Волноломы и волногасящие устройства из подвижных гибких элементов и блоков

Койбаков С.М., Джолдасов С.К., Сарбасова Г.А., Бекмуратов М.

Таразскиий государственный университет им. М.Х.Дулати, Казахстан

При гашении энергии волны экологическим путем и освоении необжитых побережий большой протяженнности и мелководных шельфовых участков морей, присущих северо-восточной части Каспийского моря большое значение имеет применение волногасящих сооружений из типовых сквозных элементов и блоков, которые значительно удешевляет общую их стоимость и уменьшает сроки строительства и ввода в эксплуатацию таких сооружений.

На рис. 1 показаны два типа габионов Г-1 и Г-2, приспособленных к морским условиям [1], представляющих собой прямоугольные решетчатые ящики с размерами сторон 2000х1000х500 и 1000х1000х500 мм. Ящик состоит из ребер по краям, выполненных из уголков стали с номером профиля №7 и более, к которым привариваются металлические стержни с диаметром не менее 20мм и с просветом 100...150 мм. В зависимости конкретного назначения ящики могут заполняться шариками из особо прочной резины и пластмассы с диаметром не менее 1,5 ширины просвета решетки с объемным весом близкой 1, т.е. близкой к объемному весу воды или другим материалом.

В первом случае они использованы как составляющие откосного волногасителя для гашения избыточной энергии нагонных волн, в котором при набегании волны на откос, она обтекая габионные решетчатые ящики и множество шариков внутри него разбивается на тысячи мелких струйков и успокаивается в пределах откоса со стороны моря.

Во втором случае габионы применены в качестве составляющих волнолома, устанавливаемых в открытыом море. Он представляет собой вертикальную двухрядную решетчатую стенку, при этом габионы расположены в шахматном порядке. Отдельные ящики по вертикали с помощью фасонных листов жестко привариваются между собой. По горизонтали габионные ящики крепятся с помощью швеллера или тавра к сваям, расположенным на равном расстоянии друг от друга параллельно к берегу.

При набегании волны на вертикальные столбцы, расположенные в шахматном порядке, она разбивается на крупные струи, а при обтекании решетчатой части и шариков внутри ящика на множество мелких струй, при этом волновой поток интенсивно перешивается и струйки соударяются между собой. В результате этого происходит интенсивное и резкое гашение избыточной энергии волны.

Рис. 1 – Конструкции волногасящих типовых габионных блоков

Предварительные результаты лабораторных опытов показывают высокую волногасящую, струенаправляющую эффекты откосного и вертикального волногасителей [2] (рис. 2).

Волнолом (рис. 3) выполняется из звеньев [3], которое представляет собой трос 3 прикрепленный с двух концов на якори-тумбы 2. На трос нанизываются основные типовые «V» образные элементы 1 в притык друг другу. Особенностью «V» образного элемента является выполнение его таким образом, что к основанию, отрезку трубы длиной равной двум диаметрам элемента привариваются два воздузонепроницаемых рожка, раз- двинутых от вертикали на угол /2, при этом, 30...40 градусов. Тогда в звене одна половина рожков распологается вправо от вертикали, а другая влево. Кинематическая схема работы волнолома приведена на рис. 8. Безветренной погоде волнолом находится, из-за особенности конструкции, в вертикальном положении. При воздействии же ветровой волны, волновой поток, протекая через леворасположенные рожки, распадается на множество мелких струй, которые, в свою очередь, встречая на пути праворасположенные рожки, наваливают на них и проворичивают волнолом вправо. При этом, поток вторично распадается на мелкие струйки, т.е. происходит интенсивное перемешивание волнового потока затрагивается значительная часть избыточной энергии волны. Поворот вправо происходить

Рис. 2 – Конструкции откосного и вертикального волногасителей

до тех пор, пока активное давление волны не выравнивается с пассивными гидростатическим давлением, отпором системы элементов, а этот момент настигает при подходе низа волны к оси волнолома, когда сила отпора станет больше чем сила активного давления. С этого момента до подхода следующей волны весь волнолом поворачивается в противоположную

Рис. 3 – Конструкция волнолома из «V» образных элементов и кинематическая схема ее работы

сторону. Далее, повторяется очередной цикл. Таким образом воздействуя на поток, волнолом работает с двойным эффектом: а) разделение волнового потока на множество мелких струй, их интенсивное перемешивание и б) качение волнолома вокруг центра основания вправо и влево, т.е. эффект обратного маятника качения.

1. Койбаков С.М. Прибереговой волногаситель. Предварительный патент РК № 12105. Официальный бюллетень, 2005, №10.

2. Койбаков С.М. Откосный волногаситель Койбакова. Предварительный патент РК № 6479. Официальный бюллетень, 2005, №11.

3. Койбаков С.М., Утегалиев Т.Т. Волнолом. Предварительный патент РК № 34154. 2003, №10.