RU2596137C1 - Method of tsunami destruction - Google Patents
Method of tsunami destruction Download PDFInfo
- Publication number
- RU2596137C1 RU2596137C1 RU2015135555/13A RU2015135555A RU2596137C1 RU 2596137 C1 RU2596137 C1 RU 2596137C1 RU 2015135555/13 A RU2015135555/13 A RU 2015135555/13A RU 2015135555 A RU2015135555 A RU 2015135555A RU 2596137 C1 RU2596137 C1 RU 2596137C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tsunami
- soliton
- modulation
- destruction
- wave
- 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
- Revetment (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для разрушения волновых пакетов (ударных волн, цунами) в различных системах защиты населения и береговой инфраструктуры и объектов от разрушения вследствие воздействия таких ударных волн.The present invention relates to hydraulic engineering and can be used to destroy wave packets (shock waves, tsunamis) in various systems for protecting the population and coastal infrastructure and objects from destruction due to the impact of such shock waves.
Известны способы противодействия цунами (см., например, [1-5]). Рассмотренные методы противодействия цунами (борьбы с цунами) эффективны только тогда, когда противопоставляемые цунами устройства являются непреодолимым препятствием для названного волнового пакета (цунами). В случае если цунами, имеющая большую массу, амплитуду, скорость и, следовательно, импульс тела, имеет амплитуду и импульс тела больше (учитывая изменение амплитуды волны при взаимодействии с препятствием), чем противодействующая сила, импульс, препятствие, то фактически цунами не встречается с непреодолимым препятствием и при прохождении таких препятствий цунами не изменяет свою форму и скорость распространения.Known methods for countering tsunamis (see, for example, [1-5]). The considered methods of tsunami counteraction (tsunami control) are effective only when the devices opposed by the tsunami are an insurmountable obstacle for the named wave packet (tsunami). If a tsunami having a large mass, amplitude, speed and, therefore, the momentum of the body has an amplitude and momentum of the body is greater (taking into account the change in the wave amplitude when interacting with an obstacle) than the opposing force, momentum, obstacle, then the tsunami does not occur with an insurmountable obstacle and when passing through such obstacles the tsunami does not change its shape and speed of propagation.
Из известных наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ разрушения цунами, описанный в [5], заключающийся, в частности, в том, что на цунами оказывается механическое воздействие многими рядами водяных траншей. То есть этот способ противодействия цунами реализует препятствование распространению волны и эффективен только при незначительных значениях массы, амплитуды, скорости и, следовательно, импульса тела цунами. Данный метод не позволяет полностью решить поставленную задачу защиты от цунами.Of the known closest in technical essence and the achieved result is the tsunami destruction method described in [5], which consists, in particular, in that the tsunami is subjected to mechanical action by many rows of water trenches. That is, this method of tsunami counteraction implements the prevention of wave propagation and is effective only with insignificant values of mass, amplitude, speed and, consequently, the momentum of the tsunami body. This method does not fully solve the task of protection against tsunamis.
Задачей предлагаемого технического решения является осуществление такого воздействия на цунами, при котором происходит ее разрушение.The objective of the proposed technical solution is the implementation of such an impact on the tsunami, in which it is destroyed.
Технический результат от использования предлагаемого решения - разрушение цунами.The technical result from the use of the proposed solution is the destruction of the tsunami.
Результат достигается тем, что в способе разрушения цунами, заключающемся в механическом воздействии на цунами, механическое воздействие производят путем модуляции цунами.The result is achieved in that in the tsunami destruction method, which consists in mechanical action on the tsunami, the mechanical effect is produced by modulating the tsunami.
Модуляцию цунами проводят регулярным, периодическим механическим воздействием на подводную часть цунами.Tsunami modulation is carried out by regular, periodic mechanical action on the underwater part of the tsunami.
Кроме того, модуляцию цунами можно проводить комплексом регулярных, периодических механических воздействий на подводную часть цунами.In addition, tsunami modulation can be carried out by a set of regular, periodic mechanical influences on the underwater tsunami.
В частности, регулярное механическое воздействие на подводную часть цунами производят периодически расположенными на пути прохождения цунами подводными препятствиями.In particular, regular mechanical impact on the underwater part of the tsunami is produced by underwater obstacles periodically located on the path of the tsunami.
На дату подачи материалов заявки авторам не известны технические решения, совокупность существенных отличительных признаков которых совпадает с заявляемой.At the filing date of the application materials, the authors are not aware of technical solutions, the set of essential distinguishing features of which coincides with the claimed one.
Предлагаемый способ разрушения цунами поясняется чертежами:The proposed method of tsunami destruction is illustrated by the drawings:
Фиг. 1 представляет НУШ-солитон rs11(x).FIG. 1 represents an NLS soliton r s11 (x).
На фиг. 2 показано воздействие |f1(x)|, оказываемое на НУШ-солитон rs11(x).In FIG. Figure 2 shows the effect of | f 1 (x) | on the NLS soliton r s11 (x).
На фиг. 3 приведен результат Rs11(x) модуляции НУШ-солитона.In FIG. Figure 3 shows the result of R s11 (x) modulation of the NLS-soliton.
На фиг. 4 приведен результат Rs12(x) модуляции НУШ-солитона.In FIG. 4 shows the result of R s12 (x) modulation of the NLS-soliton.
Фиг. 5 представляет КдФ-солитон rk(x).FIG. 5 represents a CDF soliton r k (x).
На фиг. 6 приведен результат Rk11(x) модуляции КдФ-солитона.In FIG. Figure 6 shows the result of R k11 (x) modulation of the KdV soliton.
На фиг. 7 приведен результат Rk12(x) модуляции КдФ-солитона.In FIG. 7 shows the result of R k12 (x) modulation of the KdV soliton.
На фиг. 8 приведен результат Rk12(x) модуляции КдФ-солитона в масштабе.In FIG. Figure 8 shows the result of R k12 (x) modulation of the KdV soliton on a scale.
Фиг. 9 представляет СГ-солитон rg11(x).FIG. 9 represents the SG soliton r g11 (x).
На фиг. 10 показано воздействие |fg1(x)|, оказываемое на СГ-солитон rg11(x).In FIG. Figure 10 shows the effect of | f g1 (x) | on the SG soliton r g11 (x).
На фиг. 11 приведен результат Rg11(x) модуляции СГ-солитона.In FIG. 11 shows the result of R g11 (x) modulation of the SG soliton.
Фиг. 12 представляет СГ-солитон rg21(x).FIG. 12 represents the SG soliton r g21 (x).
Фиг. 13 представляет СГ-солитон rg22(x).FIG. 13 represents the SG soliton r g22 (x).
На фиг. 14 приведен результат Rg21(x) модуляции СГ-солитона.In FIG. 14 shows the result of R g21 (x) modulation of the SG soliton.
На фиг. 15 приведен результат Rg22(x) модуляции СГ-солитона.In FIG. 15 shows the result of R g22 (x) modulation of the SG soliton.
Предлагаемое техническое решение описывается и реализуется, например, следующим образом.The proposed technical solution is described and implemented, for example, as follows.
Известно, что цунами является солитоном [6, с. 144, 220]. При этом солитон согласно общепринятым определениям - волновой пакет [7, с. 571] (обладающий аномально узким спектром), ударная волна [8, с. 214] и уединенная волна [9, 10], сохраняющая свою форму в течение всего срока жизни. То есть солитон обладает большей стабильностью и устойчивостью, чем любой другой волновой пакет, и менее подвержен деформациям, что, собственно, характеризует цунами. При этом цунами обладает поступательным движением. Так как цунами формируются вследствие смещения значительной массы воды, то такой волновой пакет имеет не только надводную часть, но и подводную часть [11, с. 110, 111].It is known that the tsunami is a soliton [6, p. 144, 220]. In this case, according to generally accepted definitions, a soliton is a wave packet [7, p. 571] (having an anomalously narrow spectrum), a shock wave [8, p. 214] and a solitary wave [9, 10], which retains its shape throughout its entire life. That is, the soliton has more stability and stability than any other wave packet, and is less prone to deformations, which, in fact, characterizes the tsunami. In this case, the tsunami has a translational motion. Since tsunamis form due to the displacement of a significant mass of water, such a wave packet has not only a surface part, but also an underwater part [11, p. 110, 111].
Цунами (солитон) как волновой пакет на глубокой воде обычно описывается солитонным решением кубического нелинейного уравнения Шредингера (НУШ-солитон), хотя возможно использование солитонного решения уравнения Кортевега-де Фриза (КдФ-солитон). На мелкой воде, как правило, цунами описывается как КдФ-солитон. При этом известные формы цунами (ударной волны), вследствие поступательного движения, вблизи берега характеризуются опрокидыванием вершины (гребня), образование которой и опрокидывание связано с затормаживанием движения подводной части цунами вблизи берега - придонной массы воды (на мелкой воде) (расположенной под так называемой подошвой волны [1, с. 8; 12, с. 31]) при сохранении скорости гребня. Тем не менее, до опрокидывания гребня цунами как волна, наносящая удар, адекватно описывается солитонным решением нелинейного уравнения Кортевега-де Фриза (КдФ), а после опрокидывания - как КдФ-солитон с учетом уравнений движения.A tsunami (soliton) as a wave packet in deep water is usually described by a soliton solution of the cubic nonlinear Schrödinger equation (NLS-soliton), although it is possible to use a soliton solution of the Korteweg-de Vries equation (KdF soliton). In shallow water, as a rule, a tsunami is described as a KdF soliton. Moreover, the known forms of the tsunami (shock wave), due to translational motion, near the coast are characterized by the tip (crest) tipping, the formation of which and tipping is associated with the inhibition of the movement of the underwater part of the tsunami near the coast - the bottom mass of water (in shallow water) (located under the so-called the sole of the wave [1, p. 8; 12, p. 31]) while maintaining the speed of the ridge. However, before the tsunami crest overturns, the wave causing the shock is adequately described by the soliton solution of the nonlinear Korteweg-de Vries (KdF) equation, and after the rollover, it is described as the KdF soliton taking into account the equations of motion.
Поднятый (например, вследствие сейсмических процессов) и распространяющийся слой жидкости (который в дальнейшем может быть оформлен как НУШ- или КдФ-солитон) описывается, как кинк, т.е. случай солитонного решения уравнения синус Гордона (СГ-солитон).A raised (for example, due to seismic processes) and propagating liquid layer (which can later be formed as a NLS or KdF soliton) is described as a kink, i.e. the case of a soliton solution of the Gordon sine equation (SG-soliton).
Известно, что наивысшей формой солитона является НУШ-солитон (солитонное решение кубического нелинейного уравнения Шредингера (НУШ)), вырождение которого приводит к КдФ-солитону, который, в свою очередь, может быть преобразован в СГ-солитон (солитонное решение уравнения синус Гордона, sin-Гордон, sine-Gordon, или, при вырождении - уравнения Клейна-Гордона) [9, 10].It is known that the highest form of a soliton is the NLS-soliton (the soliton solution of the cubic nonlinear Schrödinger equation (NLS)), the degeneracy of which leads to the KdV soliton, which, in turn, can be converted to the SG-soliton (soliton solution of the Gordon sine equation, sin-Gordon, sine-Gordon, or, when degenerate, the Klein-Gordon equation) [9, 10].
То есть по сути задача разрушения цунами сводится к задаче разрушения солитона.That is, in essence, the problem of tsunami destruction is reduced to the problem of the destruction of a soliton.
Солитоны являются резонансными образованиями и существуют только в резонансных системах, которые разрешают существование таких солитонов [9; 10; 13, с. 20]. Береговая линия (размеры бухт и т.п.) влияет на свойства резонансных систем.Solitons are resonant formations and exist only in resonant systems that allow the existence of such solitons [9; 10; 13, p. twenty]. The coastline (dimensions of bays, etc.) affects the properties of resonant systems.
В рамках существующей резонансной системы могут существовать только те солитоны, которые ею разрешены (в т.ч. которые имеют необходимые параметры и характеристики), в противном случае, солитоны дестабилизируются [9; 10; 13, с. 20]. К характеристикам солитона относится его частотный спектр. То есть значительное увеличение спектра волнового пакета влечет его разрушение. При этом любая модуляция солитона приводит к тому, что результирующий волновой пакет (результат модуляции солитона) будет иметь больший спектр, чем исходные импульс и колебание (и модулируемый, и модулирующий), что в данном случае изменяет условия существования солитона (с учетом его модуляции) в резонаторе и, как указано, приводит к его разрушению.Within the framework of the existing resonant system, only those solitons that are allowed to exist (including those that have the necessary parameters and characteristics) can exist, otherwise, the solitons are destabilized [9; 10; 13, p. twenty]. The characteristics of the soliton include its frequency spectrum. That is, a significant increase in the spectrum of the wave packet entails its destruction. Moreover, any modulation of the soliton leads to the fact that the resulting wave packet (the result of modulation of the soliton) will have a larger spectrum than the initial pulse and oscillation (both modulated and modulating), which in this case changes the conditions for the existence of the soliton (taking into account its modulation) in the cavity and, as indicated, leads to its destruction.
В отличие от прототипа и аналогов, в которых описывается изменение свойств резонансных систем, в предлагаемом техническом решении для достижения поставленной цели (разрушение цунами), следует механическим образом изменить свойства солитона, существующего и распространяющегося в данной системе. Указанное искусственное увеличение спектра солитона при его модуляции является требуемым изменением свойств солитона.In contrast to the prototype and analogues, which describe the change in the properties of resonant systems, in the proposed technical solution to achieve the goal (tsunami destruction), it is necessary to mechanically change the properties of the soliton existing and propagating in this system. The indicated artificial increase in the spectrum of the soliton upon its modulation is the required change in the properties of the soliton.
Увеличение спектра волнового пакета возможно при его модуляции (например, при перемножении с другим волновым пакетом или колебанием). Модуляция обеспечивается многократным (не одиночным) и регулярным механическим воздействием (или комплексом воздействий).An increase in the spectrum of the wave packet is possible when it is modulated (for example, when multiplying with another wave packet or oscillation). Modulation is provided by repeated (not single) and regular mechanical action (or a complex of actions).
Модуляцию солитона проводят аналогично модуляции любого другого волнового пакета. Так как определение несущего колебания солитона проблематично (в отличие от определения несущей ординарных импульсов, что необходимо для модуляции импульсов по их несущей), то требуемую модуляцию волнового пакета следует проводить как воздействие на огибающую такого импульса (солитона). Модуляция солитона может носить избыточный характер, что приведет к разрушению соответствующего волнового пакета (что описано в литературе [14]). Аналитически это обосновывается как результат перемножения исходного импульса (солитона) с двумя колебаниями с некратными частотами. Спектр результирующего волнового пакета увеличен (сравнительно со спектром исходного импульса-солитона) за счет образования большого количества суммо-разностных и комбинационных частот, составляющих спектра, по которым распределяется энергия.The soliton is modulated in the same way as the modulation of any other wave packet. Since the determination of the carrier oscillation of a soliton is problematic (in contrast to the determination of the carrier of ordinary pulses, which is necessary to modulate the pulses by their carrier), the required modulation of the wave packet should be carried out as an effect on the envelope of such a pulse (soliton). Modulation of the soliton may be excessive, which will lead to the destruction of the corresponding wave packet (as described in the literature [14]). Analytically, this is justified as a result of multiplication of the initial pulse (soliton) with two oscillations with non-multiple frequencies. The spectrum of the resulting wave packet is increased (compared with the spectrum of the initial pulse-soliton) due to the formation of a large number of sum-difference and combinational frequencies that make up the spectrum over which the energy is distributed.
Аналитически и экспериментально (для критических и вырожденных условий и случаев) уже рассмотрено разрушение различных волновых пакетов (как электрических, так и механических импульсов на механическом маятнике) [15, 16].Analytically and experimentally (for critical and degenerate conditions and cases), the destruction of various wave packets (both electrical and mechanical pulses on a mechanical pendulum) has already been considered [15, 16].
Как указывалось, цунами на глубокой воде описывается НУШ-солитоном, определяемым по стандартному выражению [9; 10; 17, с.166; 18, с. 31; 19, с. 87]:As indicated, a tsunami in deep water is described by a NLS soliton determined by the standard expression [9; 10; 17, p. 166; 18, p. 31; 19, p. 87]:
При значениях η11=1, ξ11=0, φ11=0, x011=0, при текущем значении t=0, форма солитона rs11(x) приводится на фиг. 1.For values of η 11 = 1, ξ 11 = 0, φ 11 = 0, x 011 = 0, for the current value of t = 0, the form of the soliton r s11 (x) is shown in FIG. one.
Как пример, воздействие осуществляется модулем обыкновенного гармонического колебания |f1(x)| (2) при параметрах A1=0,5, φ2=0 (фиг. 2).As an example, the effect is carried out by the ordinary harmonic oscillation module | f 1 (x) | (2) with parameters A 1 = 0.5, φ 2 = 0 (Fig. 2).
Результаты различных видов модуляции Rs11(x) (3) и Rs12(x) (4) приведены на фиг. 3, фиг. 4 соответственно.The results of various types of modulation R s11 (x) (3) and R s12 (x) (4) are shown in FIG. 3, FIG. 4 respectively.
По сути, Rs12(x) (4) представляет разрушение НУШ-солитона вследствие его модуляции комплексом воздействий.In fact, R s12 (x) (4) represents the destruction of the NLS soliton due to its modulation by a complex of actions.
В результате модуляции исходный солитон преобразуется в модулированный сигнал, который представляет пакет обыкновенных волн (в отличие от исходного волнового пакета - НУШ-солитона). Такие модулированные сигналы не являются ударными волнами и не могут нанести ущерб, сопоставимый с воздействием цунами - НУШ-солитона.As a result of modulation, the initial soliton is converted into a modulated signal, which is a packet of ordinary waves (in contrast to the original wave packet, the NLS soliton). Such modulated signals are not shock waves and cannot cause damage comparable to the action of a tsunami - NLS-soliton.
Приведенная возможность разрушения более общей формы солитона (НУШ) показывает возможность разрушения и низших форм солитона (КдФ и СГ).The above possibility of destruction of a more general form of a soliton (NLS) shows the possibility of destruction of the lower forms of a soliton (KdF and SG).
Как указывалось, цунами на мелкой воде и в некоторых случаях на глубокой воде описывается КдФ-солитоном, определяемым как [6, сс. 222, 281; 17, сс. 16, 18]:As indicated, the tsunami in shallow water and in some cases in deep water is described by the KdF soliton, defined as [6, p. 222, 281; 17, ss 16, 18]:
Форма такого КдФ-солитона при параметре v=102 при текущем значении t=0 приведена на фиг. 5.The shape of such a CDF soliton with the parameter v = 10 2 at the current value t = 0 is shown in FIG. 5.
В случае если модуляция производится гармоническим колебанием fk1(x) (при параметрах B1=0,01, φ3=0) (6) и другими гармоническими колебаниями, варианты результата такой модуляции Rk11(x) (7) и Rk12(x) (8) приведены на фиг. 6, фиг. 7, соответственно. Кроме того, для наглядности результат модуляции Rk12(x) приведен в увеличенном масштабе на фиг. 8.If the modulation is performed by harmonic oscillation f k1 (x) (with parameters B 1 = 0.01, φ 3 = 0) (6) and other harmonic oscillations, the variants of the result of such modulation are R k11 (x) (7) and R k12 (x) (8) are shown in FIG. 6, FIG. 7, respectively. In addition, for clarity, the modulation result R k12 (x) is shown on an enlarged scale in FIG. 8.
Как и в случае с разрушением НУШ-солитона регулярное, гармоническое воздействие на КдФ-солитон приводит к его разрушению (преобразованию из ударной волны) на группу обыкновенных волн разной амплитуды, которые не могут нанести ущерб аналогичный результату воздействия цунами - КдФ-солитона. При этом Rk12(x) (8) показывает разрушение КдФ-солитона комплексом регулярных, периодических воздействий.As in the case of the destruction of the NLS-soliton, a regular, harmonic effect on the KdV-soliton leads to its destruction (transformation from a shock wave) on a group of ordinary waves of different amplitudes, which cannot cause damage similar to the result of the action of a tsunami - KdF-soliton. Moreover, R k12 (x) (8) shows the destruction of the KdV-soliton by a complex of regular, periodic actions.
Основное уравнение СГ-солитона rg11(x) (9) [17, с. 154] при текущем значении t=0 визуализуется при параметрах a=1, γ=1 как кинк (рис. 9).The basic equation of the SG soliton is r g11 (x) (9) [17, p. 154] at the current value t = 0 it is visualized with the parameters a = 1, γ = 1 as a kink (Fig. 9).
Но даже в этом случае монолитный слой (кинк) может быть разрушен модуляцией (перемножением) обыкновенным синусоидальным колебанием (не говоря уже о более сложных колебаниях) - как указывалось, принципиально важным является то, чтобы воздействие носило регулярный, периодический характер.But even in this case, the monolithic layer (kink) can be destroyed by modulation (multiplication) by an ordinary sinusoidal oscillation (not to mention more complex oscillations) - as indicated, it is fundamentally important that the effect be regular, periodic in nature.
Пример такого обыкновенного воздействия |fg1(x)| (10) при амплитуде C1=0,5 и фазе φ4=0 приведен на фиг. 10, а результат (Rg11(x) (11)) такого воздействия на кинк дается на фиг. 11.An example of such an ordinary exposure | f g1 (x) | (10) with an amplitude of C 1 = 0.5 and a phase of φ 4 = 0 is shown in FIG. 10, and the result (R g11 (x) (11)) of such an effect on the kink is given in FIG. eleven.
Варианты описания и построения кинков rg21(x) (12) [6, с. 281] при параметрах ω0=0,1, v0=0,1, V1=0,1, и rg22(x) (13) [6, с. 281], при параметрах v2=1, α=0,9, а также результаты воздействия |fg1(x)| (10) на такие солитоны - Rg21(x) (14), Rg21(x) (15), приведены на фиг. 12, фиг. 13, фиг. 14, фиг. 15 соответственно.Variants of description and construction of kinks r g21 (x) (12) [6, p. 281] with parameters ω 0 = 0.1, v 0 = 0.1, V 1 = 0.1, and r g22 (x) (13) [6, p. 281], with parameters v 2 = 1, α = 0.9, as well as the results of exposure | f g1 (x) | (10) for such solitons — R g21 (x) (14), R g21 (x) (15), are shown in FIG. 12, FIG. 13, FIG. 14, FIG. 15 respectively.
Таким образом, показано, что при регулярном, периодическом воздействии (или комплексе таких воздействий) на солитоны основных видов (НУШ-солитон, КдФ-солитон, СГ-солитон), что фактически является модуляцией таких солитонов (практически, реализуемой за счет, например, перемножения солитона с гармоническим колебанием), исходные солитоны (как “монолитные” волновые пакеты - одиночные импульсы) разрушаются с образованием группы обыкновенных волн, хотя и с большой амплитудой. Образованные (вследствие рассмотренного воздействия) обыкновенные волны, конечно, опасны (за счет большой амплитуды и, возможно, большой частоты следования), но такая опасность не сравнима с опасностью от действия цунами.Thus, it has been shown that with a regular, periodic effect (or a complex of such actions) on solitons of the main types (NLS-soliton, KdV-soliton, SG-soliton), which is actually a modulation of such solitons (practically realized due to, for example, multiplication of a soliton with harmonic vibration), the initial solitons (as “monolithic” wave packets - single pulses) are destroyed with the formation of a group of ordinary waves, albeit with a large amplitude. The ordinary waves formed (as a result of the considered effect) are, of course, dangerous (due to the large amplitude and, possibly, high repetition rate), but such a danger is not comparable with the danger from the action of a tsunami.
Частота, амплитуда и фаза воздействия (каждого элемента комплекса воздействий) может быть определена с помощью моделирования, как приводящая к требуемому или приемлемому (в каждом конкретном случае) разрушению солитона (цунами). При выборе амплитуды воздействия необходимо учитывать, что воздействие с малой амплитудой может быть «проигнорировано» большой ударной волной, т.к. в этом случае технически затруднительно подвергнуть модуляции всю массу воды в цунами (подводную и надводную части цунами) слабым воздействием, что приводит к модуляции только сравнимой части модулируемого волнового пакета.The frequency, amplitude and phase of the action (of each element of the action complex) can be determined by modeling, as leading to the required or acceptable (in each case) destruction of the soliton (tsunami). When choosing the amplitude of the impact, it is necessary to take into account that the effect with a small amplitude can be "ignored" by a large shock wave, because in this case, it is technically difficult to modulate the entire mass of water in the tsunami (underwater and surface parts of the tsunami) with a weak effect, which leads to the modulation of only a comparable part of the modulated wave packet.
Требуется также учесть, что в случае широкого фронта волны рассмотренное воздействие (комплекс воздействий) должно иметь фронт больше чем несколько амплитуд разрушаемой волны. В противном случае разрушенный участок цунами будет восстановлен в порядке дифракции волны. Глубина защищаемой зоны определяется именно дифракцией ударной волны на зоне разрушения (с учетом полной ширины цунами или ее части и ширины воздействия по фронту цунами).It is also necessary to take into account that in the case of a wide wave front, the considered action (complex of actions) must have a front greater than several amplitudes of the wave being destroyed. Otherwise, the destroyed tsunami will be restored in the order of diffraction of the wave. The depth of the protected zone is determined precisely by the diffraction of the shock wave in the destruction zone (taking into account the full width of the tsunami or its part and the width of the impact along the tsunami front).
Из изложенного следует, что модуляция цунами (солитонов разных типов) за счет регулярного, периодического воздействия приводит к эффективному разрушению упомянутых волновых пакетов.It follows from the foregoing that the modulation of tsunamis (of different types of solitons) due to regular, periodic exposure leads to the effective destruction of the mentioned wave packets.
При этом модуляция цунами более сложными периодическими воздействиями, чем гармонические колебания (их модулем) с постоянной амплитудой и фазой приведут к более существенному разрушению соответствующих волновых пакетов.In this case, tsunami modulation by more complex periodic effects than harmonic oscillations (by their modulus) with constant amplitude and phase will lead to more substantial destruction of the corresponding wave packets.
Осуществление модуляции цунами может производиться регулярными (периодическими) механическими воздействиями на подводную часть соответствующего солитона.Tsunami modulation can be carried out by regular (periodic) mechanical actions on the underwater part of the corresponding soliton.
Воздействие на подводную часть цунами влияет на весь солитон, т.к. цунами является не поперечной, а продольно-поперечной волной и представляет собой массу воды с поступательным движением. При этом поступательно перемещается и надводная часть солитона, и подводная часть волны, что и вызывает увеличение амплитуды солитона и его замедление (с увеличением амплитуды) при уменьшении глубины (при переходе на мелководье). Равным образом увеличение амплитуды происходит при сужении фронта распространяющегося солитона (например, при входе волны в бухту).Impact on the underwater part of the tsunami affects the entire soliton, because a tsunami is not a transverse, but a longitudinal-transverse wave and represents a mass of water with translational motion. In this case, both the surface part of the soliton and the underwater part of the wave are progressively moving, which causes an increase in the amplitude of the soliton and its deceleration (with increasing amplitude) with decreasing depth (when switching to shallow water). Similarly, an increase in amplitude occurs when the front of the propagating soliton narrows (for example, when a wave enters a bay).
Возможным вариантом механического воздействия - модуляции цунами (волнового пакета, импульса, солитона) является «гребенка» (из подводных широких препятствий, барьеров, относительно близкорасположенных к поверхности - чтобы оказывать воздействие на подводную часть проходящей волны), проходя через которую солитон получает избыточную модуляцию и, следовательно, разрушается. Барьеры могут быть выполнены из цемента, бетона или железобетона в соответствии с [4].A possible variant of mechanical action - modulation of the tsunami (wave packet, momentum, soliton) is a “comb” (from wide underwater obstacles, barriers relatively close to the surface - to affect the underwater part of the transmitted wave), passing through which the soliton receives excessive modulation and therefore collapses. Barriers can be made of cement, concrete or reinforced concrete in accordance with [4].
Количество линий барьеров по глубине - не менее 3 линий, т.к. двух недостаточно для модуляции. Большее количество линий барьеров (более трех) может быть применено для воздействия на цунами с большим импульсом тела. То есть чем больше импульс тела, тем большее количество линий барьеров может потребоваться для модулирования такой волны. Количество линий (барьеров) и их характеристики (параметры), определяются, например, при моделировании, аналогичном приведенному, для конкретных, реальных случаев с выбранным априори разбросом значений импульса тела цунами (амплитудой, скоростью и массой).The number of barrier lines in depth - at least 3 lines, because two is not enough for modulation. A larger number of barrier lines (more than three) can be applied to influence a tsunami with a large momentum of the body. That is, the greater the momentum of the body, the greater the number of barrier lines may be required to modulate such a wave. The number of lines (barriers) and their characteristics (parameters) are determined, for example, in simulations similar to the above for specific, real cases with a priori chosen spread of tsunami body momentum values (amplitude, speed and mass).
Линии препятствий выполняются в виде широких (больше ширины защищаемой зоны не менее чем на длину подошвы волны с каждой стороны и общей шириной не менее трех длин подошвы волны) барьеров, трапецеидального или прямоугольного сечения. Сечение барьеров определяется только из соображений устойчивости при их подводном расположении и при воздействии на них большой массы воды. В данном случае под длиной подошвы принимается длина между наиболее низкими местами волны перед передним фронтом и после заднего фронта.Obstacle lines are made in the form of wide (greater than the width of the protected zone not less than the length of the sole of the wave on each side and the total width of at least three lengths of the sole of the wave) barriers, trapezoidal or rectangular section. The cross-section of barriers is determined only for reasons of stability when they are underwater and when exposed to a large mass of water. In this case, the length between the lowest places of the wave in front of the leading edge and after the trailing edge is taken under the length of the sole.
Уровень требуемого воздействия рассчитывается аналитически (по вышеприведенному алгоритму и аналитическим выражениям). Глубина расположения барьеров в «гребенке» (как и период их расположения - расстояние между ними) так же рассчитываются как обеспечивающие требуемый уровень разрушения цунами. Частота расположения барьеров соответствует частоте модулирующего колебания (или частотам комплекса воздействий). Иначе - расстояние между линиями барьеров соответствует или длине волны модулирующего колебания, или расстоянию между максимумами функции воздействия (см., например, фиг. 2, фиг. 10).The level of the required impact is calculated analytically (according to the above algorithm and analytical expressions). The depth of the barriers in the "comb" (as well as the period of their location - the distance between them) are also calculated as providing the required level of tsunami destruction. The frequency of the location of the barriers corresponds to the frequency of the modulating oscillation (or the frequencies of the complex of actions). Otherwise, the distance between the lines of the barriers corresponds to either the wavelength of the modulating oscillation or the distance between the maxima of the exposure function (see, for example, Fig. 2, Fig. 10).
Требуемые расчеты могут быть выполнены моделированием механического воздействия «гребенки» на цунами (моделированием модуляции цунами) в соответствии с моделями, указанными выше.The required calculations can be performed by modeling the mechanical action of the “comb” on the tsunami (modeling tsunami modulation) in accordance with the models indicated above.
При этом в выражениях солитонов учитывается связь скорости распространения цунами с его амплитудой. Уровень (амплитуда) требуемого воздействия на цунами (следовательно, и другие характеристики такого воздействия) определяют глубину модуляции.Moreover, in the expressions of solitons, the relationship between the tsunami propagation velocity and its amplitude is taken into account. The level (amplitude) of the required impact on the tsunami (hence, other characteristics of such an impact) determines the modulation depth.
Цунами, имеющая поступательное движение, проходя через такую «гребенку», будет не только модулирована, но и частично рассеяна на таких препятствиях. Количество линий барьеров не ограничивается.A tsunami with forward motion passing through such a “comb” will be not only modulated, but also partially scattered by such obstacles. The number of barrier lines is not limited.
Кроме того, принимается, что ширина разрушаемого участка цунами (по ширине препятствий) существенно меньше ширины фронта цунами.In addition, it is assumed that the width of the tsunami being destroyed (along the width of the obstacles) is significantly less than the width of the tsunami front.
Глубина защищаемой зоны определяется исходя из ширины барьеров в соответствии со стандартными положениями дифракции волн на краях препятствий и последующей интерференции волн.The depth of the protected zone is determined based on the width of the barriers in accordance with the standard positions of the diffraction of waves at the edges of obstacles and subsequent interference of waves.
Также механическое воздействие на цунами может быть осуществлено, например, восходящими потоками (в местах, в которых должны быть барьеры) или взрывами (с мощностью, определяемой требуемым уровнем модуляции для массы цунами), или иными методами.Also, mechanical action on a tsunami can be carried out, for example, by ascending flows (in places where there should be barriers) or explosions (with power determined by the required modulation level for the tsunami mass), or other methods.
Таким образом, модуляция цунами, в том числе выполняемая регулярным, периодическим механическим воздействием (или комплексом механических воздействий) на цунами (в данном случае на подводную часть цунами) решает поставленную задачу - разрушение цунами. Обеспечение соответствующей модуляции цунами позволяет разрушить такой волновой пакет, обладающий значительным импульсом тела.Thus, tsunami modulation, including that performed by regular, periodic mechanical action (or a set of mechanical actions) on the tsunami (in this case, the underwater part of the tsunami) solves the problem - the destruction of the tsunami. Providing the appropriate modulation of the tsunami allows you to destroy such a wave packet, which has a significant momentum of the body.
Предлагаемое техническое решение обеспечивает достижение поставленной цели, разрушение цунами. В предлагаемом способе осуществляется именно противодействие цунами (разрушение волны, а не препятствование распространению в отличие от прототипа и других известных способов противодействия цунами [1-5], в которых противодействие цунами осуществляется за счет препятствования распространению волнового пакета) за счет механического воздействия на нее, приводящего к ее разрушению. То есть в прототипе и в других известных способах противодействия цунами [1-5] изменяют характеристики резонансной системы, в которой существует и распространяется цунами, тогда как в предлагаемом техническом решении изменяют характеристики (параметры) самой волны (цунами), что приводит к невозможности ее существования (в исходном виде) в такой резонансной системе с фиксированными характеристиками системы и, следовательно, к ее (цунами) разрушению.The proposed technical solution ensures the achievement of the goal, the destruction of the tsunami. In the proposed method, it is precisely the tsunami counteraction (breaking the wave, and not the prohibition of propagation, in contrast to the prototype and other known methods of tsunami counteraction [1-5], in which the tsunami counteraction is carried out by preventing the propagation of the wave packet) due to the mechanical impact on it, leading to its destruction. That is, in the prototype and in other known methods of tsunami counteraction [1-5], the characteristics of the resonant system in which the tsunami exists and propagates are changed, while in the proposed technical solution, the characteristics (parameters) of the wave (tsunami) are changed, which makes it impossible existence (in its original form) in such a resonant system with fixed characteristics of the system and, therefore, to its (tsunami) destruction.
ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИUSED SOURCES
1. Воробьев Ю.Л. Цунами: предупреждение и защита / Ю.Л. Воробьев, В.А. Акимов, Ю.И. Соколов. М.: МЧС России, 2006, 264 с. / E-address: http://www.mchs.gov.ru/upload/site1/library/KH6MKDi8TG.pdf (извлечено 07.02.2015 г.).1. Vorobyov Yu.L. Tsunami: warning and protection / Yu.L. Vorobiev, V.A. Akimov, Yu.I. Sokolov. M .: EMERCOM of Russia, 2006, 264 p. / E-address: http://www.mchs.gov.ru/upload/site1/library/KH6MKDi8TG.pdf (retrieved February 7, 2015).
2. Патент РФ №2489544, 2012. МПК E02B 3/04. Опубликовано 10.08.2013. Устройство для зашиты побережий от волн / Г.С. Хромов.2. RF patent No. 2489544, 2012.
3. Патент РФ №2524814, 2013. МПК E02B 3/04. Опубликовано 10.08.2014. Цунами-гаситель / Н.В. Ясаков.3. RF patent No. 2524814, 2013.
4. Патент РФ №2474643, 2011. МПК E02B 3/04. Опубликовано 10.02.2013. Способ и сооружение для ослабления разрушающих действий цунами / М.Я. Бикбау, У.М. Бикбау, Я.М. Бикбау, И. Элкинд, Г. Элкинд.4. RF patent No. 2474643, 2011.
5. Патент РФ №2308058, 2005. МПК G01V 9/00. Опубликовано 10.10.2007. Способ борьбы с цунами / В.Ч. Цой.5. RF patent No. 2308058, 2005. IPC G01V 9/00. Published on October 10, 2007. The way to deal with tsunamis / V.Ch. Choi.
6. Филиппов А.Т. Многоликий солитон / А.Т. Филиппов. М.: Наука, 1990, 288 с.6. Filippov A.T. The Many-Faced Soliton / A.T. Filippov. M .: Nauka, 1990, 288 p.
7. Физическая энциклопедия. Т. 4. Пойнтинга-Робертсона - Стримеры / Гл. ред. А.М. Прохоров. М.: Советская энциклопедия, 1994, 704 с.7. Physical encyclopedia. T. 4. Poynting-Robertson - Streamers / Ch. ed. A.M. Prokhorov. M .: Soviet Encyclopedia, 1994, 704 p.
8. Физическая энциклопедия. Т. 5. Стробоскопические приборы - Яркость / Гл. ред. А.М. Прохоров. М.: Большая Российская энциклопедия, 1998, 760 с.8. Physical encyclopedia. T. 5. Stroboscopic devices - Brightness / Ch. ed. A.M. Prokhorov. M .: Big Russian Encyclopedia, 1998, 760 p.
9. Башкиров М. М. Парадокс Эйнштейна-Подольского-Розена, солитоны и дальнодействие / М.М. Башкиров, И.А. Володин, А.А. Конотоп, Г.П. Почанин, В.И. Сергеев, З.Н. Федорова // Вопросы радиоэлектроники. Сер. Общетехническая (ОТ). 2011, Вып. 2, С. 162-202.9. Bashkirov M. M. The Einstein-Podolsky-Rosen paradox, solitons and long-range action / M.M. Bashkirov, I.A. Volodin, A.A. Konotop, G.P. Pochanin, V.I. Sergeev, Z.N. Fedorova // Questions of radio electronics. Ser. General technical (OT). 2011, vol. 2, S. 162-202.
10. Рухадзе А.А. Взаимосвязи солитонной теории и парадокса Эйнштейна-Подольского-Розена для проявления дальнодействия / А.А. Рухадзе, М.М. Башкиров, И.А. Володин, В.Г. Дмитриев, А.А. Конотоп, В.И. Сергеев, З.Н. Федорова, А.А. Чаплыгин // Нелинейный мир. 2010, Т. 8, №8, С. 475-488.10. Rukhadze A.A. The relationship of the soliton theory and the Einstein-Podolsky-Rosen paradox for the manifestation of long-range action / A.A. Rukhadze, M.M. Bashkirov, I.A. Volodin, V.G. Dmitriev, A.A. Konotop, V.I. Sergeev, Z.N. Fedorova A.A. Chaplygin // Nonlinear World. 2010, T. 8, No. 8, S. 475-488.
11. Кафтанова Ю.В. Специальные функции математической физики. Ч. 3. Моделирование аномальных и экстраординарных природных и техногенных процессов / Ю.В. Кафтанова. Харьков: ЧП Издательство «Новое слово», 2009, 596 с.11. Kaftanova Yu.V. Special functions of mathematical physics.
12. Самойлов К.И. Морской словарь. Т. 2 / К.И. Самойлов. М. - Л.: Государственное Военно-морское издательство НКВМФ Союза ССР, 1941, 168 с.12. Samoilov K.I. Marine Dictionary. T. 2 / K.I. Samoilov. M. - L .: State Naval Publishing House of the NKVMF of the USSR, 1941, 168 p.
13. Сергеев В.И. Солитоны и дальнодействие проявления реакции материальных объектов (теория и эксперимент) / М.М. Башкиров, И.А. Володин, Г.П. Почанин, В.И. Сергеев. Саарбрюкен, ФРГ: Lambert Academic Publishing GmbH & CO. KG, 2012,390 с.13. Sergeev V.I. Solitons and long-range manifestations of the reaction of material objects (theory and experiment) / M.M. Bashkirov, I.A. Volodin, G.P. Pochanin, V.I. Sergeev. Saarbrücken, Germany: Lambert Academic Publishing GmbH & CO. KG, 2012.390 s.
14. Дмитриев В.Г. О разрушении импульсов / В.Г. Дмитриев, А.А. Конотоп, Н.В. Косякин, Г.П. Почанин, В.И. Сергеев, З.Н. Федорова // Радиотехника. 2012, №4, С. 22-29.14. Dmitriev V.G. On the destruction of pulses / V.G. Dmitriev, A.A. Konotop, N.V. Kosyakin, G.P. Pochanin, V.I. Sergeev, Z.N. Fedorova // Radio engineering. 2012, No. 4, pp. 22-29.
15. Башкиров М.М. Об усилении и разрушении механических импульсов за счет дополнительной модуляции, при изменении параметров огибающего колебания / М.М. Башкиров, Н.В. Косякин, Г.П. Почанин, В.И. Сергеев, З.Н. Федорова // Радиопромышленность. 2011, Вып. 3, С. 167-176.15. Bashkirov M.M. About amplification and destruction of mechanical impulses due to additional modulation, when changing the parameters of the envelope of the oscillation / M.M. Bashkirov, N.V. Kosyakin, G.P. Pochanin, V.I. Sergeev, Z.N. Fedorova // Radio industry. 2011, vol. 3, S. 167-176.
16. Почанин Г.П. Усиление КдФ-солитона за счет его дополнительной модуляции и усиления огибающей результирующего сигнала / Г.П. Почанин, В.П. Рубан, В.И. Сергеев, З.Н. Федорова // Радиопромышленность. 2013, Вып. 2, С. 153-170.16. Pochanin G.P. Amplification of a KdF soliton due to its additional modulation and amplification of the envelope of the resulting signal / G.P. Pochanin, V.P. Ruban, V.I. Sergeev, Z.N. Fedorova // Radio industry. 2013, no. 2, S. 153-170.
17. Лэм Дж. мл. Введение в теорию солитонов / Дж. Лэм. Могилев: Бибфизмат, 1997, 294 с.17. Lam J. Jr. Introduction to the theory of solitons / J. Lam. Mogilev: Bibfizmat, 1997, 294 p.
18. Додд Р. Солитоны и нелинейные волновые уравнения / Р. Додд, Дж. Эйлбек, Дж. Гиббон, X. Моррис. М.: Мир, 1988, 694 с.18. Dodd R. Solitons and nonlinear wave equations / R. Dodd, J. Aylbek, J. Gibbon, X. Morris. M .: Mir, 1988, 694 p.
19. Захаров В. Е. Теория солитонов: Метод обратной задачи / В.Е. Захаров, С.В. Манаков, С.П. Новиков, Л.П. Питаевский / Под ред. С.П. Новикова. М.: Наука, 1980, 319 с.19. Zakharov V. E. Theory of solitons: Method of the inverse problem / V.E. Zakharov, S.V. Manakov, S.P. Novikov, L.P. Pitaevsky / Ed. S.P. Novikov. M .: Nauka, 1980, 319 p.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015135555/13A RU2596137C1 (en) | 2015-08-21 | 2015-08-21 | Method of tsunami destruction |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015135555/13A RU2596137C1 (en) | 2015-08-21 | 2015-08-21 | Method of tsunami destruction |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2596137C1 true RU2596137C1 (en) | 2016-08-27 |
Family
ID=56892130
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015135555/13A RU2596137C1 (en) | 2015-08-21 | 2015-08-21 | Method of tsunami destruction |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2596137C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6389710A (en) * | 1986-10-01 | 1988-04-20 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Oceanic wave modulator |
| JPH1181269A (en) * | 1997-09-08 | 1999-03-26 | Ishikawajima Constr Mach Co | Offshore breakwater |
| RU2130525C1 (en) * | 1998-03-11 | 1999-05-20 | Таланов Борис Петрович | Method for dampening energy of waves in coastal sea zone |
| RU2308058C2 (en) * | 2005-03-01 | 2007-10-10 | Василий Чумбекович Цой | Method for seismic sea wave control |
-
2015
- 2015-08-21 RU RU2015135555/13A patent/RU2596137C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6389710A (en) * | 1986-10-01 | 1988-04-20 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Oceanic wave modulator |
| JPH1181269A (en) * | 1997-09-08 | 1999-03-26 | Ishikawajima Constr Mach Co | Offshore breakwater |
| RU2130525C1 (en) * | 1998-03-11 | 1999-05-20 | Таланов Борис Петрович | Method for dampening energy of waves in coastal sea zone |
| RU2308058C2 (en) * | 2005-03-01 | 2007-10-10 | Василий Чумбекович Цой | Method for seismic sea wave control |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Onorato et al. | Triggering rogue waves in opposing currents | |
| Kharif et al. | Physical mechanisms of the rogue wave phenomenon | |
| Grosso et al. | Soliton instabilities and vortex street formation in a polariton quantum fluid | |
| Li et al. | Why rogue waves occur atop abrupt depth transitions | |
| Bouchut et al. | Frontal geostrophic adjustment and nonlinear wave phenomena in one-dimensional rotating shallow water. Part 2. High-resolution numerical simulations | |
| Toffoli et al. | Occurrence of extreme waves in three-dimensional mechanically generated wave fields propagating over an oblique current | |
| He et al. | Experimental evidence of nonlinear focusing in standing water waves | |
| Huang et al. | Transmission of solitary waves through slotted barriers: A laboratory study with analysis by a long wave approximation | |
| RU2596137C1 (en) | Method of tsunami destruction | |
| Ducrozet et al. | Predicting the occurrence of rogue waves in the presence of opposing currents with a high-order spectral method | |
| Farina et al. | Slow electromagnetic solitons in electron-ion plasmas | |
| Stéphane et al. | Extended (G'/G) method applied to the modified non-linear schrodinger equation in the case of ocean rogue waves | |
| Stefanakis et al. | Run-up amplification of transient long waves | |
| Ning et al. | Numerical investigation on the propagation and evolution of focused waves over a sloping bed | |
| Fitzgerald | Helmholtz equation as an initial value problem with application to acoustic propagation | |
| Wen | Interaction of ocean waves with floating plate | |
| CN108562198A (en) | A kind of collaboration means of defence being used for blasting flyrock and blasting vibration | |
| Toffoli et al. | Ocean currents trigger rogue waves | |
| WO2013035794A1 (en) | Wave-absorbing structure | |
| Gabitov et al. | Solitary waves in plasmonic Bragg gratings | |
| Barthelemy et al. | On the local properties of highly nonlinear unsteady gravity water waves. Part 1. Slowdown, kinematics and energetics | |
| Latka et al. | Control of dynamical tunneling in a bichromatically driven pendulum | |
| RU2705903C1 (en) | Deep water waves damping device | |
| Zakharov et al. | Freak waves: Peculiarities of numerical simulations | |
| RU2524814C1 (en) | Tsunami damper |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180822 |