Научная электронная библиотека

Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

Прикладные задачи динамики ледяного покрова

Козин В. М., Жесткая В. Д., Погорелова А. В., Чижиумов С. Д., Джабраилов М. Р., Морозов В. С., Кустов А. Н.,

ВВЕДЕНИЕ

Многие экономически развитые страны имеют замерзающие реки, омываются морями, которые в различной степени и на разные сроки покрываются льдом. Лед является серьезным препятствием на пути судоходства, осложняя, а иногда и делая невозможной своевременную доставку грузов по назначению. Он так же затрудняет разведку и добычу полезных ископаемых, огромные запасы которых содержатся в шельфовой зоне арктических морей и Антарктики.

В условиях нашей страны, имеющей большое количество рек, текущих с юга на север, кроме решения проблем продления навигации необходимо решать и задачи по борьбе с ледовыми осложнениями в виде заторов и зажоров, т.к. ежегодно весенние наводнения, связанные с ледяными заторами на реках, превращаются в стихийные бедствия с человеческими жертвами и наносят огромный ущерб народному хозяйству. Необходимость обеспечения навигации в зимнее время также предусматривает решение задач разрушения ледяного покрова в замерзающих портах, заливах и бухтах, при прокладке каналов во льду, с целью более раннего вскрытия рек и т.д. Необходимость разрушения льда возникает и при обслуживании гидротехнических сооружений. В последнее время в связи с расширяющейся добычей нефти и газа на континентальном шельфе особое значение приобрело обеспечение безопасности от повреждения ледовыми нагрузками морских платформ в тех районах, где в зимнее время акватория покрывается льдом.

Использование для решения этих проблем традиционных средств и технологий (ледоколов, ледокольных приставок, подрывов зарядов взрывных веществ и т.д.) часто не приносят желаемых результатов, так ледоколы и составы с ледокольными приставками не способны разрушать ледяной покров на мелководье, их работа не эффективна при разрушении заторов и зажоров, а покров льда иногда и усложняет ледовую обстановку. Одним из направлений по устранению этих недостатков может быть использование резонансного метода разрушения ледяного покрова [64], который уменьшает энергозатраты по сравнению с существующими способами.

Расширение районов освоения сырьевых и энергетических ресурсов России ее арктического шельфа, предстоящая разработка нефте- и газоносных месторождений, возможность использования кратчайшего морского пути между Европы и Азии обусловили комплексную транспортную проблему, включающую создание и использование подводных танкеров для вывоза углеводородного сырья в Европу, Америку и страны Азии, а также транзит грузов по маршруту Европа –Азия через Северный ледовитый океан. Сложность, повышенный риск такого плавания из-за невозможности всплытия в случае аварии также требуют разработки новой технологии всплытия подводных судов во льдах, что может быть реализовано посредством возбуждения подводными судами резонансных изгибно-гравитационных волн [ 73].

С другой стороны, ледяной покров можно использовать для устройства ледяных переправ, автозимников и взлетно-посадочных полос. В этих случаях необходимо сохранять несущую способность ледяного покрова, избегая опасных проявлений изгибно-гравитационного резонанса.

В книге приведены результаты экспериментально-теоретических исследований напряженно-деформированного состояния ледяного покрова от воздействия на него динамических нагрузок в плане решения вышеуказанных задач.