Метод разрушения ледяных заторов

Способ разрушения ледяных заторов

Изобретение относится к способам разрушения ледяных заторов, образующихся в период вскрытия рек, особенно в районах Крайнего Севера и Дальнего Востока, вызывающих подъемы уровня воды и затопление местности.

Уровень техники известен из способа разрушения заторов путем бомбометания, в процессе которого создается динамическая взрывная нагрузка, приводящая к разрушению льда (см. Методические указания по борьбе с заторами и зажорами льда / ВСМ 02870. Минэнерго СССР, М., 1970 г.).

Недостатком известного способа является низкая эффективность, обусловленная необходимостью точного прицельного бомбометания для разрушения «замка» затора.

Обратите внимание

Наиболее близким аналогом, принятым заявителем за прототип, является способ разрушения ледяного затора, включающий размещение на летательном аппарате парашютных систем с боеприпасами, снабженные проникателями, их доставку и сброс в заданное место и подрыв боеприпасов (см. RU №2246693, F42D 7/00, Е02В 15/02, опубл. 20.02.2005).

Недостатком известного решения является снижение эффективности разрушения ледяного затора, объясняемое способом подрыва боеприпаса в зависимости от глубины внедрения проникателя в ледяной покров.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, выражается в повышении эффективности разрушения ледяных заторов без использования боеприпасов специального назначения.

Технический эффект, получаемый при решении поставленной задачи, выражается в получении способа разрушения ледяных заторов, обеспечивающего быстрое разрушение ледяных заторов в кратчайшие сроки и предотвращение возможных наводнений.

Для решения поставленной задачи способ разрушения ледяных заторов основан на создании области повышенного давления под ледяным покровом динамической взрывной нагрузкой, включающий размещение на летательном аппарате, снабженном устройством для зондирования участков, боеприпасов, доставку их в заданное место и подрыв, отличается тем, что в качестве боеприпасов используют авиационную торпеду, при этом торпедную стрельбу производят с участка чистой воды, ниже затора по течению реки, с заданной глубиной хода.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».

Существенные признаки изобретения обеспечивают повышение эффективности и скорости разрушения ледяных заторов.

Изобретение осуществляется следующим образом.

Летательный аппарат, например вертолет Ка-27, снабженный радиолокатором и авиационными торпедами производит зондирование образовавшегося ледяного затора с целью обнаружения мест образования «замков» затора.

Важно

При этом используются известные методы, например см. Омельяненко А.В., Федорова Л.Л. и др. Радиолокационное зондирование заторного льда северных рек с вертолета на примере р.

Лена // Сборник статей VI Всероссийского гидрогеологического съезда. — СПб., 2004, с. 72-73.

Далее, с участка чистой воды, ниже затора по течению реки, производят торпедную стрельбу с заданной глубиной хода торпеды.

Точное попадание торпедной стрельбы обеспечивает создание области повышенного давления непосредственно под «замком» затора, в результате которого происходит освобождение русла реки от заторов в кратчайшие сроки, при этом значительно повышается эффект предотвращения территорий от наводнений.

Способ разрушения ледяных заторов путем создания области повышенного давления под ледяным покровом посредством динамической взрывной нагрузки, включающий размещение на летательном аппарате, снабженном устройством для зондирования участков, боеприпасов, доставку их в заданное место и подрыв, отличающийся тем, что в качестве боеприпасов используют авиационную торпеду, при этом торпедную стрельбу производят с участка чистой воды, ниже затора по течению реки, с заданной глубиной хода.

Источник: http://www.FindPatent.ru/patent/256/2560070.html

Читать

Взрывчатые вещества являются чрезвычайно мощным источником энергии, содержащим ее в концентрированном виде. С ними не может сравниться ни один другой источник энергии, кроме атомного.

В самом деле, обыкновенная 400-граммовая тротиловая шашка при своем взрыве в течение 8 миллионных долей секунды может выполнить работу, на которую надо было бы затратить одновременное усилие почти одного с четвертью миллиарда человек.

Котлован для вскрытия полезных ископаемых, на отрывку которого вручную потребовались бы тысячи человек и десятилетия изнурительного труда, а на механизированную отрывку экскаваторами 1–2 года, с помощью взрывов отрывается за 3–4 месяца.

Совет

Работы, связанные с использованием взрывчатых веществ, все шире применяются в военном деле и народном хозяйстве.

Большая мощность взрывчатых веществ позволяет выполнить многие виды важных и тяжелых работ за короткое время малым количеством людей. Кроме того, взрывчатые вещества не требуют сложных механизмов для их использования и просты в обращении, что чрезвычайно удобно для войск.

В некоторых случаях подрывные работы являются единственно возможным способом выполнения той или иной задачи, например, разрушения сооружений, разработки скалистого грунта, ликвидации ледяного затора и др.

Подрывные работы в военном деле применяются главным образом для разрушения различных объектов — важных сооружений, зданий, мостов, фортификационных сооружений, железных и шоссейных дорог, создания земляных и водных заграждений, преодоления любых заграждений противника, поражения его живой силы и техники.

Широко применяются подрывные работы при устройстве окопов, траншей, всякого рода котлованов и выемок, разработке строительных материалов, расчистке русел рек, при постройке дорог на косогорах и в горах, для защиты мостов от ледяных заторов при ледоходе и во многих других инженерных работах.

Великая Отечественная война наглядно показала ту важную роль, которую играет подрывное дело в любых видах боя при выполнении разнообразных задач, и дала огромное количество примеров умелого применения подрывного дела советскими саперами.

В начале июля 1941 г. подразделение младшего лейтенанта Байкова подготовило к взрыву железнодорожный мост через р. Великая в районе г. Пскова. В тот момент, когда Байков получил приказ взорвать мост, к мосту подходил советский артиллерийский дивизион, чтобы занять новые позиции на восточном берегу.

Следом за дивизионом двигались фашистские танки. Саперы бросились на выручку своих товарищей — артиллеристов. Под огнем противника они быстро уложили деревянный настил на рельсы и пропустили советские орудия и артиллеристов на восточный берег реки.

Но в результате непрерывного артиллерийского огня противника электровзрывная сеть и дублирующая сеть детонирующего шнура вышли из строя. Вражеские танки к этому времени уже вплотную подошли к берегу. Была угроза захвата моста противником.

Обратите внимание

Команда подрывников во главе с Байковым бросилась на мост и огневым способом взорвала мост вместе с собой. Семену Байкову одному из первых воинов в Великую Отечественную войну было посмертно присвоено звание Героя Советского Союза.

В боях за г. Кенигсберг (ныне Калининград) в апреле 1945 г. группа саперов во главе со старшим сержантом Мордвянниковым получила приказ взорвать дом, превращенный врагом в огневую точку.

Под сильным огнем саперы подползли к дому, заложили заряд весом 100 кг и взорвали дом вместе с его гарнизоном. Ликвидация опорного пункта позволила пехоте овладеть важным кварталом города.

За успешные и отважные действия саперы были отмечены правительственными наградами, а Михаилу Мордвянникову было присвоено звание Героя Советского Союза.

Подрывные средства были одним из основных видов оружия и для партизанских отрядов в Великую Отечественную войну.

Партизаны подрывали мосты, железнодорожные линии и станции, пускали под откос фашистские поезда, уничтожали оборонительные постройки, линии связи противника, выводя из строя его живую силу и технику.

Исключительно широкое распространение имела так называемая «рельсовая война» белорусских и украинских партизан. В результате операций за пять месяцев (август — декабрь 1943 г.

) было взорвано 363262 участка рельсов, что в общей сложности составляет 2270 км одноколейного железнодорожного пути, т. е. расстояние от Архангельска до Одессы.

И в послевоенные годы воины Советской Армии умело применяют подрывное дело. Так, весной 1951 г. небольшая река Истра в Московской области в результате бурного таяния снегов разлилась, и начавшийся ледоход угрожал снести деревянный мост через реку длиной 60 м.

Группа саперов во главе со старшим сержантом Сидоровым охраняла мост от ледохода.

Важно

Саперы произвели необходимые предварительные операции по расчистке каналов в фарватере реки, а когда на мелком плесе стал образовываться ледяной затор — разбили его, бросая подготовленные заранее сосредоточенные заряды весом 2,5–3 кг.

Возрастают масштабы и области применения подрывных работ в народном хозяйстве.

Взрывы используются в горной промышленности для разработки угля, руды и других полезных ископаемых, при строительстве предприятий и гидротехнических сооружений, в городском строительстве для сноса старых зданий, в сельском хозяйстве при осушении болот; садоводы используют взрывы при посадке фруктовых деревьев; пожарники при помощи взрывов ведут борьбу с лесными и степными пожарами, а геологи разведывают полезные ископаемые и т. д.

Чтобы уметь правильно и успешно применять взрывчатые вещества и подрывные средства, необходимо знать взрывчатые вещества, их свойства, материальную часть подрывной техники и как ею пользоваться. Нужно также иметь представление о способах проведения важнейших подрывных работ. Эта брошюра и знакомит с тем, что нужно знать каждому солдату о подрывном деле.

Первым известным на земле взрывчатым веществам был черный (дымный) порох, состоящий из смеси селитры, серы и угля. Родиной пороха является Китай: в китайских хрониках (летописях) упоминается, что еще в 618 г. до нашей эры китайцы использовали взрывчатые и метательные свойства пороха для устройства ракет и праздничных фейерверков. Впоследствии порох и ракеты получили военное применение.

Процесс распространения пороха из Китая в другие страны занял более полутора тысяч лет. Лишь в XIII–XIV вв. нашей эры в Европе загремели первые огнестрельные выстрелы. К этому же времени относится появление пороха и огнестрельного оружия на Руси.

Сначала порох изготовлялся ручным способом, и рецепт его изготовления составлял секрет пороховых мастеров. К XV в. создаются крупные мастерские по изготовлению пороха, так называемые «пороховые мельницы», и масштабы производства пороха значительно возрастают.

При царе Иване IV ежегодно добывалось 20000 пудов селитры специально для военных целей. Создание больших запасов пороха позволило применять его не только в огнестрельном оружии, но и для разрушения неприятельских укреплений взрывами подземных зарядов.

Так возникло минно-подрывное дело.

Блестящий пример умелого использования подрывного дела показали русские при взятии крепости Казань в 1552 г. Чтобы быстрее овладеть столицей казанского ханства, царь Иван IV, возглавлявший русские войска, решил сделать подкопы и взорвать под стенами крепости бочки с порохом.

Отрывкой подкопов и взрывом руководили воеводы Василий Серебряный и Алексей Адашев. Было произведено четыре взрыва, один заряд содержал 11 бочек (около одной тонны) пороха, остальные — почти по 4 т пороха каждый.

В результате первого взрыва был разрушен потайной ход, ведущий к роднику, из которого осажденные татары брали питьевую воду, и часть городской стены. Второй взрыв разрушил дерево-земляное укрепление, прикрывавшее крепостные ворота.

Читайте также:  Инструкция о мерах пб на автозаправочной станции (азс)

Наконец, третий и четвертый взрывы образовали широкие проломы в стенах крепости и решили исход штурма.

Источник: https://www.litmir.me/br/?b=228284&p=23

Способ разрушения ледяных заторов на реках

Изобретение относится к ледотехнике, а именно к работам по разрушению ледяных заторов на реках.

Способ заключается в возбуждении во льду резонансных изгибно-гравитационных волн, возникающих при движении по кромке затора амфибийного судна на воздушной подушке с резонансной скоростью, при этом перед возбуждением волн кромку затора подвергают высокотемпературному воздействию. Технический результат заключается в повышении эффективности разрушения льда.

Изобретение относится к ледотехнике, в частности к проведению работ по разрушению заторов на участках рек.

Совет

Уровень техники известен из способа разрушения льда амфибийным судном на воздушной подушке (СВП), которое перемещают по кромке льда с резонансной скоростью. При этом во льду возбуждаются резонансные изгибно-гравитационные волны (ИГВ), которые разрушают лед (1. Патент RU 2203826 С1, опубл.10.05.2003).

Недостатком способа является его ограниченная ледоразрушающая способность.

Сущность изобретения заключается в повышении эффективности разрушения заторов на участках рек.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, состоит в предотвращении разрушительных наводнений в районах заторов.

Общеизвестно, что при весеннем ледоходе в узкостях, на крутых поворотах русел рек и перед гидротехническими сооружениями вероятность заторообразований довольно высока, при этом за нижней по течению реки кромкой затора, как правило, образуются чистые ото льда участки воды. Последнее обстоятельство и позволяет эффективно использовать предлагаемый способ.

Существенные признаки, характеризующие изобретения.

Ограничительные: способ разрушения ледяных заторов на реках путем возбуждения во льду резонансных изгибно-гравитационных волн амфибийным судном на воздушной подушке, движущимся по кромке затора с резонансной скоростью.

Отличительные: предварительно перед возбуждением волн кромку затора подвергают высокотемпературному воздействию посредством перемещения на предельно низкой скорости по кромке затора амфибийного судна на воздушной подушке с газотурбинными установками, подающими в подкупольное пространство судна отработанные газы.

Известно (2. Богородский В.В., Гаврило В.П. Лед. Физические свойства. Л.: Гидрометеоиздат, 1980, 384 с.), что при повышении температуры упругость льда понижается, т.е. при действии на ледяной покров одной и той же нагрузки его деформации увеличатся, что в свою очередь приведет к росту изгибных напряжений во льду и его разрушению с меньшими энергозатратами.

Изобретение осуществляется следующим образом.

По льду кромки затора начинают перемещать СВП с резонансной скоростью, величину которой в зависимости от ледовых условий предварительно определяют по известным зависимостям [1].

Обратите внимание

Если разрушения затора не произойдет, то кромку затора подвергают высокотемпературному воздействию.

Для этого может быть использовано СВП, у которого для создания воздушной подушки установлены газотурбинные установки, подающие в подкупольное пространство СВП раскаленные отработанные газы.

Для высокотемпературного воздействия на лед СВП, оснащенное такими установками, повторно перемещают по кромке затора, но уже на предельно низкой скорости. Это позволяет источнику тепла (воздушной подушке, формирующейся за сет отработанных газов) более длительно воздействовать на верхние, т.е.

самые прочные слои льда в составе тороса, и поднимать их температуру до больших значений. После такого прохода упругие и прочностные характеристики льда понизятся. Затем СВП вновь начинают перемещать по кромке затора с резонансной скоростью.

Амплитуда ИГВ, а значит и изгибные напряжения во льду возрастут, что повысит эффективность разрушения затора и соответственно приведет к достижению заявленного технического результата.

Способ разрушения ледяных заторов на реках путем возбуждения во льду резонансных изгибно-гравитационных волн амфибийным судном на воздушной подушке, движущимся по кромке затора с резонансной скоростью, отличающийся тем, что предварительно перед возбуждением волн кромку затора подвергают высокотемпературному воздействию посредством перемещения на предельно низкой скорости по кромке затора амфибийного судна на воздушной подушке с газотурбинными установками, подающими в подкупольное пространство судна отработанные газы.

Источник: https://PatentDB.ru/patent/2261817

Устройство для предотвращения ледяных заторов

Полезная модель относится к области гидрологии, в частности, к регулированию ледового режима рек, а именно, относится к технике проведения работ по ликвидации ледовых заторов на реках и направлено на предотвращение наводнений, возникающих при заторах.

Описано устройство для предотвращения ледяных заторов, представляющее собой катамаран, в трюме одного из корпусов которого установлен дизель-двигатель, а в другом установлен генератор с аккумуляторной батареей, содержит шнек-вал для предварительного захвата льда, шнек-вал с ребрами для окончательного крошения льда, шестеренчатую гитару передач для подачи вращение на шнек-вал с ребрами, на валу с ребрами установлено зубчатое колесо для подачи вращения на шнек — вал предварительного захвата льда через грузовую цепь, вал предварительного захвата льда совершает вращение и перемещение вверх и вниз по пазу кронштейна, подъем и опускание шнек-вала предварительного захвата льда осуществляют гидравлическим поршнем, передняя часть катамарана снабжена емкостью с отверстиями для прохода воды и сбора кусков льда после предварительного прохода речного ледокола, аналогичная емкость и шнек-валы установлены на корме катамарана, двигатели движения установлены в машинном отделении под кабиной рулевого между корпусами катамарана, для регулировки длины шнек-валов установлены кронштейны на стойках. Технический результат, получаемый при осуществлении полезной модели, состоит в предотвращении разрушительных наводнений в районах затора. 1 н. п. ф-лы, 2 илл.

Полезная модель относится к области гидрологии, в частности, к регулированию ледового режима рек, а именно, относится к технике проведения работ по ликвидации ледовых заторов на реках и направлено на предотвращение наводнений, возникающих при заторах.

Известен способ ликвидации ледового затора путем механического разрушения льда ледорезными машинами или ледоколом [Методические рекомендации по предотвращению образования ледовых заторов на реках Российской Федерации и борьбе с ними. Шахраманьян М.А., Векслер А.Б.

, Пчелкин В.И. и др. — М.: ФЦ ВНИИ ГОЧС, 2003., с.73-86]. Недостатки способа заключаются в том, что ледорезные машины обычно пригодны для предупредительных, профилактических мероприятий, а ледоколы на реках практически отсутствуют.

Отсутствуют и ледорезные машины,

Известен способ ликвидации ледового затора, включающий закладку зарядов взрывчатого вещества на лед, в лед и под лед и их взрывание [Методические указания по борьбе с заторами и зажорами льда. ВСМ 02870. Минэнерго СССР, М.

, 1970 г;; Методические рекомендации по предотвращению образования ледовых заторов на реках Российской Федерации и борьбе с ними. Шахраманьян М.А., Векслер А.Б., Пчелкин В.И. и др. — М.: ФЦ ВНИИ ГОЧС, 2003., с.90-106].

Применение указанных способов связано с большими затратами материальных и трудовых ресурсов и в большинстве случаев малоэффективно, поскольку при наличии воды под поверхностью льда и благодаря его пластичности взрывные устройства пробивают лед и взрываются в воде, не вызывая заметных разрушений льда. При этом уничтожаются рыбные запасы, обуславливая большой экологический ущерб.

Известны способы борьбы с ледовыми осложнениями созданием пневмозащитных барьеров (Колесникова Т. В. Защита берегового водозабора Пскова от шуголедовых осложнений. Водоснабжение и санитарная техника. 1984, 4; А.С. 1086063, бюл. 14, 1984 г.; Колесникова Т.В.

Важно

Гидравлика пневмобарьерных комплексов бесплотинных водозаборов насосных станций. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук, СНЦ Тосэкомелиовод», М., 1999 г.).

В указанных способах предупреждается поступление льда и шуги за счет подачи сжатого воздуха под уровень реки или другого водоема.

Эти способы борьбы с ледовыми осложнениями более рациональны, поскольку не приводят к возможным разрушениям и экологическому ущербу по сравнению, например, с бомбометанием и взрывами. Недостатком этих способов является их малая эффективность при разрушении крупных и прочных скоплений льда, уже образовавшихся в заторах.

Известен способ предотвращения и разрушения ледовых образований путем использования энергии и тепла глубинных вод (Баланин В.В., Бородкин Б.С., Мелконян Г.И., Использование тепла глубинных вод водоемов. Изд. «Транспорт», 1964 г.).

Этот способ заключается в подаче сжатого воздуха от компрессора в уложенные на дне водоема перфорированные отверстиями трубопроводы.

При этом воздух подается непрерывно во все перфорированные отверстиями трубопроводы и при его выходе из отверстий образуются воздушные пузыри, которые за счет архимедовых сил поднимаются на поверхность, увлекая нижние слои воды к поверхности водоема.

Расход воздуха и расположение отверстий в трубопроводах выбираются такими, чтобы придонные, более теплые слои воды достигали поверхности на требуемой площади акватории и за счет этого тепла, а также за счет сил, возникающих при взаимодействии со льдом воды, поднимаемой в виде гребня, происходило предотвращение или разрушение ледовых образований. Недостатком этого способа является малая эффективность при борьбе с заторами льда. Связано это с тем, что используемого тепла и возникающих при этом сил взаимодействия со льдом при непрерывном подъеме глубинных вод, недостаточно для разрушения и разгона крупных ледовых фрагментов, формирующих затор.

Известен способ разрушения льда амфибийным судном на воздушной подушке (СВП), которое перемещают по кромке льда с резонансной скоростью. При этом во льду возбуждаются резонансные изгибно-гравитационные волны (ИГВ), которые разрушают лед (Патент КИ 2203826, 10.05.2003).Недостатком способа является его ограниченная ледоразрушающая способность по толщине ледового покрова.

Полезная модель решает задачу повышения эффективности предотвращения разрушения заторов на участках рек.

Технический результат, получаемый при осуществлении полезной модели, состоит в предотвращении разрушительных наводнений в районах затора.

Сущность предлагаемой полезной модели иллюстрируется Фиг.1-2.

Совет

На Фиг.1 представлен общий вид предлагаемого устройства для разрушения ледяного покрова и заторов, где: шнек-валы — 1 для предварительного захвата льда, шнек-валы — 2 для окончательного крошения льд, грузовая цепь — 3, улитка выброса — 4. шестеренка — 5, зубчатое колесо — 6, ребра — 7, емкость с отверстиями для прохода воды и сбора кусков льда — 8, двигатели движения — 9.

На Фиг.2 представлено поперечное сечение предлагаемого устройства.

В одном из корпусов катамарана установлен дизель-двигатель, а в другом установлен генератор с аккумуляторной батареей. Через шестеренчатую гитару передач- 5, 6 подается вращение на окончательный крошитель — шнек-вал — 2 — с ребрами 7. На шнек-валу — 2 установлено зубчатое колесо — 6 для подачи вращения на шнек-вал — 2 для предварительного захвата льда через грузовую цепь — 3.

Шнек-вал — 1 совершает вращение и перемещение вверх и вниз по пазу специального кронштейна. Подъем и опускание шнек-валов — 1 осуществляют гидравлическим поршнем (на Фиг. не показано), например, от самосвала ЗИЛ-130, доработанный для крепления и подъема шнек-валов.

Читайте также:  Безопасность в чрезвычайных ситуациях

Передняя часть катамарана снабжена емкостью — 8 с отверстиями для прохода воды и сбора кусков льда после предварительного прохода речного ледокола. Аналогичная емкость — 8 и шнек-валы — 1, 2 установлены на корме (условно) катамарана. Движение вперед и назад осуществляется без разворота всего корпуса.

Двигатели движения — 9 установлены в машинном отделении под кабиной рулевого между корпусами катамарана. Длину шнек-валов можно регулировать с помощью кронштейнов на стойках (на Фиг. не показано), т.е. довести до нескольких метров.

Применение предлагаемого устройство позволит сохранить рыбные запасы в реках, предотвратить весенние паводки и наводнения, создать чистый проход талой воды, а также его можно использовать для создания форваторной линии для кроуглогодичного прохода кораблей и барж.

Устройство для предотвращения ледяных заторов, представляющее собой катамаран, в трюме одного из корпусов которого установлен дизель-двигатель, а в другом установлен генератор с аккумуляторной батареей, содержит шнек-вал для предварительного захвата льда, шнек-вал с ребрами для окончательного крошения льда, шестеренчатую гитару передач для подачи вращения на шнек-вал с ребрами, на валу с ребрами установлено зубчатое колесо для подачи вращения на шнек-вал предварительного захвата льда через грузовую цепь, вал предварительного захвата льда совершает вращение и перемещение вверх и вниз по пазу кронштейна, подъем и опускание шнек-вала предварительного захвата льда осуществляют гидравлическим поршнем, передняя часть катамарана снабжена емкостью с отверстиями для прохода воды и сбора кусков льда после предварительного прохода речного ледокола, аналогичная емкость и шнек-валы установлены на корме катамарана, двигатели движения установлены в машинном отделении под кабиной рулевого между корпусами катамарана, для регулировки длины шнек-валов установлены кронштейны на стойках.

Источник: https://poleznayamodel.ru/model/13/132457.html

Использование судов на воздушной подушке для разрушения ледяного покрова

Сравнительно недавно появились первые сообщения об использовании судов на воздушной подушке (СВП) для разрушения ледяного покрова на внутренних водных путях и в прибрежных районах морей, но эффективность их применения в этих целях позволяет надеяться, что эти суда займут достойное место среди средств продления навигации и борьбы с разрушительными наводнениями, паводками, ледяными заторами.

СВП – плавучее амфибийное средство, перемещающееся над водой и льдом. Принципиально можно выделить два способа разрушения льда с использованием СВП: способ давления (низкоскоростной) и способ движения с критическими скоростями (резонансный).

Первый способ заключается в том, что разрушение льда происходит не за счет приложенных к нему значительных усилий со стороны судна, например ледокола, а за счет его силы тяжести.

Обратите внимание

При движении СВП с малой скоростью, если напор в воздушной подушке (в метрах водяного столба) численно превышает толщину льда, подо льдом образуется воздушная полость, и вода перестает поддерживать ледяной покров. Равновесие его в этом случае достигается только за счет сил тяжести и упругости.

При определенных размерах воздушной подушки в плане, зависящих от физико-механических свойств льда и его толщины, лед начинает самопроизвольно разрушаться под действием сил тяжести.

Наши исследования показали, что не обязательно для разрушения льда создавать напор в воздушной подушке, численно превышающий толщину льда. При движении тяжелых СВП надо льдом они полностью передают свой вес через воздушную подушку на лед. Этих усилий бывает достаточно для разрушения льда, и требуются значительно меньшие энергозатраты, чем при использовании традиционных ледокольных средств.

Разрушение льда вторым способом – резонансным – может осуществляться любым транспортным аппаратом, приспособленным к перемещению по ледяному покрову или над ним. Физическая картина разрушения ледяного покрова при использовании этого способа следующая.

При движении по льду какой-нибудь нагрузки в ледяном покрове и в воде возникает система изгибных и гравитационных волн (ИГВ). При некоторой скорости движения этой нагрузки vн, близкой к фазовой скорости изгибных колебаний ледяного покрова и гравитационных волн в воде, наступает резонанс.

Амплитуды колебаний ледяного покрова резко возрастают, и лед начинает разрушаться. Скорости движения нагрузки при разрушении льда называются критическими, или резонансными, а сам резонанс изгибно-гравитационным (ИГР). Вездеходные качества амфибийных СВП в настоящее время являются подходящими для реализации этого способа.

Резонансный способ разрушения льда характеризуется высокими скоростями движения нагрузки, которые зависят от толщины льда и глубины водоема.

Одним из главных достоинств СВП с этой точки зрения является практическое отсутствие осадки, что позволяет разрушать лед в бассейнах любой глубины, в том числе и на малых глубинах, где не может работать ни одно другое ледокольное средство.

СВП, работая в резонансном режиме, эффективно воздействует не только на поверхностный, но и на глубинный лед и заторы, что позволяет предотвращать стихийные бедствия, возникающие в период ледохода и ледостава. Возможность быстрого разрушения льда на большой площади судами на воздушной подушке может найти применение при раннем вскрытии рек и водохранилищ, что позволит не только увеличить период навигации.

Важно

Выбор аэродинамической схемы и гибкого ограждения ВП очень важен, он в значительной степени определяет эксплуатационные качества судна.

Анализ аэродинамической схемы ЛПВП можно производить по следующим критериям: потери напора в ВП, обеспечение остойчивости и устойчивого выхода на ВП, обеспечение эксплуатационной надежности и ремонтопригодности.

На основе результатов экспериментальных и теоретических исследований для ЛПВП рекомендуется применять камерную схему с периферийным воздуховодом и подачей воздуха в каждое колено сегментного ГО. Высота ГО должна выбираться в зависимости от предельной толщины разрушаемого льда и высоты преодолеваемых торосов.

Особенно остро для ЛПВП стоит вопрос об обеспечении остойчивости при выходе на ВП на воде. Традиционно считалось, что остойчивость СВП с камерной схемой можно обеспечить секционированием ВП.

Однако наши исследования и натурные опыты показали, что рациональный выбор формы и размеров сегментных ГО обеспечивает остойчивость ЛПВП и без секционирования. Это позволяет упростить конструкцию, снизить стоимость и повысить эксплуатационную надежность.

Для ряда опытных ЛПВП разработаны несущие конструкции расчлененных элементов ГО, позволяющие обеспечить их быстросъемность при возможном ремонте в полевых условиях.

В Нижегородском государственном техническом университете разработаны приоритетные принципы проектирования ЛПВП, в которых определяются оптимальные с точки зрения разрушения льда элементы и характеристики судна при минимальных суммарных затратах.

Разработан ряд проектов ЛПВП, в том числе несамоходные платформы проектов 102ЛП, 105ЛП, 106ЛП, 107П, 108П, 109П, самоходная платформа с роторно-винтовым движителем (проект 109ПС), ледокольно-транспортная платформа (проект 113П), навесное ледокольное устройство на воздушной подушке.

Проекты 102 ЛП и 107 ЛП реализованы. Характеристики ЛПВП приведены в таблице 1.

Основные характе- ристики Проект ЛПВП
102ЛП 105ЛП 106ЛП 107П 108П 109П 109ПС 113П
Наибольшая длина корпуса(без ГО), м 13,6 16,6 15,2 17,5 17,5 17,5 17,5 17,0
Наибольшая ширина корпуса(без ГО), м 20,0 16,6 14,2 20,0 20,0 20,0 20,0 13,5
Высота корпуса, м 1,5 2,1 1,95 2,7 2,7 2,7 2,7 1,7
Высота ГО, м 1,5 1,1 0,8 1,5 1,5 1,5 1,5
Масса порожнего судна, т 72 112 78,7 187 187 187 187
Масса судна с балластом,т 222 164 97 290 290 290 290 130
Нагнета- тельный комплекс ГТУ с эжек- тором Венти- лятор ВВН-18 Венти- лятор ВВН-18 2 Венти- лятора ВВН-18 ГТУ АИ-25 с эжек- тором Венти- лятор НЦ-13 Венти- лятор НЦ-13 Венти- лятор ВВН-18
Мощность привода, кВт 550 550 2х550 990 990 550

Первые испытания ледовых качеств платформы (натурный макет) 102ЛП были проведены на Горьковском водохранилище. Эти испытания подтвердили высокую ледоразрушающую способность судна.

Полученные результаты были использованы при проектировании опытной ЛПВП 107П, выполненном Нижегородским техническим университетом совместно с ЦКБ «Вымпел». Платформа была построена на Октябрьском судостроительном заводе.

Платформа 107П оборудована дизель-вентиляторной нагнетательной установкой с двумя дизелями М634А мощностью 550 кВт и двумя центробежными вентиляторами ВВН-18 производительностью каждого до 30 м3/с. Для общесудовых нужд имеется дизель-генератор мощностью 50 кВт.

Корпус судна – стальной. Ограждение воздушной подушки выполнено из отдельных съемных гибких элементов сегментного типа, которые могут быть быстро заменены в полевых условиях при возможных повреждениях. Судно может эксплуатироваться при температуре до -400С.

Совет

Испытания на чистой воде проводились на р.Волге в счале с буксиром «МБ». Глубина в районе испытаний 5,5…6,5 м, высота волны до 40 см. Целью испытаний была проверка работы всех устройств и систем. Их надежность была подтверждена. Состав показал хорошие ходовые и маневренные качества.

Ледовые испытания проводились как в счале с ледокольным буксиром «Ока», так и с буксиром «МБ». Толщина льда в районе испытаний составляла толщиной 40…70 см. Один ледокол «Ока» с сплошных льдах толщиной 35…40 см двигался со скоростью 1…2км/ч. В счале с платформой в этом же льду состав двигался со средней скоростью 7 км/ч, оставляя за собой канал в два раза шире.

При подходе ледокола к месту базирования платформы встретились гряда наслоенного смерзшегося льда толщиной 120…130 см. Буксир был вынужден работать набегами с использованием крено-дифферентных систем. Преодолеть эту гряду удалось за 25 мин.

Позднее были проведены испытания платформы вместе с буксиром «МБ». Сплошной лед толщиной 40…60 см состав разрушал со средней скоростью 4…7 км/ч.

Испытания показали, что присоединение к обычному ледоколу или буксиру ЛПВП позволяет резко повысить эффективность разрушения льда.

Так, во льду толщиной 40 см скорость небольшого ледокола «Ока» с платформой в 2 раза больше, чем у тяжелого ледокола типа «Капитан Чечкин», мощность которого почти в 2,5 раза превышает суммарную мощность «Оки» и платформы.

Более чем в 5 раз снижается стоимость ледокольной работы состава с платформой и почти в 4 раза удельные затраты мощности на разрушение 1 м3 льда.

Источник: http://flot-portal.ru/analytics/ispolzovanie-sudov-na-vozdushnoi-podushke-dlya-razrusheniya-ledyanogo-pokrova.html

Лаборатория

При действии на лед движущейся нагрузки в ледяном покрове в зависимости от ее скорости будут возникать либо только изгибные, либо только гравитационные, либо колебания обоих видов. Если изгибной волне в пластине сопутствует гравитационная волна в воде, то такую комбинацию волн называют изгибно-гравитационной волной (ИГВ)

При возбуждении волн в сплошном ледяном покрове движущейся нагрузкой под критической или резонансной понимают скорость нагрузки, равную скорости распространения ИГВ. При такой скорости движение нагрузки сопровождается интенсивной подкачкой энергии в колеблющуюся систему, что вызывает увеличение прогибов льда.

Читайте также:  Технический уровень продукции

Явление возрастания амплитуды ИГВ при таком режиме движения принято называть изгибно-гравитационным резонансом (ИГР).

Резонансное разрушение льда может осуществляться любым транспортным средством, способным к перемещению по ледяному покрову. Следует отметить, что вид источника волн не сказывается на характеристиках резонансных ИГВ и закономерностях их развития, т.к. они в основном определяются характеристиками ледяного покрова и состоянием акватории.

Обратите внимание

В связи с этим, наиболее эффективным по сравнению с традиционными средствами разрушения льда становится использование амфибийных судов на воздушной подушке (СВП).

Вездеходные качества СВП делают возможной их круглогодичную эксплуатацию, а отсутствие у них осадки позволяет разрушать ледяной покров на акваториях любой глубины. Обладая большой скоростью, маневренностью и амфибийностью, СВП могут быстро перемещаться в районы необходимого воздействия на лед.

Двигаясь над поверхностью льда, они могут вызывать его разрушение как за счет своего веса, так и за счет возбуждаемых ими в ледяном покрове колебаний достаточной амплитуды.

При маневрировании СВП способно повысить интенсивность волнообразования в ледяном покрове за счет следующих приемов:

  • Изменение скорости СВП.
  • Изменения курса СВП.
  • Резкое увеличение скорости СВП до резонансной
  • Зигзагообразное движение СВП.
  • СВП в настоящее время — самое производительное и высокоэффективное средство разрушения льда на мелководье. Разру¬шая лед на малых глубинах, где не может работать ни одно другое ледокольное судно, СВП может предотвращать заторообразования и разрушительные наводнения.

Одним из наиболее существенных достоинств резонансного способа является высокая скорость ломки льда, что целесообразно использовать для раннего вскрытия рек и водохранилищ.

Проводка судов во льдах при использовании этого способа может оказаться также эффективной, если при движении с критической скоростью СВП сделает два-три прохода, разрушая и измельчая лед перед сравнительно медленно идущими транспортными судами.

Одним из направлений совершенствования ледокольных средств являются поиски принципиально новых способов реализации разрушения ледяного покрова резонансным методом.

Так ледоразрушающую способность СВП, можно повысить путем одновременного использования для разрушения льда нескольких судов.

Как показали эксперименты групповая работа СВП при выполнении ледокольных работ была наиболее эффективной в случае их движения фронтом.

При этом их максимальное сближение бортами вплоть до счаливания давало наилучший результат. Движение СВП в кильватер оказалось менее эффективным.

Технология и устройство для разрушения ледяного и снежного накатов на поверхности твердого дорожного покрытия

Ледяной и снежный накат, образующийся на дорогах в зимнее время, приводит к росту травматизма и увеличению количества дорожно-транспортных происшествий.

Очистка дорожных покрытий от наката включает в себя две технологические операции: разрушение наката и транспортировку его фрагментов. Основным процессом, определяющим производительность очистки, является отделение от дорожного покрытия фрагментов наката режущим органом очистительных машин.

Одним из перспективных направлений устранения недостатков существующих средств и способов удаления наката и повышения эффективности очистки покрытий может быть использование устройств, работающих в пассивном, т. е. при отсутствии привода, режиме.

Важно

Они представляют собой диски, посаженные на оси и заключенные в раму. Разрушающие накат усилия создаются вертикальной нагрузкой от силы тяжести устройства и сдвиговыми деформациями, возникающими за счет поворота дисков относительно направления движения.

По поверхности твердого дорожного покрытия, покрытого накатом, при помощи транспортного средства буксируют устройство, выполненное в виде дисков, посаженных с заданным эксцентриситетом на две оси, сопряженные между собой в направлении движения под углом менее 180 градусов, который изменяют в зависимости от характеристик наката: при уменьшении его толщины и прочности угол уменьшают, что приводит к увеличению касательных напряжений, т.е. сдвиговых деформаций. Диски способны пассивно вращаться и катиться по поверхности покрытия от буксирующего их усилия и сил трения между кромками дисков и поверхностью наката.

В процессе движения диски при их внедрении в накат создают нормальные и касательные напряжения, достаточные для отрыва фрагментов наката от дорожного покрытия.

Для обеспечения этих условий диски нагружают необходимой вертикальной нагрузкой и разворачивают плоскость дисков на определенный угол по отношению к направлению их поступательного движения. Угол поворота устанавливают таким, чтобы интенсивность (степень) разрушения наката была наибольшей.

Режущую кромку дисков предварительно затачивают под углом, при котором происходит максимальная интенсивность скола, т.е. отделение фрагментов наката от поверхности дорожного покрытия.

Известно, что частоты собственных колебаний системы определяются ее параметрами (массой, упругостью и моментами инерции).

Поскольку для разрушения наката нормальными и касательными усилиями требуется своя определенная масса нагружающего устройства, преодолевающего сопротивление наката при его разрушении (своеобразную упругость), а при динамическом воздействии на накат устройство в разных направлениях будет иметь различные моменты инерции, то это означает, что собственные частоты устройства в вертикальном и горизонтальном направлениях будут различными. Поэтому для возбуждения резонансных вертикальных и горизонтальных колебаний устройства, увеличивающих их интенсивность, на устройство целесообразно установить два вибратора, работающих независимо друг от друга и возбуждающих в устройстве колебания с частотами, равными собственным частотам собственных колебаний устройства.

Устройство предназначено для его перемещения по поверхности твердого покрытия 1, покрытого ледяным и снежным накатом 2. Устройство выполнено в виде дисковых ножей 3, насаженных на две оси 4, которые при помощи подшипников 5 закреплены каждая на своей раме 6.

Совет

Рамы при помощи шарнира 7 и балки 8 заключены в общий каркас, состоящий из рам 6 шарнира 7 и балки 8, на котором жестко с ним закреплены вибраторы 9, способные возбуждать вертикальные и горизонтальные колебания устройства с изменяемой частотой.

Рамы 6 оснащены приспособлениями 10, с помощью которых их можно устанавливать под углом друг к другу в горизонтальной плоскости и тем самым изменять касательные усилия.

При движении устройства за счет толкающего усилия P, нормальных N и касательных T усилий ножи 3 разрушают накат 2 на его обломки 11.

Устройство установлено впереди ножа 12 грейдера (на чертеже не показан), толкающего устройство при помощи упоров 13. Нож грейдера перемещает обломки наката 11 за пределы проезжей части в область 14.

Представленная устройство для удаление ледяного и снежного наката защищена патентом РФ.

Изучение возможностей использования энергии расширения льда при деформировании заготовок

Важной проблемой в машиностроении является изготовление высокоресурсных, надежных трубопроводов, которые работают в условиях сложного нагружения.

Они испытывают действия высоких давлений, пульсирующей нагрузки и гидравлических ударов, поэтому к ним предъяв¬ляются высокие требования по механическим свойствам материала, качеству внешней и внут¬ренней поверхностей, сохранению формы сечения, а также максимальному утонению стенок трубы.

Перспективы использования и промышленного внедрения новых технологий связаны с применением новых наполнителей труб, которые применяются для предотвращения потери устойчивости стенки трубы (гофрообразования) и отклонения от округлости (овальности). При деформировании труб могут использоваться жидкостные, легкоплавкие и сыпучие материалы.

Основные рассматриваемые задачи

  • Создание наполнителя, состоящего из воды и демпфирующих элементов, при замораживании которого его объемное расширение не приводит к формоизменению трубы до начала ее гибки
  • Возможность использования энергии расширения льда для формоизменения заготовок

Штамп для деформирования льдом листовой заготовки.

1 – крышка штампа с рабочей полостью; 2 – основание штампа; 3 — сменная матрица; 4 – листовая заготовка; 5 — штуцер с клапаном для поступления рабочей среды; 6 — резиновое кольцо; 7 — деформированная листовая заготовка; 8 – рабочая среда (лед); 9 – рабочая среда (вода); 10 – управляемый клапан для удаления воздуха из рабочей полости.

Штамп для отбортовки отверстий в листовой заготовке.

1 – листовая заготовка; 2 – матрица для отбортовки отверстий; 3 – рабочая среда (вода); 4 – крышка штампа с рабочей полостью; 5 – основание штампа; 6 — сменная матрица; 7 — штуцер с клапаном для поступления рабочей среды; 8 – управляемый клапан для удаления воздуха из рабочей полости; 9 — резиновое кольцо; 10 – рабочая среда (лед).

Штамп для раздачи тонкостенной трубной заготовки.

1 – цилиндрический корпус штампа; 2 – разъёмная матрица; 3 — рабочая среда (вода); 4 – трубная заготовка; 5 — верхняя крышка; 6 — рабочая среда (лед); 7 – нижняя крышка; 8 — деформированная трубная заготовка.

Результаты экспериментов

Патенты

Определение предельной несущей способности ледяного покрова в условиях изгибно-гравитационного резонанса

Методы повышения эффективности взрывных работ для предотвращения и ликвидации заторов

Заторы, возникающие во время ледостава и ледохода на реках, приводят к тяжелым последствиям в виде разрушительных наводнений. Для их предотвращений или ликвидации традиционно применяют взрывные работы, эффективность которых не высока.

С целью повышения производительности работ разработаны методы, основанные на использовании интерференции изгибно-гравитационных волн, возникающих в ледяном покрове от подрыва одиночных зарядов.

Выполненные модельные и теоретические исследования позволяют сделать вывод об увеличении эффективности взрывных работ по разработанным технологиям почти в два раза по сравнению с традиционными. Разработка защищена 28-ю патентами РФ на изобретения.


Технология автоматической балансировки роторов с использованием легкоплавких веществ

На основе эвтектоидных сплавов типа Вуда разработаны технология и устройства для балансировки роторов по принципу работы устройства Леблана, т.е. на способности балансирующего вещества перемещаться в сторону, противоположную дисбалансу.

Легкоплавкость вещества с низкой температурой плавления (60 С) и высокой плотностью (плотностью олова) позволяют балансировать роторы при минимальных затратах энергии. Для реализации разработанной технологии достаточно разместить на роторе пустотельную камеру, частично заполненную легкоплавким веществом.

За счет источников тепла, возникающего при повышенной вибрации, легкоплавкое вещество расплавляется и при закритических частотах вращения ротора принимает сбалансированное расположение внутри балансировочной камеры. Легкоплавкость вещества и законы механики позволяют осуществлять процесс балансировки многократно и автоматически, т.е.

без вмешательства оператора. Преимущество заявленной технологии по сравнению с аналогами заключается в простоте конструкции для ее реализации.

Способы и устройства повышения несущей способности ледяного покрова при его использовании в качестве автозимников и ледяных переправ

Разработка основана на использовании природных источников энергии: естественных низких температур; подледного течения; волновых колебаний ледяного покрова, возникающих от движущихся транспортных средств.

При разработке решений принимались во внимание законы общей физики, термодинамики и гидродинамики.

Новые подходы к решению известной задачи повышения несущей способности ледяных переправ, которые обустраиваются в малоосвоенных северных регионах страны, позволят снизить затраты на их создание и повысить безопасность их эксплуатации.

Источник: http://www.amgpgu.ru/structure/faculties/fitmif/isktf/laboratory/

Ссылка на основную публикацию