Zima je kouzelné období, které je známé svými zázraky v podobě sněhu a ledu pod nohama. Mnoho dětských zimní hry s nimi spojené: sáňkování a bruslení, sněhové koule, výroba sněhuláka. Při vstupu na led však hrozí, že není dostatečně pevný. Jak můžete změřit jeho sílu? Barva! Pokud víte, jakou barvu má pevný led, pak pohledem můžete určit, zda v této oblasti na člověka číhá nebezpečí, nebo je zde bezpečno.

Barva ledu v oceánu

Navzdory běžné mylné představě, že různé odstíny se objevují kvůli nečistotám ve vodě jakýchkoli látek, má led svou vlastní barvu, jako sníh. Takže krusty ledu v oceánu, které nevydržely jediné léto, jsou bílé. Proč? Voda je tam totiž neklidná a když zamrzne, ukáže se, že jsou uvnitř tisíce vzduchových bublin. Poskytují bílou barvu mladý led a slouží jako identifikační značka.

A jakou barvu má led, který přečkal zimu? Po uplynutí zimy kůra začne tát a do další zimy opět zamrzne. V horní vrstvě už nejsou bubliny a každým rokem je tam víc a víc hustý led. Získává modrý odstín a docela starý - modrý a azurový.

Jakou barvu má led?

Barva se mění v kontrastu s hustotou. Například první led je jako gossamer - tenký a průhledný. Nemá barvu a hned je poznat, že je nebezpečný, ale krásný. Roztavený nebo nedostatečně hustý - žlutý. Nejedná se o zářivou barvu, ale pouze o slámový odstín, ale je to znát.

Led zezelená, když je voda delší dobu zamrzlá. Často to závisí na barvě vody samotné, ale může to být způsobeno lomem světla nebo složením ledu. Navíc další odpověď na otázku, jakou barvu má led, je bílá. Není neobvyklé vidět v zimě bílé skvrny na zamrzlých kalužích. Jedná se o tenkou kůru, která se zcela skládá z dutin ve formě vzduchových bublin. No, a také - modrá, hlubší odstín, tak milovaný umělci. Je vlastní ledovým krám v hloubce.

Jakou barvu má nejsilnější led?

Dvě barvy jsou považovány za nejspolehlivější: zelená a modrá. Při přemýšlení o tom, jakou barvu má led, nelze brát v úvahu pouze jasné odstíny těchto barev. To je důležité vzít v úvahu. Pokud je led nepřirozeně světlý, je důvod se domnívat, že to není jeho barva. Nebo bylo něco ve vodě a mohlo to ovlivnit kvalitu ledu při zmrznutí, nebo se to po zmrznutí rozlilo, což mohlo mít vliv i na jeho hustotu.

Když přemýšlíte o tom, jakou barvu má led, musíte ukázat nejen zvědavost na výzkum, ale také aplikovat znalosti v praxi: když si včas všimnete osoby v nebezpečné oblasti, musíte ji odtud dostat. Ještě užitečnější je vědět, jak se zachovat, když člověk, aniž by vypočítal tloušťku ledu, spadl pod tenkou krustu zmrzlé vody.

Led lze tedy nazvat úžasným stavem vody. Poskytuje nejen úžasné pocity při jízdě, ale také potěší oko, umožní vám vyvinout opatrnost a přiměje vás, abyste s ním zacházeli jako s nebezpečným prvkem. Znalosti o barvě silného a slabého ledu proto pomáhají zachránit život sobě i těm, kteří se ocitli v nebezpečné situaci.

Jakmile nádrže pokryje krusta ledu, okamžitě se objeví celá armáda vyznavačů zimních extrémních sportů - rybáři, turisté, milovníci sáňkování z hornatého břehu řeky nebo ti, kteří chtějí část řeky otočit popř. rybník do kluziště. Motoristé jsou také ve střehu: konečně se nemusí dostat k nejbližšímu mostu nebo přechodu, protože je tam led! Obyvatelé jezerních a říčních oblastí upravují pěší a automobilové přechody, aby si zkrátili cestu k cíli. Jak poznáte, zda je bezpečné chodit, řídit nebo bruslit na ledě? Nemá cenu riskovat sebe a své spolubojovníky: pro každý z těchto případů existují zvláštní pravidla. Pokud máte děti, určitě je naučte, jak moc je první led bezpečný. Je snazší zabránit nehodě, než zachránit někoho, kdo spadl na křehký led!

Pro člověka

Zkušení lovci a rybáři jsou schopni rozpoznat přibližnou tloušťku ledu podle jeho barvy. Namodralý nebo „zelený“ led je považován za silný a čím průhlednější je ledová pokrývka, tím je pevnější. Matná bílá nebo nažloutlá barva svědčí o nespolehlivosti. Vidíte-li pod ledem úsek řeky, na kterém nejsou ani stopy po zvířatech a lidech, zamyslete se proč. S největší pravděpodobností to je místo, kde dopadají prameny, ledová krusta je tam velmi tenká a kvůli sněhu není vidět.

Musíš vědět:

1. Led o tloušťce alespoň 10 cm ve sladké vodě a 15 cm ve slané vodě se považuje za bezpečný pro člověka.
2. V ústí řek a kanálů je síla ledu oslabena.
3. Led je nestabilní v místech rychlých proudů, tryskajících pramenů a odtokových vod, stejně jako v oblastech, kde roste vodní vegetace, v blízkosti stromů, keřů a rákosin.
4. Pokud je teplota vzduchu nad 0 stupňů déle než tři dny, pak se síla ledu sníží o 25 %.

Video o pravidlech pobytu na ledě

Opravte materiál síla ledu:

• modrý led - silný,
• bílá - její síla je 2krát menší,
• matně bílá nebo se žlutavým odstínem - nespolehlivá.

Nemělo by se léčit zimní procházky bezmyšlenkovitě a nepřipravovat se předem. Pro člověka, který propadl ledem, je velmi obtížné se dostat ven, protože okraje polyny se pod jeho tíhou odlomí. Dospělý nebo dítě se může utopit z podchlazení, ke kterému dochází po čtvrt hodině. Někteří lidé dostanou studený šok.

Po článku si můžete stáhnout poznámku o bezpečnosti a pravidlech chování na ledě

Na zimní přejezd

Údaje uvádíme v tabulce níže.

Bezpečná tloušťka, m		S přihlédnutím k hmotnosti, t
kde je sladká voda	kde je mořská voda
0,10	0,15	až 0,1	5
0,20	0,25	až 0,8	10
0,25	0,30	až 3.0	20
0,35	0,45	až 6.5	25
0,40	0,50	do 10	26

Pro technologii

Bezpečná tloušťka, m		S přihlédnutím k hmotnosti, t	Vezmeme-li v úvahu vzdálenost k okraji ledu, m
kde je sladká voda	kde je mořská voda
0,70	0,55	až 20	30
100	0,95	až 40	40

Při organizování přejezdu pro vybavení se berou v úvahu následující faktory:

• hloubka nádrže;
• průtok;
• vzdálenost mezi břehy řeky;
• intenzita dopravy;
• pokud je v blízkosti vodní elektrárna, porovnává se data výpočtu trasy s provozním režimem vodní elektrárny.

Teorie a praxe

Ledová dráha je zbavena sněhu na obou stranách osy (ne méně než 10 m) a označena milníky (každých 15-20 m). Vzhledem k tomu, že provoz na dráze je jednosměrný, měla by být vozovka s obráceným provozem položena minimálně 100 m. viz. Jamky jsou uspořádány podle principu šachových buněk ve vzdálenosti 5 m od osy ve směru v. oba směry. Pro bezpečnost jsou po obvodu oploceny sněhovým valem a kryty dřevěnými štíty. Vznikající „závěs“ ledu je stažen dolů mechanicky. Měření provádí místní hydrometeorologická služba každých 5 dní, v případě tání i častěji.

Kromě hmotnosti zařízení se provádějí úpravy intenzity dopravy podle vzorce:

H tr \u003d n a P

Bere v úvahu:

• H je tloušťka ledu;
• n je koeficient intenzity dopravy (při propustnosti 500 aut za den se ukazatel n rovná 1, je-li 1 500, pak 400 je 0,8 atd.);
• a je ukazatel charakteristiky zatížení (kolové, housenka);
• P je hmotnost nákladu, t.

Vzorec může být doplněn v závislosti na vlastnostech místních podmínek.

Jak vidíte, je mnohem snazší zajistit pohyb jedné osoby, ale pouze v případě, že tato osoba dodržuje pravidla. Nakonec bude tabulka přípustné tloušťky ledu (a zatížení na ní) při organizaci křížení zařízení vypadat takto:

Požadovaná tloušťka ledové pokrývky (cm) s přihlédnutím k průměrné denní t za poslední 3 dny			Vzdálenost mezi auty, m
– 10° a méně	-5 °С	Při krátkodobém tání na 0°
Pásová vozidla
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
Kolová vozidla
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

Změny a upřesnění

Při použití tabulky je třeba vzít v úvahu, že se bere v úvahu průměrná denní teplota a „ideální“ podmínky pro tvorbu „sladkovodní skořápkové“ ledové odrůdy. Tloušťka porézního ledu bude muset být zdvojnásobena. V případě přítomnosti slané vody v nádrži se korekční faktor sníží na 1,2. Při častém tání je nosnost každého zařízení určena praktickým způsobem.

V případě potřeby se ledová pokrývka uměle zahustí, uvolní se pro to prostor, nalije se na ni voda a počká se, až vrstvy zamrznou. Je-li požadováno dopravit vybavení na místo potápěčských operací v místech, kde led pokrývá vodní útvary mořské vody, podmínky se mění tak, jak je popsáno v první tabulce článku.

Vraťme se ale ještě jednou k požadavkům na chování v zimě na řece nebo rybníku, které jsou pro člověka platné a zvláště pro děti, které jsou častěji než dospělí nerozumné. Předpokládá se, že led pro bezpečnou přítomnost osoby na něm musí být alespoň 10-15 cm (v závislosti na vodě, čerstvé nebo slané). Když hromadné akce na ledu se norma zvyšuje na 25 cm Měli byste také vědět, jak se zachovat, pokud někdo (nebo vy sami) propadl ledem, protože panika může vést ke smutnému výsledku.

Když zdánlivě pevný led pro bezpečný pohyb vystřídá porézní a křehký, můžete se najednou ocitnout ve vodě, dát se dohromady a dodržovat doporučení:

1. Roztáhněte ruce do stran, abyste se mohli opřít, aniž byste si zlomili okraje „písma“ a neškrtili se.
2. Budete muset vylézt z díry a vyhnout se trhavým pohybům. Pokud s sebou máte „ledová šídla“ a lano, použijte je k vytahování.
3. Hlavní pravidlo: nespoléhejte na jednotlivé úseky malé plochy, ale snažte se postavit tak, aby největší plocha sloužila jako opora.
4. Odhrňte se od okrajů dipu, a když stojíte na nohou, neběhejte, pohybujte se pomalu a bez zvednutí nohou nad ledovou plochu.
5. Když pomáháte padlému, najděte něco, co pomůže rozšířit oblast podpory ( Sportovní vybavení, překližka, plast).
6. Nestůjte na okraji otvoru, jednejte v optimální vzdálenosti.
7. Hoďte lano tomu, kdo je v díře, a táhněte rovnoměrnými pohyby, abyste se dostali ven.
8. Když se vrátíte domů, převlékněte postiženého, ​​dejte mu čaj (bez přidaného alkoholu!) a zavolejte sanitku.

Záchranáři působící v podmínkách, kdy je nutný pohyb na ledu, by si měli pamatovat:

1. Při výběru trasy je třeba pamatovat na unášený led (na moři, jezeře), zjistit rychlost a směr proudu, vítr.
2. Vyplatí se zásobit se protiskluzovými pomůckami.
3. Na vodě s proudy může být tloušťka ledu všude jiná.
4. V bažinách, na rozdíl od řek, je led silnější ve středu a slabší na okrajích.

Pravidla chování na zamrzlém rybníku

1. S kontrolou pevnosti krytu nohama neexperimentujte, vezměte si s sebou hůl.
2. Najděte stávající vyšlapané cesty.
3. Jste-li mezi prvními, kdo takovou turistickou stezku staví, vyzkoušejte klackem sílu ledu před sebou, vyhýbejte se místům, která nevzbuzují důvěru.
4. Pamatujte na známky křehkého povlaku: praskání, pohyblivost, vzhled vody nad povrchem. Pokud k tomu dojde, pohybujte se z tohoto místa s nohama od sebe, pomalu nebo se dokonce plazte.
5. Nemůžete se pohybovat ve společnosti (mezi cestovateli nebo lyžaři potřebujete rozestupy alespoň 5 metrů), s lyžemi připevněnými na nohou, s hůlkami připevněnými na rukou.
6. Rybáři potřebují spočítat počet děr v určité oblasti a vyvrtat je ve značné vzdálenosti od sebe.
7. Pokud máte náklad (brašnu, batoh), je lepší jej zajistit lanem a vláčet na dálku.
8. Pokud bude nutné překonat oblast nestabilního ledu, jděte tam s jističem. I když se pohybuje na vzdálenost 5 metrů, pomůže v případě nehody.
9. Pokud máte možnost, je nejlepší před zimní túrou vyvrtat díru a změřit tloušťku ledu.
10. Nedoporučuje se lovit v blízkosti roztavených nebo poškozených oblastí ledu.
11. Zásobte se dvanáctimetrovým (nebo delším) lanem, na jednom konci by měla být zátěž.

Nedodržování bezpečnostních pravidel na vodních plochách v období podzim-zima často způsobuje smrt a zranění lidí. Jen loni během této doby zemřeli na nádržích Spasského okresu dva lidé.

Aby nedošlo k úrazům, je nutné dodržovat pravidla bezpečného chování na vodě. Co jsou?

Sergey SHALASHOV,

státní inspektor inspekčního místa Kamsko-Ustyinsky.

Podzimní led od listopadu do prosince, před nástupem stabilních mrazů, je křehký. Přilepený ve večerním nebo nočním chladu je zpočátku schopen odolat malému zatížení, ale během dne, rychlým zahřátím z roztavené vody, která do něj prosakuje, se stává pórovitým a velmi slabým, i když si zachovává dostatečnou tloušťku. A letos navíc neustálé poklesy teplot neumožňují uchytit se na rezervoárech pevné ledové plochy.

Aby se předešlo tragédiím, je třeba vzít v úvahu, že vodní útvary zpravidla zamrzají nerovnoměrně: nejprve u pobřeží, v mělké vodě, v zátokách chráněných před větry a poté uprostřed. Na stejné vodní ploše se střídá led, který má při stejné tloušťce různou sílu a nosnost.

Hlavní podmínkou pro bezpečný pobyt člověka na ledu je, aby tloušťka ledu odpovídala zátěži. Pro jednu osobu by to mělo být alespoň 10 centimetrů, pro přechod pro chodce - 15, pro průjezd automobilů - alespoň 30.

Sílu ledu lze určit vizuálně. Například modrý led je považován za nejsilnější, bílý led je o polovinu silnější a šedý, matně bílý a se žlutavým nádechem je obecně nespolehlivý. Obzvláště opatrní je třeba, když je led pokrytý silnou vrstvou sněhu, která brání přístupu chladu na povrch. Použití kluzišť umístěných na vodních plochách je povoleno pouze po důkladné kontrole síly ledu. Jeho tloušťka musí být nejméně 12 centimetrů a pro hromadné bruslení - nejméně 25.

V žádném případě nevycházejte na led v noci a za špatné viditelnosti (mlha, sněžení, déšť). Nejbezpečnější je vyjít na břeh a sestoupit k ledu v místech, kde je vidět, tedy nepokrytých sněhem. V případě nuceného přejezdu vodní nádrže je nejbezpečnější držet se vyšlapaných cest nebo jít po již položené lyžařské trati, případně využít ledové přechody. Ale pokud tam nejsou, musíte se před sestupem na led velmi pečlivě rozhlédnout a nastínit nadcházející trasu. Zamrzlý rybník se nejlépe přejede na lyžích. Zároveň se musí rozepnout, aby se daly v případě potřeby vyhodit. lyžařské hůlky je třeba držet v rukou, ne házet smyčky na kartáč. Pokud máte batoh, je lepší jej pověsit na jedno rameno – tím se také v případě potřeby snadno osvobodí od nákladu.

Není třeba chodit na led sám, na neznámá místa, zejména v noci. A samozřejmě by měla být v tomto nebezpečném období zavedena zvláštní kontrola pro děti, které velmi rády bruslí na ledě. Ale stejně jako dospělí by měli vědět a pamatovat si, že to zdaleka není bezpečné. Buď opatrný!

Studium fyzikálních a mechanických vlastností námrazy na vozovce

Troshin D.I. - postgraduální student. Vědecký poradce: Ph.D., docent Chabutkin E.K. Yaroslavl státní technická univerzita sněhovou pokrývku nelze považovat za látku s určitou strukturou. V závislosti na stavu a vlastnostech sněhové ledové pokrývky lze rozdělit do pěti kategorií: čerstvě napadlý sníh, zachovávající původní krystalickou formu sněhových vloček; zatuchlý sníh, který srážkami změnil svou strukturu; sněhová krusta vytvořená mechanickým působením nebo proměnnými teplotními podmínkami; sněho-ledová krusta, vzniklá při dalším zhutňování a zmrznutí sněhové krusty; led, kdy se všechny krystaly sněhu proměnily v led. Skupina 1 - tvorba ledu v důsledku sublimace vodní páry, tzn. její přechod přímo v led, obcházení stupně vody (jinovatka a krystalická jinovatka); skupina 2 - tvorba ledu především v důsledku srážení a zamrzání podchlazených vodních kapek (zrnitý mráz a led); Skupina 3 - tvorba ledu v důsledku srážek a zamrzání nepřechlazené vody (ledový led) a namrzání mokrého sněhu. Uvažování o klasifikaci skupin námrazy je možné v zimním období, kdy po rozmrznutí dochází k prudkému chladu nebo když na ochlazený povrch vozovky spadne slabý déšť nebo se usadí pára. Za předpokladu, že proces námrazy je charakterizován teplotou vzduchu blízkou 0°C při vlhkosti vzduchu 90-95%. Sněho-ledové nájezdy v hraničním pásu nemají jednoznačnou strukturu. Charakteristickým rysem takové námrazy je znečištění. Studie provedené na katedře SDM YaGTU ukázaly, že procento nečistot je v průměru 7 ... 12% z celkového objemu, ale existují také silně znečištěné námrazy, které dosahují padesáti procent nečistot. Nájezdy sněhu a ledu v hraničním pásu lze klasifikovat podle typů inkluzí, z nichž lze rozlišit tři hlavní: s pískovými nečistotami; se zahrnutím emulzí voda-olej (místa pro mytí automobilů a čerpací stanice); se zahrnutím různých jemných materiálů (vjezdy z přilehlých polních cest). Pro městské komunikace je nejtypičtější typ námrazy s písčitými nečistotami a jejich objem tvoří 90 % z celkového počtu průzkumů. Proto dále budeme uvažovat pouze o tomto typu námrazy. Při volbě způsobu řešení námrazy na vozovkách lze rozlišit tyto základní fyzikální a mechanické vlastnosti ledu: adheze ledu k jiným materiálům, tvrdost, pevnost, tepelná kapacita, tepelná vodivost, latentní teplo tání, hustota, pórovitost. V procesu vytváření námrazy na vozovkách však ne všechny fyzikální a mechanické vlastnosti ledu stejně ovlivňují pracovní těleso strojů na řezání ledu. Vyjmenujme ty vlastnosti ledu, které významně ovlivňují proces jeho ničení.

Studium fyzikálních a mechanických vlastností námrazy na vozovce. Strana 2
Hustota čistý led při 0°C a tlaku 0,1 MPa je to 916,8 kg/m³, ale v závislosti na podmínkách tvorby ledu, teplotě, struktuře, přítomnosti různých nečistot může mít led hustotu 760 až 950 kg/m³. Faktor stlačitelnosti je 2·10B-5. Teplota tání čistého ledu při tlaku 0,1 MPa je 0°C. Naopak zvýšení tlaku o 0,1 MPa vede ke snížení bodu tání o 0,0075 °C. Koeficient lineární roztažnosti je roven 5,07·10 -5 v teplotním rozsahu od -5 do -10°C. Tepelná kapacita ledu při konstantním tlaku je: 2,1172647 + 2,7000084 t, (J/kg °C), kde t je teplota (s přihlédnutím ke znaménku). Součinitel tepelné vodivosti: C = 2,219004 (1 + 0,62802 t), (W / m ° C) Rozdíl v součinitelích tepelné vodivosti pro -20 a 0 ° C je pouze 3%, proto se předpokládá, že součinitel tepelné vodivosti je konstantní C = 2,219 (W/m·°С) nebo Cl = 0,0053 (cal/cm·s·°С). Síla ledu. Různé literární zdroje poskytují údaje o síle ledu, široké rozšíření těchto údajů se vysvětluje tím, že síla ledu závisí nejen na teplotě, ale také na řadě dalších faktorů: přítomnosti nečistot, struktuře, zatížení aplikační dávka atd. Kromě toho u ledu neustále dochází k procesu rekrystalizace posunutím hranice mezi krystaly, změnou tvaru a velikosti krystalů. Pórovitost ledu protože tvrdost a pevnost závisí na hustotě ledu, čím větší je hustota ledu, tím menší je pórovitost. Tabulka 1 uvádí data porozity ledu. Tabulka 1 - Závislost pórovitosti ledu na hustotě Na základě pozorování bylo zjištěno, že hustota a pórovitost ledu souvisí se závislostí kde q - pórovitost; ρ 0 - hustota monolitického ledu; ρ je hustota zkoumaného ledu. Hlavním rysem ledu je, že za normálních podmínek má teploty blízké bodu tání, proto obsahuje určité množství kapalné fáze, která působí jako mazivo, když krystaly vzájemně klouzají. Kromě toho led nevstupuje do chemických reakcí s jinými látkami a netvoří pevné, nezničitelné materiály.

Odolnost proti drcení ledem.Četné experimenty různých vědců ukázaly, že odpor ledu se mění v širokém rozmezí v závislosti na jeho struktuře, pórovitosti, teplotě, přítomnosti nečistot, směru stlačení vzhledem k umístění krystalů atd. V procesu lisování vzorky ledu se začnou rozpadat dříve, než napětí v nich dosáhne pevnosti v tahu. Provedené studie ukázaly, že přítomnost vměstků v sněhově-ledovém masivu významně ovlivňuje pevnostní charakteristiky ledu. Zátěž vedoucí ke zničení může být 2-3x nižší ve srovnání s čistým ledem. Pevnost ledu v tahu také silně závisí na teplotě a roste s jejím poklesem. Tuto závislost lze vyjádřit Koržavinovým empirickým vzorcem σ = А + В·θ, kde θ je záporná teplota ledu, °С bez znaménka mínus; A a B jsou empirické koeficienty v teplotním rozsahu od 0 do -10°C, A ≈ 15 a B ≈ 3,4. Přítomnost nečistot ve struktuře ledových útvarů však také značně mění vzorec změn pevnostních charakteristik v závislosti na teplotním faktoru. Pokud mohou rozdíly v pevnostních charakteristikách čistého ledu a vzorků s nečistotami při teplotě -5 °C dosahovat až 40 ... 50 %, pak při vyšších teplotách může být tento rozdíl již 60 ... 70 %. Odolnost proti roztržení ledem v tahu závisí především na stejných faktorech jako odolnost proti drcení, pouze pevnost v tahu je menší. Velikost pevnosti v tahu je ovlivněna přítomností nečistot. Pokud vzorky ledu pod tlakem po objevení se trhlin mohou umožnit další zvýšení zatížení, pak při přetržení dojde současně k destrukci. Odolnost proti lomu ledu určeno ohybem vzorků ledu. Velikost meze pevnosti v tomto případě závisí na velikosti vzorku. Podle I.P. Butyagin, pevnost v tahu velkých vzorků je v průměru třikrát menší než u malých vzorků. Podle údajů K.P. Korzhavina závisí pevnost v tahu při odolnosti proti lomu na rychlosti zatěžování. Se zvýšením rychlosti ohybu z 0,00033 m/s na 0,003 m/s se mezní pevnost snížila z 0,92 na 0,36 MPa. Odolnost ve smyku ledu. Pevnost v tahu ledu ve smyku je menší než v tahu, podle B.P. Weinberg v průměru téměř dvojnásobný růst σ = 1,11 MPa, σ av = 0,58 MPa. Pevnost ve smyku se zvyšuje s klesající teplotou a může se měnit v závislosti na struktuře ledu a směru řezu vzhledem ke směru os krystalů. Led lze tedy podle svých fyzikálních a mechanických vlastností přiřadit kvaziizotropním pevným látkám s elasticko-plastickými vlastnostmi, ale při rázovém zatížení se chová jako křehké těleso díky přítomnosti nečistot, prasklin a pórů. Hodnoty konečné pevnosti ledu při různých deformacích jsou nejednoznačné, protože odolnost vůči působícím zatížením závisí na podmínkách pro vytvoření ledové pokrývky.

V ledu jsou vždy dutiny se solankou a dutiny naplněné vzduchem nebo plyny. Poměr objemu bublinek s plynem nebo vzduchem k celkovému objemu vzorku ledu, vyjádřený v procentech, se nazývá poréznost ledu . Pórovitost mořského ledu se může pohybovat od 5 do 13 %.

Hustota čerstvý led , bez vzduchových bublin, při teplotě 0 0 C je 0,918 g cm 3 a měrný objem je 1,090 cm 3 g -1. V důsledku toho se během tvorby ledu měrný objem zvětší (hustota se sníží) asi o 9 %.

Hustota mořský led závisí na teplotě, slanosti a pórovitosti.Hustota ledu určuje ponor (ponoření) plovoucího ledu, který je u čerstvého ledu asi 9/10 a u mořského až 5/6 jejich tloušťky.

Tvorba (krystalizace) mořského ledu neprobíhá při nějaké pevné teplotě, jako u čerstvého ledu, ale nepřetržitě od bodu mrazu mořské vody až po teplotu, při které zamrzne veškerá solanka. K tání (tání) ledu dochází také nepřetržitě, jak teplota stoupá.

Barva ledu jako voda, se vysvětluje selektivní absorpcí a rozptylem světelných paprsků a závisí na velikosti a množství nečistot v ní. Zcela čistý, svěží, bez vzduchových bublin, led při pohledu ve velkém kusu vypadá bledě modrý.

Led nalezený v moři, podle barvy nebo odstínů pozorovaných ve velkých masách ledu, lze zhruba rozdělit na hnědou, bílou, zelenou a světle modrou nebo modrou.

Počáteční druhy ledu - ledový tuk, kal, tenký navlhčený mladý led - mají tmavě šedou barvu s ocelovým nádechem. S rostoucí tloušťkou se barva ledu mění na světle šedou a poté na bílou. Při tání získávají tenké ledové kry navlhčené vodou opět tmavě šedou barvu.

Existuje led zelené, červené, růžové, žluté a dokonce i černé barvy, což se vysvětluje přítomností v ledu ve velkém množství různých minerálních a organických suspenzí (bakterie, plankton, eolické částice atd.).

§ 7. Síla ledu

Pevnost ledu je chápána jako vlastnost trupových konstrukcí udržovat místní pevnost (tj. nedocházet k poškození) při působení zatížení ledem, ke kterému dochází, když se ledoborec pohybuje v ledu a během stlačování ledu. Síla ledu lodi je dána její velikostí, tvarem čar, materiálem a konstrukcí trupu, rychlostí a také tloušťkou a fyzikálními a mechanickými vlastnostmi ledové pokrývky.

Zatížení ledem působící na trup ledoborce při provozu v ledu je výrazně vyšší než místní zatížení jiných typů plavidel. Charakter zatížení ledem: nárazy na led při provozu nájezdů ledoborce nebo při nepřetržitém pohybu v ledu, statický tlak při stlačení ledu. Největší dynamické zatížení na konci nosu vzniká při nárazu na led. Zadní část je vystavena značnému dynamickému zatížení při couvání a při práci vzad. Nárazová ledová zatížení jsou lokální povahy a uplatňují se především v oblasti aktivní vodorysky. Během stlačování ledu se tlak ledu na trup rozloží na významnou část po délce trupu.

Určení velikosti návrhových zatížení ledem působících na vnější plášť a rám je prvním krokem při návrhu a výpočtu konstrukcí trupu ledoborců.

Kanadští stavitelé lodí vycházejí z předpokladu, že ledová zátěž je rozložena podél 0,9 m vysokého pásu a je aplikována tím nejnepříznivějším způsobem - v oblasti mezi vodoryskou zatížení a vodoryskou odpovídající polovině ponoru. U lodí s tloušťkou pláště menší než 25,4 mm a roztečí nad 508 mm se zatížení ledem považuje za působící přímo na vodorysku. Ya. E. Yansson považuje tento předpoklad za přijatelný pro ledoborce pracující ve středních zeměpisných šířkách.

Při navrhování a konstrukci ledoborců typu Wind byli američtí specialisté vedeni ledovou zátěží o intenzitě 210 kgf / cm ^, rozloženou podél vodorysky podél úzkého pásu. Šířka tohoto pásu byla zvolena tak, aby celková síla vytvořená tlakem ledu byla dostatečná k vymáčknutí trupu ledoborce během stlačení. Takové výpočtové schéma vede k několikanásobnému nadhodnocení oblasti použití ledové zátěže a tím k podhodnocení působících zatížení a napětí. Navíc se nebere v úvahu, že zatížení v koncích vznikající nárazy na led může výrazně překročit zatížení od stlačení trupu ledem. Nedostatečně se zohledňují hlavní faktory, na kterých závisí velikost zatížení ledem: tvar obrysů trupu, rychlost lodi v ledu, tloušťka a síla ledu.

Tabulka 4

Intenzita ledové zátěže při výpočtu palubní sady výkonného ledoborce

Intenzita zatížení, kgcm""

Oblast trupu ----_._

na rámech na strunách

Přední část 80 47

Střední část 40 24

Zadní konec - 60 35

Při stavbě ledoborců typu Moskva ve Finsku využili finští stavitelé lodí doporučení sovětských specialistů. Boční oplechování těchto ledoborců bylo vypočteno pro tlak ledu 100 kgf/cm^ v přídi, 50 kgf/cm^ ve střední části a 75 kgf/cm^ na zadním konci. Intenzita námrazy na rámech a bočních výztuhách, přijatá při výpočtu konstrukcí trupu, je uvedena v tabulce. 4. Zkušenosti s navrhováním trupových konstrukcí ledoborců moskevského typu se ukázaly jako úspěšné: během mnoha let provozu jejich trupové konstrukce (s výjimkou spodních) neměly výrazné poškození ledem.

v SSSR, d. E. Kheisin a Yu. Při doložení této metody byla ledová pokrývka uvažována jako izotropní deska ležící na elastickém základu (vodě). Led byl považován za zcela elastický materiál a jeho elastické konstanty a hodnoty pevnosti v tahu byly převzaty z dat přírodních experimentů. Při stanovení rázového zatížení byla podmíněně akceptována daná konfigurace okrajů ledové kry. Pro upřesnění získaných řešení byla vypočtená ledová zatížení porovnána se skutečnou pevností plovoucích plavidel. Zároveň byly zohledněny informace o poškození ledem a údaje ze zkušeností z provozu ledoborců v Arktidě a v mrazivých nearktických mořích.

Metoda výpočtu vyvinutá na tomto základě je vhodná pro ledoborce všech tříd. Umožňuje při určování zatížení ledem, které jsou přiřazeny na koncích na základě podmínek dopadu na led, a ve střední části trupu - z podmínek statické komprese ledovými poli, vzít v úvahu rozměry ledoborec, tvar jeho trupu a rychlost, stejně jako ledové podmínky, ve kterých pluje. Následují hlavní závislosti zadané metody.

Zatížení na palubě. Velikost zatížení ledem závisí na konfiguraci okraje ledové kry v oblasti kontaktu se stranou. Jak analýza ukazuje, hrana naznačená podél oblouku kruhu (za předpokladu hodnoty poloměru v rozmezí od 10 do 40 m) vede k rozložení a hodnotám zatížení ledem, které jsou v dobré shodě s údaji plné- měřítkové zkoušky a zkušenosti s provozováním lodí v ledu. Zatížení ledem v tf/m působící na příď ledoborce,

* Pro slaný arktický led při dopadu je 350-600 tf/.n^ .

Koeficienty k^, k^, ku a k^ jsou určeny z grafů na Obr. 44-47. Hodnoty úhlů a a P jsou brány na úrovni návrhové vodorysky^.

Zatížení ledem pro boční rám ve střední části trupu se určuje na základě podmínek statického stlačení ledoborce ledem. Vzhledem k tomu, že návrhová zatížení působící na trup lodi při stlačení, jsou akceptována konečná zatížení, která ničí led dané tloušťky. Pozorování ukazují, že v blízkosti boku ledoborce dochází k destrukci ledové pokrývky při stlačení hlavně ohybem, což se vysvětluje výrazným sklonem strany k vertikále. Vezmeme-li v úvahu, co bylo řečeno, případy stlačení ledoborců, které mají ve střední části „nakloněnou“ f > 8°) nebo „svislou“ (Р<8°) борт, рассматриваются отдельно.

^ Chcete-li zkontrolovat přesnost měření úhlů a" a B, musíte stát,

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

vyhlaďte je a do výpočtu zadejte korigované úhly.

k^=y 1oN ~~ konečná pevnost ledu v ohybu;

/r^, - tloušťka ledu (obr. 50).

Návrhové zatížení v tf/l ve střední části trupu ledoborců s "svislou" stranou je určeno vzorcem

kde k^ je koeficient rovný 62 pro slaný led a 73 pro čerstvý; k je vypočtená tloušťka ledu při stlačení, m. Zatížení ledem působící na zadní konec se určí ze stavu, kdy ledoborec narazí na led při couvání nebo když se záď nahromadí na hraně ledu při zatáčení. Záď je v lehčích podmínkách než příď. Tvar zádi ledoborců je navíc velmi příznivý pro vnímání ledových sil díky většímu sklonu bočnice v zádi. Z tohoto důvodu je hodnota zatížení ledem na zadním konci přiřazena ve zlomcích maximálního zatížení působícího na příď:

(14)

Hodnota koeficientu k = 0,7 byla přiřazena na základě stavu nárazu zádi do ledu rychlostí 4-5 uzlů. Zátěž v tomto případě musí být minimálně o 30 % vyšší než zátěž ve střední části ledoborce. Rozsah výztuže zadního konce by měl být asi 20 % délky lodi, počítáno od kolmice na záď.

Zatížení na vnější (boční) kůži. Analýza interakce trupu s ledem ukazuje, že kontaktní tlaky, které se vyvinou při drcení okraje ledu, závisí na hmotnosti ledoborce, tvaru jeho obrysů, rychlosti a také na fyzikálních a mechanických vlastnostech ledoborce. led. Vzhledem k tomu, že některé charakteristiky ledové pokrývky nejsou dobře pochopeny, rigorózní stanovení vypočtené hodnoty kontaktních tlaků se zdá obtížné a při přiřazování ledových zátěží pokožce je použita metoda přepočtu z prototypu.

V tomto případě se předpokládá, že zatížení ledem je rozloženo po vnějším plášti a distribuční zóna má tvar bodu nataženého podél lodi v několika rozestupech. To dává důvod se domnívat, že v uvažovaném řezu strany je intenzita návrhového zatížení na boční oplechování p úměrná intenzitě návrhového zatížení na bočním rámu, tj. p / ro \u003d CІTs, kde označení bez indexu odkazují na uvažovaný ledoborec a s indexem O - na prototyp lodi.

U lodí blízkých prototypu můžeme předpokládat, že podmínky jejich provozu v ledu jsou podobné. V důsledku toho budou parametry charakterizující fyzikální a mechanické vlastnosti ledu, konfigurace okraje ledové kry a také rychlost pohybu v ledu pro oba ledoborce stejné:

Předpokládá se také, že intenzita ledových sil působících na trup závisí na tvaru trupu pouze do té míry, do jaké ovlivňuje sílu nárazu, tedy sníženou hmotnost plavidla a jeho sníženou rychlost, a prakticky neovlivňuje závisí na geometrii kolapsu hrany led. Výraz pro intenzitu ledové zátěže na kůži při dopadu na plovoucí ledovou kru lze napsat jako

kde Рн je intenzita ledové zátěže na kůži v přední části; - hmotnost ledoborce; Ma je ​​hmotnost ledové kry.

V případě srážky s velkým ledovým polem (M^M^ -> 0) je vzorec (15) zjednodušen:

P" \u003d (P "o-" ° " ■ (16)

Poměr výtlaku ledoborce a prototypu v jeho blízkosti se přibližně rovná poměru krychlí jejich délek. S ohledem na tuto okolnost a rovnost V = V0 lze vzorec (16) napsat takto:

kde L je délka ledoborce mezi kolmicemi, m;

ka \u003d (l.6cosß + 0,ll) "^ ° _ jn^ _ koeficient zohledňující vliv úhlu sklonu ß rámů ke svislici (t je koeficient určený z grafu na obr. 44). );

Hodnoty koeficientu k pro ledoborce různých tříd

I třída ............... 30.5

II » ...............24

III » ............18

Intenzita zatížení ledem ve střední části trupu, stanovená z podmínek stlačení plavidla v ledu,

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

kde označení s nulovým indexem odkazují na prototyp lodi. Vezmeme-li jako prototyp výkonný ledoborec se strukturální pevností bočního oplechování (pjo = 520 tf/m^), pak lze maximální tloušťku ledu, jehož tlaku tento ledoborec odolá, brát 4 g , a limity pevnosti v drcení ledu (ojo = 250 tf/m ^ a pro ohyb (Ор)о = 125 tf/m^ S přihlédnutím k tomu, co bylo řečeno, je vzorec (18) transformován:

p = 0,52

Pokud se při přechodu z prototypu na navržený ledoborec nezmění pevnostní charakteristiky ledu, tzn.

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

Intenzita zatížení ledem na oplechování na zadním konci Pk je přiřazena podle vzorce kde k" - číselný koeficient rovný 0,7.

Zatížení Pk musí být minimálně o 30 % vyšší než zatížení ve střední části. Délka oblasti vyztužení trupu na zadním konci by měla být rovna 20 % délky lodi.

Když se lodě pohybují v ledu, kromě „přímých“ nárazů jsou pozorovány také „odražené“ nárazy, kdy se loď po nárazu na stranu ledu prudce odchýlí v opačném směru a narazí na led druhou stranou. Průmět rychlosti na normálu do strany při druhém nárazu je větší než při prvním nárazu. V souladu s tím se také zvyšují kontaktní síly, což někdy vede k vážnému poškození, v důsledku čehož byly v řadě případů zaznamenány výrazné deformace bočního oplechování a rámu, například na ledoborec Ermak během jeho první arktické plavby, stejně jako na některých přepravních lodích ledových kategorií.

Zatížení ledem v přídi, s přihlédnutím k odraženému nárazu, bude větší než zatížení uvedené výše [viz obr. vzorce (10), (11), (17)] a jsou definovány takto:

X je vzdálenost od středu úseku, podél kterého dopadla odražená rána.

Ostatní označení jsou stejná jako výše. Grafy funkcí q (P) a fp (P) jsou znázorněny na Obr. 51.

Podle zjištěných hodnot intenzity zatížení ledem jsou po délce ledoborce sestaveny jejich diagramy (obr. 52, 53). Schémata rovně

jsou položeny v samostatných sekcích na základě konstrukčních úvah (například s ohledem na umístění přepážek). Teoretické křivky zatížení pro sadu kůže a přední části jsou narovnány tak, aby počet sekcí nepřesáhl dva nebo tři. Hodnoty intenzity zatížení ledem narovnaných diagramů jsou vypočteny pro boční orámování a oplechování ledového pásu.

Náklad na palubách a příčných přepážkách. Návrhová zatížení palub a příčných přepážek jsou přiřazena na základě návrhového zatížení bočního rámu. Vzorce pro stanovení těchto zatížení jsou uvedeny v § 21 a 22, kde je uvažována pevnost a konstrukce ledových palub (plošin) a příčných přepážek.

Zatížení čepů. V práci byl proveden podrobný teoretický rozbor dopadu kmene lodi na led a stanovení zatížení v tomto případě vznikajících.

Pevnost ledu ledoborce je zajištěna nejen přiřazením ledových zátěží a volbou vhodného materiálu a provedením jeho trupu, ale také splněním řady provozních požadavků. Nejdůležitějším z těchto požadavků je dodržování určité „povolené“ rychlosti v ledu, jejíž překročení může vést k poškození trupu ledem. Přípustná rychlost pohybu v konkrétních ledových podmínkách je dána výkonem elektrárny a pevností trupu ledoborce, který vnímá ledovou zátěž. Pro praktické ■ určení bezpečné možné rychlosti pohybu je nutné mít křivky ledu a konečnou pevnost. Křivka síly ledu se vypočítá podle výše popsané metody. Odpovídá rychlosti pohybu, při které jsou napětí vznikající v konstrukcích trupu při interakci trupu s ledem rovna meze kluzu materiálu Křivka meze pevnosti se stanoví na základě výpočtu konstrukcí v elastic- plastické zóně a odpovídá rychlosti ledoborce, při které je únosnost Pomocí těchto křivek, sestrojených v souřadnicích V - k vynesených do grafu ledového pohonu (viz § 11), lze určit bezp. rychlost ledoborce v daných konkrétních a předpokládaných ledových podmínkách při různých provozních režimech elektrárny.

Výstup na zamrzlou vodní plochu je vždy doprovázen rizikem propadnutí ledem. Při pohybu v zimě podél jezera nebo řeky je proto nutné dodržovat bezpečnostní opatření, být ostražitý a obezřetný.

Předpokládá se, že pro bezpečný výstup jedné osoby na ledu by jeho tloušťka měla být nejméně 10 cm, pro skupinu 4-5 osob - nejméně 15 cm, s hromadným výstupem na led - nejméně 25 cm. .

Za prvé, každý, kdo udělá byť jen krátkou procházku po zamrzlé vodní ploše, by měl mít u sebe hůl. Nikdy nezkoušejte hustotu ledu kopáním. Klepněte na led tyčí: pokud se pod ní vytvořila louže vody, pak není led dostatečně pevný. Pokud se objeví vlhkost, okamžitě opusťte místo, kde stojíte, klouzejte, aniž byste zvedli nohy z povrchu.

Existuje několik vnějších znaků, podle kterých lze určit sílu ledu. Čistý a průhledný led, který má namodralý nebo nazelenalý nádech, vzniká za mrazivého, klidného a bezdeštivého počasí. Led pod nohama křupe. Ani v tenkých úsecích neprorazí okamžitě, ale jakoby varuje před nebezpečím rozbíhajících se radiálních trhlin pod nohama.

Led s odstíny šedá, matná bílá nebo žlutá téměř dvakrát slabší než průhledný. Takový led se tvoří během mrazivého počasí se sněhovými srážkami a jsou to zmrzlé sněhové vločky. Je obzvláště zákeřná, protože se zhroutí bez varovného zapraskání.

Naprosto křehké porézní led, což je sníh zmrzlý během sněhové bouře. Oblasti s takovým ledem je třeba obejít.

Tloušťka ledu ani na stejné vodní ploše není všude stejná. Tenký led nacházející se u pobřeží, v oblasti peřejí a puklin, na soutocích řek, na zákrutách a meandrech, v blízkosti zamrzlých objektů, stromů a rákosí, v oblasti podzemních zdrojů, v místech, kde se ohřívá voda a kanalizace odtékat do nádrží. Nebezpečí představují polyny, ledové díry, díry, trhliny, které jsou pokryty tenkou vrstvou ledu. Snažte se takovým místům co nejvíce vyhýbat, abyste předešli potížím.

Led pod sněhem a závějemi je nespolehlivý. Sníh pokrývající led působí jako přikrývka. Proto pod ním roste led mnohem pomaleji.

Základní pravidla bezpečného chování na ledě:

Děti nesmí být vpuštěny na led bez doprovodu dospělé osoby;

V noci a za špatné viditelnosti nemůžete vyjít na led;

Nejbezpečnější je držet se vyšlapaných cest nebo jít po již položené trati;

Jakmile jste na tenkém, praskajícím ledu, měli byste se opatrně otočit zpět a klouzavými kroky se vrátit po cestě ke břehu;

Při přecházení nádrže ve skupině je nutné dodržovat vzájemný odstup (5–6 m).

JE ZAKÁZÁNO: schopen vyjít na led intoxikace alkoholem, skákat a běhat po ledě, sbírat velké množství lidi na jednom místě.

Pokud propadnete ledem - zachovejte klid a rozvahu. I špatně plavající se člověk může nějakou dobu zůstat na hladině kvůli vzduchovému polštáři vytvořenému pod oblečením. A teprve když se oblečení namočí, člověk ztratí další vztlak. Tato doba obvykle stačí na to, abyste se dostali z díry. Je třeba mít na paměti, že nejproduktivnější první minuty bytí in studená voda, dokud se oblečení nenamočilo, ruce nezmrzly, nevyvinula se slabost a lhostejnost charakteristická pro hypotermii.

Snažte se dýchat pomalu a zhluboka. Roztáhněte ruce doširoka do stran a snažte se držet okraje ledu, abyste se bezhlavě nepotopili. Otočte se zpět ve směru, odkud jste přišli. Led byl v tomto směru dostatečně silný až do nouzového úseku. Takže vám musí vydržet na cestě zpět. Nemáte čas kontrolovat jiné trasy. Zkuste opatrně, bez odlomení okraje, bez náhlých pohybů, plazení se hrudníkem, lehněte si na okraj ledu, vrhněte na něj jednu a pak druhou nohu. Pokud led drží, pomalu se odvalujte od okraje a plazte se (nebo rolujte) směrem ke břehu.

Tisková služba hlavního ředitelství ministerstva pro mimořádné situace Ruska pro republiku Mari El.