Zima je čaroben čas, ki je znan po svojih čudesih v obliki snega in ledu pod nogami. Veliko otrok zimske igre z njimi povezani: sankanje in drsanje, kepanje, izdelovanje snežaka. Pri vstopu v led pa obstaja nevarnost, da ni dovolj trden. Kako lahko izmeriš njegovo moč? barva! Če veste, kakšne barve je trden led, lahko z vidom ugotovite, ali na tem območju človeka čaka nevarnost ali je tukaj varno.

Barva ledu v oceanu

Kljub pogostemu napačnemu prepričanju, da se različni odtenki pojavijo zaradi nečistoč v vodi katere koli snovi, ima led svojo barvo, kot sneg. Tako so ledene skorje v oceanu, ki niso preživele niti enega poletja, bele. Zakaj? Ker je voda tam nemirna in ko zmrzne, se v njej izkaže na tisoče zračnih mehurčkov. Zagotavljajo belo mladi led in služi kot identifikacijska oznaka.

In kakšne barve je led, ki je preživel zimo? Ko mine zima, se skorja začne taliti in do naslednje zime spet zmrzne. Zgornja plast nima več mehurčkov, vsako leto je vedno več gostega ledu. Pridobi modri odtenek in precej star - modro in azurno.

Kakšne barve je led?

Barva se spreminja v nasprotju z gostoto. Na primer, prvi led je kot gossamer - tanek in prozoren. Nima barve in takoj se opazi, da je nevaren, a lep. Stopljeno ali premalo gosto - rumeno. To ni svetla barva, ampak samo slamnat odtenek, vendar se opazi.

Led postane zelen, ko je voda dalj časa zamrznjena. Pogosto je to odvisno od same barve vode, lahko pa je posledica loma svetlobe ali sestave ledu. Poleg tega je še en odgovor na vprašanje, kakšne barve je led, bela. Pozimi ni redko videti bele lise na zamrznjenih lužah. To je tanka skorja, ki je v celoti sestavljena iz praznin v obliki zračnih mehurčkov. No, in tudi - modra, globlji odtenek, ki ga tako ljubijo umetniki. To je značilno za ledene plošče v globini.

Kakšne barve je najmočnejši led?

Dve barvi veljata za najbolj zanesljivi: zelena in modra. Ko razmišljamo o barvi ledu, ne moremo upoštevati le svetlih odtenkov teh barv. To je pomembno upoštevati. Če je led nenaravno svetel, obstajajo vsi razlogi za domnevo, da to ni njegova barva. Ali pa je bilo nekaj v vodi in bi lahko vplivalo na kakovost ledu pri zamrzovanju ali pa se je po zmrzovanju razlilo, kar bi lahko vplivalo tudi na njegovo gostoto.

Če razmišljate o tem, kakšne barve je led, morate pokazati ne le raziskovalno radovednost, ampak tudi uporabiti znanje v praksi: ko ste pravočasno opazili osebo na nevarnem območju, jo morate spraviti od tam. Še bolj koristno je vedeti, kako ravnati, ko je oseba, ne da bi izračunala debelino ledu, padla pod tanko skorjo zamrznjene vode.

Tako lahko led imenujemo neverjetno stanje vode. Ne daje le neverjetnih občutkov pri vožnji, ampak tudi razveseljuje oko, vam omogoča, da razvijete previdnost in vas prisili, da ga obravnavate kot nevaren element. Zato znanje o barvi močnega in šibkega ledu pomaga rešiti življenje sebi in tistim, ki se znajdejo v nevarni situaciji.

Takoj, ko so rezervoarji prekriti s skorjo ledu, se takoj pojavi cela armada poznavalcev zimskih ekstremnih športov - ribičev, turistov, ljubiteljev sankanja ob goratem bregu reke ali tistih, ki želijo del reke zaviti oz. ribnik v drsališče. Tudi avtomobilisti so na preži: končno jim ni treba do najbližjega mostu ali prehoda, saj je tam poledica! Prebivalci jezerskih in rečnih območij uredijo prehode za pešce in avtomobile, da skrajšajo pot do cilja. Kako lahko ugotovite, ali je varno hoditi, voziti ali drsati po ledu? Ni vredno tvegati sebe in svojih tovarišev: za vsakega od teh primerov obstajajo posebna pravila. Če imate otroke, jih ne pozabite poučiti, koliko prvega ledu je varno. Lažje je preprečiti nesrečo kot rešiti nekoga, ki je padel na krhkem ledu!

Za osebo

Izkušeni lovci in ribiči lahko po barvi ledu prepoznajo približno debelino ledu. Modrikast ali "zelen" led velja za močan in bolj kot je ledeni pokrov prozoren, močnejši je. Mat bela ali rumenkasta barva kaže na nezanesljivost. Če vidite del reke pod ledom, na katerem ni sledi živali in ljudi, pomislite, zakaj. Najverjetneje je to mesto, kjer udarjajo izviri, tam je ledena skorja zelo tanka in se zaradi snega ne vidi.

Vedeti morate:

1. Led, debel najmanj 10 cm v sladki vodi in 15 cm v slani vodi, velja za varnega za ljudi.
2. V ustjih rek in kanalov je trdnost ledu oslabljena.
3. Led je nestabilen na mestih hitrih tokov, izvirov in odtočnih voda, pa tudi na območjih, kjer raste vodna vegetacija, v bližini dreves, grmovja in trstičja.
4. Če je temperatura zraka več kot tri dni nad 0 stopinj, se trdnost ledu zmanjša za 25%.

Video o pravilih bivanja na ledu

Popravite material moč ledu:

• modri led - močan,
• bela - njena moč je 2-krat manjša,
• motno bela ali z rumenkastim odtenkom - nezanesljivo.

Ne sme se zdraviti zimski sprehodi nepremišljeno in se ne pripraviti vnaprej. Osebi, ki je padla skozi led, je zelo težko priti ven, saj se robovi polinije zlomijo pod njeno težo. Odrasel ali otrok se lahko utopi zaradi hipotermije, ki se pojavi po četrtini ure. Nekateri ljudje doživijo hladni šok.

Po članku lahko prenesete obvestilo o varnosti in pravilih obnašanja na ledu

Za zimski prehod

Podatke predstavljamo v spodnji tabeli.

Varna debelina, m		Ob upoštevanju teže, t
kjer je sladka voda	kjer 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 tehnologijo

Varna debelina, m		Ob upoštevanju teže, t	Ob upoštevanju razdalje do roba ledu, m
kjer je sladka voda	kjer je morska voda
0,70	0,55	do 20	30
100	0,95	do 40	40

Pri organizaciji prehoda za opremo se upoštevajo naslednji dejavniki:

• globina rezervoarja;
• Pretok;
• razdalja med bregovi reke;
• intenzivnost prometa;
• kadar je v bližini hidroelektrarna, se podatki izračuna trase primerjajo z režimom obratovanja hidroelektrarne.

Teorija in praksa

Ledena steza je očiščena snega na obeh straneh osi (najmanj 10 m) in označena z mejniki (vsakih 15-20 m). Ker je promet na progi enosmeren, mora biti cesta z vzvratnim prometom položena vsaj 100 m, glej Luknje so razporejene po principu šahovskih celic na razdalji 5 m od osi v smeri v obe smeri. Zaradi varnosti so po obodu ograjeni s snežnim nasipom in pokriti z lesenimi ščiti. Nastajajoče "visenje" ledu se mehansko odstrani. Meritve izvaja lokalna hidrometeorološka služba vsakih 5 dni, ob otoplitvah pa pogosteje.

Poleg teže opreme se izvedejo prilagoditve za intenzivnost prometa po formuli:

H tr \u003d n a P

Upošteva:

• H je debelina ledu;
• n je koeficient intenzivnosti prometa (pri pretoku 500 avtomobilov na dan je indikator n enak 1, če je 1 500, potem je 400 0,8 itd.);
• a je indikator značilnosti obremenitve (kolesa, gosenica);
• P je masa tovora, t.

Formula se lahko dopolni glede na značilnosti lokalnih razmer.

Kot vidite, je veliko lažje zavarovati gibanje ene osebe, vendar le, če ta upošteva pravila. Na koncu bo tabela dovoljene debeline ledu (in obremenitev na njej) pri organizaciji prečkanja opreme videti takole:

Zahtevana debelina ledenega pokrova (cm) ob upoštevanju povprečne dnevne t za zadnje 3 dni			Razdalja med avtomobili, m
– 10 ° in manj	- 5 °C	S kratkotrajno odmrznitvijo do 0 °
Gosenična vozila
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 kolesih
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

Spremembe in pojasnila

Pri uporabi tabele je treba upoštevati, da se upoštevajo povprečna dnevna temperatura in "idealni" pogoji za nastanek sorte ledu "sladkovodne školjke". Debelino poroznega ledu bo treba podvojiti. V prisotnosti slane vode v rezervoarju se korekcijski faktor zmanjša na 1,2. Ob pogostih otoplitvah se praktično določi nosilnost posameznega kosa opreme.

Če je potrebno, ledeno prevleko umetno zgostijo, očistijo prostor za to, nalijejo vodo in počakajo, da plasti zamrznejo. Če je potreben transport opreme do kraja potapljanja na mestih, kjer je morska vodna telesa prekrit z ledom, se pogoji spremenijo, kot je opisano v prvi tabeli člena.

Toda vrnimo se še enkrat k zahtevam vedenja pozimi na reki ali ribniku, ki veljajo za človeka, zlasti za otroke, ki so pogosteje kot odrasli nerazumni. Menijo, da mora biti led za varno prisotnost osebe na njem vsaj 10-15 cm (odvisno od vode, sveže ali slane). Kdaj množične prireditve na ledu se norma poveča na 25 cm, prav tako morate vedeti, kako se obnašati, če nekdo (ali sami) pade skozi led, saj lahko panika povzroči žalosten izid.

Ko na videz trden led za varno gibanje zamenja porozen in krhek, se lahko nenadoma znajdete v vodi, se zberete in sledite priporočilom:

1. Roke razširite ob straneh, da se lahko naslonite, ne da bi zlomili robove "pisave" in se ne zadušili.
2. Iz luknje se boste morali splaziti in se izogibati sunkovitim gibom. Če imate s seboj "ledena šila" in vrv, jih uporabite za vlečenje navzgor.
3. Glavno pravilo: ne zanašajte se na posamezne dele majhnega območja, ampak se poskušajte postaviti tako, da največje območje služi kot opora.
4. Zakotalite se stran od robov potopa in ko stojite na nogah, ne tecite, premikajte se počasi in brez dvigovanja nog nad ledeno površino.
5. Ko pomagate padlemu, poiščite nekaj, kar bo pomagalo razširiti območje podpore ( Športna oprema, vezan les, plastika).
6. Ne stojte na robu luknje, ukrepajte na optimalni razdalji.
7. Vrzite vrv tistemu, ki je v luknji, in jo povlecite z enotnimi gibi ter mu pomagajte priti ven.
8. Ko pridete domov, žrtev preoblečite, ji dajte čaj (brez alkohola!) in pokličite rešilca.

Reševalci, ki delajo v razmerah, kjer je potrebno gibanje po ledu, se morajo spomniti:

1. Pri izbiri poti se morate spomniti na plavajoči led (na morju, jezeru), ugotoviti hitrost in smer toka, veter.
2. Vredno se je založiti z napravami proti zdrsu.
3. Na vodi s tokovi je lahko debelina ledu povsod drugačna.
4. V močvirjih je za razliko od rek led močnejši v sredini in šibkejši na robovih.

Pravila obnašanja na zamrznjenem ribniku

1. Ne eksperimentirajte s preverjanjem trdnosti pokrova z nogami, s seboj vzemite palico.
2. Poiščite obstoječe uhojene poti.
3. Če ste med prvimi, ki so zgradili takšno pohodniško pot, s palico preizkusite trdnost ledu pred seboj, izogibajte se mestom, ki ne vzbujajo zaupanja.
4. Ne pozabite na znake krhkega premaza: prasketanje, mobilnost, videz vode nad površino. Če se to zgodi, se premaknite s tega mesta z razmaknjenimi nogami, počasi ali celo plazeči se.
5. Ne morete se premikati v družbi (med popotniki ali smučarji potrebujete vsaj 5 metrov razmika), s smučmi pritrjenimi na noge, s smučarskimi palicami pritrjenimi na roke.
6. Ribiči morajo prešteti število lukenj na določenem območju in jih izvrtati na precejšnji razdalji drug od drugega.
7. Če imate tovor (torba, nahrbtnik), ga je bolje pritrditi z vrvjo in vlačiti na daljavo.
8. Če je potrebno premagati območje nestabilnega ledu, pojdite tja z varovalcem.Tudi če se premikate na razdalji 5 metrov, vam bo pomagal v primeru nesreče.
9. Če imate možnost, je najbolje, da pred zimskim pohodom izvrtate luknjo in izmerite debelino ledu.
10. Ni priporočljivo loviti blizu stopljenih ali poškodovanih območij ledu.
11. Založite se z dvanajstmetrsko (ali daljšo) vrvjo, na enem koncu naj bo tovor.

Neupoštevanje varnostnih pravil na vodnih telesih v jesensko-zimskem obdobju pogosto povzroči smrt in poškodbe ljudi. Samo lani v tem času sta na rezervoarjih okrožja Spassky umrla dva človeka.

Da bi se izognili nesrečam, je potrebno upoštevati pravila varnega vedenja na vodi. Kaj so oni?

Sergej ŠALAŠOV,

državni inšpektor inšpekcijskega mesta Kamsko-Ustyinsky.

Jesenski led od novembra do decembra, pred nastopom stabilnih zmrzali, je krhek. Vezan v večernem ali nočnem mrazu, je na začetku sposoben prenesti majhno obremenitev, toda čez dan, ko se hitro segreje od taline, ki pronica vanj, postane porozna in zelo šibka, čeprav ohranja zadostno debelino. In letos, poleg tega, stalni padci temperature ne dovoljujejo, da bi se uveljavili na rezervoarjih trdne ledene površine.

Da bi se izognili tragedijam, je treba upoštevati, da vodna telesa praviloma zamrznejo neenakomerno: najprej ob obali, v plitvi vodi, v zalivih, zaščitenih pred vetrovi, nato pa na sredini. Na istem vodnem telesu lahko najdemo menjavanje ledu, ki ima ob enaki debelini različno trdnost in nosilnost.

Glavni pogoj za varno bivanje osebe na ledu je, da debelina ledu ustreza obremenitvi. Za eno osebo naj bo najmanj 10 centimetrov, za prehod za pešce - 15, za prehod avtomobilov - najmanj 30.

Trdnost ledu lahko določite vizualno. Na primer, modri led velja za najmočnejšega, beli led je pol manj močan, siv, mat bel in z rumenkastim odtenkom pa je na splošno nezanesljiv. Posebej moramo biti previdni, ko je led prekrit z debelo plastjo snega, ki ovira dostop mrazu do površine. Uporaba drsališč na vodnih telesih je dovoljena le po temeljitem preverjanju trdnosti ledu. Njegova debelina mora biti najmanj 12 centimetrov, za množično drsanje pa najmanj 25.

V nobenem primeru ne hodite na led ponoči in ob slabi vidljivosti (megla, sneženje, dež). Najbolj varno je iti na kopno in se spustiti na led na mestih, kjer je viden, torej ni pokrit s snegom. V primeru prisilnega prečkanja akumulacije se je najvarneje držati uhojenih poti ali iti po že speljani smučarski progi ali uporabiti ledne prehode. Če pa jih ni, se morate pred spustom na led zelo natančno razgledati in začrtati prihajajočo pot. Zamrznjen ribnik je najbolje prečkati na smučeh. Hkrati morajo biti odpeti, da jih je mogoče po potrebi odvreči. smučarske palice je treba držati v rokah, ne metati zank na krtačo. Če imate nahrbtnik, ga je bolje obesiti na eno ramo - tako se boste po potrebi tudi lažje osvobodili bremena.

Ni vam treba iti na led sam, na neznane kraje, zlasti ponoči. In seveda je treba v tem nevarnem obdobju vzpostaviti poseben nadzor za otroke, ki zelo radi drsajo na ledu. Toda tako kot odrasli bi morali vedeti in se spomniti, da to še zdaleč ni varno. Bodi previden!

Študij fizikalnih in mehanskih lastnosti poledice

Troshin D.I. - podiplomski študent. Znanstveni svetnik: dr., izredni profesor Chabutkin E.K. Jaroslavska državna tehnična univerza snežne odeje ni mogoče obravnavati kot snov z določeno strukturo. Glede na stanje in lastnosti snežno-ledene odeje lahko razdelimo v pet kategorij: sveže zapadli sneg, ki ohranja prvotno kristalno obliko snežink; ustaljen sneg, ki je zaradi padavin spremenil svojo strukturo; snežna skorja, ki nastane zaradi mehanskega delovanja ali spremenljivih temperaturnih pogojev; snežno-ledena skorja, ki nastane pri nadaljnjem stiskanju in zmrzovanju snežne skorje; ledu, ko so se vsi snežni kristali spremenili v led. Skupina 1 - nastanek ledu kot posledica sublimacije vodne pare, tj. njen prehod neposredno v led, mimo faze vode (inje in kristalna inje); skupina 2 - nastanek ledu predvsem zaradi padavin in zmrzovanja prehlajenih vodnih kapljic (zrnata zmrzal in led); Skupina 3 - nastanek ledu zaradi padavin in zmrzovanja neohlajene vode (ledeneli led) in zmrzovanja mokrega snega. Upoštevanje razvrstitve skupin poledice je možno pozimi, ko se po otoplitvi pojavi ostra ohladitev ali ko pada rahel dež ali se na ohlajeno površino cestišča odlaga para. Ob predpostavki, da je za proces zaledenitve značilna temperatura zraka blizu 0 °C pri zračni vlažnosti 90-95 %. Snežno-ledeni nanosi v obmejnem pasu nimajo določene strukture. Značilnost takih zaledenitev je onesnaženje. Študije, izvedene na Oddelku SDM YaGTU, so pokazale, da je odstotek nečistoč v povprečju 7 ... 12% celotne prostornine, vendar obstajajo tudi močno onesnaženi zaledenitve, ki dosežejo petdeset odstotkov nečistoč. Snežno-ledene nanose v obmejnem pasu lahko razvrstimo glede na vrste vključkov, od katerih lahko ločimo tri glavne: z nečistočami peska; z vključitvijo emulzij vode in olja (prostori za pranje avtomobilov in bencinski servisi); z vključevanjem različnih finih materialov (vhodi s sosednjih makadamskih cest). Za mestne ceste je najbolj značilna vrsta zaledenitve s peščenimi nečistočami, njihova količina pa je 90% celotnega števila raziskav. Zato bomo nadalje obravnavali samo to vrsto zaledenitve. Pri izbiri metode za boj proti poledici na cestah lahko ločimo naslednje osnovne fizikalne in mehanske lastnosti ledu: oprijem ledu na druge materiale, trdoto, trdnost, toplotno kapaciteto, toplotno prevodnost, latentno toploto taljenja, gostoto, poroznost. Vendar pa v procesu razvoja poledice na cestah vse fizikalne in mehanske lastnosti ledu ne vplivajo enako na delovno telo strojev za rezanje ledu. Izločimo tiste lastnosti ledu, ki bistveno vplivajo na proces njegovega uničenja.

Študij fizikalnih in mehanskih lastnosti poledice. stran 2
Gostota čisti led pri 0°C in tlaku 0,1 MPa znaša 916,8 kg/m³, vendar ima lahko led glede na pogoje nastanka ledu, temperaturo, strukturo, prisotnost različnih nečistoč gostoto od 760 do 950 kg/m³. Faktor stisljivosti je 2·10B -5 . Tališče čistega ledu pri tlaku 0,1 MPa je 0°C. Po drugi strani pa povečanje tlaka za 0,1 MPa vodi do znižanja tališča za 0,0075 °C. Koeficient linearne razteznosti je enak 5,07·10 -5 v temperaturnem območju od -5 do -10°C. Toplotna kapaciteta ledu pri konstantnem tlaku je: 2,1172647 + 2,7000084 t, (J/kg °C), kjer je t temperatura (upoštevajoč predznak). Koeficient toplotne prevodnosti: C = 2,219004 (1 + 0,62802 t), (W / m ° C) Razlika v koeficientih toplotne prevodnosti za -20 in 0 ° C je le 3%, zato se domneva, da je koeficient toplotne prevodnosti konstanten C = 2,219 (W/m·°С) ali Cl=0,0053 (cal/cm·s·°С). Trdnost ledu. Različni viri literature ponujajo podatke o trdnosti ledu, široko razširjenost teh podatkov je razloženo z dejstvom, da je trdnost ledu odvisna ne le od temperature, temveč tudi od številnih drugih dejavnikov: prisotnosti nečistoč, strukture, obremenitve. stopnja nanosa itd. Poleg tega pri ledu nenehno poteka proces rekristalizacije s premikanjem meje med kristali, spreminjanjem oblike in velikosti kristalov. Ledena poroznost ker sta trdota in trdnost odvisni od gostote ledu, večja kot je gostota ledu, manjša je poroznost. Tabela 1 prikazuje podatke o poroznosti ledu. Tabela 1 - Odvisnost poroznosti ledu od gostote Na podlagi opazovanj je bilo ugotovljeno, da sta gostota in poroznost ledu povezani z odvisnostjo, kjer je q - poroznost; ρ 0 - gostota monolitnega ledu; ρ je gostota preiskovanega ledu. Glavna značilnost ledu je, da je v normalnih pogojih pri temperaturah blizu tališča, zato vsebuje določeno količino tekoče faze, ki deluje kot mazivo, ko kristali drsijo drug glede na drugega. Poleg tega led ne vstopa v kemične reakcije z drugimi snovmi in ne tvori trdnih, neuničljivih materialov.

Odpornost na drobljenje ledu.Številni poskusi različnih znanstvenikov so pokazali, da se odpornost ledu spreminja v širokem območju, odvisno od njegove strukture, poroznosti, temperature, prisotnosti nečistoč, smeri stiskanja glede na lokacijo kristalov itd. V procesu stiskanja začnejo vzorci ledu razpadati, preden napetosti v njem dosežejo natezno trdnost. Izvedene študije so pokazale, da prisotnost vključkov v masivu snega in ledu pomembno vpliva na trdnostne lastnosti ledu. Obremenitev, ki vodi do uničenja, je lahko 2-3 krat manjša v primerjavi s čistim ledom. Natezna trdnost ledu je močno odvisna tudi od temperature in narašča z njenim nižanjem. To odvisnost lahko izrazimo s Koržavinovo empirično formulo σ = А + В·θ, kjer je θ negativna temperatura ledu, °С brez znaka minus; A in B sta empirična koeficienta v temperaturnem območju od 0 do -10°C, A ≈ 15 in B ≈ 3,4. Vendar pa prisotnost nečistoč v strukturi ledenih tvorb močno spremeni tudi vzorec sprememb trdnostnih karakteristik glede na temperaturni faktor. Če lahko razlike v lastnostih trdnosti čistega ledu in vzorcev z nečistočami pri temperaturi -5 ° C dosežejo do 40 ... 50%, potem je lahko pri višjih temperaturah ta razlika že 60 ... 70%. Odpornost na trganje ledu pri napetosti je v glavnem odvisna od istih dejavnikov kot tlačni upor, le natezna trdnost je manjša. Na količino natezne trdnosti vpliva prisotnost nečistoč. Če lahko vzorci ledu pod stiskanjem po pojavu razpok omogočijo nadaljnje povečanje obremenitve, potem pri zlomu pride do uničenja hkrati. Odpornost na zlom ledu določeno z upogibanjem vzorcev ledu. Velikost končne trdnosti je v tem primeru odvisna od velikosti vzorca. Po mnenju I.P. Butyagin, je natezna trdnost velikih vzorcev v povprečju trikrat manjša od natezne trdnosti majhnih vzorcev. Po podatkih K. P. Korzhavina je natezna trdnost pri lomni odpornosti odvisna od stopnje obremenitve. S povečanjem upogibne hitrosti z 0,00033 m/s na 0,003 m/s se je mejna trdnost zmanjšala z 0,92 na 0,36 MPa. Odpornost na striženje ledu. Natezna trdnost ledu pri strigu je manjša kot pri napetosti, pravi B.P. Weinberg v povprečju skoraj dvakrat σ rast = 1,11 MPa, σ av = 0,58 MPa. Strižna trdnost narašča z nižanjem temperature in se lahko spreminja glede na strukturo ledu in smer reza glede na smer osi kristalov. Tako lahko led glede na njegove fizikalne in mehanske lastnosti pripišemo kvaziizotropnim trdnim snovem z elastično-plastičnimi lastnostmi, vendar se pri udarnih obremenitvah zaradi prisotnosti nečistoč, razpok in por obnaša kot krhko telo. Vrednosti končne trdnosti ledu pri različnih deformacijah so dvoumne, saj je odpornost na delujoče obremenitve odvisna od pogojev za nastanek ledenega pokrova.

V ledu so vedno votline s slanico in votline, napolnjene z zrakom ali plini. Razmerje med prostornino mehurčkov s plinom ali zrakom in celotno prostornino vzorca ledu, izraženo v odstotkih, se imenuje poroznost ledu . Poroznost morskega ledu je lahko od 5 do 13 %.

Gostota svež led , brez zračnih mehurčkov, je pri temperaturi 0 0 C 0,918 g cm 3, specifična prostornina pa 1,090 cm 3 g -1. Posledično se med nastajanjem ledu specifična prostornina poveča (zmanjša gostota) za približno 9 %.

Gostota morski led odvisna od temperature, slanosti in poroznosti.Gostota ledu določa ugrez (potopitev) plavajočega ledu, ki je za svež led približno 9/10, za morski led pa do 5/6 njihove debeline.

Nastajanje (kristalizacija) morskega ledu ne poteka pri neki fiksni temperaturi, kot pri svežem ledu, temveč neprekinjeno od zmrziščne točke morske vode do temperature, pri kateri bo zamrznila vsa slanica. Tudi taljenje (taljenje) ledu poteka neprekinjeno z naraščanjem temperature.

Barva ledu, kot voda, je razloženo s selektivno absorpcijo in sipanjem svetlobnih žarkov in je odvisno od velikosti in količine nečistoč v njem. Popolnoma čist, svež, brez zračnih mehurčkov je led, če ga gledamo v velikem kosu, videti bledo moder.

Led v morju lahko glede na barvo ali odtenke, ki jih vidimo v velikih gmotah ledu, grobo razvrstimo v rjavo, belo, zeleno in svetlo modro ali modro.

Začetne vrste ledu - ledena maščoba, blato, tanek navlažen mlad led - imajo temno sivo barvo z jeklenim odtenkom. Ko se debelina povečuje, se barva ledu spremeni v svetlo sivo in nato v belo. Pri taljenju tanke ledene plošče, navlažene z vodo, spet dobijo temno sivo barvo.

Obstaja led zelene, rdeče, rožnate, rumene in celo črne barve, kar je razloženo s prisotnostjo v ledu v velikih količinah različnih mineralnih in organskih suspenzij (bakterije, plankton, eolski delci itd.).

§ 7. Trdnost ledu

Trdnost ledu se razume kot lastnost struktur trupa, da ohranijo lokalno trdnost (tj. ne prejmejo poškodb) pod vplivom obremenitev ledu, ki nastanejo, ko se ledolomilec premika v ledu in med stiskanjem ledu. Trdnost ledu ladje določajo njena velikost, oblika linij, material in oblika trupa, hitrost, pa tudi debelina in fizikalne in mehanske lastnosti ledene prevleke.

Obremenitve ledu, ki delujejo na trup ledolomilca pri delu v ledu, so bistveno večje od lokalnih obremenitev drugih vrst plovil. Narava obremenitev z ledom: vplivi na led med delovanjem vdorov ledolomilcev ali med neprekinjenim gibanjem v ledu, statični tlak med stiskanjem ledu. Največje dinamične obremenitve v nosnem delu se pojavijo pri udarcu v led. Zadnji del je izpostavljen znatnim dinamičnim obremenitvam med vzvratno vožnjo in pri vzvratni vožnji. Obtežbe z udarnim ledom so lokalne narave in se pojavljajo predvsem v območju aktivne vodne črte. Med stiskanjem ledu se pritisk ledu na trup porazdeli na velik del vzdolž dolžine trupa.

Določitev velikosti projektiranih obremenitev ledu, ki delujejo na zunanjo oblogo in okvir, je prvi korak pri načrtovanju in izračunu struktur trupa ledolomilca.

Kanadski ladjedelniki izhajajo iz predpostavke, da je obremenitev ledu porazdeljena vzdolž pasu višine 0,9 m in se uporablja na najbolj neugoden način - v območju med vodno črto tovora in vodno črto, ki ustreza polovici ugreza. Pri ladjah z debelino trupa manj kot 25,4 mm in razmikom nad 508 mm se šteje, da je obremenitev ledu uporabljena neposredno na vodni črti. Ya. E. Yansson meni, da je ta predpostavka sprejemljiva za ledolomilce, ki delujejo na srednjih zemljepisnih širinah.

Pri načrtovanju in konstrukciji vetrovnikov so ameriški strokovnjaki vodili ledeno obremenitev z intenzivnostjo 210 kgf / cm ^, porazdeljeno vzdolž vodne črte vzdolž ozkega pasu. Širina tega pasu je bila izbrana tako, da je skupna sila, ki jo ustvari pritisk ledu, zadostovala za iztiskanje trupa ledolomilca med stiskanjem. Takšna računska shema vodi do večkratnega precenjevanja območja uporabe obremenitve ledu in s tem do podcenjevanja delujočih obremenitev in napetosti. Poleg tega se ne upošteva, da lahko obremenitve v okončinah, ki izhajajo iz udarcev z ledom, znatno presegajo obremenitve zaradi stiskanja trupa z ledom. Premalo so upoštevani glavni dejavniki, od katerih je odvisna velikost obremenitve ledu: oblika obrisov trupa, hitrost ladje v ledu, debelina in trdnost ledu.

Tabela 4

Intenzivnost obremenitve ledu pri izračunu vgrajenega sklopa močnega ledolomilca

Intenzivnost obremenitve, kgcm""

Območje trupa----_._

na okvirjih na vrvicah

Prednji del 80 47

Srednji del 40 24

Zadnji konec - 60 35

Pri gradnji ledolomilcev tipa Moskva na Finskem so finski ladjedelniki uporabili priporočila sovjetskih strokovnjakov. Stranska obloga teh ledolomilcev je bila izračunana za pritisk ledu 100 kgf/cm^ v premcu, 50 kgf/cm^ v srednjem delu in 75 kgf/cm^ v zadnjem delu. Intenzivnost obremenitve ledu na okvirjih in stranskih vrvicah, sprejeta pri izračunu konstrukcij trupa, je navedena v tabeli. 4. Izkušnje z načrtovanjem trupov ledolomilcev moskovskega tipa so se izkazale za uspešne: v dolgih letih delovanja njihove strukture trupa (z izjemo spodnjih) niso imele večjih poškodb zaradi ledu.

v ZSSR, d. E. Kheisin in Yu. Pri utemeljitvi te metode smo ledeni pokrov obravnavali kot izotropno ploščo, ki leži na elastičnem temelju (voda). Led je veljal za popolnoma elastičen material, njegove elastične konstante in vrednosti natezne trdnosti pa so bile vzete iz podatkov naravnih poskusov. Pri določanju udarnih obremenitev je bila pogojno sprejeta podana konfiguracija robov ledene plošče. Za razjasnitev dobljenih rešitev smo izračunane obremenitve ledu primerjali z dejansko trdnostjo plavajočih plovil. Hkrati so bili upoštevani podatki o poškodbah ledu in podatki iz izkušenj z delovanjem ledolomilcev na Arktiki in v zamrznjenih nearktičnih morjih.

Na tej podlagi razvita metoda izračuna je primerna za ledolomilce vseh razredov. Omogoča, da se pri določanju obremenitev ledu, ki so dodeljene na koncih glede na pogoje udarca na led, in v srednjem delu trupa - iz pogojev statičnega stiskanja z ledenimi polji, upoštevajo dimenzije ledolomilca, obliko njegovega trupa in hitrost ter ledene razmere, v katerih lebdi. Sledijo glavne odvisnosti navedene metode.

Obremenitve na krovu. Velikost obremenitve ledu je odvisna od konfiguracije roba ledene plošče v območju stika s stranico. Kot kaže analiza, rob, začrtan vzdolž loka kroga (ob predpostavki vrednosti polmera v območju od 10 do 40 m), vodi do porazdelitve in vrednosti obremenitev ledu, ki se dobro ujemajo s podatki polnega preizkuse v merilu in izkušnje z upravljanjem ladij v ledu. Ledena obremenitev v tf/m, ki deluje na premec ledolomilca,

* Za slani arktični led ob udarcu je 350-600 tf/.n^ .

Koeficienti k^, k^, ku in k^ so določeni iz grafov na sl. 44-47. Vrednosti kotov a in P se vzamejo na ravni projektirane vodne črte^.

Ledene obremenitve za stranski okvir v srednjem delu trupa so določene na podlagi pogojev statičnega stiskanja ledolomilca z ledom. Kot konstrukcijske obremenitve, ki delujejo na ladijski trup pri stiskanju, so sprejete končne obremenitve, ki uničijo led določene debeline. Opazovanja kažejo, da se v bližini boka ledolomilca uničenje ledenega pokrova med stiskanjem pojavi predvsem zaradi upogibanja, kar je razloženo z znatnim naklonom strani do navpičnice. Glede na to, kar je bilo povedano, primeri stiskanja ledolomilcev, ki imajo v srednjem delu "nagnjen" f> 8°) ali "navpični" (Р<8°) борт, рассматриваются отдельно.

^ Če želite preveriti natančnost merjenja kotov a "in B, morate stati,

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

jih zgladi in popravljene kote vnesi v izračun.

k^=y 1oN ~~ mejna trdnost ledu pri upogibu;

/r^, - debelina ledu (slika 50).

Projektna obremenitev v tf/l v srednjem delu trupa ledolomilcev z "navpično" stranjo je določena s formulo

kjer je k^ koeficient, ki je enak 62 za slan led in 73 za svež led; k je izračunana debelina ledu med stiskanjem, m Ledene obremenitve, ki delujejo na zadnjem koncu, se določijo iz stanja ledolomilca, ki zadene led pri vzvratni vožnji ali ko se krma nabere na rob ledu pri zavijanju. Krma je v lažjih pogojih kot premec. Poleg tega je oblika krme ledolomilcev zaradi večjega naklona boka v krmi zelo ugodna za zaznavanje sil ledu. Zaradi tega je vrednost obremenitev ledu na zadnjem koncu dodeljena v delih največje obremenitve, ki deluje na prednji del:

(14)

Vrednost koeficienta k = 0,7 je bila dodeljena glede na stanje udarca krme v led s hitrostjo 4-5 vozlov. Obremenitev mora biti v tem primeru vsaj 30 % večja od obremenitve v srednjem delu ledolomilca. Obseg ojačitvenega območja na zadnjem koncu mora znašati približno 20 % dolžine ladje, šteto od zadnje pravokotnice.

Obremenitev na zunanji (stranski) koži. Analiza interakcije trupa z ledom kaže, da so kontaktni pritiski, ki se razvijejo med drobljenjem ledenega roba, odvisni od mase ledolomilca, oblike njegovih obrisov, hitrosti, pa tudi od fizikalnih in mehanskih lastnosti ledolomilca. led. Ker nekatere značilnosti ledene prevleke niso dobro razumljene, se zdi stroga določitev izračunane vrednosti kontaktnih pritiskov težavna, pri dodeljevanju ledenih obremenitev na kožo pa se uporablja metoda ponovnega izračuna iz prototipa.

V tem primeru se predpostavlja, da je obremenitev ledu porazdeljena po zunanji lupini, cona porazdelitve pa ima obliko točke, raztegnjene vzdolž ladje za več razmikov. To daje razlog za domnevo, da je v obravnavanem odseku strani intenzivnost projektne obremenitve na stransko oblogo p sorazmerna z intenzivnostjo projektne obremenitve na stranskem okvirju, tj. p / ro \u003d CІTs, kjer je oznake brez indeksa se nanašajo na obravnavani ledolomilec, z indeksom O pa na prototip ladje.

Za ladje, ki so blizu prototipu, lahko domnevamo, da so pogoji njihovega delovanja v ledu podobni. Posledično bodo parametri, ki označujejo fizikalne in mehanske lastnosti ledu, konfiguracijo roba ledene plošče, pa tudi hitrost gibanja v ledu enaki za oba ledolomilca:

Predpostavlja se tudi, da je intenzivnost sil ledu, ki delujejo na trup, odvisna od oblike trupa le toliko, kolikor vpliva na udarno silo, to je zmanjšano maso plovila in njegovo zmanjšano hitrost, in praktično ne vpliva. odvisno od geometrije zrušitve roba. Izraz za intenzivnost ledene obremenitve kože ob trku z lebdečo ledeno ploščo lahko zapišemo kot

kjer je Rn intenzivnost obremenitve ledu na kožo na sprednjem koncu; - teža ledolomilca; Ma je ​​masa ledene plošče.

V primeru trka z velikim ledenim poljem (M^M^ -> 0) se formula (15) poenostavi:

P" \u003d (P "o-" ° " ■ (16)

Razmerje med premikom ledolomilca in prototipa, ki mu je blizu, je približno enako razmerju med kubiki njunih dolžin. Ob upoštevanju te okoliščine in enakosti V = V0 lahko formulo (16) zapišemo takole:

kjer je L dolžina ledolomilca med navpičnicami, m;

ka \u003d (l.6cosß + 0,ll) "^ ° _ jn^ _ koeficient, ki upošteva vpliv kota naklona ß okvirjev na navpičnico (t je koeficient, določen iz grafa na sliki 44 );

Vrednosti koeficienta k za ledolomilce različnih razredov

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

II » ...............24

III » ...............18

Intenzivnost obremenitve ledu v srednjem delu trupa, določena iz pogojev stiskanja plovila v ledu,

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

kjer se oznake z ničelnim indeksom nanašajo na prototip ladje. Če vzamemo za prototip močan ledolomilec s konstrukcijsko trdnostjo bočne obloge (pjo = 520 tf / m^), potem lahko največjo debelino ledu, ki ga ta ledolomilec prenese, vzamemo za 4 g. , in meje drobilne trdnosti ledu (ojo = 250 tf/m m^ in za upogib (Ор)о = 125 tf/m^ Upoštevajoč povedano se formula (18) preoblikuje:

p, = 0,52

Če se trdnostne lastnosti ledu med prehodom od prototipa do projektiranega ledolomilca ne spremenijo, tj.

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

Intenzivnost obremenitve ledu na plošči na zadnji strani Pk je dodeljena po formuli, kjer je k" numerični koeficient, enak 0,7.

Obremenitev Pk mora biti najmanj 30 % večja od obremenitve v srednjem delu. Dolžina območja ojačitve trupa na zadnji strani mora biti enaka 20% dolžine ladje.

Ko se ladje gibljejo v ledu, poleg "neposrednih" udarcev opazimo tudi "odbite" udarce, ko ladja, ko trči ob led, močno zavije v nasprotno smer in z drugo stranjo udari ob led. Projekcija hitrosti na normalo na stran pri drugem udarcu je večja kot pri prvem. Skladno s tem se povečajo tudi kontaktne sile, kar včasih vodi do resnih poškodb, zaradi česar so bile v številnih primerih opažene znatne deformacije bočne plošče in okvirja, na primer na ledolomilcu Ermak med njegovim prvim potovanjem po Arktiki, kot tudi na nekaterih transportnih ladjah ledenih kategorij.

Obremenitev ledu v premcu, ob upoštevanju odbitega udarca, bo večja od zgoraj navedenih [glej sl. formule (10), (11), (17)] in so opredeljene kot sledi:

X je razdalja od sredine odseka, vzdolž katerega je padel odbiti udarec.

Druge oznake so enake kot zgoraj. Grafa funkcij!q (P) in fp (P) sta prikazana na sl. 51.

Glede na ugotovljene vrednosti intenzivnosti obremenitev ledu so njihovi diagrami zgrajeni vzdolž dolžine ledolomilca (sl. 52, 53). Diagrami naravnost

položeni so v ločenih odsekih glede na načrtovanje (na primer ob upoštevanju lokacije pregrad). Teoretične krivulje obremenitev za sklop kože in prednjega dela so poravnane tako, da število odsekov ne presega dveh ali treh. Vrednosti intenzivnosti obremenitve ledu izravnanih diagramov se izračunajo za stranski okvir in oblogo ledenega pasu.

Obremenitve na krovih in prečnih pregradah. Računske obremenitve krovov in prečnih pregrad so dodeljene na podlagi načrtovanih obremenitev stranskega ogrodja. Formule za določanje teh obremenitev so podane v § 21 in 22, kjer sta upoštevani trdnost in konstrukcija ledenih ploščadi (ploščadi) in prečnih pregrad.

Obremenitve čepov. V delu je bila izvedena podrobna teoretična analiza udarca ladijskega vretena na led in določitev obremenitev, ki v tem primeru nastanejo.

Trdnost ledu ledolomilca pa ni zagotovljena le z dodelitvijo ledenih obremenitev in izbiro ustreznega materiala ter zasnovo njegovega trupa, temveč tudi z izpolnjevanjem številnih operativnih zahtev. Najpomembnejša od teh zahtev je upoštevanje določene "dovoljene" hitrosti v ledu, katere presežek lahko povzroči poškodbe trupa zaradi ledu. Dovoljena hitrost gibanja v posebnih ledenih razmerah je določena z močjo elektrarne in trdnostjo trupa ledolomilca, ki zaznava obremenitve ledu. Za praktično ■ določitev varne možne hitrosti gibanja je potrebno imeti krivulje ledu in končne trdnosti. Krivulja trdnosti ledu se izračuna po zgoraj opisani metodi. Ustreza hitrosti gibanja, pri kateri so napetosti, ki nastanejo v konstrukcijah trupa med interakcijo trupa z ledom, enake meji tečenja materiala.Krivulja mejne trdnosti je določena na podlagi izračuna konstrukcij v elastičnem plastično cono in ustreza hitrosti ledolomilca, pri kateri je nosilnost S pomočjo teh krivulj, zgrajenih v koordinatah V - k, ki so narisane na grafu pogona ledu (glej § 11), je mogoče določiti varno hitrosti ledolomilca v danih specifičnih in predvidenih lednih razmerah pri različnih režimih delovanja elektrarne.

Izhod v zamrznjeno vodno telo vedno spremlja nevarnost padca skozi led. Zato je pri gibanju pozimi ob jezeru ali reki potrebno upoštevati varnostne ukrepe, biti previden in previden.

Menijo, da mora biti za varen izstop ene osebe na ledu njegova debelina najmanj 10 cm, za skupino 4-5 ljudi - najmanj 15 cm, z množičnim izstopom na ledu - najmanj 25 cm. .

Prvič, vsakdo, ki se vsaj na kratek sprehod po zmrznjeni vodni površini mora imeti s seboj palico. Nikoli ne preizkušajte gostote ledu z brco. S palico potrkajte po ledu: če je pod njo nastala luža vode, potem led ni dovolj močan. Če se pojavi vlaga, takoj zapustite prostor, kjer stojite, drsite, ne da bi dvignili noge s površine.

Obstaja več zunanjih znakov, po katerih je mogoče določiti trdnost ledu. Čisto in pregledno led, ki ima modrikast ali zelenkast odtenek, nastane v zmrznjenem, mirnem in brez dežja vremenu. Led škripa pod nogami. Tudi v tankih odsekih se ne prebije takoj, ampak tako rekoč opozarja na nevarnost radialnih razpok, ki se razhajajo pod nogami.

Led z odtenki siva, mat bela ali rumena skoraj dvakrat šibkejši od prozornega. Takšen led nastane v mrzlem vremenu s sneženjem in je zmrznjene snežinke. Še posebej zahrbten je, saj se zruši brez opozorilnega prasketanja.

Absolutno krhka porozni led, ki je med snežno nevihto pomrznjen sneg. Območja takšnega ledu je treba obiti.

Debelina ledu, tudi na istem vodnem telesu, ni povsod enaka. Tanek led nahajajo se ob obali, na območju brzic in razpok, na sotočju rek, na ovinkih in meandrih, v bližini zmrznjenih predmetov, dreves in trstičja, na območju podzemnih virov, na mestih, kjer je topla voda in kanalizacija odvajati v rezervoarje. Nevarnost so polinije, ledene luknje, luknje, razpoke, ki so prekrite s tanko plastjo ledu. Poskusite se čim bolj izogibati takšnim krajem, da se izognete težavam.

Led pod snegom in zameti je nezanesljiv. Sneg, ki pokriva led, deluje kot odeja. Zato pod njim led raste veliko počasneje.

Osnovna pravila varnega obnašanja na ledu:

Otroci ne smejo biti na ledu brez spremstva odraslih;

Ne morete iti na led ponoči in ob slabi vidljivosti;

Najbolj varno se je držati uhojenih poti ali iti po že urejeni stezi;

Na tankem, prasketajočem ledu se previdno obrnemo nazaj in se z drsečimi stopnicami vrnemo po poti do obale;

Pri prečkanju rezervoarja v skupini je potrebno vzdrževati medsebojno razdaljo (5–6 m).

PREPOVEDANO JE: lahko gredo ven na led zastrupitev z alkoholom, skakanje in tek po ledu, zbiranje velik znesek ljudi na enem mestu.

Če padeš skozi led - ostani miren in zbran. Tudi oseba, ki slabo plava, lahko nekaj časa ostane na površini zaradi zračne blazine, ki nastane pod oblačili. In šele ko se oblačila zmočijo, človek izgubi dodatno plovnost. Ta čas je običajno dovolj, da pridemo iz luknje. Treba je spomniti, da so najbolj produktivne prve minute v hladna voda, dokler se oblačila niso zmočila, roke niso zmrznile, šibkost in brezbrižnost, značilna za hipotermijo, se ni razvila.

Poskusite dihati počasi in globoko. Široko razprostrite roke ob straneh in se poskušajte oprijeti roba ledu, da ne bi brezglavo potonili. Obrnite se nazaj v smer, iz katere ste prišli. Led je bil v tej smeri do zasilnega odseka dovolj trden. Torej, on vas mora vzdržati na poti nazaj. Nimate časa preverjati drugih poti. Poskusite previdno, ne da bi odlomili rob, brez nenadnih gibov, plazite se s prsmi, lezite na rob ledu, vrzite eno in nato drugo nogo nanj. Če led zdrži, se počasi odkotalite stran od roba in se odplazite (ali zakotalite) proti obali.

Tiskovna služba glavnega direktorata Ministrstva za izredne razmere Rusije za Republiko Mari El.