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Instruments and Methods: A Simple Thermal Ice Drill*

Published online by Cambridge University Press:  30 January 2017

E. LaChapelle*
Affiliation:
Department of Atmospheric Sciences, University of Washington, Seattle, Washington
Rights & Permissions [Opens in a new window]

Abstract

A thermal ice drill using a silicon carbide electrical resistance element has been developed. The silicon carbide element is operated bare in water, permitting a very simple and efficient drill design. Maximum operating power density in these elements is limited to 400 W./cm.3 by the tendency of wet silicon carbide to deteriorate rapidly at high current levels. The elements are readily replaceable and have a drilling life of 40 to 70 m. of hole. Normal drilling rates in ice of 5 to 6 m./hr. can be consistently maintained with 220 W. power input to the drill.

Résumé

Résumé

On a développé une foreuse thermique à glace utilisant un élément de résistance électrique au carbure de silicium. L’élément au carbure de silicium est utilisé à nu dans l’eau, ce qui permet un projet très simple et efficient. Le maximum de densité de la puissance utilisée dans ces éléments est limitée à 400 W par cm3 par suite de la tendance du carbure de silicium humide à se détériorer rapidement pour des niveaux de fort courant. Les éléments sont aisément remplaçables et ont une vie de forage de 40 à 70 mètres de trous. Les vitesses normales de forage dans la glace sont de 5 à 6 mètres par heure et peuvent étre en conséquence maintenues avec une puissance de 220 W à l’entrée de la foreuse.

Zusammenfassung

Zusammenfassung

Ein thermischer Eisbohrer mit einem elektrischen Silicon-Carbid-Heizwiderstand wurde entwickelt. Der Silicon-Carbid Widerstand wird ungeschützt in Wasser eingesetzt, sodass das Bohrverfahren sehr einfach und wirksam ist. Die höchste erlaubte Lcistungsdichte beträgt 400 W cm−3, da bei höheren Leistungen das nasse Silicon-Carbid schnell zerfällt. Die Heizwiderstände sind leicht auswechselbar und haben eine Lebensdauer von 40 bis 70 in Bohrlochtiefe. Bei einer Leistung von 220 W können normale Bohrleistungen von 5–6 m hr−1 ohne Unterbrechung aufrecht erhalten werden.

Information

Type
Research Article
Copyright
Copyright © International Glaciological Society 1963
Figure 0

Fig. 1. The dependence of drilling speed on power input and drill diameter for a one hundred per cent efficient thermal drill working in ice of density 0.9 g./cm3

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Fig. 2. Cross-section through the silicon carbide ice drill, showing construction and electrical connections

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Fig. 3. The thermal ice drill with silicon carbide electric heating element. The asbestos shield mentioned in the text is not shown in the left-hand illustration