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Instruments and Methods: A New Version of a Steam-Operated Ice Drill

Published online by Cambridge University Press:  30 January 2017

Steven M. Hodge*
Affiliation:
Geophysics Program, University of Washington, Seattle, Washington 98105, U.S.A.
Rights & Permissions [Opens in a new window]

Abstract

A further development of the Howorka steam-operated ice drill is given. It is mounted on a pack frame for easy transportation in rugged terrain. A propane flame is used to vaporize water in a single-pass fire-tube boiler. The steam is delivered to the ice through a double-walled flexible hose and a straight guide tube with an exchangeable nozzle at the end. One hole, 25 mm in diameter and 8 m deep, can be drilled in 15 min; four such holes can be drilled with one tank of water and 10 with one tank of propane. Holes deeper than 16 m are impractical as heat losses in the hose become too large. Sturdy construction has been used and the drill has been tested and found to work satisfactorily under both temperate and arctic conditions.

Résumé

Résumé

On donne un nouveau perfectionnement de la sonde à vapeur pour glace de Howorka. Elle est montée dans un emballage à armature en vue d’un transport facile en terrain accidenté. Un feu au propane est utilisé pour vaporiser l’eau dans un tube à feu bouilleur en un seul passage. La vapeur est acheminée vers la glace par un tuyau flexible à double paroi et un tube guide rectiligne avec un nez échangeable à l’extrémité. Un trou de 25 mm de diamétre et de 8 m de profondeur peut être foré en 15 min; quatre trous semblables peuvent être forés avec un seul réservoir d’eau et dix avec un seul réservoir de propane. Des trous plus profonds que 16 m sont impraticables car les pertes de chaleur dans le tuyau deviennent trop grandes. La construction est robuste et la sonde a été entiérement contrólée et trouvée apte à travailler de manière très satisfaisante aussi bien dans les conditions arctiques que tempérées.

Zusammenfassung

Zusammenfassung

Eine Weiterentwicklung des Howorka-Dampfbohrers wird beschrieben. Sie ist auf einem Traggestell montiert, das ihren Transport in schwierigem Terrain erleichtert. Im Kessel wird mit einer Propanflamme durch ein Feuerrohr mit einfachem Durchang Wasser zum Verdampfen gebracht. Der Dampf wird durch einen doppelwandigen Schlauch und ein starres ührungsrohr, an dessen Ende eine auswechselbare Düse angebracht ist, ins Eis geleitet. Ein Loch von 25 mm Durchmesser und 8 m Tiefe kann in etwa 15 Minuten gebohrt werden. Eine Füllung des Dampfkessels reicht für vier, eine Propanflasehe für 10 solche Löcher. Löcher tiefer als 16 m sind nicht praktikabel, da der Wärmeverlust im Schlauch zu gross wird. Der Bohrer besitzt eine sehr robuste Konstruktion; seine Erprobung erwies seine Brauchbarkeit sowohl unter gemässigten wie arktischen Bedingungen.

Information

Type
Research Article
Copyright
Copyright © International Glaciological Society 1971
Figure 0

Fig. 1. Schematic diagram of Steam-Operated ice drill as seen from the front. The safety valves and small vent on the left side (visible in Figure 2) are not shown.

Figure 1

Fig. 2. The ice drill in use on the Blue Glacier. The adjustable vent on the left side is necessary for proper exhausting of the burner gases. The water-level tube on the front is protected by a plexiglass (polymethyl methacrylate) window; below this is an opening for lighting the burner. The complete propane tank enclosure is shown in use, although it is not necessary in temperate conditions.

Figure 2

Fig. 3. Drilling curves in ice and firn for both 1 in (25.4 mm) and 2 in (50.8 mm) holes. The curve for the 1 in hole in ice is also shown for various lengths of hose.

Figure 3

TABLE 1. Drilling Rates and Percentage of the Thermal Energy of the Steam Lost in Various Lengths of Hose. These Values are for the Nozzle with the Optimum Spray Pattern and for a Steam Overpressure of 2.8 ˟ 105 N M-2 (40 Lb In-2 ). Use of More Than Two Sections of Hose is Impractical as Too Much Heat is Lost