ЛОКАЛЬНАЯ ПРОЧНОСТЬ ЛЬДА / МОРСКОЙ ЛЁД / ЛЕДЯНОЙ ПОКРОВ / ПРОЧНОСТЬ ЛЬДА НА СЖАТИЕ / ОДНООСНОЕ СЖАТИЕ / ЦИЛИНДРИЧЕСКИЙ ИНДЕНТОР / ЗОНД-ИНДЕНТОР / LOCAL ICE STRENGTH / SEA ICE / ICE COVER / COMPRESSIVE STRENGTH OF ICE / UNIAXIAL COMPRESSION / CYLINDRICAL INDENTER / INDENTER PROBE
Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Коновалов Сергей Вадимович
В данной статье объясняется термин локальной прочности льда , его сущность, значение в замерзающих морях, а также приводится описание используемого оборудования, необходимого для проведения эксперимента, происходящие при этом процессы, этапы взаимодействия рабочих инструментов с поверхностью испытываемого материала, теоретическая методика проведения испытаний с морским льдом, для определения локальной прочности в ровном ледяном покрове при помощи вертикального цилиндрического зонда-индентора (borehole-jack).
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Коновалов Сергей Вадимович
Законы разрушения кромки ледового покрова при его взаимодействии с поверхностью опоры
Некоторые вопросы механики прочности морского льда
Определение давления динамического разрушения льда на основе предельной модели материала
Тектоническая структура и распределение скоростей в придонных слоях ледников
Экспериментальное исследование физико-механических свойств модельного льда и их влияния на абразию материала конструкции ледостойких платформ
i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
TEST PROCEDURE FOR DETERMINING THE LOCAL STRENGTH OF ICE BY INTRODUCING A CYLINDRICAL INDENTER PROBE INTO A FLAT ICE COVER
In this article explains the term local ice strength , its essence, meaning in freezing seas and Arctic ocean, and also describes the equipment used to conduct the experiment, the processes that occur during this, the stages of the interaction of working tools with the surface of the test material, a theoretical test procedure with sea ice , the correct placement of positions for sampling, to determine local strength in a flat ice cover using a vertical cylindrical on-indenter probe (borehole-jack).
Текст научной работы на тему «Методика проведения испытания на определение локальной прочности льда путем внедрения цилиндрического зонда-индентора в ровный ледяной покров»
Коновалов Сергей Вадимович — магистрант, кафедра гидротехники, теории зданий и сооружений, Инженерная школа Дальневосточный федеральный университет, г. Владивосток
Аннотация: в данной статье объясняется термин локальной прочности льда, его сущность, значение в замерзающих морях, а также приводится описание используемого оборудования, необходимого для проведения эксперимента, происходящие при этом процессы, этапы взаимодействия рабочих инструментов с поверхностью испытываемого материала, теоретическая методика проведения испытаний с морским льдом, для определения локальной прочности в ровном ледяном покрове при помощи вертикального цилиндрического зонда-индентора (borehole-jack). Ключевые слова: локальная прочность льда, морской лёд, ледяной покров, прочность льда на сжатие, одноосное сжатие, цилиндрический индентор, зонд-индентор.
TEST PROCEDURE FOR DETERMINING THE LOCAL STRENGTH OF ICE BY INTRODUCING A CYLINDRICAL INDENTER PROBE INTO A FLAT ICE COVER Konovalov S.V.
Konovalov Sergey Vadimovich — Undergraduate, DEPARTMENT OFHYDROTECHNICS, THEORY OF BUILDINGS AND STRUCTURES, SCHOOL OF ENGINEERING, FAR EASTERN FEDERAL UNIVERSITY, VLADIVOSTOK
Abstract: in this article explains the term local ice strength, its essence, meaning in freezing seas and Arctic ocean, and also describes the equipment used to conduct the experiment, the processes that occur during this, the stages of the interaction of working tools with the surface of the test material, a theoretical test procedure with sea ice, the correct placement of positions for sampling, to determine local strength in a flat ice cover using a vertical cylindrical on-indenter probe (borehole-jack).
Keywords: local ice strength, sea ice, ice cover, compressive strength of ice, uniaxial compression, cylindrical indenter, indenter probe.
Прочность льда на сжатие является основной характеристикой, определяющей величину силового воздействия ледяного покрова на вертикальные конструкции. В случае взаимодействия этих субъектов происходит разрушение льда, путем дробления, по причине горизонтального сжатия.
На данный момент расчет ледовых нагрузок на вертикальные сооружения основывается на интегральных показателях прочности льда на одноосное (нестесненное) сжатие, в связи с чем возникают завышенные результаты, которые приводят к удорожанию конструкции сооружения.
Значения прочности льда на одноосное сжатие сильно варьируются и зависят от структуры льда, размера испытываемого образца, объема рассола, техники
проведения испытания, методика обработки полученных данных. В международном стандарте ISO 19906 принимается условный показатель — параметр прочности льда на сжатие, который зависит от определенного региона Ck. В каждом регионе параметр принимает следующие значения: для арктического региона — 2,8 МПа, субарктический — 2,4 МПа, умеренный — 1,8-1,9 Мпа [2].
Для получения достоверного результата о сопротивлении ледяного покрова при взаимодействии с вертикальным сооружением в естественной среде используют нестандартные испытания такие как: испытание консольной балки на плаву с приложением к свободному концу горизонтальной нагрузки или внедрение в толщу льда плоских или цилиндрических вертикальных инденторов.
В природных условиях применение вертикальных инденторов является перспективным направлением, поскольку данный метод позволяет оценивать прочностные параметры льда по всей его толщине. К тому же можно проводить сопоставление прочностных характеристик, полученных в результате модельных испытаний и в естественной среде, при учете соблюдения технологии проведения испытания и максимально точным подобием критериев.
Основные элементы комплекса: зонд-индентор, пресс и гидростанция.
Таблица 1. Технические характеристики комплекса скважинного зонд-индентора
Наименование параметра Значение параметра
Диаметр поршня, мм 100
Ход поршня, мм 50
Максимальное рабочее давление в поршневой полости, МПа (кгс/см2) 70 (700)
Максимальная скорость перемещения поршня, мм/с 4,5
Масса без инденторов, кг 34,5
Пресс гидравлический переносной
Максимальное рабочее давление в поршневой полости, МПа (кгс/см2) 27 (270)
Диаметр поршня, мм 100
Ход поршня, мм 50
Расстояние между плитой опорной и основанием для
установки образца, мм
Рабочее давление максимальное, МПа 27,0
Напряжение питания, В/Гц ~380/50 АС
Масса гидростанции (без масла), кг 62,5
Качество и точность полученных параметров ледяного покрова получается благодаря тому, что опорная часть устройства выполнена в виде сегмента цилиндра с радиусом, совпадающим с радиусом скважины, для более плотного прилегания инструмента и образца. Площадь индентора и площадь опорной части равны.
Принцип проведения испытания
Работа устройств производится следующими действиями. В ледяном покрове при помощи мотобура со шнеком диаметром 25 см выбуривается скважина по возможности на всю толщину льда. Стружка от льда извлекается специальным устройством для очистки скважин. Над скважиной монтируется тренога, на которой при помощи тали и электролебедки подвешивается зонд с установленным на
выдвижном штоке индентором. В зависимости от состояния льда применяются инденторы диаметром 6,5; 9,0; или 12,0 см.
Первое испытание проводится на глубине 30-40 см от поверхности льда до середины индентора. Такая глубина позволяет избежать скола льда в направлении поверхности. Остальные измерения проводят с шагом 30 см по всей глубине скважины.
Нагружение осуществляется с помощью гидроцилиндра при его распирающем воздействии на стенку скважины и ограничения перемещения гидроцилиндра с противоположной от индентора стороны за счет опорной плиты, которая превосходит площадь индентора более чем в 10 раз, что обеспечивает внедрение индентора без внедрения опорной плиты при подаче давления. Отсутствие смещений опорной плиты гидроцилиндра позволяет увеличить глубину внедрения индентора в стенку скважины и довести разрушение льда до его смятия. При проведении испытаний фиксируется давление в гидросистеме, время нагружений, смещение индентора. трещин и прочих опасных мест ледяного покрова.
2.6. При мокрых сквозных трещинах размещение грузов и движение транспорта не допускается. Если же трещины сухие несквозные шириной меньше 3 — 4 см и глубиной не более 0,5 толщины льда, в формуле (1) приведенную толщину льда следует уменьшить на 50%.
3. Расчетная толщина ледяного покрова
3.1. Расчетная толщина льда определяется в зависимости от вида груза, массы, его расположения относительно прорези, а также температуры воздуха и прочности льда.
3.2. Расчетная толщина льда, необходимая для размещения груза на сплошном ледяном покрове (при отсутствии вблизи груза майны), может быть определена по формуле
 |
|
| 215 × 86 пикс.
n — запас прочности, равный 2;
— временное сопротивление льда на растяжение, т/м (среднее значение 140 т/м);
K — температурный коэффициент, учитывающий среднесуточную температуру воздуха за последние трое суток, принимаемый по табл. 2. Источник: www.dokipedia.ru
Загрузка ...
| |
, 
— линейные размеры площади опоры груза, м;