Zima je čarobno doba koje je poznato po svojim čudima u obliku snijega i leda pod nogama. Mnogo djece zimske igre povezane s njima: sanjkanje i klizanje, grudve, pravljenje snjegovića. Međutim, pri ulasku u led postoji opasnost da on nije dovoljno jak. Kako možete izmjeriti njegovu snagu? Boja! Ako znate koje je boje čvrsti led, onda na pogled možete utvrditi da li opasnost čeka osobu na ovom području ili je ovdje sigurno.

Boja leda u okeanu

Unatoč uobičajenoj zabludi da se različite nijanse pojavljuju zbog nečistoća u vodi bilo koje tvari, led ima svoju boju, poput snijega. Dakle, kore leda u okeanu, koje nisu izdržale ni jedno ljeto, bijele su. Zašto? Zato što je voda tamo nemirna i kada se zaledi, hiljade vazdušnih mehurića se ispostavi da su unutra. Oni pružaju bijelo mladi led i služe kao identifikaciona oznaka.

A koje je boje led koji je preživio zimu? Nakon što zima prođe, kora počinje da se otapa i ponovo se smrzava do sledeće zime. U gornjem sloju više nema mjehurića, a svake godine ima sve gušćeg leda. Dobiva plavu nijansu, a prilično staru - plavu i azurnu.

Koje je boje led?

Boja se mijenja u suprotnosti s gustinom. Na primjer, prvi led je poput trake - tanak i proziran. Nema boje i odmah se uočava da je opasan, ali lep. Otopljeno ili nedovoljno gusto - žuto. Ovo nije svijetla boja, već samo slamnata nijansa, ali je primjetna.

Led postaje zelen kada je voda dugo zamrznuta. Često to zavisi od boje same vode, ali može biti zbog prelamanja svjetlosti ili sastava leda. Osim toga, još jedan odgovor na pitanje koje je boje led je bijeli. Nije neuobičajeno vidjeti bijele mrlje na smrznutim lokvama zimi. Ovo je tanka kora, koja se u potpunosti sastoji od praznina u obliku mjehurića zraka. Pa, i takođe - plava, dublja nijansa, toliko voljena od strane umjetnika. To je svojstveno ledenim pločama na dubini.

Koje boje je najjači led?

Dvije boje se smatraju najpouzdanijim: zelena i plava. Razmišljajući o tome koje je boje led, ne možemo uzeti u obzir samo svijetle nijanse ovih boja. Ovo je važno uzeti u obzir. Ako je led neprirodno svijetao, postoje svi razlozi vjerovati da to nije njegova boja. Ili je nešto bilo u vodi i moglo uticati na kvalitet leda prilikom smrzavanja, ili se prolio nakon smrzavanja, što bi moglo uticati i na njegovu gustinu.

Razmišljajući o tome koje je boje led, morate pokazati ne samo istraživačku radoznalost, već i primijeniti znanje u praksi: nakon što ste na vrijeme primijetili osobu u nesigurnom području, morate je izvući odatle. Još korisnije je znati kako postupiti kada je osoba, bez izračunavanja debljine leda, pala pod tanku koru smrznute vode.

Dakle, led se može nazvati nevjerovatnim stanjem vode. Pruža ne samo zadivljujuće senzacije prilikom vožnje, već i prija oko, omogućava vam da razvijete oprez i tjera vas da ga tretirate kao opasan element. Stoga znanje o boji jakog i slabog leda pomaže u spašavanju života sebi i onima koji se nađu u opasnoj situaciji.

Čim se akumulacije pokriju korom leda, odmah se pojavljuje čitava armija poznavalaca zimskih ekstremnih sportova - ribara, turista, ljubitelja sankanja sa planinske obale rijeke ili onih koji žele skrenuti dio rijeke ili ribnjak u klizalište. Vozači su također na oprezu: konačno, ne moraju doći do najbližeg mosta ili prijelaza, jer postoji ledeni put! Stanovnici jezerskih i riječnih krajeva uređuju pješačke i automobilske prelaze kako bi skratili put do odredišta. Kako možete znati da li je bezbedno hodati, voziti ili klizati po ledu? Ne vrijedi riskirati sebe i svoje drugove: za svaki od ovih slučajeva postoje posebna pravila. Ako imate djecu, obavezno ih naučite koliko je prvi led siguran. Lakše je spriječiti nesreću nego spasiti nekoga ko je pao na krhki led!

Za osobu

Iskusni lovci i ribolovci po boji mogu prepoznati približnu debljinu leda. Plavkasti ili "zeleni" led se smatra jakim, a što je ledeni pokrivač providniji, to je jači. Mat bela ili žućkasta boja ukazuje na nepouzdanost. Ako vidite dio rijeke ispod leda, na kojem nema tragova životinja i ljudi, razmislite zašto. Najvjerovatnije je to mjesto gdje su udarili izvori, tamo je ledena kora vrlo tanka, a zbog snijega se i ne vidi.

morate znati:

1. Led debljine najmanje 10 cm u slatkoj vodi i 15 cm u slanoj vodi se smatra sigurnim za ljude.
2. U ušćima rijeka i kanala jačina leda je oslabljena.
3. Led je nestabilan na mjestima brzih strujanja, bujnih izvora i oticajnih voda, kao i na područjima gdje raste vodena vegetacija, u blizini drveća, žbunja i trske.
4. Ako je temperatura vazduha iznad 0 stepeni duže od tri dana, tada se čvrstoća leda smanjuje za 25%.

Video o pravilima boravka na ledu

Popravite materijal jačina leda:

• plavi led - jak,
• bijela - njena snaga je 2 puta manja,
• mutno bijelo ili sa žućkastom nijansom - nepouzdan.

Ne treba se liječiti zimske šetnje nepromišljeno i da se ne pripremaju unapred. Osobi koja je propala kroz led vrlo je teško izaći, jer će se rubovi polynya odlomiti pod njegovom težinom. Odrasla osoba ili dijete mogu se utopiti od hipotermije, koja se javlja nakon četvrt sata. Neki ljudi dobiju hladni šok.

Nakon članka možete preuzeti dopis o sigurnosti i pravilima ponašanja na ledu

Za zimski prelaz

Podatke predstavljamo u tabeli ispod.

Sigurna debljina, m		Uzimajući u obzir težinu, t
gde ima slatke vode	gdje je morska voda
0,10	0,15	do 0,1	5
0,20	0,25	do 0,8	10
0,25	0,30	do 3.0	20
0,35	0,45	do 6.5	25
0,40	0,50	do 10	26

Za tehnologiju

Sigurna debljina, m		Uzimajući u obzir težinu, t	Uzimajući u obzir udaljenost do ivice leda, m
gde ima slatke vode	gdje je morska voda
0,70	0,55	do 20	30
100	0,95	do 40	40

Prilikom organizacije prelaza za opremu uzimaju se u obzir sljedeći faktori:

• dubina rezervoara;
• protok;
• udaljenost između obala rijeke;
• intenzitet saobraćaja;
• kada se hidroelektrana nalazi u blizini, podaci proračuna trase se upoređuju sa režimom rada hidroelektrane.

Teorija i praksa

Ledena staza je očišćena od snijega s obje strane osovine (ne manje od 10 m) i označena miljokazima (na svakih 15-20 m). S obzirom da je saobraćaj na stazi jednosmjeran, put sa reverznim saobraćajem treba položiti minimalno 100 m. vidi Rupe su raspoređene po principu šahovskih ćelija na udaljenosti od 5 m od ose u pravcu u oba smjera. Radi sigurnosti ograđeni su snježnim nasipom po obodu i pokriveni drvenim štitovima. Nastali "visi" leda se obaraju mehanički. Mjerenja lokalne hidrometeorološke službe obavljaju svakih 5 dana, a u slučaju odmrzavanja i češće.

Pored težine opreme vrši se prilagođavanje intenziteta saobraćaja prema formuli:

H tr \u003d n a P

Uzima u obzir:

• H je debljina leda;
• n je koeficijent intenziteta saobraćaja (sa propusnošću od 500 automobila dnevno, indikator n je jednak 1, ako je 1 500, onda je 400 0,8 itd.);
• a je indikator karakteristika opterećenja (točkovi, gusjenica);
• P je masa tereta, t.

Formula se može dopuniti, ovisno o karakteristikama lokalnih uslova.

Kao što vidite, mnogo je lakše osigurati kretanje jedne osobe, ali samo ako se ta osoba pridržava pravila. U konačnici, tabela dopuštene debljine leda (i opterećenja na njoj) pri organizaciji prelaska opreme izgledat će ovako:

Potrebna debljina ledenog pokrivača (cm) uzimajući u obzir prosječni dnevni t za posljednja 3 dana			Udaljenost između automobila, m
– 10° i niže	- 5 °S	Uz kratkotrajno odmrzavanje do 0 °
Vozila na gusjenicama
4	18	20	28	10
6	22	24	31	15
10	28	31	39	20
16	36	40	50	25
20	40	44	56	30
30	49	54	68	35
40	57	63	80	40
50	63	70	88	55
60	70	77	98	70
Vozila na točkovima
3,5	22	24	31	18
6	29	32	40	20
8	34	37	48	22
10	38	42	53	25
15	46	50	64	30

Izmjene i pojašnjenja

Prilikom korištenja tabele treba uzeti u obzir da se uzimaju prosječna dnevna temperatura i „idealni“ uslovi za formiranje vrste leda „slatkovodne školjke“. Debljina poroznog leda će se morati udvostručiti. U prisustvu slane vode u rezervoaru, korekcijski faktor se smanjuje na 1,2. Uz česta odmrzavanja, nosivost svakog komada opreme određuje se na praktičan način.

Ako je potrebno, ledeni pokrivač se umjetno zgušnjava, oslobađajući prostor za to, polivajući ga vodom i čekajući da se slojevi smrznu. Ako je potrebno transportirati opremu do mjesta ronilačkih operacija na mjestima gdje led prekriva morske vode, uvjeti se mijenjaju kako je opisano u prvoj tabeli članka.

No, vratimo se još jednom zahtjevima ponašanja zimi na rijeci ili bari, koji vrijede za čovjeka, a posebno za djecu, koja su češće od odraslih nerazumna. Smatra se da led za sigurno prisustvo osobe na njemu mora biti najmanje 10-15 cm (u zavisnosti od vode, svježe ili slane). Kada masovna dešavanja na ledu norma se povećava na 25 cm.Trebalo bi znati i kako se ponašati ako neko (ili vi) propadne kroz led, jer panika može dovesti do tužnog ishoda.

Kada je naizgled jak led za sigurno kretanje zamijenjen poroznim i krhkim, odjednom se možete naći u vodi, pribrati se i slijediti preporuke:

1. Raširite ruke u stranu tako da se možete osloniti bez lomljenja ivica "fonta" i bez gušenja.
2. Morat ćete ispuzati iz rupe, izbjegavajući trzave pokrete. Ako sa sobom imate "ledena šila" i konopac, koristite ih za povlačenje.
3. Glavno pravilo: nemojte se oslanjati na pojedinačne dijelove male površine, već se pokušajte postaviti tako da najveća površina služi kao oslonac.
4. Otkotrljajte se od ivica dipa, a kada stojite na nogama nemojte trčati, kretati se polako i bez podizanja nogu iznad površine leda.
5. Kada pomažete palom, pronađite nešto što će vam pomoći da proširite područje oslonca ( Sportska oprema, šperploča, plastika).
6. Nemojte stajati na rubu rupe, djelovati na optimalnoj udaljenosti.
7. Bacite konopac onome koji je u rupi i povucite ujednačenim pokretima, pomažući da izađe.
8. Kada dođete kući, presvucite žrtvu, dajte mu čaj (bez dodavanja alkohola!) i pozovite hitnu pomoć.

Spasioci koji rade u uslovima u kojima je potrebno kretanje po ledu treba da imaju na umu:

1. Prilikom odabira rute, morate imati na umu da pluta led (na moru, jezeru), saznajte brzinu i smjer struje, vjetar.
2. Vrijedi se opskrbiti uređajima protiv klizanja.
3. Na vodi sa strujama, debljina leda može svuda biti različita.
4. U močvarama, za razliku od rijeka, led je jači u centru, a slabiji na rubovima.

Pravila ponašanja na zaleđenom ribnjaku

1. Nemojte eksperimentirati s provjeravanjem čvrstoće poklopca nogama, ponesite motku sa sobom.
2. Pronađite postojeće utabane staze.
3. Ako ste jedni od prvih koji su napravili ovakvu planinarsku stazu, štapom testirajte snagu leda ispred sebe, izbjegavajte mjesta koja ne ulijevaju povjerenje.
4. Zapamtite znakove krhkog premaza: pucketanje, pokretljivost, pojava vode iznad površine. Ako se to dogodi, pomaknite se s ovog mjesta raširenih nogu, polako ili čak puzeći.
5. Ne možete se kretati u društvu (između putnika ili skijaša potrebni su razmaci od najmanje 5 metara), sa skijama pričvršćenim za noge, sa skijaškim štapovima zakačenim na ruke.
6. Ribolovci moraju izbrojati broj rupa na određenom području i izbušiti ih na znatnoj udaljenosti jedna od druge.
7. Ako imate teret (torbu, ruksak), bolje ga je pričvrstiti užetom i vući na daljinu.
8. Ako bude potrebno savladati područje nestabilnog leda, idite tamo sa čuvarom. Čak i ako se krećete na udaljenosti od 5 metara, on će pomoći u slučaju nesreće.
9. Ako imate priliku, najbolje je izbušiti rupu i izmjeriti debljinu leda prije zimskog planinarenja.
10. Ne preporučuje se pecanje u blizini otopljenih ili oštećenih područja leda.
11. Opskrbite se konopom od dvanaest metara (ili dužim), na jednom kraju bi trebao biti teret.

Nepoštivanje sigurnosnih pravila na vodnim tijelima u jesensko-zimskom periodu često uzrokuje smrt i ozljede ljudi. Samo prošle godine za to vreme dve osobe su umrle na rezervoarima Spaskog okruga.

Da bi se izbjegle nezgode, potrebno je pridržavati se pravila sigurnog ponašanja na vodi. Šta su oni?

Sergey SHALASHOV,

državni inspektor Kamsko-Ustyinskog inspekcijskog mjesta.

Jesenji led od novembra do decembra, prije početka stabilnih mrazeva, je krhak. Vezan u večernjim ili noćnim hladnoćama, u početku je sposoban izdržati malo opterećenje, ali tokom dana, brzo se zagrijavajući od otopljene vode koja prodire u njega, postaje porozan i vrlo slab, iako zadržava dovoljnu debljinu. I ove godine, osim toga, stalni padovi temperature ne dozvoljavaju da se učvrste na rezervoarima čvrste ledene površine.

Da bi se izbjegle tragedije, mora se uzeti u obzir da se vodena tijela u pravilu neravnomjerno smrzavaju: prvo u blizini obale, u plitkoj vodi, u uvalama zaštićenim od vjetrova, a zatim u sredini. Na istoj vodenoj površini može se naći izmjenjivanje leda, koji sa istom debljinom ima različitu snagu i nosivost.

Glavni uvjet za siguran boravak osobe na ledu je da debljina leda odgovara opterećenju. Za jednu osobu to bi trebalo biti najmanje 10 centimetara, za pješački prelaz - 15, za prolaz automobila - najmanje 30.

Jačina leda se može odrediti vizualno. Na primjer, plavi led se smatra najjačim, bijeli led je upola jači, a sivi, mat bijeli i žućkaste nijanse općenito je nepouzdan. Posebno treba biti oprezan kada je led prekriven debelim slojem snijega, koji blokira pristup hladnoći površini. Upotreba klizališta koja se nalaze na vodenim tijelima dopuštena je samo nakon temeljite provjere čvrstoće leda. Njegova debljina mora biti najmanje 12 centimetara, a za masovno klizanje - najmanje 25.

Ni u kom slučaju ne smijete izlaziti na led noću i pri slaboj vidljivosti (magla, snijeg, kiša). Najsigurnije je izaći na obalu i spustiti se do leda na mjestima gdje je vidljiv, odnosno nije pokriven snijegom. U slučaju prinudnog prelaska akumulacije, najsigurnije je držati se utabanih staza ili ići po već postavljenoj ski stazi, ili koristiti ledene prelaze. Ali ako ih nema, prije spuštanja na led potrebno je vrlo pažljivo pogledati okolo i ocrtati nadolazeću rutu. Zaleđeno jezerce je najbolje preći na skijama. Istovremeno se moraju otkopčati tako da se mogu baciti ako je potrebno. ski štapovi treba držati u rukama, a ne bacati petlje na četku. Ako imate ruksak, bolje ga je objesiti na jedno rame - tako ćete se lakše osloboditi tereta, ako je potrebno.

Nema potrebe da idete na led sami, na nepoznata mesta, posebno noću. I, naravno, posebnu kontrolu u ovom opasnom periodu treba uspostaviti za djecu koja jako vole klizanje na ledu. Ali oni, kao i odrasli, trebaju znati i zapamtiti da je ovo daleko od sigurnog. Budi pazljiv!

Proučavanje fizičko-mehaničkih karakteristika poledice

Troshin D.I. - postdiplomski student. Naučni savetnik: dr, vanredni profesor Chabutkin E.K. Jaroslavski državni tehnički univerzitet snježni pokrivač ne može se smatrati supstancom sa određenom strukturom. Ovisno o stanju i svojstvima snježno-ledeni pokrivač se može podijeliti u pet kategorija: svježe pali snijeg, zadržavajući izvorni kristalni oblik pahuljica; ustajali snijeg koji je promijenio strukturu padavinama; snježna kora nastala mehaničkim djelovanjem ili promjenjivim temperaturnim uvjetima; snježno-ledena kora, nastala tokom daljeg zbijanja i smrzavanja snježne kore; leda, kada su se svi snežni kristali pretvorili u led. Grupa 1 - formiranje leda kao rezultat sublimacije vodene pare, tj. njegov prelazak direktno u led, zaobilazeći fazu vode (inje i kristalni inje); grupa 2 - stvaranje leda uglavnom zbog taloženja i smrzavanja prehlađenih kapi vode (zrnati mraz i led); Grupa 3 - stvaranje leda zbog padavina i smrzavanja neprehlađene vode (ledeni led) i smrzavanja mokrog snijega. Razmatranje klasifikacije grupa zaleđivanja moguće je zimi, kada nakon odmrzavanja dolazi do oštrog zahlađenja ili kada pada slaba kiša ili se para taloži na ohlađenu površinu kolovoza. Pod pretpostavkom da proces zaleđivanja karakteriše temperatura vazduha blizu 0°C pri vlažnosti vazduha od 90-95%. Snježno-ledeni nalet u graničnom pojasu nemaju određenu strukturu. Karakteristika takvih zaleđivanja je zagađenje. Studije sprovedene na Katedri SDM YaGTU pokazale su da je procenat nečistoća u proseku 7...12% od ukupne zapremine, ali ima i jako zagađenih zaleđivanja, dostižući pedeset procenata nečistoća. Snježno-ledene navale u graničnom pojasu mogu se klasificirati prema vrstama inkluzija, od kojih se mogu razlikovati tri glavna: sa nečistoćama peska; sa uključivanjem vodeno-uljnih emulzija (mesta za pranje automobila i servisne stanice); uz uključivanje raznih finih materijala (ulazi sa susjednih zemljanih puteva). Za gradske puteve najtipičnija vrsta poledice sa pješčanim nečistoćama i njihov volumen je 90% od ukupnog broja istraživanja. Stoga ćemo dalje razmatrati samo ovu vrstu zaleđivanja. Prilikom odabira metode za rješavanje poledice na cestama mogu se razlikovati sljedeće osnovne fizičko-mehaničke osobine leda: prianjanje leda na druge materijale, tvrdoća, čvrstoća, toplinski kapacitet, toplotna provodljivost, latentna toplina topljenja, gustina, poroznost. Međutim, u procesu nastajanja poledice na putevima, ne utiču sva fizička i mehanička svojstva leda podjednako na radno tijelo mašina za rezanje leda. Izdvojimo ona svojstva leda koja značajno utiču na proces njegovog uništavanja.

Proučavanje fizičko-mehaničkih karakteristika poledice. Stranica 2
Gustina čisti led na 0°C i pri pritisku od 0,1 MPa iznosi 916,8 kg/m³, ali u zavisnosti od uslova nastanka leda, temperature, strukture, prisustva raznih nečistoća, led može imati gustinu od 760 do 950 kg/m³. Faktor kompresije je 2·10B -5. Tačka topljenja čistog leda pri pritisku od 0,1 MPa je 0°C. Zauzvrat, povećanje pritiska za 0,1 MPa dovodi do smanjenja tačke topljenja za 0,0075°C. Koeficijent linearne ekspanzije je jednak 5,07·10 -5 u temperaturnom opsegu od -5 do -10°C. Toplotni kapacitet leda pri konstantnom pritisku je: 2,1172647 + 2,7000084 t, (J/kg °C), gdje je t temperatura (uzimajući u obzir predznak). Koeficijent toplotne provodljivosti: C = 2,219004 (1 + 0,62802 t), (W/m°C) Razlika u koeficijentima toplotne provodljivosti za -20 i 0°C je samo 3%, stoga se pretpostavlja da je koeficijent toplotne provodljivosti konstantan C = 2,219 (W/m·°S) ili Cl=0,0053 (kal/cm·s·°S). Jačina leda. Različiti literaturni izvori daju podatke o jačini leda, a široka rasprostranjenost ovih podataka objašnjava se činjenicom da čvrstoća leda ne zavisi samo od temperature, već i od niza drugih faktora: prisutnosti nečistoća, strukture, opterećenja. količina primjene itd. Osim toga, kod leda se stalno odvija proces rekristalizacije pomicanjem granice između kristala, mijenjanjem oblika i veličine kristala. Poroznost leda kako tvrdoća i čvrstoća zavise od gustine leda, što je veća gustina leda, to je manja poroznost. Tabela 1 prikazuje podatke o poroznosti leda. Tabela 1 - Ovisnost poroznosti leda o gustoći Na osnovu zapažanja, utvrđeno je da su gustina i poroznost leda povezane zavisnošću gdje je q - poroznost; ρ 0 - gustina monolitnog leda; ρ je gustina istraživanog leda. Glavna karakteristika leda je da je u normalnim uslovima na temperaturama blizu tačke topljenja, stoga sadrži određenu količinu tečne faze, koja deluje kao mazivo kada kristali klize jedan u odnosu na drugi. Osim toga, led ne ulazi u kemijske reakcije s drugim tvarima i ne stvara čvrste, neuništive materijale.

Otpornost na lomljenje leda. Brojni eksperimenti raznih naučnika su pokazali da otpor leda varira u širokom rasponu u zavisnosti od njegove strukture, poroznosti, temperature, prisustva nečistoća, smera kompresije u odnosu na lokaciju kristala, itd. U procesu kompresije , uzorci leda počinju da se raspadaju prije nego što naprezanja u njemu dostignu vlačnu čvrstoću . Provedene studije su pokazale da prisustvo inkluzija u snježno-ledenom masivu značajno utiče na karakteristike čvrstoće leda. Opterećenje koje dovodi do uništenja može biti 2-3 puta manje u odnosu na čisti led. Vlačna čvrstoća leda također jako ovisi o temperaturi i raste s njenim smanjenjem. Ova zavisnost se može izraziti Koržavinovom empirijskom formulom σ = A + V·θ, gde je θ negativna temperatura leda, °C bez predznaka minus; A i B su empirijski koeficijenti u temperaturnom opsegu od 0 do -10°C, A ≈ 15 i B ≈ 3,4. Međutim, prisustvo nečistoća u strukturi ledenih formacija također uvelike mijenja obrazac promjena karakteristika čvrstoće u zavisnosti od temperaturnog faktora. Ako razlike u karakteristikama čvrstoće čistog leda i uzoraka sa nečistoćama na temperaturi od -5°C mogu doseći i do 40 ... 50%, onda na višim temperaturama ta razlika može biti već 60 ... 70%. Otpornost na cepanje leda u napetosti ovisi uglavnom o istim faktorima kao i otpor na drobljenje, samo je vlačna čvrstoća manja. Na količinu vlačne čvrstoće utiče prisustvo nečistoća. Ako uzorci leda pod kompresijom nakon pojave pukotina mogu omogućiti daljnje povećanje opterećenja, tada pri lomljenju dolazi do uništenja istovremeno. Otpornost na lomljenje leda određeno savijanjem uzoraka leda. Veličina krajnje čvrstoće u ovom slučaju ovisi o veličini uzorka. Prema I.P. Butyagina, vlačna čvrstoća velikih uzoraka je u prosjeku tri puta manja od onih malih primjeraka. Prema podacima K.P. Korzhavina, vlačna čvrstoća pri otpornosti na lom ovisi o brzini opterećenja. Sa povećanjem brzine savijanja sa 0,00033 m/s na 0,003 m/s, granična čvrstoća je smanjena sa 0,92 na 0,36 MPa. Otpornost na smicanje leda. Vlačna čvrstoća leda pri smicanju je manja nego pri zatezanju, prema B.P. Weinberg, u prosjeku, skoro dva puta rast σ = 1,11 MPa, σ av = 0,58 MPa. Snaga na smicanje raste sa padom temperature i može varirati ovisno o strukturi leda i smjeru reza u odnosu na smjer osi kristala. Dakle, po svojim fizičkim i mehaničkim svojstvima led se može pripisati kvazi-izotropnim čvrstim tvarima s elastično-plastičnim svojstvima, ali se pod udarnim opterećenjima ponaša kao krto tijelo zbog prisutnosti nečistoća, pukotina i pora. Vrijednosti krajnje čvrstoće leda pod različitim deformacijama su dvosmislene, jer otpornost na djelovanje opterećenja ovisi o uvjetima za formiranje ledenog pokrivača.

U ledu uvek postoje šupljine sa slanom vodom i šupljine ispunjene vazduhom ili gasovima. Odnos zapremine mehurića sa gasom ili vazduhom i ukupne zapremine uzorka leda, izražen u procentima, naziva se poroznost leda . Poroznost morskog leda može se kretati od 5 do 13%.

Gustina svježi led , bez mjehurića zraka, na temperaturi od 0 0 C iznosi 0,918 g cm 3, a specifična zapremina je 1,090 cm 3 g -1. Shodno tome, tokom formiranja leda, specifični volumen se povećava (gustina se smanjuje) za oko 9%.

Gustina morski led zavisi od temperature, saliniteta i poroznosti.Gustoća leda određuje gaz (uranjanje) plutajućeg leda, koji za svježi led iznosi oko 9/10, a za morski led do 5/6 njihove debljine.

Formiranje (kristalizacija) morskog leda ne događa se na nekoj fiksnoj temperaturi, kao kod svježeg leda, već kontinuirano od tačke smrzavanja morske vode do temperature na kojoj će se sva slana voda smrznuti. Topljenje (otapanje) leda se takođe dešava kontinuirano kako temperatura raste.

Boja leda, kao voda, objašnjava se selektivnom apsorpcijom i rasipanjem svjetlosnih zraka i ovisi o veličini i količini nečistoća u njemu. Potpuno čist, svjež, bez mjehurića zraka, led, kada se gleda u velikom komadu, djeluje blijedoplavo.

Led koji se nalazi u moru, prema boji ili nijansama koje se vide u velikim masama leda, može se grubo klasificirati na smeđi, bijeli, zeleni i svijetloplavi ili plavi.

Početne vrste leda - ledena mast, mulj, tanak navlaženi mladi led - imaju tamno sivu boju sa čeličnom nijansom. Kako se debljina povećava, boja leda se mijenja u svijetlo sivu, a zatim u bijelu. Kada se otapaju, tanke ledine navlažene vodom ponovo poprimaju tamno sivu boju.

Ima leda zelene, crvene, ružičaste, žute pa čak i crne boje, što se objašnjava prisustvom u ledu u velikim količinama raznih mineralnih i organskih suspenzija (bakterije, plankton, eolne čestice itd.).

§ 7. Čvrstoća leda

Čvrstoća leda se shvaća kao svojstvo konstrukcija trupa da održavaju lokalnu čvrstoću (tj. da ne oštećuju) pod djelovanjem opterećenja ledom do kojih dolazi kada se ledolomac kreće u ledu i za vrijeme kompresije leda. Čvrstoća leda broda određena je njegovom veličinom, oblikom linija, materijalom i dizajnom trupa, brzinom, kao i debljinom i fizičko-mehaničkim karakteristikama ledenog pokrivača.

Opterećenja ledom koja djeluju na trup ledolomca pri radu u ledu znatno su veća od lokalnih opterećenja drugih tipova plovila. Priroda opterećenja ledom: uticaji na led tokom rada upada ledolomca ili tokom neprekidnog kretanja u ledu, statički pritisak tokom kompresije leda. Najveća dinamička opterećenja na nosnoj strani se javljaju prilikom udaranja u led. Zadnji kraj je podvrgnut značajnim dinamičkim opterećenjima tokom vožnje unazad i pri radu unazad. Udarna opterećenja ledom su lokalne prirode i primjenjuju se uglavnom u području aktivne vodene linije. Tokom kompresije leda, pritisak leda na trup se raspoređuje na značajan dio duž dužine trupa.

Određivanje veličine projektnog opterećenja ledom koji djeluje na vanjsku oblogu i okvir je prvi korak u projektiranju i proračunu konstrukcija trupa ledolomca.

Kanadski brodograditelji polaze od pretpostavke da je opterećenje ledom raspoređeno duž pojasa visine 0,9 m, a primjenjuje se na najnepovoljniji način - u području između vodne linije tereta i vodne linije koja odgovara polovini gaza. Za brodove čija je debljina školjke manja od 25,4 mm i razmaka preko 508 mm, smatra se da se opterećenje ledom primjenjuje direktno na vodnu liniju. Ya. E. Yansson ovu pretpostavku smatra prihvatljivom za ledolomce koji rade u srednjim geografskim širinama.

U dizajnu i konstrukciji ledolomaca tipa Wind, američki stručnjaci su bili vođeni opterećenjem leda intenziteta od 210 kgf / cm ^, raspoređenim duž vodene linije duž uskog pojasa. Širina ovog pojasa je uzeta tako da je ukupna sila koju stvara pritisak leda bila dovoljna da istisne trup ledolomca tijekom kompresije. Takva proračunska shema dovodi do precijenjenja područja primjene opterećenja ledom za nekoliko puta, a time i do podcjenjivanja djelotvornih opterećenja i napona. Osim toga, nije uzeto u obzir da opterećenja u ekstremitetima koja nastaju udarima s ledom mogu znatno premašiti opterećenja od kompresije trupa ledom. Nedovoljno su uzeti u obzir glavni faktori o kojima ovisi veličina opterećenja ledom: oblik kontura trupa, brzina broda u ledu, debljina i čvrstoća leda.

Tabela 4

Intenzitet opterećenja ledom prilikom izračunavanja ugrađenog kompleta snažnog ledolomca

Intenzitet opterećenja, kgcm""

Površina trupa----_._

na okvirima na stringerima

Prednji kraj 80 47

Srednji dio 40 24

Krmeni kraj - 60 35

Prilikom gradnje ledolomaca tipa Moskva u Finskoj, finski brodograditelji koristili su preporuke sovjetskih stručnjaka. Bočna obloga ovih ledolomaca izračunata je za pritisak leda od 100 kgf/cm^ u pramcu, 50 kgf/cm^ u srednjem dijelu i 75 kgf/cm^ na krmenoj strani. Intenzitet opterećenja ledom na okvire i bočne stringere, usvojen u proračunu konstrukcija trupa, prikazan je u tabeli. 4 . Iskustvo projektiranja konstrukcija trupa ledolomaca tipa Moskva pokazalo se uspješnim: tijekom dugogodišnjeg rada njihove trupne konstrukcije (s izuzetkom donjih) nisu imale značajna oštećenja leda.

u SSSR-u, d. E. Kheisin i Yu. Prilikom potvrđivanja ove metode, ledeni pokrivač se smatrao izotropnom pločom koja leži na elastičnoj podlozi (voda). Led se smatrao potpuno elastičnim materijalom, a njegove elastične konstante i vrijednosti vlačne čvrstoće preuzete su iz podataka prirodnih eksperimenata. Prilikom određivanja udarnih opterećenja uvjetno je prihvaćena zadana konfiguracija rubova ledene plohe. Kako bi se razjasnila dobivena rješenja, izračunata opterećenja ledom uspoređena su sa stvarnom čvrstoćom plutajućih brodova. Istovremeno su uzete u obzir informacije o oštećenju leda i podaci iz iskustva rada ledolomaca na Arktiku i u ledenim nearktičkim morima.

Metoda proračuna razvijena na ovoj osnovi pogodna je za ledolomce svih klasa. Omogućava da se pri određivanju opterećenja ledom, koja se dodeljuju na ekstremitetima na osnovu uslova udara o led, iu srednjem delu trupa - od uslova statičkog kompresije ledenim poljima, uzmu u obzir dimenzije ledolomca, oblik njegovog trupa i brzinu, kao i ledene uslove u kojima pluta. Slijede glavne ovisnosti navedene metode.

Opterećenje na brodu set. Veličina opterećenja ledom ovisi o konfiguraciji ruba ledene plohe u području kontakta sa bočnom stranom. Kako analiza pokazuje, ivica ocrtana duž luka kružnice (uz pretpostavku vrijednosti radijusa u rasponu od 10 do 40 m) dovodi do raspodjele i vrijednosti opterećenja ledom koje se dobro slažu s podacima pune testovi na skali i iskustvo upravljanja brodovima u ledu. Opterećenje ledom u tf/m koje djeluje na pramac ledolomca,

* Za slani arktički led pri udaru je 350-600 tf/.n^.

Koeficijenti k^, k^, ku i k^ određeni su iz grafikona na sl. 44-47. Vrijednosti uglova a i P uzimaju se na nivou projektirane vodene linije^.

Opterećenja ledom za bočne okvire u srednjem dijelu trupa određuju se na osnovu uvjeta statičkog kompresije ledolomaca ledom. Kao projektna opterećenja koja djeluju na trup broda u kompresiji, prihvaćaju se krajnja opterećenja koja uništavaju led određene debljine. Zapažanja pokazuju da se u blizini bočne strane ledolomca uništavanje ledenog pokrivača tijekom kompresije događa uglavnom savijanjem, što se objašnjava značajnim nagibom bočne strane prema vertikali. Uzimajući u obzir rečeno, slučajevi kompresije ledolomaca koji u srednjem dijelu imaju "koso" f > 8°) ili "vertikalno" (R<8°) борт, рассматриваются отдельно.

^ Da biste provjerili tačnost mjerenja uglova a" i B, morate stajati,

1T.^p^^T.\"Tc "" """"""" kratko?atGnoGpGv„"o?;iRk;;!

izgladite ih i unesite ispravljene uglove u proračun.

k^=y 1oN ~~ krajnja čvrstoća leda pri savijanju;

/r^, - debljina leda (Sl. 50).

Projektno opterećenje u tf/l u srednjem dijelu trupa ledolomaca s "vertikalnom" stranom određeno je formulom

gdje je k^ koeficijent jednak 62 za slani led i 73 za svježi; k je izračunata debljina leda za vrijeme kompresije, m. Opterećenja leda koja djeluju na krmenu stranu određuju se iz stanja udarca ledolomca u led pri rikverciranju ili kada se krma gomila na ivici leda prilikom skretanja. Krma je u lakšim uslovima od pramca. Osim toga, oblik krme ledolomaca je vrlo povoljan za percepciju ledenih sila zbog većeg nagiba bočne strane u krmi. Zbog toga se vrijednost opterećenja ledom na stražnjoj strani dodjeljuje u dijelovima maksimalnog opterećenja koje djeluje na prednji kraj:

(14)

Vrijednost koeficijenta k = 0,7 dodijeljena je na osnovu stanja udarca krme u led brzinom od 4-5 čvorova. Opterećenje u ovom slučaju mora biti najmanje 30% veće od opterećenja u srednjem dijelu ledolomca. Opseg područja ojačanja na krmi treba biti oko 20% dužine broda, računajući od krmene okomice.

Opterećenje na vanjskoj (bočnoj) koži. Analiza interakcije trupa sa ledom pokazuje da kontaktni pritisci koji nastaju prilikom drobljenja ivice leda zavise od mase ledolomca, oblika njegovih kontura, brzine, kao i od fizičko-mehaničkih karakteristika ledolomca. led. Zbog činjenice da neke karakteristike ledenog pokrivača nisu dobro shvaćene, rigorozno određivanje izračunate vrijednosti kontaktnih pritisaka čini se teškim, a pri dodjeljivanju opterećenja ledom na kožu koristi se metoda ponovnog izračunavanja iz prototipa.

U ovom slučaju se pretpostavlja da je opterećenje ledom raspoređeno po vanjskom omotaču, a zona raspodjele ima oblik mrlje razvučene duž broda na nekoliko razmaka. To daje razloga vjerovati da je u razmatranom dijelu bočne strane intenzitet projektnog opterećenja bočne obloge p proporcionalan intenzitetu projektnog opterećenja na bočnom okviru, tj. p / ro \u003d CÍTs, gdje je oznake bez indeksa odnose se na razmatrani ledolomac, a sa indeksom O - na brod -prototip.

Za brodove bliske prototipu možemo pretpostaviti da su uslovi njihovog rada u ledu slični. Shodno tome, parametri koji karakterišu fizička i mehanička svojstva leda, konfiguracija ivice ledene plohe, kao i brzina kretanja u ledu, biće isti za oba ledolomca:

Pretpostavlja se i da intenzitet ledenih sila koje djeluju na trup ovisi o obliku trupa samo u onoj mjeri u kojoj utiče na silu udara, odnosno na smanjenu masu plovila i njegovu smanjenu brzinu, a praktički ne. zavisi od geometrije kolapsa ivice leda. Izraz za intenzitet opterećenja kože ledom pri udaru s plutajućom pločom leda može se zapisati kao

gdje je Rn intenzitet opterećenja ledom na koži u prednjem dijelu; - težina ledolomca; Ma je ​​masa ledene plohe.

U slučaju sudara sa velikim ledenim poljem (M^M^ -> 0), formula (15) je pojednostavljena:

P" \u003d (P "o-" ° " ■ (16)

Omjer pomaka ledolomca i prototipa blizu njega približno je jednak omjeru kocki njihovih dužina. Uzimajući u obzir ovu okolnost i jednakost V = V0, formula (16) se može napisati na sljedeći način:

gdje je L dužina ledolomca između okomica, m;

ka \u003d (l.6cosß + 0,ll) "^ ° _ jn^ _ koeficijent koji uzima u obzir uticaj ugla nagiba ß okvira prema vertikali (t je koeficijent određen iz grafikona na slici 44 );

Vrijednosti koeficijenta k za ledolomce različitih klasa

I razred .............. 30.5

II » ...............24

III » ...............18

Intenzitet opterećenja ledom u srednjem dijelu trupa, određen iz uslova kompresije plovila u ledu,

Pc = (Pc)o]/-57-^--|. (18)

gdje se oznake sa nultim indeksom odnose na prototip broda. Ako za prototip uzmemo moćni ledolomac sa strukturnom čvrstoćom bočne obloge (pjo = 520 tf/m^), onda se maksimalna debljina leda, čiji pritisak ovaj ledolomac može izdržati, može uzeti jednakom od 4 g. , i granice čvrstoće na lomljenje leda (ojo = 250 tf/m m^ i za savijanje (Or)o = 125 tf/m^ Uzimajući u obzir rečeno, formula (18) se transformiše:

p, = 0,52

Ako se karakteristike čvrstoće leda ne promene tokom prelaska sa prototipa na projektovani ledolomac, tj.

Oe/(Oe)o =^ öp/(Op)o = 1, tada je Pe = 82/1 i/h.

Intenzitet opterećenja ledom na oplatu u zadnjem kraju Pk se dodeljuje prema formuli gde je k" - numerički koeficijent jednak 0,7.

Opterećenje Pk mora biti najmanje 30% veće od opterećenja u srednjem dijelu. Dužina područja ojačanja trupa na krmenom kraju treba uzeti jednakom 20% dužine broda.

Kada se brodovi kreću u ledu, osim "direktnih" udara, primjećuju se i "odbijeni" udari, kada brod, udarivši o bočnu stranu leda, naglo skrene u suprotnom smjeru i udari u led drugom stranom. Projekcija brzine na normalu na stranu pri drugom udaru je veća nego pri prvom. Shodno tome, povećavaju se i kontaktne sile, što ponekad dovodi do ozbiljnih oštećenja, zbog čega su u nizu slučajeva uočene značajne deformacije bočne obloge i okvira, na primjer, na ledolomcu Ermak tokom njegovog prvog putovanja na Arktik, kao i na nekim transportnim brodovima ledenih kategorija.

Opterećenja ledom u pramcu, uzimajući u obzir reflektirani udar, bit će veća od gore navedenih (vidi Sl. formule (10), (11), (17)], a definisani su na sljedeći način:

X je rastojanje od središnjeg dijela dijela duž kojeg je pao odbijeni udarac.

Ostale oznake su iste kao gore. Grafikoni funkcija!q (P) i fp (P) prikazani su na sl. 51.

Prema pronađenim vrijednostima intenziteta opterećenja ledom, njihovi dijagrami se grade duž dužine ledolomca (sl. 52, 53). Dijagrami pravi

polažu se u odvojene sekcije, na osnovu razmatranja dizajna (na primjer, uzimajući u obzir lokaciju pregrada). Teoretske krivulje opterećenja za postavu kože i prednjeg kraja su ispravljene na način da broj sekcija ne prelazi dva ili tri. Vrijednosti intenziteta opterećenja ledom ispravljenih dijagrama izračunate su za bočne okvire i oblogu ledenog pojasa.

Opterećenja na palubama i poprečnim pregradama. Projektna opterećenja na palubama i poprečnim pregradama određuju se na osnovu projektnih opterećenja na bočnim okvirima. Formule za određivanje ovih opterećenja date su u § 21 i 22, gdje se razmatraju čvrstoća i konstrukcija ledenih paluba (platforma) i poprečnih pregrada.

Stud loads. U radu je izvršena detaljna teorijska analiza udara broda na led i određivanje opterećenja koja u tom slučaju nastaju.

Čvrstoća leda ledolomca osigurava se, međutim, ne samo dodjelom ledomskih opterećenja i izborom odgovarajućeg materijala i dizajna njegovog trupa, već i ispunjavanjem niza operativnih zahtjeva. Najvažniji od ovih zahtjeva je poštivanje određene "dozvoljene" brzine u ledu, čiji višak može dovesti do oštećenja trupa od leda. Dozvoljena brzina kretanja u specifičnim ledenim uvjetima određena je snagom elektrane i čvrstoćom trupa ledolomca koji percipira ledna opterećenja. Za praktično ■ određivanje sigurne moguće brzine kretanja potrebno je imati krivulje leda i graničnu snagu. Kriva jačine leda se izračunava prema gore opisanoj metodi. Odgovara brzini kretanja pri kojoj su naprezanja koja nastaju u konstrukcijama trupa pri interakciji trupa sa ledom jednaka granici popuštanja materijala. plastičnoj zoni i odgovara brzini ledolomca, pri kojoj je nosivost Uz pomoć ovih krivulja, konstruisanih u koordinatama V - k ucrtanim na grafikonu ledoloma (vidi § 11), moguće je odrediti siguran brzina ledolomca u zadatim specifičnim i predviđenim ledenim uslovima pri različitim režimima rada elektrane.

Izlazak u zaleđeno vodeno tijelo uvijek je praćen rizikom od propadanja kroz led. Stoga, kada se zimi krećete duž jezera ili rijeke, potrebno je pridržavati se sigurnosnih mjera, biti oprezni i oprezni.

Smatra se da za siguran izlazak jedne osobe na led njegova debljina treba biti najmanje 10 cm, za grupu od 4-5 ljudi - najmanje 15 cm, s masovnim izlaskom na led - najmanje 25 cm. .

Prije svega, svako ko napravi makar i kratku šetnju preko zaleđene vode treba da ima štap sa sobom. Nikada ne testirajte gustinu leda udarcem. Tapkajte štapom po ledu: ako se ispod njega stvorila lokva vode, onda led nije dovoljno jak. Ako se pojavi vlaga, odmah napustite mjesto na kojem stojite, klizite, ne dižući stopala s površine.

Postoji nekoliko vanjskih znakova po kojima se može odrediti jačina leda. Čisto i transparentno led, koji ima plavkastu ili zelenkastu nijansu, formira se u mraznom, mirnom vremenu bez kiše. Led škripi pod nogama. Čak i u tankim presjecima, ne probija se odmah, ali, takoreći, upozorava na opasnost od radijalnih pukotina koje se razilaze pod nogama.

Led sa nijansama siva, mat bijela ili žuta skoro duplo slabiji od transparentnog. Takav led se formira tokom mraznog vremena sa snježnim padavinama i zamrznute pahulje. Posebno je podmukao, jer se ruši bez upozoravajućeg pucketanja.

Apsolutno krhko porozni led, što je snijeg zaleđen tokom snježne oluje. Područja takvog leda moraju se zaobići.

Debljina leda, čak i na istoj vodenoj površini, nije svuda ista. Tanak led locirano uz obalu, u području brzaka i pukotina, na ušću rijeka, na zavojima i meandrima, u blizini smrznutih objekata, drveća i trske, u području podzemnih izvora, na mjestima gdje je topla voda i kanalizacija odvoditi u rezervoare. Opasnost su polinje, ledene rupe, rupe, pukotine, koje su prekrivene tankim slojem leda. Pokušajte izbjegavati takva mjesta koliko god je to moguće kako biste izbjegli nevolje.

Led pod snijegom i snježnim nanosima je nepouzdan. Snijeg koji pokriva led djeluje kao ćebe. Stoga, ispod njega, led raste mnogo sporije.

Osnovna pravila sigurnog ponašanja na ledu:

Djeca se ne smiju pustiti na led bez pratnje odraslih;

Ne možete izlaziti na led noću i pri slaboj vidljivosti;

Najsigurnije je držati se utabanih staza ili ići po već postavljenoj stazi;

Kada ste na tankom, pucketavom ledu, treba se oprezno okrenuti nazad i klizećim stepenicama vratiti stazom do obale;

Prilikom prelaska akumulacije u grupi potrebno je održavati razmak jedan od drugog (5-6 m).

ZABRANJENO JE: sposoban da izađe na led intoksikacija alkoholom, skačite i trčite po ledu, skupite se veliki iznos ljudi na jednom mestu.

Ako padnete kroz led - ostanite mirni i prisebni. Čak i osoba koja slabo pliva može neko vrijeme ostati na površini zbog zračnog jastuka koji se formira ispod odjeće. I tek kada se odjeća smoči, osoba gubi dodatnu uzgonu. Ovo vrijeme je obično dovoljno za izlazak iz rupe. Treba imati na umu da su najproduktivnije prve minute boravka u hladnom vodom, dok se odjeća nije smočila, ruke se nisu smrzle, slabost i ravnodušnost karakteristična za hipotermiju nisu se razvile.

Pokušajte da dišete polako i duboko. Raširite ruke u stranu i pokušajte da se uhvatite za ivicu leda kako ne biste potonuli glavom. Okrenite se u pravcu iz kojeg ste došli. Led je u ovom pravcu bio dovoljno jak do hitne dionice. Dakle, on te mora izdržati na povratku. Nemate vremena da provjeravate druge rute. Pokušajte pažljivo, bez lomljenja ivice, bez naglih pokreta, puzeći prsima, lezite na ivicu leda, bacite jednu pa drugu nogu na nju. Ako led drži, polako se otkotrljajte od ruba i puzite (ili otkotrljajte) prema obali.

Pres služba Glavne uprave Ministarstva za vanredne situacije Rusije za Republiku Mari El.