​Армирование льда сетками из базальта и стекловолокна позволит создавать безопасные арктические дороги и взлетно-посадочные полосы (ВПП), способные выдержать тяжелые самолеты. Новые материалы устанавливают на лед и заливают пресной водой. Помимо увеличения прочности они не позволят льду быстро разрушаться при появлении трещин. Это предотвратит возможную потерю оборудования, а также исключит человеческие жертвы среди полярников. Лабораторные испытания сеток планируется закончить в следующем году, после чего начнется их тестирование на арктических полигонах.

Скованные сетью

Лед давно используется в качестве конструкционного материала при строительстве северных дорог и переправ через реки. Для большей прочности его укрепляли с помощью хвои и опилок. Однако натуральные армирующие наполнители уже не соответствует современным потребностям освоения Арктики. Ввиду отсутствия сухопутных дорог большая часть грузов на север отправляется по воздуху. Логистические возможности полярников ограничиваются характеристиками ледовых взлетно-посадочных полос, прочность которых не позволяет совершать на них посадку тяжелым самолетам.

Увеличить полезную нагрузку воздушных судов полярной авиации предложили российские ученые. Они разработали новые материалы для армирования льда, способные повысить его несущую способность в три раза.

— Мы используем сетки на основе базальта и стекловолокна, а также специальные нити, изготавливаемые как из натуральных компонентов (в частности, льна), так и из синтетических арамидных полимеров, — рассказал советник генерального директора Всероссийского научно-исследовательского института авиационных материалов, академик РАН Вячеслав Бузник. — При этом конечный выбор используемого решения зависит от конкретных задач строительства и стоимости сооружения.

По словам ученого, армирующие материалы были подобраны таким образом, чтобы максимально укрепить лед. При этом выбор осуществлялся из 600 первоначальных вариантов, что потребовало большой экспериментальной работы, а также применения методов математического моделирования.

Просто добавь воды

Разработчики позаботились и об удобстве использования материала для строителей.

— Армирующие сетки и георешетки уже нашли широкое применение в дорожном строительстве и могут оказаться высокоэффективными при упрочнении льда, — отметил первый проректор Новосибирского государственного университета Сергей Голушко. — К тому же данные конструкции очень компактны, что делает их удобными при перевозке на дальние расстояния.

После доставки материала в район строительства его достаточно закрепить на льду, растянув по всей поверхности ВПП, а затем залить водой. Несущая способность полосы будет увеличена сразу после ее застывания. Кроме того, возможна установка материала в несколько слоев, что позволит создавать объемные конструкции с заданной прочностью. Она будет зависеть от количества пластов и их пространственной ориентации.

Но есть у технологии и ограничения — в частности, требуется пресная вода. Дело в том, что при замораживании соленого состава в ледовом массиве образуются области с рассолом, которые замерзают только при минус 50ºC, что значительно ухудшает прочностные характеристики. С другой стороны, доступ к пресной воде в арктических условиях, как правило, имеется — для ее получения можно растопить поверхностный слой снега или воспользоваться близостью рек, если работы ведутся в прибрежной зоне.

Дорога жизни

Помимо повышения прочности льда армирующие элементы способны изменить характер его разрушения, если нагрузки превысят максимально возможные значения.

— При проезде по льду тяжелой техники образовавшиеся в нем трещины могут моментально разрушить весь массив, что не раз приводило к потере оборудования и человеческим жертвам, — пояснил Сергей Голушко. — Применение армирования может в корне изменить эту ситуацию, повысив безопасность функционирования арктических объектов.

По словам ученого, применение армированного льда может оказаться эффективным не только в ходе строительства взлетно-посадочных полос, но и при создании таких объектов инфраструктуры, как ледовые причалы, дрейфующие платформы для добычи полезных ископаемых и арктические дороги.

— При этом новые армирующие конструкции являются многоразовыми, и поэтому их можно использовать несколько сезонов подряд — например, в тех местах, где нужно провезти тяжелый груз по относительно тонкому слою льда, — рассказал технический директор компании «Арктик Шельф Консалтинг» Николай Кубышкин. — Такие ситуации могут возникать достаточно часто, что делает новые разработки востребованными на практике.

Исследовательский этап работы, включающий лабораторные испытания, планируется закончить в следующем году, после чего специалисты приступят к тестированию материалов на полигонах.

Александр Буланов

Похожие новости

  • 16/04/2021

    Разработки самого высокого полета

     Каждый восьмой грант, получаемый учеными региона, посвящен аэрокосмическим исследованиям. Новосибирские ученые вносят большой вклад в освоение космоса: тренажер для стыковки космических аппаратов, технология для изготовления солнечных батарей на орбите и на Луне, катализаторы орто-пара-конверсии водорода, аэродинамические исследования перспективного российского многоразового космического корабля «Орел» — вот далеко не полный перечень разработок, рожденных в Сибири.
    515
  • 21/04/2021

    Космос бросает новые вызовы

    ​Будучи одним из ведущих центров по теории теплообмена и физической гидрогазодинамике, команда ИТ СО РАН создаёт в своих вакуумных установках собственную вселенную, осуществляет головокружительные полёты под эгидой Европейского космического агентства и открывает новую бесконечность в пузырьке воды, кипящей на МКС, строго по протоколу сибирских физиков.
    285
  • 29/12/2017

    Топ-20 наиболее интересных разработок сибирских ученых в 2017 году

    На портале «Новости сибирской науки» можно познакомиться с инновациями и последними достижениями сибирских ученых. Сегодня мы предлагаем вашему вниманию Топ-20  сообщений о наиболее значимых и интересных научных разработках 2017 года, размещенных на нашем портале.
    2803
  • 18/09/2020

    Академик Михаил Алексеевич Лаврентьев: объединяя математику с жизнью

    В этом году исполняется 120 лет со дня рождения основателя Сибирского отделения РАН (АН СССР) Михаила Алексеевича Лаврентьева​. Его научный кругозор был огромен, он сделал множество открытий как в области математики, так и в механике, разглядел будущее вычислительной техники.
    1170
  • 29/01/2021

    Для кого Томск и наука неразделимы: об академике Николае Ратахине

    Список всего, что успел сделать за годы научной деятельности Николай Ратахин (а ему недавно исполнилось 70 лет), весьма внушительный. Одно перечисление достижений ученого в любимой им сфере займет не одну страницу.
    607
  • 02/10/2020

    Сибирские ученые выступили на выездной сессии РАН

    Она проходила в Сахалинском государственном университете (Южно-Сахалинск), куда приехали члены Академии наук из Московского, Сибирского и Дальневосточного отделений РАН. Одной из тем обсуждений стал нефтегазовый комплекс.
    656
  • 02/02/2021

    В Институте теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН подвели промежуточные итоги проекта-стомиллионника

    ​На встрече с президентом РАН академиком Александром Михайловичем Сергеевым и делегацией РАН и Минобрнауки РФ директор института академик Дмитрий Маркович Маркович обозначил предварительные результаты выполнения проекта «Фундаментальные исследования процессов горения и детонации применительно к развитию основ энерготехнологий».
    454
  • 30/12/2020

    Топ-30 разработок сибирских ученых в 2020 году

    ​На портале «Новости сибирской науки» можно познакомиться с инновациями и последними достижениями сибирских ученых. Сегодня мы предлагаем вашему вниманию Топ-30 сообщений о наиболее значимых и интересных научных разработках 2020 года, размещенных на нашем сайте.
    2217
  • 30/10/2019

    Как возглавить научную группу: инструкция к применению

    ​В начале октября в Сочи прошла организованная центром фотоники и двумерных материалов МФТИ конференция 2D Materials, одним из докладчиков которой стал руководитель научной группы в Технологическом университете Чалмерса Тимур Шегай.
    707
  • 15/01/2021

    Академику Александру Скринскому 85 лет

    Александр Николаевич Скринский родился 15 января 1936 года в Оренбурге.  В 1959 году окончил Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова — красный диплом получил из рук Н.С. Хрущева, посетившего выпускной вечер в Университете.
    680