RU2622967C1

RU2622967C1 - Method for increasing carrying capacity of ice cover

Info

Publication number: RU2622967C1
Application number: RU2016115943A
Authority: RU
Inventors: Виктор Михайлович Козин; Виталий Леонидович Земляк; Александра Владимировна Погорелова; Анна Александровна Матюшина; Елена Григорьевна Рогожникова; Михаил Васильевич Канделя; Никита Олегович Баурин; Сергей Валерьевич Николаев
Original assignee: Виталий Леонидович Земляк
Priority date: 2016-04-22
Filing date: 2016-04-22
Publication date: 2017-06-21

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: carrying capacity of the ice cover is increased by means of steel pipes lowered vertically to the basin bottom through the through openings formed in the ice cover along both sides of the crossing along its entire length, the bottom end of the pipe being made welded and its upper end projecting over the ice surface. The pipes are made in the form of telescopic supports. The section of connecting the movable element of the telescopic support with the immovable one is equipped with a heat-insulating coating.

EFFECT: increasing the carrying capacity.

2 dwg

Description

Изобретение относится к области ледотехники и может использоваться при создании ледяной переправы для транспортировки грузов.The invention relates to the field of ice engineering and can be used to create an ice ferry for transporting goods.

Известно техническое решение (1. Козин В.М. Патент РФ №2135685 от 27.08.1999), в котором способ создания ледяной переправы заключается в размещении подо льдом стальных труб, опущенных вертикально на дно бассейна через сквозные отверстия, сформированные в ледяном покрове по обоим краям переправы по всей ее длине, причем придонный конец труб выполнен заваренным, а верхний ее конец выступает над ледяной поверхностью. Холодный воздух, как более тяжелый, поступает внутрь труб, вызывая намерзание льда по всей их наружной поверхности. По истечении времени, достаточного для надежного примерзания нижних и верхних частей труб соответственно к дну бассейна и ледяному покрову и намерзания на поверхностях труб слоя льда необходимой толщины, ледяная переправа готова к эксплуатации.A technical solution is known (1. Kozin VM, RF Patent No. 2135685 dated 08/27/1999), in which the method of creating an ice crossing consists in placing steel pipes under ice, dropped vertically to the bottom of the pool through the through holes formed in the ice cover on both the edges of the crossing along its entire length, with the bottom end of the pipes made brewed, and its upper end protruding above the ice surface. Cold air, as heavier, enters the pipes, causing ice to freeze over their entire outer surface. After a sufficient time has elapsed for reliable freezing of the lower and upper parts of the pipes to the bottom of the pool and the ice cover, respectively, and the ice layer of the required thickness freezes on the pipe surfaces, the ice crossing is ready for operation.

Недостатком способа является опасность его использования при значительных колебаниях уровня воды в водоеме, которые неизбежно возникают в течение всего зимнего периода. Так, при подъеме уровня может произойти отрыв от дна придонных концов труб, а при падении - разрушение самого ледяного покрова в местах его примерзания к верхним концам труб.The disadvantage of this method is the danger of its use with significant fluctuations in the water level in the reservoir, which inevitably occur throughout the winter period. So, when the level rises, detachment of the bottom ends of the pipes can occur, and when they fall, the ice cover itself can be destroyed in places where it freezes to the upper ends of the pipes.

Задачей заявленного изобретения является создание ледяной переправы, несущая способность которой не зависела бы от колебаний уровня воды в водоеме.The objective of the claimed invention is the creation of an ice ferry, the bearing capacity of which would not depend on fluctuations in the water level in the reservoir.

Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, заключается в увеличении степени надежности эксплуатации ледяной переправы.The technical result achieved by solving the problem is to increase the degree of reliability of the operation of the ice crossing.

Существенные признаки, характеризующие изобретение.The essential features characterizing the invention.

Ограничительные: несущую способность ледяного покрова, использующегося в качестве ледяной переправы, увеличивают посредством стальных труб, опущенных вертикально на дно бассейна через сквозные отверстия, сформированные в ледяном покрове по обоим краям переправы по всей ее длине, причем придонный конец трубы выполнен заваренным, а верхний ее конец выступает над ледяной поверхностью.Restrictive: the bearing capacity of the ice cover used as an ice crossing is increased by means of steel pipes lowered vertically to the bottom of the pool through the through holes formed in the ice cover along both edges of the crossing along its entire length, with the bottom end of the pipe being welded and its upper the end protrudes above the ice surface.

Отличительные: трубы выполняют в виде телескопических опор, при этом участок соединения подвижного элемента телескопической опоры с неподвижным оснащают теплоизоляционным покрытием.Distinctive: the pipes are made in the form of telescopic supports, while the connection section of the movable element of the telescopic support with the stationary one is equipped with a heat-insulating coating.

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

В ледяном покрове по обеим сторонам намеченного пути транспортировки грузов сверлятся ряды сквозных отверстий. Через них под лед вертикально опускают трубы в виде телескопических опор с одним подвижным и одним неподвижным элементами, оснащенными уплотнительными кольцами для обеспечения герметичности участка их соединения, с заваренными нижними концами и упирают их в дно бассейна. Длина опор при этом должна быть достаточной для того, чтобы верхний их конец возвышался над поверхностью ледяного покрова. Для предотвращения возможного всплытия труб их временно закрепляют. Затем подготовленную таким образом ледяную переправу подвергают воздействию отрицательных температур. Холодный тяжелый воздух (t<0°С) поступает внутрь труб, вызывая намерзание льда по всей их наружной поверхности, т.е. образование под ледяным покровом своеобразных ледяных свай (ледяных опор), что, безусловно, повысит прочность ледяной переправы. По истечении времени, достаточного для намерзания на поверхностях труб слоя льда необходимой толщины, ледяная переправа готова к эксплуатации, но только для данного уровня воды в водоеме. Поскольку этот уровень, безусловно, будет колебаться в течение всего периода ледостава, то для устранения нежелательных последствий, т.е. разрушения опоры вследствие колебаний уровня, внутри подвижного элемента опоры на участке его соединения с неподвижным элементом устанавливают теплоизоляционное покрытие. В результате в этом месте толщина намерзшего на опору льда окажется меньше, чем на других ее участках, т.е. в намерзшем слое льда возникнет слабое звено, способное первым разрушиться при изменениях уровня воды, но одновременно с этим обеспечивающим достаточную прочность опоры при их отсутствии. Выполнение этих противоречивых требований обеспечивается соответствующим выбором толщины теплоизоляционного покрытия.Rows of through holes are drilled in the ice sheet on both sides of the intended cargo transportation path. Through them, pipes in the form of telescopic supports are vertically lowered through the ice with one movable and one fixed elements equipped with o-rings to ensure the tightness of their connection, with the welded lower ends and abut them in the bottom of the pool. The length of the supports should be sufficient so that their upper end rises above the surface of the ice sheet. To prevent possible ascent of pipes, they are temporarily fixed. Then, the ice crossing thus prepared is subjected to negative temperatures. Cold, heavy air (t <0 ° C) enters the pipes, causing ice to freeze over their entire outer surface, i.e. the formation of peculiar ice piles (ice supports) under the ice cover, which will certainly increase the strength of the ice crossing. After a sufficient time has passed for the ice layer of the required thickness to freeze on the pipe surfaces, the ice ferry is ready for operation, but only for a given water level in the reservoir. Since this level, of course, will fluctuate throughout the entire period of freezing, then to eliminate the undesirable consequences, i.e. destruction of the support due to level fluctuations, a heat-insulating coating is installed inside the movable support element at the site of its connection with the fixed element. As a result, in this place the thickness of the ice frozen on the support will be less than in its other areas, i.e. a weak link will appear in the frozen ice layer, which can first collapse when the water level changes, but at the same time it provides sufficient support strength in the absence of them. The fulfillment of these conflicting requirements is ensured by the appropriate choice of the thickness of the thermal insulation coating.

Таким образом, если в процессе эксплуатации ледяной переправы изменится уровень воды, то этот участок (слабое звено) независимо от направления колебания уровня воды разрушится в первую очередь. Срабатывание этого своеобразного спускового механизма должно происходить при таких изменениях уровня воды, которые могут вызвать либо разрушение ледяного покрова в местах их смерзания с опорой, либо отрыв последних от дна водоема, т.е. разрушение ледяных опор. После разрушения слабого звена, т.е. освобождения ото льда подвижного элемента опоры, ледяной покров вместе с вмороженным в него этим элементом и намерзшим слоем льда переместится вверх (при подъеме уровня воды) или вниз (при его понижении). Очевидно, что длина опор должна быть достаточной для таких перемещений ледяного покрова вследствие колебаний уровня воды. Затем на этом участке за счет естественного холода вновь намерзнет слой льда и переправа будет готова к ее дальнейшей эксплуатации. В весенний период, когда эксплуатация переправы станет опасной, трубы вынимают.Thus, if during the operation of the ice crossing the water level changes, then this section (weak link), regardless of the direction of fluctuation of the water level, will be destroyed first. The triggering of this peculiar trigger mechanism should occur with such changes in the water level that can cause either the destruction of the ice cover in places of their freezing with support, or the separation of the latter from the bottom of the reservoir, i.e. destruction of ice supports. After the destruction of the weak link, i.e. release of the movable support element from ice, the ice cover together with this element frozen in it and a frozen layer of ice will move up (when the water level rises) or down (when it drops). Obviously, the length of the supports should be sufficient for such movements of the ice sheet due to fluctuations in water level. Then, on this site, due to natural cold, the ice layer freezes again and the crossing is ready for its further operation. In the spring, when the operation of the crossing becomes dangerous, the pipes are removed.

Изобретение поясняется графически, где: на фиг. 1 показан общий вид на ледяную переправу; на фиг. 2 - сечение по А-А на фиг. 1.The invention is illustrated graphically, where: in FIG. 1 shows a general view of an ice crossing; in FIG. 2 is a section along AA in FIG. one.

В ледяном покрове 1 по обеим сторонам намеченного пути транспортировки грузов 2 сверлятся ряды сквозных отверстий 3. Через них под лед вертикально опускают трубы 4 с заваренными нижними концами и упирают в дно бассейна 5 (фиг. 1). На трубах намерзает слой льда толщиной h (фиг. 1, 2). Трубы 4 выполняют в виде телескопических опор с одним подвижным 7 и неподвижным 8 элементами (фиг. 2). Внутри подвижного элемента 6 устанавливают теплоизоляционное покрытие 9. В результате в этом месте толщина намерзшего слоя льда h₁ окажется меньше h, т.е. возникнет слабое звено (область 10) (фиг. 2). При изменениях уровня воды, т.е. глубины Н, эта область разрушится. Ледяной покров 1 вместе с вмороженным в него элементом опоры 7 и намерзшим слоем льда 11 переместится либо вверх, либо вниз в зависимости от изменения уровня воды. После намерзания на этом участке слоя льда достаточной толщины переправа будет готова к дальнейшей эксплуатации, т.е. будет достигнут заявленный технический результат.In the ice sheet 1, on both sides of the intended cargo transportation path 2, rows of through holes 3 are drilled. Through them, pipes 4 with welded lower ends are vertically lowered under the ice and abut against the bottom of the pool 5 (Fig. 1). An ice layer of thickness h freezes on the pipes (Fig. 1, 2). Pipes 4 are made in the form of telescopic supports with one movable 7 and fixed 8 elements (Fig. 2). An insulating coating 9 is installed inside the movable element 6. As a result, at this point the thickness of the frozen ice layer h ₁ will be less than h, i.e. there will be a weak link (region 10) (Fig. 2). With changes in water level, i.e. depth H, this area will collapse. The ice cover 1 together with the support element 7 frozen into it and the frozen layer of ice 11 will move either up or down depending on the change in water level. After freezing in this section of the ice layer of sufficient thickness, the crossing will be ready for further operation, i.e. The claimed technical result will be achieved.

Claims

The method of increasing the bearing capacity of the ice cover used as an ice crossing by means of steel pipes dropped vertically to the bottom of the pool through the through holes formed in the ice cover along both edges of the crossing along its entire length, the bottom end of the pipes being welded and the upper end protruding above the ice surface, characterized in that the pipes are made in the form of telescopic supports, while the connection section of the movable element of the telescopic support with the fixed one is equipped with heat coating.