Патентование и Инновации в строительстве в условиях вечной мерзлоты

Строительство в северных регионах, где присутствует вечная мерзлота, представляет собой вызовы, но также открывает широкие перспективы для развития инфраструктуры и экономики этих областей.

Важным элементом успешного преодоления трудностей, связанных с мерзлотой, является инновационная деятельность, включая патентование и разработку новых изобретений и патентование полезных моделей. 

Сложности для преодоления за счёт новых технологий

Северные регионы, обладающие огромными природными ресурсами и потенциалом для развития, сталкиваются с уникальными вызовами в области строительства из-за особенностей их климата и геологии.

Одним из основных факторов, определяющих сложности в строительстве в северных регионах, является вечная мерзлота – глубокий слой земли, который замерзает и остается замерзшим на протяжении всего года.

Вечная мерзлота представляет собой серьезное препятствие для строительства, так как она создает нестабильные условия для фундаментов зданий и инфраструктурных сооружений.

Таяние мерзлоты может привести к деформации и разрушению конструкций, а также к утрате их прочности со временем.

Кроме того, дополнительные сложности создаются из-за неоднородности состава мерзлых грунтов и их неоднородного поведения в различных климатических условиях. 

Однако, несмотря на эти вызовы, строительство в северных регионах представляет огромные перспективы для развития экономики и обеспечения комфортных условий жизни для местных жителей.

Современные технологии и инженерные решения помогают преодолевать сложности, связанные с вечной мерзлотой, и создавать устойчивые и долговечные сооружения.

Новые запатентованные технологии

Одним из наиболее эффективных методов преодоления проблем, связанных с вечной мерзлотой, является использование специализированных фундаментов и технологий управления тепловыми процессами.

Например, свайные фундаменты с глубоким забиванием могут быть применены для минимизации воздействия оттепели на строения.

Также существуют методы аккумуляции холода, которые помогают поддерживать стабильность грунтового основания в условиях изменчивого климата.

Так в 2020 году был получен патент RU 2731343 C2 на «Способ принудительного понижения температуры вечномерзлого грунта в основаниях свайных фундаментов опор эксплуатируемого моста». 

Суть технологии состоит в том, что зимой керосин в надземной части сезоннодействующих охлаждающих устройств (СОУ) охлаждается до температуры наружного воздуха, которая значительно ниже температуры вечномерзлого грунта, в котором расположена нижняя часть трубы СОУ.

Охлажденный керосин, как более тяжелый, опускается вниз и отдает часть холода окружающему СОУ мерзлому грунту, понижая его температуру и увеличивая размеры зоны охлажденного мерзлого грунта вокруг сваи. 


 
Еще один инновационный подход патент № 2650005 «Способ аккумуляции холода в грунте» включает аккумуляцию холода в грунте с использованием коаксиальных колонок.

Этот метод предусматривает как активное, так и пассивное замораживание грунта путем циркуляции хладагента.

При активном замораживании хладагент нагнетается под давлением, а при пассивном - осуществляется естественная циркуляция.

Такой подход позволяет эффективно управлять температурой грунта в разные времена года и обеспечивать стабильность основания дорожных и железнодорожных сооружений.

Изобретение позволяет под контролем обеспечить быстрое замораживание грунта в теплое время года, ускорение естественного процесса замораживания грунта и поддержку его замороженного состояния в холодное время года.


 
Но уже в 2023 году ФГБОУ высшего образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) была успешно запатентована новая технология № 2813272 «Способ заморозки и поддержания стабильного состояния многолетнемерзлых грунтов», которая позволяет обеспечить однократную быструю заморозку грунта без использования дополнительного энергозависимого оборудования и дальнейшее поддержание мерзлого состояния грунта.

Эта технология позволяет:

- получить относительно быстрый эффект от термостабилизации;
- исключить многолетние деформации морозного пучения при термостабилизации глинистых водонасыщенных грунтов;
- исключить образование сильнольдистых грунтов в основании при термостабилизации глинистых водонасыщенных грунтов.   

Виды патентов для защиты инноваций в сфере строительства

Патентование инноваций в сфере строительства для северных регионов играет ключевую роль в обеспечении устойчивого развития и эффективного использования ресурсов.

Вот несколько типов патентов, которые могут защитить инновации в этой области:

1. Патент на Изобретение:
Этот тип патента предоставляет защиту для новых технических решений, которые могут использоваться в строительстве. Например, новые материалы, методы строительства или инженерные решения для устойчивого основания на мерзлых грунтах.



2. Патент на Полезную Модель:
Предоставляет защиту для усовершенствований и улучшений существующих технических решений. Например, модификации конструкций фундаментов или систем отопления, специально адаптированные для работы в условиях мерзлоты.



3. Патент на Промышленный Образец:
Защищает новые формы, конструкции или внешний вид предметов, которые могут использоваться в строительстве. Например, дизайн нового типа утеплителя или внешнего облицовочного материала, адаптированного к условиям северных регионов.

Развитие инфраструктуры северных регионов

Важным аспектом в развитии северных регионов является инфраструктурное строительство, включающее в себя дорожные сети, аэропорты, жилые и коммерческие комплексы.

Для обеспечения устойчивости таких объектов необходимо учитывать особенности местных условий и применять инновационные подходы к проектированию и строительству.

Кроме того, развитие северных регионов требует внимания к экологическим аспектам строительства.

Уменьшение воздействия на окружающую среду и сохранение природных ресурсов являются важными задачами при реализации строительных проектов в этих регионах.

Инновации и патентование играют важную роль в развитии строительства в северных регионах с вечной мерзлотой.

Создание уникальных технологий и методов строительства позволяет преодолевать сложности, связанные с особенностями местного климата и геологии, и обеспечивать устойчивое развитие регионов.

Дальнейшее инвестирование в научные исследования и поддержка инновационных проектов способствуют созданию благоприятной среды для развития строительной отрасли и экономики в целом.

Скачать документы