НЕТРАДИЦИОННОЕ ТВОРЧЕСТВО

Для решения балансового уравнения с целью определения величины волнового нагона за подводным волноломом необходимо было найти напор воды и время его действия как при переливе воды через волнолом-водослив, так и при сливе. Решение этой задачи привело меня к созданию нетрадиционного расчетного метода изучения гидравлики прибрежной зоны морей. В этом методе само дно рассматривается как частный случай водослива, а положение уровня воды в гребне и во впадине волны – напорами определенной продолжительности, составляющими в совокупности величину волнового периода.

Так, в расчетном методе колебательные волновые движения представлены в виде положительной (гребень) и отрицательной (впадина) волн перемещения, распространяющихся в сторону берега со скоростью, зависящей от глубины и от величины отклонения средних динамических уровней гребня и впадины волны от статического. Формула для определения скорости волн перемещения имеет надежное теоретическое обоснование, вписывающееся в концепцию метода, и широко используется в гидравлических расчетах.

В расчетном методе с целью определения исходных данных для балансового уравнения использовалось условие для образования гидравлического прыжка при взаимодействии волн с волноломом. Это условие представлялось в виде фазовой скорости волны такой же по величине, как критическая скорость равномерного прямолинейного течения в потоке.

Экспериментальным путем было доказано, что волновые колебательные движения жидкости всегда находятся в динамически равновесном состоянии, обусловленном наименьшей удельной энергией живых сечений (глубин), то есть условием образования гидравлического прыжка под действием только лишь гравитации. Потеря же волновой энергии в прыжке является результатом действия инерции, вызываемой гидравлическим сопротивлением, в том числе потерей сцепления частиц воды между собой при критической концентрации энергии в потоке, проявляющейся в виде поверхностного вихря (буруна) при разрушении волн. В расчетном методе силы гравитации и инерции неразрывно связаны друг с другом обратной связью.

В отличие от традиционных решений изменение формы волн при трансформации на береговом склоне, вызываемое исключительно гидравлическими сопротивлениями (инерцией), учитывается здесь эмпирическими коэффициентами. Основные же потери объема-энергии волн за счет отражения и обрушения определяются теоретически. Это дает возможность решения задачи аналитическим путем. Предлагаемый нетрадиционный расчетный метод изучения гидравлики прибрежной зоны морей, как оказалось, разрабатывался в течение всей моей исследовательской деятельности.

На основе экспериментальных и теоретических исследований фазовой скорости перемещения волн на мелководье и асимметрии волн на береговом склоне, выполненных в 1975 г., был разработан теоретический метод расчета трансформации гравитационных волн в прибрежной части мелководной зоны (до начала разрушения волн). Метод основан на учете только лишь гравитации и теоретически описывает асимметрию волновых колебаний на задаваемых глубинах в зависимости от внешней действующей силы. Например, в виде периодически вытесняемых волнопродуктором объемов воды, формирующих под действием гравитации гребни и впадины волн. Применение данного метода возможно лишь при незначительной потере объема-энергии волн на трение о дно при перемещении их над береговым склоном.

Использование этого теоретического метода совместно с теорией расчета водосливов позволило определять как величину волнового нагона за подводным волноломом, так и характеристики волн за ним. Использование же метода совместно с теорией расчета водобойных колодцев в нижнем бьефе плотин дает возможность определять волногасящую эффективность подводных траншей, которые предлагается устраивать вдоль берега для защиты его от штормовых волнений. Решению этих и других проблем посвящена диссертация на тему «Оценка эффективности работы берегозащитных сооружений», которую я защитил в МИСИ только лишь в 1976 г.

В диссертации представлены результаты исследований гидравлики волнового потока, влияния берегозащитных сооружений на гидравлику береговой зоны и динамику пляжа, эффективность работы берегозащитных сооружений. Даются выводы и рекомендации, часть из которых включена в нормативные документы.

Наряду с выполнением большого объема хоздоговорных исследовательских работ, я занимался поисковыми исследованиями по совершенствованию методов гидравлического моделирования и техники для экспериментальных исследований. В зарубежной практике уже тогда использовалось нерегулярное волнение при гидравлическом моделировании морских гидротехнических сооружений, а так же динамики побережий с галечными и песчаными наносами. Появились публикации, в которых уделялось большое внимание образованию вблизи берега длиннопериодных колебаний уровня в виде прибойных биений при штормовых волнениях. Об особой значимости этого явления для защиты морских берегов свидетельствуют катастрофические размывы песчаных берегов с пологим подводным склоном, да и мой “печальный” опыт в изучении эффективности работы подводных волноломов.

Учитывая изложенное выше, мной был разработан способ воспроизведения в лабораторных условиях нерегулярного волнения с задаваемыми спектральными и статистическими характеристиками как основной системы волн, так и длиннопериодных колебаний уровня. За разработку этого способа я получил в 1986 г. авторское свидетельство на изобретение.

Предложенный способ обеспечивал решение поставленной задачи при минимальной модернизации существующих волнопродукторов регулярного волнения только лишь за счет обеспечения частотной модуляции колебаний щита волнопродуктора в задаваемых пределах без амплитудной модуляции, используемой совместно с частотной и со сложными механической и управляющей системами в зарубежных и отечественных волнопродукторах.

Поставленную задачу я решил путем исправления формы волн (их крутизны) за счет разрушения у щита волнопродуктора определенного количества волн в системе еще в процессе волнообразования. Физическая сущность способа заключается в том, что широкая зона сильных гравитационных взаимодействий между гребнями и впадинами волн (прибойная зона) фильтрует волны так же, как и разрушение наиболее крутых волн у щита волнопродуктора. Это приводит основную систему волн к определенным спектральными и статистическим характеристикам вблизи берега, так же как и систему одновременно формируемых при этом длиннопериодных колебаний уровня.

Способ разрабатывался на основе экспериментальных исследований в лабораторных и натурных условиях. В то время он не имел теоретического обоснования. Сегодня оно получено благодаря этим же экспериментам. Именно они обеспечили возможность сформулировать и теоретически обосновать 2-ое и 3-е условия для единой гидродинамической теории волн на воде, представленные выше.

Не буду останавливаться на других проблемах, которыми прежде пришлось заниматься. Это попытка использования метода В.В. Лонгинова по суммарным импульсам на основе анализа придонных волновых скоростей для определения движения наносов, разработка параметрического спектрального метода определения основных элементов волн в прибрежной зоне, разработка новых способов и устройств для управления береговыми процессами, разработка нового способа определения параметров волногасителей и др. Решение этих задач представлено в публикациях и в патентах на изобретения.

Все разработки неразрывно связаны с гидравликой прибрежной зоны моря, которая волнует меня и сегодня. Только на основе глубокого ее изучения можно целенаправленно и успешно решать проблемы гидротехнического строительства и управления береговыми процессами без негативных последствий для Природы.

Общая теория относительности дала толчок развитию физики твердого тела и квантовой физики. Без применения теории А. Эйнштейна, дополненной предлагаемой теорией гравитационных волн, невозможно обосновать появление в прибрежной зоне длиннопериодных колебаний уровня и циркуляционных течений, а соответственно теоретически описать и литодинамику этой зоны.

Так, если при установившимся равномерном движении в уравнениях гидродинамики допустимо рассматривать перемещение отдельных частиц жидкости, то при неравномерном , а тем более волновом движении, этого делать не следует. Здесь, согласно теории А. Эйнштейна, необходимо рассматривать движение совокупности частиц в каждом колебании с учетом изменения вязкости и плотности соседних слоев жидкости в рассматриваемой совокупности частиц.

Турбулентность (пульсации скоростей) в потоках, в том числе и гидравлический прыжок, теоретически можно объяснить только с использованием теории А.Эйнштейна, поскольку они являются: в 1-ом случае – высокочастотными колебаниями (пульсациями) маленьких молярных совокупностей частиц жидкости, а во 2-ом – стоячей короткопериодной волной (прыжок-волна) или длиннопериодной в развитом прыжке. Посредством пульсаций и этих волн происходит энергообмен в потоках.

Какие горизонты в развитии науки открываются перед нами при использовании общей теории относительности? По моему мнению -беспредельные, поскольку эта теория помогает осмыслить в целом процесс строительства мироздания и целенаправленно влиять на отдельные фазы его развития.

Предыдущая глава

Следующая глава