​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

  • 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.
    1754
  • 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.
    119
  • 21/01/2017

    Что может рассказать один квазар?

    Ученые, занимающиеся космическими исследованиями, — настоящие детективы. Как Шерлок Холмс, используя метод дедукции и косвенные наблюдения, вычислял убийцу, так и они, собирая и анализируя данные излучений в различных спектрах, могут рассказать, что происходило во Вселенной много-много лет назад и как возникли известные нам сегодня феномены.
    1891
  • 15/01/2019

    Энергетика: инновации и безопасность

    В ноябре 2018 года Совет безопасности одобрил новую доктрину национальной энергобезопасности. Этот документ в том числе предусматривает меры по импортозамещению важнейших для ТЭК технологий и оборудования, т.
    1258
  • 19/07/2019

    В ИЯФ СО РАН создают установку для щадящего избавления пациентов от рака

    Иногда путь перспективных, казалось бы, технологий в повседневную реальность тернист. Достаточно вспомнить управляемый термоядерный синтез. Особенно обидно, когда речь идет о спасении человеческих жизней, а методика лечения многие десятилетия остается экспериментальной.
    316
  • 10/07/2019

    В России пройдут испытания новой модели сверхзвукового самолёта

    В России в 2019 году пройдут испытания модели сверхзвукового делового самолета разработки "Туполева" со сниженным уровнем звукового удара. Его испытают в аэродинамической трубе, сообщил "Интерфаксу" источник в авиапроме.
    637
  • 16/10/2018

    Профессор Ильдар Габитов: электроника зашла в тупик

    ​Фотонный компьютер, Wi-Fi из лампочки, материалы-невидимки, боевые лазеры и сверхчувствительные сенсоры... Все это плоды одной и той же науки - фотоники. О том, почему именно свет сегодня стал объектом изучения чуть ли не для половины физиков во всем мире, "Огоньку" рассказал профессор Сколтеха Ильдар Габитов.
    755
  • 26/05/2017

    Статья новосибирского ученого о новом типе волоконных лазеров опубликована в журнале Nature Communications

    ​​Заведующий лабораторией волоконных лазеров НГУ, старший научный сотрудник ИАиЭ СО РАН Дмитрий Чуркин вместе с коллегами из Университета Астон Марией Сорокиной и Шурикантом Сугаванамом опубликовали работу, посвященную актуальной теме: исследованию спектральных корреляций в случайном волоконном лазере.
    2023
  • 27/09/2019

    Фестиваль науки «КСТАТИ: материалы» в ГПНТБ СО РАН

    ​Фестиваль науки «КСТАТИ» проводится в Новосибирске четвёртый раз. Организатор фестиваля — Информационный центр по атомной энергии (ИЦАЭ) при поддержке Госкорпорации «Росатом» и мэрии Новосибирска. Приглашаем вас на лекции фестиваля науки «КСТАТИ», которые пройдут в ГПНТБ СО РАН: 27 сентября в 13:00.
    528
  • 24/07/2019

    Настоящее и будущее космической астрономии

    ​На международной конференции "Рубежи нелинейной физики-2019" ведущий научный сотрудник Института космических исследований РАН, член-корреспондент РАН Евгений Чуразов рассказал о развитии рентгеновской астрономии и отечественной обсерватории "Спектр-РГ", запуск которой состоялся 13 июля.
    284