RU2540184C2 - Method to protect coast against tsunami and device for its realisation - Google Patents
Method to protect coast against tsunami and device for its realisation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2540184C2 RU2540184C2 RU2012115987/11A RU2012115987A RU2540184C2 RU 2540184 C2 RU2540184 C2 RU 2540184C2 RU 2012115987/11 A RU2012115987/11 A RU 2012115987/11A RU 2012115987 A RU2012115987 A RU 2012115987A RU 2540184 C2 RU2540184 C2 RU 2540184C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- film
- buoyancy
- coast
- meniscus
- sea
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A10/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE at coastal zones; at river basins
- Y02A10/11—Hard structures, e.g. dams, dykes or breakwaters
Landscapes
- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
- Revetment (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области народного хозяйства, связанной с защитой побережья (населения, жилых, хозяйственных построек и др.) от цунами.The present invention relates to the field of national economy related to the protection of the coast (population, residential, farm buildings, etc.) from the tsunami.
Как известно, во время землетрясений на море могут возникать гигантские волны - цунами, которые при встрече с сушей производят катастрофические разрушения. Так, например, в результате катастрофического цунами в марте 2011 г. в Японии погибло около 20 тысяч человек, а также была разрушена атомная станция в Фукусиме.As you know, during earthquakes at sea, giant waves can occur - tsunamis, which, when they meet with land, produce catastrophic destruction. So, for example, as a result of the catastrophic tsunami in March 2011, about 20 thousand people were killed in Japan, and the nuclear station in Fukushima was destroyed.
Известен способ нанесения износостойкого покрытия на поверхность детали (см. патент России Ru 2381077 С1, 2008 г., МПК B05D 5/08 - аналог). Покрытие наносят осаждением частиц алюминия на предварительно подготовленную поверхность с последующим микродуговым оксидированием осажденного слоя. Поскольку в патенте нет сведений о гидрофобных свойствах покрытия, не представляется возможным использовать предлагаемый способ для решения задачи.A known method of applying a wear-resistant coating to the surface of a part (see Russian patent Ru 2381077 C1, 2008, IPC
Известен также способ нанесения гидрофобного покрытия на поверхность пленки (см. патент ВОИС Wo 2009005465 А1, 2008 г., МПК B05D 5/08 - аналог). Способ основан на получении жидкого растворителя под сверхкритическим давлением, в который добавляется гидрофобное растворимое вещество, выпадающее в осадок (или кристаллизующееся) после расширения жидкости при низком давлении. Однако способ трудно выполним практически, так как, во-первых, при открытии отверстия в сосуде и истечении из него в окружающую среду при значительном перепаде давления реализуются большие скорости истечения, что не гарантирует равномерного распределения гидрофобных частиц по поверхности. Во-вторых, способ предназначен для нанесения гидрофобного покрытия на поверхность пленки, используемой в торговых целях в узком диапазоне условий эксплуатации, а, следовательно, не может быть использован для защиты побережья от цунами (по температуре, ветровой нагрузке и т.д.)There is also a method of applying a hydrophobic coating to the surface of the film (see WIPO patent Wo 2009005465 A1, 2008, IPC
Наиболее близким техническим решением, выбранным за прототип, является способ, заключающийся в том, что на поверхность материального объекта наносят гидрофобное антисмачиваемое покрытие с краевым углом смачивания более 120° (см. патент России Ru 2457045, 2011 г., МПК B05D 5/08, С09К 3/18).The closest technical solution selected for the prototype is the method consisting in the fact that a hydrophobic anti-wettable coating with a contact angle of more than 120 ° is applied to the surface of a material object (see Russian patent Ru 2457045, 2011, IPC
Решаемой задачей изобретения является защита побережья от цунами. The object of the invention is to protect the coast from tsunamis.
Технический результат в заявляемом способе защиты побережья от цунами и устройстве для его осуществления достигается за счет того, что поверхность моря перед защищаемым побережьем покрывают пленкой, обладающую свойством менисковой плавучести. На поверхность пленки наносят гидрофобное антисмачиваемое покрытие с краевым углом смачивания более 120°. Гидрофобное антисмачиваемое покрытие наносят на обе стороны пленки. Пленку изготавливают из тонколистового металла. Переднюю часть пленки изготавливают с пониженным значением массы одного квадратного метра и повышенной прочностью на изгиб.The technical result in the inventive method of protecting the coast from tsunamis and a device for its implementation is achieved due to the fact that the sea surface in front of the protected coast is covered with a film with the property of meniscus buoyancy. A hydrophobic anti-wettable coating with a contact angle of more than 120 ° is applied to the surface of the film. A hydrophobic anti-wettable coating is applied to both sides of the film. The film is made of sheet metal. The front part of the film is made with a reduced mass value of one square meter and increased bending strength.
Устройство для защиты побережья от цунами содержит пленку, обладающей свойством менисковой плавучести, причем пленка по секциям свернута в рулон на шпульке, при этом одна короткая сторона пленки скреплена со шпулькой, размещенной на неподвижной оси, которая установлена на опорах, прочно скрепленных с дном моря (побережьем), а другая короткая сторона скреплена с пустотелым стержнем, обладающим плавучестью. При этом пленка перфорирована капиллярными отверстиями. Пустотелый стержень снабжен заходным воротником с углом наклона к горизонту, соответствующим углу наклона к горизонту передней стенки волны цунами. Поверхность заходного воротника может быть спрофилирована. Опора выбрана такой формы, чтобы создать максимальное гидравлическое сопротивление на пути движения воды. Опора может быть выдвижной. Опора оснащена турбулизирующими элементами. Турбулизирующие элементы установлены между смежными опорами.A device for protecting the coast from tsunamis contains a film with the property of meniscus buoyancy, and the film is sections rolled into a roll on a bobbin, while one short side of the film is bonded to a bobbin placed on a fixed axis, which is mounted on supports firmly bonded to the bottom of the sea ( coast), and the other short side is fastened with a hollow core with buoyancy. In this case, the film is perforated by capillary holes. The hollow core is equipped with an inlet collar with an angle of inclination to the horizon corresponding to the angle of inclination to the horizon of the front wall of the tsunami wave. The surface of the entry collar can be profiled. The support is chosen in such a way as to create maximum hydraulic resistance in the path of water movement. The support can be retractable. The support is equipped with turbulizing elements. Turbulent elements are installed between adjacent supports.
На фиг. 1 представлено фото плавучести в морской воде пленки из графитного порошка с большой каплей подкрашенной воды.In FIG. Figure 1 shows a photo of buoyancy in seawater of a graphite powder film with a large drop of tinted water.
На фиг. 2 представлено фото пластинки из алюминия с антисмачиваемым графитным покрытием, плавающей на поверхности воды.In FIG. 2 is a photo of an aluminum plate with an anti-wettable graphite coating floating on the surface of the water.
На фиг. 3 представлено фото пластинки из алюминия с антисмачиваемым графитным покрытием, плавающей на поверхности воды, с большой каплей подкрашенной воды.In FIG. 3 shows a photo of an aluminum plate with an anti-wettable graphite coating floating on the surface of the water, with a large drop of tinted water.
На фиг. 4 изображена схема менисковой плавучести пластинки.In FIG. 4 shows a meniscus buoyancy diagram of a plate.
На фиг. 5 представлено фото плавающих на поверхности воды тонких пластинок, изготовленных из разных материалов.In FIG. 5 is a photo of thin plates floating on the water surface made of different materials.
На фиг. 6 показана схема секции развернутой на поверхности моря пленки, обладающей свойством менисковой плавучести, для защиты побережья от волны цунами.In FIG. 6 is a diagram of a section of a meniscus buoyancy film deployed on the sea surface to protect the coast from a tsunami wave.
Порошок графита при нанесении на участок поверхности материального объекта придает ему свойство антисмачиваемости, закономерным проявлением которого является образование вокруг этого участка глубокого мениска при осторожном наливании воды: в опытах глубина сухой воронки, т.е. высота мениска, доходила до 4 мм. Если воду продолжать подливать, например, в полиэтиленовую крышку, то через некоторое время антисмачиваемый участок, например, в форме круга, уйдет под воду. При этом некоторая часть графитного порошка всплывет на поверхность воды. Если каким-либо острым предметом (кончиком ножа) начать соскабливать графитный порошок со дна крышки, то в скором времени он весь оказывается на поверхности в виде пленки.Graphite powder when applied to a surface area of a material object gives it an anti-wettability property, a logical manifestation of which is the formation of a deep meniscus around this area during careful pouring of water: in experiments, the depth of the dry funnel, i.e. meniscus height, reached 4 mm. If water continues to be poured, for example, into a polyethylene lid, then after a while the anti-wetted area, for example, in the form of a circle, will go under water. In this case, some of the graphite powder will float to the surface of the water. If a sharp object (the tip of a knife) begins to scrape off the graphite powder from the bottom of the lid, then soon it will all appear on the surface in the form of a film.
Таким образом, пленка из гидрофобного графитного порошка (в данном случае, краевой угол смачивания θ≈125°) обладает плавучестью. Больше того, если на пленку порошка с помощью пипетки нанести большую каплю воды, то пленка вместе с каплей будет плавать продолжительное время. Опыты с пленкой графитного порошка были проведены на поверхности как обычной водопроводной, так и морской воды. На фиг. 1 представлено фото плавучести в морской воде пленки из графитного порошка с большой каплей подкрашенной воды, состоящей из 10 отдельных капель, полученных с помощью пипетки. Масса большой капли составила Мк≈0,46 г. При попытке добавить еще отдельную каплю большая капля разорвала пленку и провалилась.Thus, a film of hydrophobic graphite powder (in this case, the contact angle θ≈125 °) has buoyancy. Moreover, if a large drop of water is applied to the powder film using a pipette, the film and the drop will float for a long time. The experiments with a film of graphite powder were carried out on the surface of both ordinary tap water and sea water. In FIG. Figure 1 shows a photo of the buoyancy in seawater of a graphite powder film with a large drop of tinted water, consisting of 10 separate drops obtained using a pipette. The mass of a large drop was M to ≈0.46 g. When trying to add another separate drop, a large drop tore the film and failed.
Можно отметить, что графитная пленка на морской воде была примерно вдвое прочнее, чем на пресной водопроводной: в последнем случае масса большой капли состояла лишь из 4-х отдельных капель.It can be noted that the graphite film on sea water was approximately twice as strong as on fresh tap water: in the latter case, the mass of a large drop consisted of only 4 separate drops.
Были проведены опыты с пластинкой из алюминия размерами 25×40 мм и толщиной 2 мм. Масса пластинки равнялась 5,43 г. Пластинка, помещенная на поверхность воды, в большинстве случаев тонула. Другая картина получилась, когда на одну ее сторону с помощью клея был нанесен графитный порошок, т.е. эта сторона получила антисмачиваемое покрытие. Масса пластинки с графитным покрытием составила 5,56 г. Пластина была осторожно помещена на воду «графитной» стороной сверху. Пластина стала плавать, а по ее краям образовался мениск высотой ~2 мм, считая от поверхности пластины (фиг. 2). Вода для контрастности была подкрашена. Можно также отметить, что та же пластинка, помещенная на поверхность воды «графитной» стороной снизу, тонула.Experiments were carried out with an aluminum plate measuring 25 × 40 mm and a thickness of 2 mm. The mass of the plate was 5.43 g. The plate, placed on the surface of the water, sank in most cases. A different picture was obtained when graphite powder was deposited on one side with glue, i.e. this side received anti-wetting coating. The mass of the graphite-coated plate was 5.56 g. The plate was carefully placed on water with the “graphite” side on top. The plate began to float, and a meniscus ~ 2 mm high formed along its edges, counting from the surface of the plate (Fig. 2). Water for tinting was tinted. It can also be noted that the same plate, placed on the surface of the water with the "graphite" side from the bottom, was drowning.
Был проведен также следующий эксперимент. На антисмачиваемой поверхности той же алюминиевой пластинки с помощью графитного порошка было сформировано гнездо. В него с помощью пипетки была помещена большая капля подкрашенной воды, состоявшей из 10 одиночных капель. При этом масса пластинки с большой каплей составила 6,02 г. Пластинка продолжала плавать (фиг. 3). Высота мениска над поверхностью пластинки возросла до ~2,5 мм, а суммарная высота мениска с учетом толщины пластинки составила ~4,5 мм. Можно также отметить, что пластинка плавала более устойчиво при нанесении графитного антисмачиваемого покрытия на ее обе стороны.The following experiment was also conducted. A nest was formed on the anti-wettable surface of the same aluminum plate using graphite powder. A large drop of tinted water consisting of 10 single drops was pipetted into it. The mass of the plate with a large drop was 6.02 g. The plate continued to float (Fig. 3). The meniscus height above the plate surface increased to ~ 2.5 mm, and the total meniscus height, taking into account the plate thickness, was ~ 4.5 mm. It can also be noted that the plate floated more steadily when applying a graphite anti-wettable coating on both sides.
Таким образом, установлено, что наряду с обычной архимедовой плавучестью, существует плавучесть, связанная с образованием мениска вокруг тонкой пластины, имеющей, например, на верхней поверхности антисмачиваемое покрытие, т.е. менисковая плавучесть. Следовательно, помимо архимедовой выталкивающей силы существует менисковая выталкивающая сила. Как показали эксперименты, менисковая выталкивающая сила равна весу жидкости в объеме образующейся менисковой воронки. Менисковая воронка состоит из двух частей: первая часть представляет произведение площади поверхности пластины на высоту мениска, а вторая - это объем, обусловленный кривизной поверхности мениска. На фиг. 4 показана схема менисковой плавучести пластинки с антисмачиваемым покрытием. Невозмущенная поверхность воды 1 в месте контакта с антисмачиваемой поверхностью 2 пластинки 3 круто обрывается вниз, образуя мениск 4 с высотой hм. Пластинка как бы покоится в своеобразной «водяной люльке».Thus, it was found that, along with the usual Archimedean buoyancy, there is buoyancy associated with the formation of a meniscus around a thin plate having, for example, an anti-wettable coating on the upper surface, i.e. meniscus buoyancy. Therefore, in addition to the Archimedean buoyancy force, there is a meniscus buoyancy force. As experiments have shown, the meniscus buoyancy is equal to the weight of the liquid in the volume of the resulting meniscus funnel. The meniscus funnel consists of two parts: the first part is the product of the plate surface area by the meniscus height, and the second is the volume due to the curvature of the meniscus surface. In FIG. 4 shows a meniscus buoyancy diagram of an anti-wettable plate. The unperturbed surface of the
В случае пластин, т.е. плоских тел малой толщины, величина менисковой выталкивающей силы в несколько раз превышает обычную архимедову выталкивающую силу.In the case of plates, i.e. bodies of small thickness, the magnitude of the meniscus buoyancy force is several times higher than the usual Archimedean buoyancy force.
Для оценки влияния краевого угла θ на высоту мениска на дно полиэтиленовой крышки был нанесен слой графитной смазки в виде круга. Краевой угол на поверхности с графитной смазкой составил примерно 85°. При осторожном наливании в крышку воды вокруг поверхности с графитной смазкой возник чуть заметный мениск высотой ~1 мм. Полученные результаты экспериментов сведены в табл. 1.To assess the influence of the contact angle θ on the meniscus height, a layer of graphite lubricant in the form of a circle was applied to the bottom of the polyethylene cover. The contact angle on a graphite lubricated surface was approximately 85 °. When carefully pouring water into the lid around a surface with graphite lubricant, a slightly noticeable meniscus with a height of ~ 1 mm arose. The obtained experimental results are summarized in table. one.
Таким образом, установлено, что высота мениска (глубина менисковой воронки) зависит от величины краевого угла и возрастает с его увеличением, т.е. высота мениска является функцией краевого угла hм=f(θ).Thus, it was found that the height of the meniscus (the depth of the meniscus funnel) depends on the value of the contact angle and increases with its increase, i.e. meniscus height is a function of the contact angle h m = f (θ).
Здесь следует сказать о том, что благодаря менисковой выталкивающей силе, тонкие пластинки, изготовленные из материалов с достаточно высокими значениями краевого угла смачивания (θ0≈90°), также обладают менисковой плавучестью, когда поверхность жидкости (воды) не разрывается, а как бы прогибается под тяжестью пластины. На фиг. 5 приведено фото плавающих на поверхности воды тонких пластинок, изготовленных из разных материалов и имевших одинаковые размеры в плане 25×40 мм. Пластинки были пронумерованы. В таблице 2 приведены их характеристики.It should be said that due to the meniscus buoyancy force, thin plates made of materials with sufficiently high values of the contact angle (θ 0 ≈90 °) also have meniscus buoyancy when the surface of the liquid (water) does not break, but bends under the weight of the plate. In FIG. Figure 5 shows a photo of thin plates floating on the water surface made of different materials and having the same dimensions in terms of 25 × 40 mm. The records were numbered. Table 2 shows their characteristics.
Как следует из таблицы, пластинки не имели специального антисмачиваемого покрытия и плавали на воде в чашке, образуя мениск различной высоты. Вода для контрастности была подкрашена.As follows from the table, the plates did not have a special anti-wettable coating and floated in water in a cup, forming a meniscus of various heights. Water for tinting was tinted.
Заявляемый способ защиты побережья от цунами заключается в том, что пленкой, обладающей свойством менисковой плавучести, покрывают поверхность моря перед защищаемым побережьем. На пленку наносят гидрофобное антисмачиваемое покрытие с краевым углом смачивания более 120°. Гидрофобное антисмачиваемое покрытие наносят на обе стороны пленки. Пленку, например, изготавливают из тонколистового металла (сталь, титан и др.). При этом возможно применение нанотехнологий. Здесь следует сказать вот о чем. В будущем, по мере развития материаловедения, могут быть найдены или изготовлены по специальной технологии, возможно с применением нанотехнологий, материалы с гидрофобными антисмачиваемыми свойствами. В этом случае пленка будет изготавливаться из таких материалов без дополнительного нанесения гидрофобного покрытия.The inventive method of protecting the coast from tsunamis is that a film with the property of meniscus buoyancy covers the surface of the sea in front of the protected coast. A hydrophobic anti-wettable coating with a contact angle of more than 120 ° is applied to the film. A hydrophobic anti-wettable coating is applied to both sides of the film. The film, for example, is made of sheet metal (steel, titanium, etc.). In this case, the use of nanotechnology is possible. Here it should be said about this. In the future, as materials science develops, materials with hydrophobic anti-wetting properties can be found or manufactured using special technology, possibly using nanotechnology. In this case, the film will be made of such materials without additional hydrophobic coating.
Заявляемое устройство для защиты побережья от цунами содержит пленку 1, обладающую свойством менисковой плавучести. Пленка изготовлена, например, из тонколистового металла, с гидрофобным антисмачиваемым покрытием с обеих сторон, состоящей из секций шириной, например, 25÷50 м (фиг. 6). Каждая секция пленки 1 одним концом скреплена со шпулькой 2 с кольцами-ограничителями 11, имеющей возможность вращаться на неподвижной оси 6, которая установлена на опорах 13, прочно скрепленных с дном моря. Другой стороной пленка скреплена с пустотелым стержнем 3, обладающим плавучестью и имеющим заходной воротник 5. При этом пленка перфорирована капиллярными отверстиями. Пустотелые стержни скрепляются между собой стержнями-фиксаторами (на фиг. 7 не показаны). Угол наклона к горизонту заходного воротника 5 должен соответствовать углу наклона передней стенки волны цунами. При этом поверхность заходного воротника может быть спрофилирована. Поверхности пустотелого стержня, заходного воротника, стержня-фиксатора имеют гидрофобное антисмачиваемое покрытие. Для того чтобы волна цунами в начале взаимодействия с пленкой не свернула ее в рулон, передняя часть пленки изготовлена с пониженным значением массы одного квадратного метра и повышенной прочностью (жесткостью) на изгиб. Каждая опора 13 может быть выполнена выдвижной, например, телескопического типа, и оснащена турбулизирующими элементами 14. Турбулизирующие элементы также установлены между смежными опорами (на фиг. 6 не показаны).The inventive device for protecting the coast from the tsunami contains a
Устройство для защиты побережья от цунами работает следующим образом. Перед защищаемым участком побережья 12 разворачивают поле из пленки, обладающей свойством менисковой плавучести, состоящее из секций пленки 1 шириной примерно 25 м. При возможной опасности или приближении цунами каждая секция пленки с пустотелым стержнем 3 с заходным воротником 5 с помощью, например, быстроходного судна или специальной быстродействующей лебедки разматывается со шпульки 2, вращающейся на неподвижной оси 6, которая установлена на мощных опорах 7, прочно скрепленных с дном моря. Пустотелые стержни скрепляются между собой с помощью стержней-фиксаторов (на фиг. 6 не показаны). А поверхность между секциями дополнительно покрывается пленкой, обладающей свойством менисковой плавучести. Особенностью пленки в данном случае является повышенное значение массы одного квадратного метра. Расчетная оценка показывает, что для того, чтобы погасить потенциальную энергию волны цунами высотой 20 м, длина каждой секции пленки (при массе одного квадратного метра ~5 кг) должна составить ~4 км.A device to protect the coast from the tsunami works as follows. In front of the protected section of
В условиях волнения на море или атмосферных осадков на пленку может попадать то или иное количество воды. Если не принять мер, то суммарный вес пленки с попавшей на нее водой может превысить менисковую выталкивающую силу, и пленка может утонуть. Во избежание этого пленку необходимо снабдить устройством по откачке воды с ее поверхности. Таким устройством является, например, перфорация пленки капиллярными отверстиями (ее пористость). В рассматриваемом случае антисмачиваемой пленки (θ0≥120°) мениск в капиллярных отверстиях (порах) будет выпуклым и возникающее капиллярное давление будет понижать уровень мениска ниже уровня моря. Равновесие наступит тогда, когда гидростатическое давление столба жидкости, действующее снизу вверх, не уравновесит капиллярное давление, действующее сверху вниз. При определенных значениях капиллярной постоянной жидкости и краевого угла смачивания радиус капиллярного отверстия необходимо выбрать таким, чтобы поверхность мениска размещалась на уровне нижней поверхности пленки.In conditions of unrest at sea or atmospheric precipitation, a certain amount of water can get on the film. If you do not take measures, then the total weight of the film with water falling on it may exceed the meniscus buoyancy force, and the film may drown. To avoid this, the film must be equipped with a device for pumping water from its surface. Such a device is, for example, perforation of a film by capillary holes (its porosity). In the case under consideration of an anti-wettable film (θ 0 ≥120 °), the meniscus in the capillary holes (pores) will be convex and the resulting capillary pressure will lower the meniscus level below sea level. Equilibrium will occur when the hydrostatic pressure of the liquid column acting from the bottom up does not balance the capillary pressure acting from the top down. At certain values of the capillary constant of the liquid and the contact angle, the radius of the capillary hole must be chosen so that the meniscus surface is located at the level of the lower surface of the film.
Кроме того, необходимо отметить следующий момент. Известно, что в случае пористой пленки (сеть капиллярных отверстий) ее гидрофобность возрастает (θп>θ0, где θп - макрокраевой угол на пористой поверхности, θ0 - краевой угол на абсолютно гладкой поверхности: θ0≥120°) и, следовательно, возрастает менисковая выталкивающая сила.In addition, the following point should be noted. It is known that in the case of a porous film (a network of capillary holes) its hydrophobicity increases (θ p > θ 0 , where θ p is the macroscopic angle on the porous surface, θ 0 is the contact angle on an absolutely smooth surface: θ 0 ≥120 °) and, consequently, the meniscus buoyancy increases.
Достигнутым техническим результатом является то, что заявляемый способ и устройство позволяют защитить побережье от разрушительного воздействия больших волн цунами.Achieved technical result is that the claimed method and device can protect the coast from the damaging effects of large tsunami waves.
Известно, что волны цунами, возникшие, например, в результате подводного землетрясения, распространяются в открытом океане (море) с большой скоростью (от 100 до 1000 км/ч). Они являются глубокими волнами и влияют на столб воды от самого дна и до поверхности. При подходе к берегу из-за взаимодействия с поверхностью шельфа волна цунами меняет форму. Если в открытом океане высота волна цунами не превышает 2÷3 м, и частицы воды движутся горизонтально, то при взаимодействии с береговым шельфом частицы воды начинают двигаться вверх, увеличивая высоту волны. При этом большая часть кинетической энергии горизонтального движения переходит в потенциальную энергию высоты волны, и скорость движения волны падает примерно на порядок. На береговом шельфе высота волны цунами с почти вертикальным фронтом может достигать значений от 10 до 50 м. Гигантский водяной вал, перемещающийся со скоростью ~ 30 км/ч, при выходе на берег производит опустошительные разрушения, зачастую с человеческими жертвами. Поэтому главной задачей является демпфирование волны, т.е. если не полное гашение, то существенное снижение высоты волны цунами. Эту задачу предлагается решать с помощью тяжелой пленки.It is known that tsunami waves, arising, for example, as a result of an underwater earthquake, propagate in the open ocean (sea) at a high speed (from 100 to 1000 km / h). They are deep waves and affect the column of water from the bottom to the surface. When approaching the coast, due to interaction with the surface of the shelf, the tsunami wave changes shape. If in the open ocean the height of the tsunami wave does not exceed 2 ÷ 3 m, and the water particles move horizontally, then when interacting with the coastal shelf, the water particles begin to move upward, increasing the height of the wave. In this case, most of the kinetic energy of horizontal motion passes into the potential energy of the wave height, and the velocity of the wave decreases by about an order of magnitude. On the coastal shelf, a tsunami wave height with an almost vertical front can reach values from 10 to 50 m. A giant water ramp moving at a speed of ~ 30 km / h produces devastating destruction when approaching the shore, often with human casualties. Therefore, the main task is to damp the wave, i.e. if not complete extinction, then a significant decrease in the height of the tsunami wave. It is proposed to solve this problem using a heavy film.
Покрывая поверхность моря вблизи защищаемого побережья пленкой, обладающей менисковой плавучестью (имеющей, например, с двух сторон гидрофобное антисмачиваемое покрытие), можно погасить огромную потенциальную энергию волны цунами. Это получается с помощью устройства, в котором при приближении волны цунами производится быстрое разматывание каждой секции пленки 1 со шпульки 2. Отличительной особенностью пленки в данном случае является сравнительно большая масса 1 м2, которая благодаря менисковой выталкивающей силе не теряет плавучесть. Для того чтобы легче «поймать» волну цунами (чтобы волна цунами пошла под пленку) и чтобы волна не свернула пленку в рулон, переднюю часть пленки целесообразно изготовить с пониженным значением массы одного квадратного метра и повышенной прочностью на изгиб.Covering the surface of the sea near the coast to be protected by a film with meniscus buoyancy (having, for example, a hydrophobic anti-wettable coating on both sides), one can quench the huge potential energy of the tsunami wave. This is obtained using a device in which, when the tsunami wave is approaching, each section of the
Можно, конечно, использовать вариант стационарной пленки, когда пленка постоянно покрывает поверхность моря вблизи защищаемого побережья. Однако в этом случае пленку следует поставить на якоря, и необходимо смириться с тем, что значительный участок моря будет исключен из мореплавания.You can, of course, use the option of stationary film, when the film constantly covers the surface of the sea near the protected coast. However, in this case, the film should be anchored, and it is necessary to come to terms with the fact that a significant section of the sea will be excluded from navigation.
Именно благодаря большой массе пленки, волна цунами, поднимая пленку на большую высоту, производит при этом работу и в результате полностью расходует свою огромную потенциальную энергию. Следовательно, на сравнительно небольшой длине пленки можно полностью демпфировать волну цунами.Due to the large mass of the film, the tsunami wave, lifting the film to a great height, does the job and, as a result, completely expends its huge potential energy. Consequently, a tsunami wave can be completely damped over a relatively short film length.
Однако остается задача по максимальному снижению кинетической энергии огромной массы воды. В этом плане можно использовать мощные опоры, прочно скрепленные с дном моря и выполненные, например, из железобетона, на которых установлены неподвижные оси шпулек. Опоры могут быть выполнены выдвижными, например телескопического типа. Каждая такая опора оснащается турбулизирующими элементами. Турбулизирующие элементы в виде, например, жестких стержней или гибких пластин (в последнем случае они могут, например, быть выдвижными и устанавливаться в момент опасности от волны цунами) с сечением плохообтекаемой формы целесообразно установить также между смежными опорами. Это должно явиться мощным гидравлическим сопротивлением на пути движения массы воды для существенного снижения ее кинетической энергии и, следовательно, скорости. Понятно, что затопления прибрежных участков суши избежать не удастся. Задача состоит в том, чтобы максимально снизить скорость затопления и, тем самым, максимально избежать человеческих жертв и материальных разрушений.However, the task remains to minimize the kinetic energy of a huge mass of water. In this regard, it is possible to use powerful supports firmly fastened to the bottom of the sea and made, for example, of reinforced concrete, on which the fixed axles of the bobbins are mounted. Supports can be made retractable, for example, telescopic type. Each such support is equipped with turbulizing elements. It is advisable to install turbulizing elements in the form of, for example, rigid rods or flexible plates (in the latter case, for example, they can be retractable and installed at the time of danger from a tsunami wave) with a cross-section of a poorly streamlined shape between adjacent supports. This should be a powerful hydraulic resistance in the path of movement of the mass of water to significantly reduce its kinetic energy and, consequently, speed. It is clear that flooding of coastal land areas cannot be avoided. The task is to minimize the speed of flooding and, thereby, to minimize human casualties and material damage.
Таким образом, заявляемые способ и устройство позволяют обеспечить надежное жизнеобеспечение защищаемого морского побережья от волны цунами.Thus, the claimed method and device can provide reliable life support of the protected sea coast from tsunami waves.
Claims (12)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012115987/11A RU2540184C2 (en) | 2012-04-20 | 2012-04-20 | Method to protect coast against tsunami and device for its realisation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012115987/11A RU2540184C2 (en) | 2012-04-20 | 2012-04-20 | Method to protect coast against tsunami and device for its realisation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012115987A RU2012115987A (en) | 2013-10-27 |
| RU2540184C2 true RU2540184C2 (en) | 2015-02-10 |
Family
ID=49446332
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012115987/11A RU2540184C2 (en) | 2012-04-20 | 2012-04-20 | Method to protect coast against tsunami and device for its realisation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2540184C2 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2130525C1 (en) * | 1998-03-11 | 1999-05-20 | Таланов Борис Петрович | Method for dampening energy of waves in coastal sea zone |
| RU2278200C2 (en) * | 2003-12-04 | 2006-06-20 | ФГОУ ВПО "Новочеркасская государственная мелиоративная академия" НГМА | Protective emergency structure |
| CN1804224A (en) * | 2005-01-10 | 2006-07-19 | 龙巧林 | Tsunami preventing method |
| RU2457045C1 (en) * | 2011-03-01 | 2012-07-27 | Вячеслав Кириллович Верхоломов | Method of protecting building roofing against formation of icicles on its edge |
-
2012
- 2012-04-20 RU RU2012115987/11A patent/RU2540184C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2130525C1 (en) * | 1998-03-11 | 1999-05-20 | Таланов Борис Петрович | Method for dampening energy of waves in coastal sea zone |
| RU2278200C2 (en) * | 2003-12-04 | 2006-06-20 | ФГОУ ВПО "Новочеркасская государственная мелиоративная академия" НГМА | Protective emergency structure |
| CN1804224A (en) * | 2005-01-10 | 2006-07-19 | 龙巧林 | Tsunami preventing method |
| RU2457045C1 (en) * | 2011-03-01 | 2012-07-27 | Вячеслав Кириллович Верхоломов | Method of protecting building roofing against formation of icicles on its edge |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012115987A (en) | 2013-10-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2576915B1 (en) | Buoy and system comprising a buoy for minimizing beach erosion and other applications for attenuating water surface activity | |
| KR101621806B1 (en) | Spar type floating structure | |
| JP3110611U (en) | Floating building | |
| JP2007077758A (en) | Base isolation building coping with flood damage | |
| US4225268A (en) | Breakwater pier apparatus | |
| EP3746602B1 (en) | Wave capturing and attenuating structure | |
| CA1052109A (en) | Breakwater | |
| RU2540184C2 (en) | Method to protect coast against tsunami and device for its realisation | |
| Rahman et al. | Experimental investigation on the stability of bride girder against tsunami forces | |
| TWI780059B (en) | Floating support structure comprising a floater and a heave plate provided with a row of orifices | |
| JP4305872B2 (en) | Tsunami breakwater | |
| CN207157469U (en) | Nacelle formula preventing seabed base is dragged in a kind of anti-fishing | |
| GB2506452B (en) | Dynamic tuning for wave energy conversion | |
| US20100263366A1 (en) | Wave pump used to transform the wave energy into another type of usable energy | |
| TWI791451B (en) | Floating support structure comprising a floater and a heave plate with section varying with depth | |
| JP2014020188A (en) | Apparatus for mitigating mass transportation energy of tsunami | |
| JP2016089345A (en) | Device for preventing collision of floating wreckage | |
| CN215052632U (en) | Novel floating frame breakwater | |
| JP7245145B2 (en) | Seafloor crustal deformation observation equipment | |
| JP5511741B2 (en) | Rescue equipment | |
| Özgül et al. | Two experimental fish aggregating systems (fads) in the Aegean sea: their design and application | |
| US11746495B2 (en) | Floating foundation | |
| KR102192138B1 (en) | Water level control system of floating marine structure | |
| JP6749571B2 (en) | Tsunami attenuation groove structure | |
| JP5875795B2 (en) | Elevating support structure for floating bridge |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180421 |