Способ защиты ледяного гидротехнического сооружения от воздействия тепла движущейся воды — SU 1640291 (original) (raw)
;1 САНИЕ ИЗОБРЕТЕ К АВ КОМУ СВИ ЛЬСТВ ГИДРООТ ВОЗЯ ВОДЫ ти стро- ических П риме р 1.службы ледяногдится методомния, Защитная окоторая должнаизготавливаетсякраю ледяногонепроницаемые ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(71) Институт проблем освоения СевераСО АН СССР(54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ ЛЕДЯНОГОТЕХНИЧЕСКОГО СООРУЖЕНИЯДЕЙСТВИЯ ТЕПЛА ДВИЖУЩЕЙС(57) Изобретение относится к обласительства и эксплуатации гидротехн Изобретение относится к области строительства и эксплуатации гидротехнических сооружений из льда, на подводную часть которых может воздействовать тепло от потока воды, и предназначенных для использования, например, в качестве оснований сооружений для бурового или эксплуатационного оборудования при добыче нефти или газа на шельфе арктических морей, причалов, дамб, плотин и т,п,Цель изобретения - повышение эффективности и долговечности защиты. Требуется продлить срок о причала. Причал возвопослойного намораживаболочка части причала, контактировать с водой, следующим образом, На причала создаются водо- бортики, в пространство( ).Ы 2 1640291 А 1 сооружений из льда, Цель изобретения - повышение эффективности и долговечности защиты, Для этого в способе, предусматривающем создание на поверхности гидротехнического сооружения гидротеплоизоляционного экрана путем намораживания слоя льдоком позиционного материала, для намораживания экрана используют водный раствор высокомолекулярного гельобразующего полимера, например полиакриламида или желатина, или насыщенный им пенопласт о открытой пористой структурой, например поролон или карбамидные пенопласты. 2 з.п, ф-лы,между которыми закладывается затвердевшая мочевиноформальдегидная пена, которая обладает открытой пористой структурой (как поролон). Затем пена насыщается 0,1;ьным раствором, например, метилцеллюлозы и промораживается. Бортики служат для предотвращения стекания раствора полимера, Система, состоящая из затвердевшей мочевиноформальдегидной пены с замороженным в ее порах 0,1 о-ным раствором метилцеллюлозы в воде, представляет собой льдокомпозиционный материал, Мочевиноформальдегидная пена может изготавливаться специальной установкой на месте или доставлена туда в виде блоков, Полимер, образующийся после полимеризации мочевиноформальдегидной смолы, обладает плотностью больше 1 г/см и,3 следовательно, плотность системы лед+полимер не меньше плотности льда, э это значит, что не возникает дополнитель 1640291ной архимедовой силы, способствующей отрыву льдокомпозита от основного ледяноготела.По мере наращивания льда и льдокомпозиционной оболочки сооружение поддействием собственной тяжести погружается в воду, а вместе с ним и защитная оболочка,Для создания льдокомпозиционногоматериала используют водные растворывысокомолекулярных гельобрэзующихполимеров таких, как желатин, агар-агар,карбоксиметилцеллюлоза, полиакриламид,полиоксиэтилен,Относител ь но эффективности защиты (аследовательно, и долговечности) для различных гельобразующих полимеров можносказать, по данным предварительных опытов, что свойство полимеров при вытаивании образовать защитную оболочкунаблюдается у всех перечисленных веществ. Однако одна и та же эффективность достигается при различныхначальных концентрациях раствора. Так,например, цилиндр (0=300, 0=70 мм) изльдокомпозиционного материала, помещенный в воду, после полного оттаиванияостается связанным(в виде студня) при концентрации желатина 0,10 , полиокса 0,5% иКМЦ 20 . Растворы одних и тех же полимеров могут быть использованы и просто длянамораживания слоя и для пропитки пены споследующим намораживанием,Следует заметить,что КМЦ в качествегельобразующей добавки не самый эффективный полимер, Предварительные исследования по таянию цилиндрическихобразцов (диаметром 30 мм и высотой 70мм) при свободной конвекции показывают,что самым эффективным полимером является желатин, затем полиокс, полиакриламиди КМЦ. В настоящее время ведутся работыс более эффективными полимераМи,Использование карбомидных (мочериноформальдегидных) пенопластов илипоролона для получения льдокомпозиционных материалов основано на том, чтопленки полимера, служащего каркасом пены, гидрофильны и образуют открытую пористую систему, что дает возможностьпропитывать ее водой или гельобразующим раствором. После замерзания раствора в пене получается композиционныйматериал, состоящий из 5 - 10% нерастворимого полимера (пены) 95 - 90% льда и0,01-0,1 высокомолекулярного растворимого (гелеобразующего) полимера.Ячейки пены сами по себе ограничивают подвижность воды и снижают интен 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 сивность переноса тепла от движущейся воды в лед, а гельобразующие высокомолекулярные соединения, например метил- целлюлоза; способствуют образованию зон неподвижной воды в ячейках пены, снижающих интенсивность теплообмена. При плавлении такого льдокомпозиционного материала пена обнажается и образует широкую переходную зону (до 10 см) с неподвижной водой, защищающую лед, как теплоизолятор с коэффициентом теплопроводности, равным коэффициенту молекулярной теплопроводности воды (Яж = =0,56 Вт/(мС).П р и м е р 2, Имеется способ создания глухих ледовых плотин с напором до 6,0 м из пористого льда плотностью 600 - 700 кгlм, получаемого методом дальнеструйного дождевания. Для предотвращения фильтрации через тело такой плотины применяют экран из полимерной пленки, Предлагают делать такой экран путем нанесения в процессе сооружения тела плотины слоя льда, получаемого диспергированием 0,2%-ного водного раствора метилцеллюлозы в холодный воздух, При поступлении воды в слой льдокомпозиционного экрана часть гранул льда, составляющих этот экран, подтаивают и образующие вокруг их связывающие воду пленки геля надежно предохраняют отдальнейшей фильтрации воды в тело плотины и ее разрушение.Экономический эффект от внедрения изобретения достигается за счет сокращения стоимости сооружения, а также продления сроков пользования временных инженерных сооружений из льда.Формула изобретения 1, Способ защиты ледяного гидротехнического сооружения от воздействия тепла движущейся воды, включающий создание на его поверхности гидротеплоизоляционного экрана путем нэмораживания слоя льдокомпозиционного материала, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности и долговечности защиты, для намораживэния слоя льдокомпозиционного материала используют водный раствор высокомолекулярного гельобразующего полимера или насыщенныйим пенопласт с открытой пористой структурой.2.Способ поп 1,отличающийся тем, что в качестве высокомолекулярного гельобразующего полимера используют полиакриламид или желатин.3. Способ поп,1, отличающийся тем, что в качестве пенопласта используют поролон или карбамидные пенопласты.
Способ защиты ледяного гидротехнического сооружения от воздействия тепла движущейся воды