагружающего лед, раскачать последний до таких амплитуд колебаний и соответствующих им изгибных напряжений, при которых разрушение заторошенных участков ледяного покрова произойдет с затратами, существенно меньшими, чем при способе-аналоге.
Способ осуществляется следующим образом. Если возникла проблема разрушения затора, сформировавшегося перед мостом, то при помощи электрогидравлических устройств, предварительно установленных перед каждой из опор моста ниже уровня воды, создают области высокого гидравлического давления перед каждой опорой моста посредством высоковольтных импульсных искровых разрядов. Разряды у каждой из опор производят периодически с частотой ω, равной собственной частоте вертикальных колебаний обломков льда [2]:
,
где ρв, ρл - плотность воды и льда;
q - ускорение силы тяжести;
h - толщина обломков льда.
Это приведет к возникновению резонансных колебаний обломков льда затора и его разрушению вследствие резонансного увеличения изгибных напряжений в заторошенном ледяном покрове [2]. Таким образом, заявленный способ, реализуемый с помощью электрогидравлических устройств, установленных перед опорами моста (являющимися одной из причин формирования заторов) и работающих по вышеописанному принципу позволит достичь заявленный технический результат.
Изобретение поясняется чертежами, где: на фиг.1 показан в плане участок реки с возникшим перед мостом затором; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.
При возникновении затора 1 на реке 2 перед мостом 3 (см. фиг.1) выше по течению реки 2 со скоростью υ на опорах 4 моста 3 при помощи предварительно установленных электрогидравлических устройств 5 (см. фиг.2) периодически создают искровые разряды с частотой ω, что облегчит пропуск битого льда 6 между опорами 4 моста 3, т.е. приведет к ликвидации затора 1.
Способ ликвидации ледяного затора, сформировавшегося перед мостом через реку, заключающийся в его разрушении, отличающийся тем, что затор разрушают посредством создания подо льдом в воде высокого гидравлического давления перед каждой опорой моста за счет электрогидравлического эффекта, возникающего при высоковольтном импульсном искровом разряде, при этом разряды у каждой из опор производят периодически с частотой, равной частоте вертикальных колебаний обломков льда затора.
