Способ выполнения майн в ледяном поле

Название	Способ выполнения майн в ледяном поле
Разработчик (Авторы)	Кулепов Виктор Федорович Никандров Игорь Семенович, Малыгин Александр Львович (RU), Шурашов Александр Дмитриевич, Коноплева Мария Алексеевна, Двойченко Юрий Александрович
Вид объекта патентного права	Изобретение
Регистрационный номер	2814238
Дата регистрации	28.02.2024
Правообладатель	Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ)
Область применения (класс МПК)	E02B 15/02 (2006.01)

Описание изобретения

Предлагаемое изобретение относится к способам ведения ледоочистительных работ на поверхности водоема путем удаления льда и образования майн в ледяном поле для установки наплавных мостов или для опускания на дно водоема ремонтных сооружений, трубных заготовок и механизмов, необходимых для обслуживания и ремонта нефте- и газопроводов, проложенных по дну реки.

Известный способ выполнения майн с помощью ледокола не технологичен и экономически дорог.

Известен способ выполнения майн во льду путем разрезания ледового покрова на мелкие карты, последующее удаление которых выполняют с применением автомобильных кранов и ручного труда. Способ трудоемок, опасен для работников и отличается большими энергетическими затратами [Карабалин У.С., Мамаонов Ф.А., Кабылдин К.М., Ермеков М.М., Транспортировка и хранение нефти, газа и нефтепродуктов. - Алматы, 2005 г. – 116 с.].

За прототип взят способ выполнения майн с помощью двух плавающих транспортных средств, связанных друг с другом силовыми канатами [А.с. 285524 СССР, кл. 65а,3. Способ образования майн в ледяном поле / Коблов И.Т. – №1212894/27-11; заявл.23.1.1968; опубл. 29.10.1970, Бюл. №33], принятое нами за прототип предлагаемого изобретения. Формированию майны предшествует разрезание спланированной поверхности льда водоема на карты необходимого размера. Применение двух плавающих машин по прототипу обеспечивает общее подтопление вырезанной карты льда. За счет этого для завода карты под кромку ледяного поля требуется меньшее накренивание карты поскольку общий центр тяжести системы находится относительно ниже средней линии льда ледяного поля. Но обеспечение работы системы из двух плавающих машин и двух тяговых канатов также трудоемка, особенно при прокладке канатов, выполняемой вручную рабочим персоналом.

Технический результат предлагаемого изобретения является снижение энергетических и затрат на удаление ледовых карт с водной поверхности выполняемой майны.

Технический результат достигается тем, что в способе выполнения майн в ледяном поле путем разрезания ледяного покрова, на месте будущей майны, на карты и уборки карт под лед путем установления на ледяном поле плавающих машин, связанных тяговым канатом друг с другом и с анкером, закрепленным на ледяном поле, что устанавливают и используют только одну плавающую машину массой, обеспечивающей коэффициент нагрузки на лед карты, равный 0,8 - 1 т/т.

Поставленная цель достигается тем, что на ледяном поле устанавливают одну плавающую машину 1 (фиг. 1) оборудованную лебедкой 2 на барабан которой наматывается тяговый канат 3. Тяговый канат проходит через направляющий ролик 4 под машиной и второй конец его одевается петлей с крюком на анкер 5 (мертвяк), выполненный на ледовом поле со стороны куда удаляются карты. Для перемещения машины по ледовому покрову и передвижения удаляемой карты под лед машина оснащена движителем в виде колес 6. За счет вращения колес машина сходит с ледового поля на ближнюю кромку карты и притапливает её. Далее машина, продолжая двигаться, приближается к кромке удаляемой карты, которую необходимо завести под кромку льдины ледяного поля. К этому моменту на лед карты действуют силы тяжести льда карты, масса плавающей машины и вертикальная сила натяжения каната. Под действием этих сил кромка удаляемой карты кренится до уровня нижней поверхности льдины ледового поля. Далее меняют направление вращения колес и с их помощью плавающая машина заводит кромку карты под ледяной покров.

За счет натяжения каната и вращения колес машина продвигает карту под ледовый покров.

После этого включают лебедку и при помощи тягового каната машину извлекают из полыньи на лед.

Для проведения испытаний на ледовом поле водоема были нарезаны карты с размерами: ширина 1,7 м, длина 3,0 м, 5,0 м и 10,0 м. Толщина льда ледяного поля составляла в среднем 480 ± 30 мм.

Габариты плавающей машины составляли: высота до лебедки 1200 мм, ширина 1500 мм (между центрами колес 1100 мм), длина корпуса 2300 мм.

Перед удалением карты с поверхности будущей майны тяговый канат протягивают до анкера и крепится на нем. Машина находится при этом на ледяном поле со стороны, противоположной другой стороне поля под которую проталкивают удаляемую с поверхности майны ледовую карту.

Пример 1

На ледовую карту размером 1700х3000 мм находит плавающая машина массой 2,0 т и перемещается по карте к кромке, примыкающей к кромке ледового поля, для удаления карты под лед. При достижении машиной стыка карты с кромкой поля, притапливаясь, достигает уровня ниже нижней поверхности льда ледового поля. Натяжение тягового каната составляет 480,0 кг. В течение 3,5 минут карта полностью уходит под лед. Коэффициент нагрузки на лед карты (равный отношению массы плавающей машины и вертикальной составляющей силы натяжения каната к массе карты) равен 0,88.

Пример 2

На ледовую карту размером 1700х5000 мм находит плавающая машина массой 3,5 т и перемещается к кромке карты, примыкающей к кромке ледового поля. В момент ухода кромки карты под лед ледового поля натяжение тягового каната составляло 510,0 кг. Коэффициент нагрузки на лед карты составлял 0,97.

Пример 3

На ледовую карту размером 1700х5000 мм находит плавающая машина массой 2,5 т и перемещается к кромке карты, примыкающей к кромке ледового поля. Заход кромки карты под лед поля достигается при натяжении тягового каната 1620 кг. Коэффициент нагрузки на лед карты суммарно достиг 0,79.

Пример 4

На ледовую карту размером 1700х10000 мм находит плавающая машина массой 4,5 т и перемещается в заглубленном состоянии к кромке карты, примыкающей к кромке ледового поля. Заход кромки карты под лед поля достигается при натяжении тягового каната 2480 кг. Коэффициент нагрузки на лед карты суммарно достиг 0,73.

С увеличением длины удаляемой карты с 3 до 10 м коэффициент нагрузки необходимой для завода кромки карты под лед ледового поля не возрастает, а уменьшается в 1,2 раза. Его рекомендуется выдерживать равным 0,85 - 0,9. Поскольку при работе с картами длиной 10,0 м машина постоянно находится практически на полностью затопленной льдине, то это затрудняет контроль за технологическим процессом очистки майн. Для практических целей можно рекомендовать нарезку карт длиной 5 - 6 м с использованием плавающей машины массой 2,5 - 3 т (Пример 3).

В результате сокращения как числа машин с двух до одной, так и числа тяговых канатов и их длины тоже в 2 раза, трудозатраты на очистку майн существенно сократились. Экономические расходы на выполнение майн, энергетические затраты на удаление вырезанных карт и общие затраты на доставку оборудования к месту проведения работ по обслуживанию нефте- и газопроводов в местах их прокладки через природные водные объекты снижаются как минимум в 2 раза.

Способ включает установление одной плавающей машины с одним анкерным тяговым канатом с обеспечением коэффициента нагрузки на лед карты, равной 0,8 - 1 т на 1 т массы карты.

Для получения сопоставимых в опытах результатов требуемую массу плавающей машины, обеспечивающей необходимую для завода кромки удаляемой карты под лед ледяного поля, следует пересчитать массу машины () на 1 метр ширины карты (В, м), учесть толщину льда ( м), влияющую на величину необходимого крена карты, учесть длину карты ( м) и положение центра тяжести машины от края карты (). С учетом этого необходимая удельная масса машины ( ) составит:

Для примера 1

Для примера 2

Для примера 3

Для примера 4

Среднее значение для карт длиной 5 - 6 м составит 0,58 т.

Необходимая масса плавающей машины составляет 2800 кг. Это соответствует среднему значению массы машины в примерах 2 и 3, равному 3000 кг.

Формула изобретения

Способ выполнения майн в ледяном поле путем разрезания ледяного покрова на месте будущей майны на карты и уборки карт под лед путем установления на ледяном поле плавающей машины, связанной тяговым канатом с анкером, закрепленным на ледяном поле, отличающийся тем, что устанавливают и используют только одну плавающую машину массой, обеспечивающей коэффициент нагрузки на лед карты, равный 0,8-1 т/т.

Изобретение "Способ выполнения майн в ледяном поле" (Кулепов Виктор Федорович Никандров Игорь Семенович, Малыгин Александр Львович (RU), Шурашов Александр Дмитриевич, Коноплева Мария Алексеевна, Двойченко Юрий Александрович ) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога