bigdrum (bigdrum) wrote,
bigdrum
bigdrum

Categories:

Prototype this по-русски - выпуск 130. Правильный "инструмент"



Собственно говоря, мы продолжим начатую ранее тему разрушения ледового покрытия на конструкциях. Я тут читаю замечательный журнал очень интересного человека, капитана ледокола, и испытываю острый приступ неудовлетворенности, глядя на вот такие вот фотографии:





Все-таки, если говорить о действительно промышленном освоении Арктики, то нужно признать, что тема оледнения конструкций является весьма актуальной. Не только суда, грузовые и ледоколы, но также мосты, путепроводы, дороги, строения...

Рассуждая о способе избавления ото льда вантовых мостов на примере моста на Русский остров, мы пришли к выводу о том, что одна из задач - отделение слоя льда от поверхности, к которой он примерз - на значительной площади, может решаться путем вдувания между льдом и поверхностью сжатого воздуха. Однако предложенный механизм -с двумя соплами высокого и низкого давления, с подогревом и без - является неоптимальным.

Сегодня мы с вами обсудим концепт универсального ледового сверла, способного быстро преодолеть ледяную корку, добравшись до конструкции, независимо от толщины проходимого ледяного покрытия и его формы. А также, в случае применения к металлическим конструкциям, способного обеспечить разделение массива конструкции и льда на большой площади.

Мной рассматривались такие процессы, как нагрев лазером, как спин-эффект, как акустическое воздействие, и вот к чему я пришел.

Первое. Продольная волна на стыке двух сред, если среды обладают различной скоростью звука, приводит к появлению и распространению местных напряжений. Данный эффект происходит в местах плотного соприкосновения, и не происходит в местах неплотного прилегания.

Второе. Лед, вообще говоря, довольно пластичен, и одновременно обладает низкой теплопроводностью относительно металла. В силу чего греть металл, может, и кажется простым - но это не так эффективно, поскольку тепло распространяется на большую площадь, а порождаемые термические напряжения поглощаются пластичностью льда.

Третье. Если долотом неудобно, а молотком не получается, так может - взять в одну руку долото, а в другую молоток?



Давайте попробуем. Первое, что нас интересует - это пройти сквозь массив люда. Нам необходимо сверление. И здесь мы будем использовать низкую теплопроводность льда, а также его способность плавиться при пластической деформации. Мы используем специальное ледяное сверло особой конструкции.



Поясняем. Наше сверло представляет из себя металлическую трубку (черный - это стенки в сечении). По трубке подается воздух под давлением (красная стенка). На конце сверла установлен блок-рассекатель, то есть там вместо одного канала размером во все сечение трубки устроены каналы размером поменьше (ограничено синим). Наконец, сверло вибрирует с помощью ультразвукового вибратора (зеленым показана продольная волна).

Как это работает?

Когда мы упираемся сверлом в лед, у нас формируется зона давления. Благодаря ультразвуковой вибрации (представляющей из себя "удары") это давление достаточно высокое, и под сверлом лед начинает плавиться. Поступающий по сверлу воздух под давлением выносит образовавшуюся воду из-под сверла, обеспечивая проходку. Благодаря тому, что у нас не один канал большой толщины, а несколько меньших - у нас не образуется ледяного керна внутри сверла, который мешал бы работать.

Сочетание давления, ударной нагрузки и потока воздуха создает комплекс факторов, обеспечивающих локальные условия для разрушения ледяной массы. При этом мы не тратим энергии на нагрев значительных масс льда или конструкции, каковая энергия будет просто рассеяна.

Поступающий по сверлу поток воздуха под давлением будет выдавливать образующуюся ледяную пленку наружу, и так как сверло вибрирует, и так как воздух должен выходить из просверливаемого отверстия, у нас возникает эффект непримерзания, а между сверлом и массой люда образуется небольшой канал. Наше сверло не может вмерзнуть в лед.

Что произойдет, когда сверло достигнет металла?

В момент, когда сверло упрется в металл, оно начнет передавать на него вибрации. При этом между металлом и ледяной массой образуется зазор, который будет надут воздухом высокого давления. И поскольку у нас будет скол с большой относительно диаметра сверла площадью, наш наддув сформирует отрывающее усилие, сосредоточенное на краях зоны наддува. В этой зоне ледяная масса уже не будет механически связана с металлом.

Каждый, кто колол лед с асфальта зимой в мороз, знает - пока лед примерз к асфальту, лом не оказывает на него значительного воздействия. Однако как только ледяной пласт отсоединен от асфальта, когда между ледяным пластом и асфальтом возник промежуток - здесь уже лом начинает откалывать ото льда крупные куски при незначительных усилиях, разрушая ледяной покров на большой площади.

Наше сверло при небольших усилиях и небольшом расходе энергии проходит сквозь лед и формирует ослабленную зону, что позволит удалить лед гораздо быстрее и с меньшими усилиями, чем если делать это обычным образом.

Кажется разумным, если сжатый воздух от компрессора будет подаваться в систему без охлаждения. Воздух при сжатии нагревается, и если в полость сверла подавать его в таком вот - разогретом - состоянии, это увеличит продуктивность работы сверла. В общем и целом, учитывая минимальный расход воздуха, компрессор может быть достаточно компактным, возможно даже - выполненным моноблочно с вибратором, по образцу дрели-перфоратора. Что потенциально позволяет исполнение всего комплекса в виде ручного инструмента, увеличивая гибкость применения и количество приложений.

Вот так...



Условия обычные, б.СССР - дерзайте, пробуйте, проверяйте.

.
Tags: Prototype this по-русски
Subscribe

promo bigdrum february 17, 2019 22:31 6
Buy for 10 tokens
На мейл-ру пролетела очередная "желтая" новость, коих не счесть. Касательно контактов с инопланетянами. В силу чего, втыкая по причине небольшой эмоциональной раздолбанности, я вот тут вдруг решил взять и откомментировать это дело. Да, ребята! МЫ БУДЕМ ГОВОРИТЬ ОБ НЛО, ПРИШЕЛЬЦАХ…
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 3 comments