E01D15/14 наплавные мосты, например понтонные E02B17/00 Искусственные острова на сваях и подобных опорах, например платформы на подъемных опорах; способы их сооружения
Автор(ы):
Козин В.М.
Патентообладатель(и):
Государственное учреждение Институт машиноведения и металлургии Дальневосточного отделения РАН
Приоритеты:
подача заявки: 2001-07-16
публикация патента: 27.11.2002
Изобретение относится к области ледотехники и может использоваться при создании ледяных платформ повышенной грузонесущей способности. Способ заключается в образовании на ледяном покрове ребер жесткости посредством формирования в ледяном покрове канавок в продольном и поперечном направлениях глубиной меньше толщины льда с последующим сверлением в образовавшихся ячейках ледяного покрова сквозных отверстий, по крайней мере более одного, через которые под нижнюю кромку льда закачивают газ, отверстия закрывают, после чего ледяной покров подвергают воздействию низких температур t<0С в течение времени, необходимого для выравнивания температуры на верхней и нижней кромках ледяного покрова. Новым является то, что вначале под нижнюю кромку льда закачивают газ, а затем сформировавшиеся подо льдом газовые полости заполняют переохлажденным t<0C, легче воды, мелкодисперсным, обладающим хорошей адгезией ко льду и теплоизоляционными свойствами материалом, после чего отверстия в ледяном покрове открывают. Технический результат изобретения состоит в увеличении грузонесущей способности ледяной платформы. 1 ил.
Способ создания ледяной несущей платформы, заключающийся в образовании на ледяном покрове ребер жесткости посредством формирования в ледяном покрове канавок в продольном и поперечном направлениях глубиной меньше толщины льда с последующим сверлением в образовавшихся ячейках ледяного покрова сквозных отверстий, по крайней мере более одного, через которые под нижнюю кромку льда закачивают газ, отверстия закрывают, после чего ледяной покров подвергают воздействию низких температур t<0C в течение времени, необходимого для выравнивания температуры на верхней и нижней кромках ледяного покрова, отличающийся тем, что вначале под нижнюю кромку льда закачивают газ, а затем сформировавшиеся подо льдом газовые полости заполняют переохлажденным t<0C, легче воды, мелкодисперсным, обладающим хорошей адгезией ко льду и теплоизоляционными свойствами материалом, после чего отверстия в ледяном покрове открывают.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области ледотехники и может использоваться при создании ледяных платформ повышенной грузонесущей способности. Уровень техники заявляемого изобретения известен из способа создания грузонесущей платформы повышенной грузонесущей способности за счет образования на ледяном покрове ребер жесткости посредством формирования в ледяном покрове канавок в продольном и поперечном направлениях глубиной меньше толщины льда с последующим сверление в образовавшихся ячейках ледяного покрова сквозных отверстий, через которые под нижнюю кромку льда закачивают газ, отверстия закрывают, после чего ледяной покров подвергают воздействию атмосферных низких температур (t<0C) в течение времени, необходимого для выравнивания температуры на верхней и нижней кромках ледяного покрова (RU 2161673 С2, 19.10.98). Недостатком известного способа является незначительное увеличение грузонесущей способности ледяной платформы. Сущность изобретения заключается в создании ледяной платформы, обеспечивающей безопасное движение транспорта и складирование грузов. Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в увеличении грузонесущей способности ледяной платформы. Существенные признаки, характеризующие изобретение. Ограничительные: ледяную грузонесущую платформу создают путем образования ребер жесткости на ледяном покрове посредством формирования в ледяном покрове канавок в продольном и поперечном направлениях глубиной меньше толщины льда с последующим сверлением в образовавшихся ячейках ледяного покрова сквозных отверстий, по крайне мере более одного, через которые под нижнюю кромку льда закачивают газ, отверстия закрывают, после чего ледяной покров подвергают воздействию низких температур (t<0C) в течение времени, необходимого для выравнивания температуры на верхней и нижней кромках ледяного покрова. Отличительные: вначале под нижнюю кромку льда закачивают газ, а затем сформировавшиеся подо льдом газовые полости заполняют переохлажденным (t<0C), легким (легче воды), мелкодисперсным, обладающим хорошей адгезией ко льду и теплоизоляционными свойствами материалом, после чего отверстия в ледяном покрове открывают. Известно (В. В.Богородский, В.П.Гаврило. Лед. Физические свойства. Современные методы гляциологии. - Л.: Гидрометеоиздат, 1980. - 383 с.), что по толщине ледяного покрова температура льда изменяется от t=0oС (нижняя поверхность) до температуры окружающего воздуха. В соответствии с этой закономерностью изменяются и физико-механические свойства льда. Так при t=0oC модуль упругости и предел прочности льда на изгиб равны нулю. С понижением температуры происходит возрастание прочности свойств льда [2]. Такая анизотропия физико-механических свойств льда по толщине даже в естественных условиях является причиной пониженной прочности льда в составе ледяного покрова по сравнению с образцами льда, у которых по толщине температура неизменна и равна температуре окружающего воздуха. Повысить прочность льда можно за счет размещения теплоизолирующего слоя под нижней поверхностью ледяного покрова. Это приведет к уменьшению температурного градиента по толщине и к понижению средней температуры льда, что, в свою очередь, повысит предел прочности льда на изгиб и прочность платформы. Очевидно, что грузонесущую способность платформы можно повысить также за счет увеличения толщины льда и размещения подо льдом легкого материала, создающего положительную силу плавучести. Способ осуществляется следующим образом. В ледяном покрове сверлят отверстия, через которые под нижнюю поверхность льда закачивают газ, например воздух. Для предотвращения растекания воздуха подо льдом предварительно при помощи выморозочных работ на льду наращивают ребра как в продольном, так и в поперечном направлениях. Затем через те же отверстия во льду, через которые под лед закачали воздух, образовавшиеся подо льдом воздушные (газовые) полости заполняют переохлажденным, легким, мелкодисперсным, обладающим теплоизоляционными свойствами материалом, например древесными опилками. Для подачи опилок под лед используют компрессор, закачивающий их вместе с холодным (t<0C) атмосферным воздухом. После заполнения полости материалом компрессор отключают. Вода, смешиваясь с материалом, заполнит полость и замерзнет. Мелкодисперсная структура материала, его хорошая адгезия ко льду приведут к наращиванию подо льдом прочного слоя композитного льда, что в целом увеличит толщину ледяного покрова, а его теплоизоляционные свойства уменьшат градиент температур по толщине льда. Кроме того, положительная плавучесть намороженного слоя приведет к появлению дополнительной силы поддержания, действующей на платформу. В результате ее грузонесущая способность увеличится. Изобретение поясняется графически, где на чертеже показана схема его реализации. В ледяном покрове 1 при помощи ледорезной машины на равном расстоянии друг от друга выбирают канавки как в продольном 2, так и в поперечном 3 направлениях. Глубина канавок h1 должна быть меньше толщины льда h2. Вследствие уменьшения толщины льда в местах выборки и, как следствие, увеличения теплопроводности льда под ледяным покровом из-за низкой температуры окружающего воздуха начинают намерзать ребра 4. Таким образом, подо льдом образуются замкнутые по периметру области 5. После этого во льду сверлят отверстия 6, через которые под лед закачивают газ (например, воздух). После этого образовавшиеся полости 7 заполняют материалом 8, обладающим вышеописанными свойствами. Затем отключают подающий компрессор 9. Вода 10 поступит в полость 7 и замерзнет, что приведет к достижению заявленного технического результата.
