Способ гашения длинных морских волн в портовом подходном канале и устройство для его осуществления (его варианты)

 

1. Способ гашения длинных морских волн в портовом подходном канале, включающий строительство примыкающего к каналу бассейна, отличающийся тем, что, С целью уменьшения затрат и потерь производственных площадей порта, производят измерение частотных характеристик волн в море перед каналом и в зависимости от изменения частотных характеристик волн производят изменение геометрических размеров бассейна до совпадения i его резонансной частоты с преобла (Л дающими частотами спектра волн.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗО6РЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2!) 3688630/29-15 (22) 11.01. 84 (46) 15.12.85. Бюл. И - 46 (71) Ленинградский гидрометеорологический институт (72) М.И. Усенков (53) 627.41 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 161324, кл. Е 02 В 8/06, 1965.

Бретшнайдер К.Л. и др. Гидродинамики береговой зоны эстуариев.

Л.: 1Ъщрометеоиздат, 1970, с. 223224. (54) СПОСОБ ГАШЕНИЯ ДЛИННЫХ МОРСКИХ

ВОЛН В ПОРТОВОИ ПОДХОДНОМ КАНАЛЕ

„.SVÄÄ 1198145 А (594 Е 02 3/06

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (ЕГО ВАРИАНТЫ). (57) 1. Способ гашения длинных морских волн в портовом подходном канале, включающий строительство примыкающего к каналу бассейна, отличающийся тем, что, .с целью уменьшения затрат и потерь производственных площадей порта, производят измерение частотных характеристик волн в море леред каналом и в зависимости от изменения частотных характеристик волн производят изменение геометрических размеров бассейна до совпадения О его резонансной частоты с преобладающими частотами спектра волн.

1198145 где Т—

L—

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что изменение геометрических размеров бассейна производят преимущественно изменением его длины или глубины.

3. Способ по п.2, о т л ич а ю шийся тем, что длину бассейна определяют из. соотношения

ТPq н

2К

1 где 1 — преобладающи Ъ период спект. ра длинных морских волн; — ускорение свободного падения; — длина присоединенного бассейна;

К вЂ” поправочный коэффициент, зависящий от формы присоединенного бассейна; — глубина присоединенного бассейна.

4. Способ по пп. 2 и 3, о т л ич а ю шийся тем, что глубину бассейна определяют из соотношения

«PK4, н=—

Т преобладающий период спектра длинных морских волн; ускорение свободного падения; глубина присоединенного бассейна длина присоединенного бассейна; поправочный коэффициент, зависящий от формы присоединенного бассейна.

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано для гашения длинных морских волн в диапазоне периодов 0,5-10 мин, вызывающих в морских портах опасное явление "тягуна".

Цель изобретения — уменьшение затрат н потерь производственных площадей порта.

На фиг.1 изображен портовый подходной канал с присоединенным

5. Устройство для гашения длинных морских волн в портовом подходном канале, включающее примыкающий к каналу бассейн, о т л и ч а ioщ е е с я тем, что, с целью уменьшения затрат и потерь производственных площадей порта, оно снабжено

1 поперечной стенкой, установленной в бассейне с возможностью перемещения вдоль него, исполнительным устройством, кинематически соединенным со стенкой, измерительным преобразователем спектра волн, установленным в море перед входом в канал, анализатором спектра волн, вход которого подключен к выходу измерительного преобразователя спектра волн, а выход — к исполнительному устройству.

5. Устройство для гашения длинных морских волн в портовом подходном канале, включающее примыкающий к каналу бассейн, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью уменьшения затрат и потерь производственных площадей порта, оно снабжено эластичной емкостью, уложенной на дне бассейна, исполнительной насосной системой, соединенной трубами с полостью емкости и бассейном, измерительным преобразователем спектра волн, установленным перед входом в канал, и анализатором спектра волн, вход которого подключен к выходу измерительного преобразователя спектра волн, а выход — к исполнительной насосной системе. бассейном по первому варианту, вид сверху, на фиг.2 — разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 — портовый подходной канал с присоединенным бассей5 ном по второму варианту, вид сверху; на фиг.4 — то же, разрез.

На чертежах позициями обозначены: падающая волна 1, портовый подходной канал 2, присоединенный бассейн 3 (по типу резонансной камеры), поперечная подвижная стеня» 4 (в виде понтона), исполни1198145 т=к ) (1)

LL и (. =, (2)

T v

45

55

3 тельное устройство 5, направляющая система б; измерительный преобразователь 7 спектра длинных волн; анализатор 8 спектра длинных волн; исполнительная насосная система 9; водозаборная труба 10, соединительная труба 11; эластичная ем" кость 12, внутренняя полость 13 эластичной емкости.

Способ гашения длинных морских волн заключается в следующем.

Волногасящее действие присоединенных бассейнов 3 по типу резонансных камер заключается в том, чтобы частично излучать обратно в.,море и диссипировать в самом присоединенном бассейне 3 длинные волны в диапазоне периодов, вызывающих явление "тягуна" (0,5-10 мин)

При вхождении длинной волны в под- ходной канал 2 и через него на портовую акваторию она частично захватывается присоединенным бассейном 3. При этом часть энергии длинной волны будет гаситься в самом присоединенном бассейне 3, часть будет отражаться и уходить в сторону моря. Суммарное волногашение зависит от соотношения частоты падающих волн и собственной (резонасиой) частоты присоединенного бассейна 3. При фиксированных параметрах присоединенного бассейна

3, обусловленных постоянством его геометрических размеров, ои будет эффективно уменьшать амплитуды длинных волн только в узком диапазоне частот, остальные частоты он будет пропускать почти без уменьшения амплитуд из колебаний. Адаптивно изменяя параметры присоеди» ненного бассейна 3 путем настройки

его на оптимальный режим волногашения (в зависимости от параметров падающих длинных волн), можно добиться эффективного волногашения волн в широком диапазоне частот. Максимальный захват энергии длинных волн в присоединенном бассейне будет наблюдаться при резонансе длинных волн (т.е. при совпадении частоты длинных волн и собственной частоты резонатора). Резонансная частота присоединенного бассейна 3 зависит от его геометрических размеров и планового расположения. Для бассейнов 3 простой геометрической формы резонансная частота будет зависеть

4 главным образом от его длины и глу-бины.

I,5 где К вЂ” поправочный коэффициент, зависящий от формы присоединенного бассейна (1,3-2,7);

L — - длина присоединенного бассейна;

Н вЂ” глубина присоединенного бассейна; — ускорение .свободного паде15 ния.

Поэтому" для изменения резонансной частоты присоединенного бассейна 3 и достижения эффекта максимального волногашения.предлагается адаптивно

20 (т.е. в зависимости от преобладающего периода в спектре длинных волн) изменять геометрические размеры бассейна 3 (преимущественно его длину, и/или глубину).

25 Ввиду того, что длинные волны, вызывающие явление "тягуна" в морских портах, обычно имеют достаточно узкий спектр, медленно меняющийся во времени, перестройка присоединенного бассейна 3 путем изменений его геометрических. параметров может производиться не для каждой волны, а для серий волн, что упрощает процесс .управления. Учитывая, что максимальное волногашение наступает при приближении собственной частоты присоединенного бассейна 3 к частоте длинных волн, размеры присоединенного бассейна 3 можно выбирать, 40 исходя из сООтнОшениЯ(1) Длину присоединенного бассейна, обеспечивающую оптимальное волногашение

У выбирают из соотношения где Т вЂ” преобладающий период спектра длинных волн; — ускорение свободного падения;

Н вЂ” глубина бассейна;

L — длина присоединенного бассейна;

К вЂ” поправочный коэффициент, зависящий от формы присоединенного бассейна.

В случае управления глубиной присоединенного бассейна, глубину, 5 11 обеспечивающую оптимальное волногашение, выбирают из соотношения г

Н (3) Т где T — - преобладающий период спектра длинных волн; д — ускорение свободного падения;

H — - глубина присоединенного бассейна; — поправочный коэффициент.

Устройство (вариант t) для гашения длинных морских волн (фиг. t,2) состоит из расположенного в подходном канале 2 присоединенного бассейна 3, в котором задняя стенка 4 выполнена подвижной, например в виде понтона.

Подвижная стенка кинематически связана с исполнительным устройством 5, позволяющим перемещать подвижную стенку 4 по направляющей системе

6, ориентированной по длине присоединенного бассейна 3. На подходах к порту, например в подходном канале

2, установлен измерительный преобразователь 7 длинных волн, в качестве которого могут применяться, например, гидростатические уровнемеры с дистанционной передачей информации. Выход измерительного преобра" зователя 7 длинных волн подключен к анализатору 8 спектра длинных волн, выход которого соединен с исполнительным устройством 5.

Устройство (вариант 1) для гашения длинных морских волн работает следующим образом.

Длинные волны 1, входя в подходной канал 2 порта, измеряются измерительным преобразователем 7, сигнал с которого подается на анализатор 8 спектра, позволяющий определить преобладающий период спектра длиннопериодного волнения. Сигнал с анализатора 8 спектра подается на исполнительное устройство 5, которое перемещает подвижную стенку 4 по направляющей системе 6 таким образом, чтобы стенка переместилась на величину, обеспечивающую настройку присоединенного бассейна 3 на режим оптимального волногашения (как это описано в способе).

Устройство (вариант 2) для гашения длинных морских волн 1 (фиг. 3, 4) состоит из расположенного в под.ходном канале 2 присоединенного бас98145 сейна 3 (по типу резонансной камеры), который снабжен уложенной на дно бассейна эластичной наполняемой водой емкостью 12. Внутренняя полость

13 эластичной емкости соединена трубой 11 с исполнительной насосной системой 9, позволяющей производить накачку или откачку воды из эластичной емкости 12 через водозаборную .

55 трубу t0, выведенную одним концом к исполнительной насосной системе 9, а другим — к акватории. На подходе к порту, например в подходном канале 2, установлен измерительный преобразователь 7 длинных волн, выход которого подключен к входу анализатора 8 спектра длинных волн. Выход анализатора 8 спектра длинных волн подключен к входу исполнительной насосной системы 9.

Устройство (вариант 2) для гашения длинных морских волн работает следующим образом.

Длинные волны 1, входя в подходной канал 2 порта, измеряются измерительным преобразователем 7, сигнал с которого помещается на анализатор 8 спектра, позволяющий определить преобладающий период спектра длинных волн. Сигнал с анализатора 8 спектра подается на исполнительную насосную систему 9, которая путем накачки или откачки вод ной массы через водозаборную трубу f0 и соединительную трубу 11 иэ эластичной емкости 12 производит наполнение или опорожнение ее и, соответственно, изменение глубины дна присоединенного бассейна 3. Степень изменения глубины выбирают, исходя из преобладающего периода длинных волн на подходе к порту. Например, если принять глубину экватории

10 м, а период IÎÎ с при коэффициенте 2 (бассейн прямоугольного сечения), длина присоединенного бассейна составит примерно 250 м.

При длине 200 и периоде 100 с при коэффициенте 2 (бассейн прямоугольного сечения) глубина присоединенного бассейна должна быть равной

65м.

Такое осуществление способа и выполнение устройства позволяет повысить эффективность гашения длинных волн в подходном канале порта, уменьшить затраты и потери производ ственных площадей порта.

ВНИИПИ Заказ 7692/29 Тираж 648 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4