Способы и методы повышения несущей способности ледяного покрова
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
?еских решений. Л.В. Гольдом изучались колебания ледяного покрова, вызванные движущимися нагрузками, с помощью датчиков давления, закрепляемых на границе раздела "лед-вода". Эксперименты показали, что при скорости нагрузки в диапазоне 0 < v < vp лед имел симметричный прогиб. По мере приближения скорости нагрузки к критическому значению прогибы льда становились все более несимметричными. Было также замечено, что максимальные напряжения во льду возникают при скоростях, несколько превышающих критические. В работе, [48] приводятся результаты модельных испытаний арктического СВП SK-5 над ледяным модельным покровом.
Большой объем экспериментальных и теоретических работ по исследованию распространения ИГВ в сплошном ледяном покрове позволяет представить ясную картину происходящих при этом физических процессов. При действии на лед движущейся нагрузки в ледяном покрове в зависимости от скорости будут возникать либо только изгибные, либо только гравитационные, либо колебания обоих видов. Если изгибной волне в пластине сопутствует гравитационная волна в воде, то такую комбинацию волн называют изгибно-гравитационной волной. Прогрессивные ИГВ не могут распространяться со скоростью, меньшей некоторой критической величины Vp, зависящей от глубины водоема, толщины льда и его физико-механических свойств.
Если нагрузка движется со скоростью V V, а позади будут распространяться гравитационные волны с групповой скоростью U2 < V [1]. Если V= VP возникает резонанс, т.е. прогибы льда позади нагрузки сильно возрастают.
При возбуждении волн в сплошном ледяном покрове движущейся нагрузкой под критической или резонансной понимают скорость нагрузки, равную скорости распространения ИГВ. При такой скорости движение нагрузки сопровождается интенсивной подкачкой энергии в колеблющуюся систему, что вызывает увеличение прогибов льда.
Явление возрастания амплитуды ИГВ при таком режиме движения принято называть изгибно-гравитационным резонансом. На мелководье Vp равна фазовой скорости распространения гравитационных волн на поверхности чистой воды Vo с увеличением глубины в зависимости от параметров льда и вида нагрузки критическая скорость может быть меньше, равной или превосходить значение V0. В зависимости от соотношения, Vp и Vo физические процессы, сопровождающие колебания ледяного покрова, несколько отличаются. Общим будет оставаться сам характер деформации льда.
Размеры существующих СВП и интересующие нас параметры льда позволяют считать действие нагрузки от движущегося с резонансной скоростью СВП аналогичным действию сосредоточенной силы, перемещающейся с такой же скоростью. Поэтому физические процессы, происходящие при генерации СВП ИГВ, в соответствии с теоретическими исследованиями, будут определяться одним из трех возможных в практике случаев.
1. Vp > Vo. В начальный момент движения нагрузки прогиб льда уменьшается по сравнению со статическим. Интенсивность отпора воды по знаку совпадает со знаком интенсивности при статическом действии нагрузки. При VVp амплитуда прогибов льда растет, а интенсивность уменьшается. Когда V = Vo, интенсивность отпора обратится в нуль, т.е. архимедовы силы будут полностью уравновешиваться гидродинамическими усилиями. Вода перестает поддерживать ледяной покров, равновесие которого достигается только за счет упругих усилий, возникающих в ледяном покрове. В интервале скоростей V0 Vp интенсивность отпора опять изменит знак, и вода вновь будет поддерживать ледяной покров. Амплитуды прогибов льда при дальнейшем росте скорости будут асимптотически стремиться к нулю.
2.Vp < Vo. По мере увеличения от нуля скорости движения нагрузки V возрастает интенсивность отпора воды, и одновременно растет амплитуда прогибов. При VVp амплитуда прогибов и интенсивность сил отпора значительно возрастают (резонанс). В интервале скоростей Vp < V < Vo интенсивность сил отпора меняет знак. С последующим ростом скорости VV() величина сил поддержания уменьшается и, переходя через нуль (при V = Vo), меняет знак на противоположный. По мере дальнейшего роста скорости амплитуда прогибов ледяного покрова неограниченно уменьшается.
3. Vp = Vo. В этом случае знак интенсивности отпора воды не будет меняться, т.е. вода будет всегда поддерживать ледяной покров. Резонанс наступает в момент, когда V = Vo. При сверхкритических скоростях движения нагрузки возникает одиночная волна изгиба, амплитуда которой по мере роста скорости ст?/p>