Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
Жесткая В. Д., Чижиумов С. Д.,
ВВЕДЕНИЕ
Во всех странах, имеющих замерзающие внутренние водные пути, а также осуществляющих судоходство в высоких широтах, всегда уделялось большое внимание проблеме продления навигации. Необходимость продления навигации, в свою очередь, ставит задачу разрушения ледяного покрова в замерзающих портах, заливах и бухтах, при прокладке каналов во льду, для более раннего вскрытия рек и водохранилищ и т.д. В периоды ледохода и ледостава для предотвращения опасности наводнений иногда приходится разрушать ледяные заторы и зажоры. Необходимость разрушения льда возникает также 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. Это, в частности, может потребовать разрушения льда около них.
Известно большое число способов разрушения льда. Среди них отметим использование для этой цели судов на воздушной подушке (СВП), которые оказываются очень эффективными во многих случаях (в частности, на мелководье). Они, двигаясь над поверхностью льда, могут вызывать его разрушение как за счет своего веса, так и за счет возбуждаемых ими в ледяном покрове колебаний достаточной амплитуды.
С другой стороны, ледяной покров на реках и озерах используется для устройства зимних ледовых дорог, что особенно характерно для нашей страны.
Как при разрушении льда СВП, так и при эксплуатации ледовых трасс возникает необходимость оценки напряженно-деформированного состояния ледяного покрова, находящегося под действием движущейся нагрузки. В первом случае нагрузкой является СВП, во втором – транспортное средство. В том и другом случае требуется обеспечить соответствующий режим движения: в первом – приводящий к появлению возможно бóльших напряжений во льду и к его разрушению, во втором, напротив, - к сохранению несущей способности ледяного покрова. В связи с этим актуальными являются вопросы разработки способов расчета и исследования на их основе напряженно-деформированного состояния ледяного покрова, находящегося под действием движущейся нагрузки.
Большой интерес представляет также исследование напряженно-деформированного состояния, возникающего в ледяном покрове при другом виде динамического воздействия – импульсной нагрузке. С такой задачей приходится встречаться, например, при проведении взрывных работ по разрушению льда для предотвращения образования заторов и зажоров.
Имеющиеся в настоящее время аналитические решения задач о поведении ледяного покрова при действии на него динамических нагрузок получены лишь для сравнительно простых случаев. Получение аналитических решений при достаточно сложной, как часто имеет место в реальных условиях, ледовой обстановке (произвольные очертания берегов водоема, переменная глубина водоема и т.п.) или невозможно, или сопряжено с большими математическими трудностями. Более перспективным в этом плане представляется использование численных методов.