устройство для уменьшения разрушительного действия цунами

Классы МПК:E02B3/04 способы, устройства и сооружения для защиты речных и морских берегов или портовых сооружений
Автор(ы):, , ,
Патентообладатель(и):Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2005-12-12
публикация патента:

Изобретение относится к области защиты жизнедеятельности человека и предназначено для снижения разрушительного действия цунами. Устройство для уменьшения разрушительного действия цунами включает береговое сооружение в виде насыпей, внутри которых выполнены туннели устройство для уменьшения разрушительного действия цунами, патент № 2310708 -образной формы, входными и выходными отверстиями ориентированные перпендикулярно в сторону береговой линии. Длина нижних частей туннелей и площадь их сечения превышает соответствующие параметры верхних частей. Нижняя часть туннелей расположена на уровне моря, а верхняя - возвышается над ним. Кривизна формы туннеля обеспечивает поворот вектора скорости входящего в его нижнюю часть потока жидкости на 180° при выходе потока через верхнюю часть туннеля. Снижаются вредные последствия, возникающие в результате разрушительного действия цунами при его достижении береговой линии островов и материков. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. устройство для уменьшения разрушительного действия цунами, патент № 2310708

устройство для уменьшения разрушительного действия цунами, патент № 2310708 устройство для уменьшения разрушительного действия цунами, патент № 2310708 устройство для уменьшения разрушительного действия цунами, патент № 2310708

Формула изобретения

1. Устройство для уменьшения разрушительного действия цунами, включающее береговое сооружение в виде насыпей, внутри которых выполнены туннели устройство для уменьшения разрушительного действия цунами, патент № 2310708 -образной формы, входными и выходными отверстиями ориентированные перпендикулярно в сторону береговой линии, причем длина нижних частей туннелей и площадь их сечения превышает соответствующие параметры верхних частей, нижняя часть туннелей расположена на уровне моря, а верхняя возвышается над ним, при этом кривизна формы туннеля обеспечивает поворот вектора скорости входящего в его нижнюю часть потока жидкости на 180° при выходе потока через верхнюю часть туннеля.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что геометрические параметры устройства должны соответствовать неравенству

устройство для уменьшения разрушительного действия цунами, патент № 2310708

где R0, R1 - соответственно радиусы входа и выхода в туннель;

l 0 - длина прямолинейной части туннеля на входе;

l 1 - длина прямолинейной части туннеля на выходе;

Н - высота между верхом нижней части и выходом верхней части туннеля;

k - коэффициент, характеризующий время истечения воды из выходной части туннеля до подхода к ней фронта волны.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области защиты жизнедеятельности человека и преимущественно может быть использовано для снижения разрушительного действия цунами.

Общеизвестно, что единственным методом защиты от цунами в настоящее время является предупреждение населения о приближающемся цунами с целью эвакуации людей из зон, которых он может достигнуть, при этом сами районы, на которые обрушилось цунами, остаются незащищенными от его разрушительного воздействия.

В уровне техники не выявлено источников, в которых содержатся сведения об устройствах для снижения разрушительного действия цунами.

Сущность изобретения заключается в разработке устройства для гашения интенсивности цунами, т.е. его высоты.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в уменьшении вредных последствий, возникающих в результате разрушительного действия цунами при его достижении береговой линии островов и материков.

Общеизвестно, что, в соответствии с законом сохранения импульса или количества движения, импульс устройство для уменьшения разрушительного действия цунами, патент № 2310708 механической системы равен векторной сумме импульсов всех n материальных точек системы

устройство для уменьшения разрушительного действия цунами, патент № 2310708

где mi - масса i-ой материальной точки;

устройство для уменьшения разрушительного действия цунами, патент № 2310708 - вектор скорости i-ой материальной точки, а также произведению массы mc всей системы на скорость устройство для уменьшения разрушительного действия цунами, патент № 2310708 ее центра инерции устройство для уменьшения разрушительного действия цунами, патент № 2310708 Поскольку

устройство для уменьшения разрушительного действия цунами, патент № 2310708

где устройство для уменьшения разрушительного действия цунами, патент № 2310708 - главный вектор всех внешних сил, которые приложены к системе со стороны тел, не входящих в систему (См. Политехнический словарь. (Гл. ред. акад. А.Ю.Ишлинский. - П 50 2-е изд. - М.: Советская Энциклопедия, 1980. - 656 с. илл.), то с уменьшением импульса, что в большей степени происходит при противоположной ориентации векторов устройство для уменьшения разрушительного действия цунами, патент № 2310708 и устройство для уменьшения разрушительного действия цунами, патент № 2310708 масс взаимодействующих систем mi и mc, соответственно уменьшается главный вектор сил устройство для уменьшения разрушительного действия цунами, патент № 2310708 , действующих на тела (на береговые сооружения), не входящие в систему.

Существенные признаки, характеризующие изобретение.

Устройство для уменьшения разрушительного действия цунами, включающее в себя береговое сооружение в виде насыпей, внутри которых выполнены туннели устройство для уменьшения разрушительного действия цунами, патент № 2310708 -образной формы, входными и выходными отверстиями ориентированные перпендикулярно в сторону береговой линии, причем длина нижних частей туннелей и площадь их сечения превышает соответствующие параметры верхних частей, нижняя часть туннелей расположена на уровне моря, а верхняя - возвышается над ним, при этом кривизна формы туннеля обеспечивает поворот вектора скорости входящего в его нижнюю часть потока жидкости на 180° при выходе потока через верхнюю часть туннеля.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 показан вид сверху на устройство; на фиг.2 - сечение по А-А на фиг.1; на фиг.3 - вид Б на фиг.2.

Изобретение осуществляется следующим образом.

Вблизи населенных пунктов 1, которых может достичь цунами, вдоль береговой линии 2 возводят береговое сооружение в виде насыпей 3, в которых выполнены туннели устройство для уменьшения разрушительного действия цунами, патент № 2310708 -образной формы 4 (см. фиг.1, 2). Входы 5 и выходы 6 (см. фиг.1, 2) ориентированы перпендикулярно в сторону береговой линии 2. Площадь сечения входов S0 превышает соответствующие S1 верхней части (см. фиг.3), при этом нижняя часть туннеля 7 расположена на уровне моря, а верхняя 8 - возвышается над ним (см. фиг.3). Кривизна формы туннеля обеспечивает поворот вектора скорости устройство для уменьшения разрушительного действия цунами, патент № 2310708 входящего в его нижнюю часть потока жидкости от надвигающегося фронта цунами 9 (см. фиг.2) на 180° при выходе потока через верхнюю часть туннеля с вектором скорости устройство для уменьшения разрушительного действия цунами, патент № 2310708 и уменьшение площади поперечного сечения с S 0 до S1.

Устройство работает следующим образом.

При подходе фронта волны к береговой линии вода будет сначала входить в сечение S0 нижней части туннеля со скоростью устройство для уменьшения разрушительного действия цунами, патент № 2310708 0. Так как сечение туннеля изменяется, уменьшаясь к выходу до S1(S 1<<S0), то скорость напора воды в сечении S1 увеличится до устройство для уменьшения разрушительного действия цунами, патент № 2310708 1(устройство для уменьшения разрушительного действия цунами, патент № 2310708 1>>устройство для уменьшения разрушительного действия цунами, патент № 2310708 0). Это следует из того, что секундный объем воды, проходящий через любое сечение туннеля, будет неизменен за счет постоянного гидростатического давления, приходящегося на его нижнюю часть. Значит

устройство для уменьшения разрушительного действия цунами, патент № 2310708

Следовательно, поток воды, проходящий по туннелю будет ускоряться, одновременно изменяя свое направление на 180°, и обрушится на надвигающийся гребень волны (9), уменьшая тем самым его энергию. Для реализации этого события необходимо выполнить геометрические размеры туннеля (4) (S0, S1, l0, l 1) такими, чтобы обратный выход воды из сечения S 1, произошел раньше, чем гребень волны подойдет к верхнему сечению туннеля.

Такое встречное взаимодействие потоков уменьшит интенсивность цунами, т.е. приведет к его гашению, что позволит достичь заявленный технический результат.

Промышленная применяемость заявляемого устройства подтверждается расчетами.

На входе примем сечение туннеля в виде сегмента (фиг.1) радиусом R0, на выходе - R1 , угол устройство для уменьшения разрушительного действия цунами, патент № 2310708 не меняется. Параметры hi и a i определяются из соотношений устройство для уменьшения разрушительного действия цунами, патент № 2310708 устройство для уменьшения разрушительного действия цунами, патент № 2310708

где: hi - высота туннелей;

ai - ширина отверстия туннелей.

Полная длина туннеля (l*) определяется, как

устройство для уменьшения разрушительного действия цунами, патент № 2310708

где l0 - длина прямолинейного участка входной части туннеля,

l1 - длина прямолинейного участка выходной части туннеля.

Пусть радиус сегмента изменяется по линейной зависимости

устройство для уменьшения разрушительного действия цунами, патент № 2310708

Из равенства секундных объемов следует

устройство для уменьшения разрушительного действия цунами, патент № 2310708 S=устройство для уменьшения разрушительного действия цунами, патент № 2310708 0S0=устройство для уменьшения разрушительного действия цунами, патент № 2310708 1S1,

где площадь сегмента

устройство для уменьшения разрушительного действия цунами, патент № 2310708

Отсюда

устройство для уменьшения разрушительного действия цунами, патент № 2310708

Пусть устройство для уменьшения разрушительного действия цунами, патент № 2310708 - текущее время прохождения волны по туннелю. Тогда устройство для уменьшения разрушительного действия цунами, патент № 2310708 и устройство для уменьшения разрушительного действия цунами, патент № 2310708 при х=l*, имеем после интегрирования

устройство для уменьшения разрушительного действия цунами, патент № 2310708 - полное время прохождения воды по туннелю.

Для того чтобы был встречный напор, необходимо, чтобы

устройство для уменьшения разрушительного действия цунами, патент № 2310708 0>устройство для уменьшения разрушительного действия цунами, патент № 2310708 *,

где устройство для уменьшения разрушительного действия цунами, патент № 2310708 0 - время подхода волны к сечению II-II,

устройство для уменьшения разрушительного действия цунами, патент № 2310708

Наибольший эффект будет достигаться, когда устройство для уменьшения разрушительного действия цунами, патент № 2310708 0>(k+1)устройство для уменьшения разрушительного действия цунами, патент № 2310708 *,

где kустройство для уменьшения разрушительного действия цунами, патент № 2310708 * - время, в течение которого напор воды будет выходить из сечения II-II до встречи с фронтом надвигающейся волны, или это показатель количества объема воды, выходящего из сечения II-II, относительно объема воды в туннеле;

k - коэффициент, определяющий время действия встречного напора.

Таким образом, получим

устройство для уменьшения разрушительного действия цунами, патент № 2310708

После преобразований получим

устройство для уменьшения разрушительного действия цунами, патент № 2310708

Пример:

Возьмем R0=30 м, R1=15 м, Н=3 м, устройство для уменьшения разрушительного действия цунами, патент № 2310708 =60°, l1=2 м, k=0.5

Тогда a0=30 м, h0=4 м, a1=15 м, h1=2 м, устройство для уменьшения разрушительного действия цунами, патент № 2310708 1=4устройство для уменьшения разрушительного действия цунами, патент № 2310708 0

l0>61 м.

Класс E02B3/04 способы, устройства и сооружения для защиты речных и морских берегов или портовых сооружений

защитная система для береговой линии -  патент 2529741 (27.09.2014)
модульная берегозащитная конструкция -  патент 2528191 (10.09.2014)
цунами-гаситель -  патент 2524814 (10.08.2014)
способ защиты от волнового воздействия одиночного гидротехнического сооружения и устройство для его осуществления -  патент 2522318 (10.07.2014)
способ и устройство для предотвращения размыва береговой кромки -  патент 2507340 (20.02.2014)
способ охраны земель прибрежных ландшафтов рек -  патент 2492292 (10.09.2013)
устройство для защиты побережий от волн -  патент 2489544 (10.08.2013)
способ и сооружение для ослабления разрушающих действий цунами -  патент 2474643 (10.02.2013)
устройство для защиты песчаных пляжей от размыва прибойными волнами -  патент 2472897 (20.01.2013)
способ предотвращения образования оползней -  патент 2468146 (27.11.2012)
Наверх