RU2524814C1 - Tsunami damper - Google Patents
Tsunami damper Download PDFInfo
- Publication number
- RU2524814C1 RU2524814C1 RU2013104885/13A RU2013104885A RU2524814C1 RU 2524814 C1 RU2524814 C1 RU 2524814C1 RU 2013104885/13 A RU2013104885/13 A RU 2013104885/13A RU 2013104885 A RU2013104885 A RU 2013104885A RU 2524814 C1 RU2524814 C1 RU 2524814C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tsunami
- channels
- block
- waves
- sea
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Revetment (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к гидротехническим сооружениям, в частности к устройствам защиты от воздействия на побережья разрушительных волн, и может быть использовано для ослабления волн цунами с эффективностью, находящейся в прямой зависимости от их интенсивности.The invention relates to hydraulic structures, in particular to devices for protection against the impact of destructive waves on the coast, and can be used to attenuate tsunami waves with an efficiency that is directly dependent on their intensity.
Цунами является одним из самых разрушительных природных явлений: масштабы причиняемых бедствий и численность человеческих жертв не только страшны сами по себе, но подобные явления своей потенциальной опасностью создают постоянную тревогу у населения очень многих прибрежных регионов мира, особенно если в опасной зоне расположены другие угрожающие катастрофами объекты, как, например, АЭС.The tsunami is one of the most destructive natural phenomena: the scale of the calamities caused and the number of human casualties are not only terrible in themselves, but such phenomena with their potential danger create constant alarm among the population of very many coastal regions of the world, especially if other hazardous facilities are located in the danger zone , such as nuclear power plants.
Сила самых разрушительных цунами-волн настолько велика, что во многих весьма авторитетных источниках информации утверждается невозможность эффективной защиты от них. И к этому можно отнестись с пониманием.The power of the most destructive tsunami waves is so great that in many very authoritative sources of information the impossibility of effective protection from them is stated. And this can be taken with understanding.
В то же время с учетом, с одной стороны, должной ответственности мирового сообщества за судьбу населения потенциально опасных территорий, с другой стороны, - великих технических, экономических и интеллектуальных возможностей современной цивилизации представляется бесспорной необходимость приложения всех усилий на поиск и самое широкое практическое использование реальных технических решений для надежной защиты таких территорий от природных и техногенных катастроф. И такие попытки предпринимаются.At the same time, taking into account, on the one hand, the due responsibility of the world community for the fate of the population of potentially dangerous territories, on the other hand, the great technical, economic and intellectual capabilities of modern civilization, it seems indisputable that all efforts should be made to search for and make the widest practical use of real technical solutions for the reliable protection of such territories from natural and man-made disasters. And such attempts are being made.
Известны предлагаемые конструкции сооружений для ослабления волн, в т.ч. и цунами, в виде прибрежных и береговых дамб, пневматических волноломов, прибрежных систем с деформируемыми объемами в виде предметов из пористых материалов либо газовых баллонов с эластичными стенками (патент РФ №2147060, 2006 г.), а также комплексов для гашения энергии волн с их отражением фронтальными пластинами на треугольных опорных конструкциях (патенты US 4818141 А, 1989 г. и РФ №2147641, 1998 г.). Все эти устройства пригодны для защиты от обычных ветровых волн и зыби, когда их скорость и ударная сила не превосходят определенных критических значений. Для цунами с несоизмеримой разрушительной силой эффективность такой защиты явно не достаточна. Более того, целостность самих сооружений при воздействии таких волн не гарантирована.Known constructions of structures for attenuation of waves, including and tsunamis in the form of coastal and coastal dams, pneumatic breakwaters, coastal systems with deformable volumes in the form of objects made of porous materials or gas cylinders with elastic walls (RF patent No. 2147060, 2006), as well as complexes for damping wave energy from them reflection by front plates on triangular supporting structures (patents US 4818141 A, 1989 and the Russian Federation No. 2147641, 1998). All these devices are suitable for protection against ordinary wind waves and swell when their speed and impact force do not exceed certain critical values. For a tsunami with incomparable destructive power, the effectiveness of such protection is clearly not sufficient. Moreover, the integrity of the structures themselves under the influence of such waves is not guaranteed.
Известно устройство для уменьшения разрушительного действия цунами (патент РФ №2310708, 2005 г.), принятое за прототип заявляемого изобретения.A device is known for reducing the destructive effect of a tsunami (RF patent No. 2310708, 2005), adopted as a prototype of the claimed invention.
Данное устройство включает в себя береговое сооружение в виде насыпей, внутри которых выполнены туннели с-образной формы, входными и выходными отверстиями ориентированные перпендикулярно в сторону береговой линии, причем длина нижних туннелей и их сечения превышают соответствующие параметры верхних частей, нижняя часть туннелей расположена на уровне моря, а верхняя возвышается над ним, при этом кривизна формы туннеля обеспечивает поворот вектора скорости входящего в его нижнюю часть потока на 180° при выходе потока через верхнюю часть туннеля.This device includes a coastal structure in the form of embankments, in which tunnels are made with a c-shape, with inlet and outlet openings oriented perpendicular to the coastline, the length of the lower tunnels and their sections exceed the corresponding parameters of the upper parts, the lower part of the tunnels is located at sea, and the upper tower rises above it, while the curvature of the shape of the tunnel ensures a rotation of the velocity vector of the stream entering its lower part by 180 ° when the stream exits through the upper part unnelya.
Следует отметить, что сама ключевая идея использования энергии волн для их же разрушения является очень ценной и, вероятно, самой плодотворной в решении рассматриваемой проблемы: она, например, положена в основу конструкции пневмогидравлического энергонезависимого волнолома (патент РФ №2461681, 2012 г.) Оптимальным вариантом было бы сооружение, способное изменять направление хода опасных волн в противоположную сторону, но это, конечно же, не реально, во всяком случае для мощных волн цунами.It should be noted that the very key idea of using wave energy for their destruction is very valuable and probably the most fruitful in solving the problem under consideration: it, for example, is the basis for the design of a pneumohydraulic non-volatile breakwater (RF patent No. 2461681, 2012) an option would be a structure capable of changing the direction of the dangerous waves in the opposite direction, but this, of course, is not realistic, in any case for powerful tsunami waves.
Принятое за прототип устройство имеет, однако, ряд недостатков, препятствующих его практическому использованию.Taken as a prototype device, however, has a number of disadvantages that impede its practical use.
Во-первых, размещение защитных сооружений на берегу резко снижает эффективность их работы, когда вся энергия цунами уже перешла в энергию поверхностной волны, подняв ее на высоту, во много раз превосходящую высоту самих сооружений. При этом, чтобы обеспечить гасящему основную волну потоку необходимое опережение, пришлось бы размеры туннелей и насыпей выполнить очень большими, что помимо крупных затрат потребует застроить ими обширные драгоценные площади морских побережий, навсегда испортив к тому же их природный ландшафт.Firstly, the placement of protective structures on the shore dramatically reduces the efficiency of their work when all the tsunami energy has already transferred to the energy of a surface wave, raising it to a height many times higher than the height of the structures themselves. At the same time, in order to provide the necessary advancing to the main wave extinguishing flow, the tunnels and embankments would have to be very large, which, in addition to the large costs, would require building up vast precious areas of sea coasts with them, permanently damaging their natural landscape.
Во-вторых, соотношение площадей поперечного сечения туннелей и размера всего фронта защитных сооружений не обеспечивает необходимую относительную величину гасящего потока и, следовательно, основная ударная мощь волны сохранится, к тому же последняя способна разрушить и саму обычную насыпь при ее, естественно, слабой конструкции.Secondly, the ratio of the cross-sectional area of the tunnels and the size of the entire front of the protective structures does not provide the necessary relative magnitude of the damping flow and, therefore, the main shock power of the wave is preserved, and the latter is also capable of destroying the usual embankment with its naturally weak structure.
В-третьих, наличие разрывов между насыпями позволит сконцентрированным в них потокам обрушиться всей мощью на защищаемые объекты, по пути размывая боковые поверхности насыпей, а сносимые потоком фрагменты защитных сооружений усилят разрушительный потенциал цунами.Thirdly, the presence of gaps between the embankments will allow the concentrated flows in them to fall into the protected objects with all their might, eroding the side surfaces of the embankments along the way, and the fragments of the protective structures demolished by the stream will strengthen the destructive potential of the tsunami.
Основной задачей заявляемого изобретения является создание надежного защитного устройства от волн цунами, в котором указанные выше недостатки отсутствуют.The main objective of the invention is the creation of a reliable protective device against tsunami waves, in which the above disadvantages are absent.
При решении этой задачи, сохраняя принцип гашения волн их же энергией, использованы новые подходы исходя из специфики распространения волн цунами на морском шельфе. С учетом отличия их динамики от поведения обычных волн найдены адекватные способы их разрушения, позволившие создать эффективный цунами-гаситель, имеющий каналы для ускорения гасящего потока и устройство для его реверса, отличающийся тем, что он согласно изобретению создан в подводном исполнении, оснащен сжимающими поток дефлекторами, его каналы выполнены с плотным их расположением, например, в виде пакетов труб большого диаметра, а реверсирующее устройство выполнено в виде открытого дефлектора.In solving this problem, while maintaining the principle of damping waves by their own energy, new approaches have been used based on the specifics of tsunami wave propagation on the sea shelf. Taking into account the difference between their dynamics and the behavior of ordinary waves, adequate methods for their destruction were found, which made it possible to create an effective tsunami damper with channels for accelerating the quenching flow and a device for its reverse, characterized in that it is created according to the invention in underwater design and equipped with flow compressing deflectors , its channels are made with their dense arrangement, for example, in the form of packets of pipes of large diameter, and the reversing device is made in the form of an open deflector.
Размещение устройства на заглубленном склоне дна, где начинают свой подъем опасные волны цунами, позволяет отобрать и использовать энергию «придонной» части ударной волны, сконцентрированной в толще воды шельфовой зоны.Placing the device on a deepened slope of the bottom, where dangerous tsunami waves begin to rise, allows you to select and use the energy of the “bottom” part of the shock wave concentrated in the water column of the shelf zone.
Наличие сжимающих дефлекторов увеличивает размер захватываемого фронта волны и за счет концентрации потока наращивает его скорость, а следовательно, и энергию. Сохранению возросшей энергии способствуют очень малое лобовое сопротивление торцов каналов и создаваемое их стенками препятствие от ее рассеяния в окружающее пространство, в то время как значительная доля энергии остальной части ударной волны диссипирует на образование вихрей за дефлекторами и подъем поверхностной волны.The presence of compressive deflectors increases the size of the trapped wave front and, due to the concentration of the flow, increases its speed and, consequently, its energy. The increased energy is supported by the very small frontal resistance of the ends of the channels and the obstacle created by their walls from scattering into the surrounding space, while a significant fraction of the energy of the rest of the shock wave is dissipated by the formation of vortices behind the deflectors and the rise of the surface wave.
Открытый реверсирующий дефлектор образует за каналами общий мощный поток, направляя его навстречу прямой ударной волне.An open reversing deflector forms behind the channels a common powerful flow, directing it towards a direct shock wave.
Устройство цунами-гасителя поясняется чертежами: на фиг.1 показано его продольное сечение, на фиг.2 - схематический вид зоны гашения цунами.The device of the tsunami damper is illustrated by the drawings: Fig. 1 shows a longitudinal section thereof, Fig. 2 is a schematic view of a tsunami quenching zone.
Цунами-гаситель состоит из расположенного на морском дне блока каналов 1, при этом в случае его выполнения в виде пакета круглых труб каналами являются как их внутреннее, так и внешнее - межтрубное - пространство. Со стороны моря к торцу блока каналов 1 примыкают сжимающие дефлекторы 2, верхний усилен ребрами жесткости 3, нижний опирается на донное основание, предварительно спрофилированное с его упрочнением против размыва, внешняя кромка этого дефлектора имеет анкерные крепления. К другому торцу блока - со стороны берега - примыкает реверсирующий дефлектор 4, имеющий желобчатую форму и усиленный опорными конструкциями 5 с анкерными креплениями.A tsunami damper consists of a channel block 1 located on the seabed, and if it is implemented as a package of round pipes, both their internal and external - annular - channels are the channels. Compressing deflectors 2 are adjacent to the end of the channel block 1 from the sea side, the upper one is reinforced with stiffeners 3, the lower one rests on the bottom base, which is previously profiled with its hardening against erosion, the outer edge of this deflector has anchor fasteners. A reversing
Работа цунами-гасителя иллюстрируется на схематическом виде (фиг.2).The operation of the tsunami damper is illustrated in a schematic view (figure 2).
Основная энергия цунами, даже в глубоководной зоне, сосредоточена в приповерхностной толще воды (см. Кафтанов Ю.В. Специальные функции математической физики, § 2. Математическая модель, описывающая поведение цунами, с.44, § 5. Модель распространения волн цунами, с.107. Издательство: X. «Новое слово», 2009). На подходе к шельфу вся она, за исключением потерь, связанных с перемещением водной массы, концентрируется при прохождении над шельфовом склоном дна и мощным фронтом передается на мелководье. В обычных естественных условиях именно здесь поднимается гигантская волна, стремительно накатывающаяся на побережье. И чем короче путь до берега, тем с большей силой она обрушивается на него.The main tsunami energy, even in the deep water zone, is concentrated in the near-surface water column (see Kaftanov Yu.V. Special functions of mathematical physics, § 2. Mathematical model describing the behavior of tsunamis, p. 44, § 5. Model of tsunami wave propagation, s .107. Publisher: X. “New Word”, 2009). On approaching the shelf, all of it, with the exception of losses associated with the movement of water mass, is concentrated when passing over the shelf slope of the bottom and is transferred to the shallow water by a powerful front. Under ordinary natural conditions, it is here that a giant wave rises, rapidly rolling on the coast. And the shorter the path to the coast, the more force it falls upon it.
Если же на границе мелководья установить предлагаемый цунами-гаситель, то весь фронт волны, достигнув его, разрежется на две зоны: нижняя, дополнительно сжимаясь дефлекторами 2, сформирует ускоренный поток через каналы 1, который с необходимым опережением достигнет реверсирующего дефлектора 4 и повернет навстречу потоку верхней зоны фронта волны. Над местом встречи этих двух сопоставимых по мощности потоков поднимется громадная водная стена, которая, однако, обладая незначительной горизонтальной скоростью, сразу же разрушится, образуя две вторичные волны (они показаны штрихпунктиром): одна из них пойдет в сторону открытого моря, навстречу волнам цунами, вторая направится к берегу. Но это уже будет обычная поверхностная волна с умеренными, не сопоставимыми с параметрами цунами-волны размерами и скоростью перемещения по мелководью. При необходимости, на ее пути можно предусмотреть дополнительные известные волноломы, например выше упомянутые пневмогидравлические (патент РФ №2461681, 2012 г.), которые к тому же надежно защитят берег и от обычной волновой эрозии.If the proposed tsunami damper is installed at the shallow water boundary, then the entire wave front, having reached it, will be cut into two zones: the lower one, additionally compressed by deflectors 2, will form an accelerated flow through channels 1, which will reach the reversing
Необходимо особо отметить, что при выше описанной встрече фронтов нижний слой прямого потока (на фиг.2 показан утолщенными стрелками), не сталкиваясь с гасящим, что обеспечено более развернутой конструкцией дефлектора 4, дойдет до последнего, повернется им в противоположную сторону и по каналам 1 уйдет в сторону моря. Этот эффект дополнительно уменьшит прямой удар цунами и даже в некоторой степени ослабит очередную волну.It should be noted that with the above-described meeting of the fronts, the lower layer of the direct flow (shown in Fig. 2 by thickened arrows), without colliding with the quencher, which is provided with a more
Ребра жесткости 3 и опорные конструкции 5, которыми в расчете на воздействия большой ударной силы снабжены дефлекторы 2 и 4 заявляемого устройства, примут на себя опасные механические нагрузки. При необходимости оба сжимающих дефлектора 2 могут быть усилены дополнительными взаимными связями. Контактирующие с морской средой поверхности должны быть защищены от коррозии и обрастания.Stiffeners 3 and supporting structures 5, which, based on the impact of a large impact force, are provided with
Конструкция цунами-гасителя, по мнению автора, является универсальной: для удобства проектирования таких сооружений с привязкой к конкретной местности и их промышленного изготовления они могут быть разработаны и представлены определенным размерным рядом.The design of the tsunami damper, according to the author, is universal: for the convenience of designing such structures with reference to a specific area and their industrial production, they can be developed and presented in a certain size range.
Создание и установка предлагаемых цунами-гасителей, конечно же, связаны с большими затратами, но поставленная цель оправдывает эти затраты, которые едва ли сопоставимы с потенциальным ущербом от воздействия цунами, не говоря уже о возможных человеческих потерях. И эта цель достижима, так как подобные сооружения способны свести к минимуму опасность этой практически непредсказуемой природной стихии, сохранив при этом естественный природный ландшафт и условия для экосистем прибрежной зоны.The creation and installation of the proposed tsunami suppressors, of course, is associated with high costs, but the goal justifies these costs, which are hardly comparable to the potential damage from the impact of the tsunami, not to mention the possible human losses. And this goal is achievable, since such structures can minimize the danger of this almost unpredictable natural disaster, while preserving the natural landscape and conditions for coastal ecosystems.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013104885/13A RU2524814C1 (en) | 2013-02-05 | 2013-02-05 | Tsunami damper |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013104885/13A RU2524814C1 (en) | 2013-02-05 | 2013-02-05 | Tsunami damper |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2524814C1 true RU2524814C1 (en) | 2014-08-10 |
RU2013104885A RU2013104885A (en) | 2014-08-10 |
Family
ID=51355022
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013104885/13A RU2524814C1 (en) | 2013-02-05 | 2013-02-05 | Tsunami damper |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2524814C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9850633B1 (en) | 2016-08-30 | 2017-12-26 | Sergey Sharapov | Method and structure for dampening tsunami waves |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AU2018408876B2 (en) * | 2018-02-16 | 2024-05-02 | Kumaravel, Senthilkumaran MR | Kaapaali bowls and tunnels - the Tsunami diverter |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU102323A1 (en) * | 1951-09-17 | 1955-11-30 | М.Х. Султанов | Method for quenching the energy of sea waves |
FR2115738A5 (en) * | 1970-11-26 | 1972-07-07 | Sogreah | |
SU1008344A1 (en) * | 1980-10-20 | 1983-03-30 | Efimtsev Arkadij V | Apparatus for suppressing waves |
US4877349A (en) * | 1988-05-27 | 1989-10-31 | Erosion Protection Devices, Incorporated | Wave abatement device |
RU2310708C2 (en) * | 2005-12-12 | 2007-11-20 | Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН | Device to decrease destructive tsunami action |
-
2013
- 2013-02-05 RU RU2013104885/13A patent/RU2524814C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU102323A1 (en) * | 1951-09-17 | 1955-11-30 | М.Х. Султанов | Method for quenching the energy of sea waves |
FR2115738A5 (en) * | 1970-11-26 | 1972-07-07 | Sogreah | |
SU1008344A1 (en) * | 1980-10-20 | 1983-03-30 | Efimtsev Arkadij V | Apparatus for suppressing waves |
US4877349A (en) * | 1988-05-27 | 1989-10-31 | Erosion Protection Devices, Incorporated | Wave abatement device |
RU2310708C2 (en) * | 2005-12-12 | 2007-11-20 | Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН | Device to decrease destructive tsunami action |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9850633B1 (en) | 2016-08-30 | 2017-12-26 | Sergey Sharapov | Method and structure for dampening tsunami waves |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013104885A (en) | 2014-08-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Wang et al. | A state-of-the-art review on blast resistance and protection of high dams to blast loads | |
Rageh et al. | Hydraulic performance of vertical walls with horizontal slots used as breakwater | |
Pasha et al. | Effectiveness of finite length inland forest in trapping tsunami-borne wood debris | |
CN103255741A (en) | Coast wave absorbing group pile structure | |
Yang et al. | Study on tsunami force mitigation of the rear house protected by the front house | |
RU2524814C1 (en) | Tsunami damper | |
JP6007388B2 (en) | Fluid force reducing structure and method of constructing fluid force reducing structure | |
JP2009114636A (en) | Wave dissipating structure | |
JP2017110385A (en) | Breakwater toughening construction method | |
CN210562053U (en) | Control drainage structure for emergency disposal of barrier lake | |
Knight | Model predictions of Gulf and southern Atlantic coast tsunami impacts from a distribution of sources | |
Kubowicz-Grajewska | Experimental investigation into wave interaction with a rubble-mound submerged breakwater (case study) | |
CN108265682B (en) | The method of dam and the raising dam capability of antidetonance with the high capability of antidetonance | |
RU2705903C1 (en) | Deep water waves damping device | |
Dao et al. | Sensitivity analysis of relationship between tsunami disaster and coastal embankment structure | |
Chowdhury et al. | Mixed debris interaction with obstacle array under extreme flood conditions | |
Dagher et al. | Possibilities of closing levee breaks in flood events from the German experience | |
JP6494347B2 (en) | Simple structure verification method | |
Jakkula et al. | Variation in Tsunami wave-heights due to coastal topography and impact of rock boulders on inundation: a case study of 2004 Indian Ocean Tsunami along the Pondicherry Coast | |
Chock et al. | Tsunami design criteria and load cases of the ASCE 7-16 chapter 6, tsunami loads and effects | |
RU2474643C2 (en) | Method and structure to abate destructive effects of tsunami | |
Kharade et al. | The Impact Analysis of RC Structures under the Influence of Tsunami Generated Debris | |
Kim et al. | 3D numerical study on slit-type debris flow barrier performance | |
Sakamoto et al. | Evaluation of Collision Force by Driftwood and Small Boats Due to Tsunami | |
Hinwood | Design for tsunamis–coastal engineering considerations |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150206 |