Способ гашения гравитационных волн в жидкости и устройство для его осуществления Советский патент 1989 года по МПК E02B3/06 G01M10/00 

Изобретение относится к области гидрофизических измерений и может быть использовано для гашения отра-. женных гравитационных волн (поверх- ностных и внутренних) в опытовых бассейнах.

Изобретение обеспечивает режим бегущей волны для поверхностных и внутренних широкополосных волн в бассейне, устраняя влияние стенок бассейна и, таким образом, расширяет возможность моделирования в бассейне океанических волновых процессов.

Цель из.об ретения - упрощение ма- неврированйя преградой и упрощение конструкции.

На чертеже изображен бассейн с устройством для гашения гравитацион- ных волн в жидкости, аксонометрия.

Устройство содержит отражающую , преграду, выполненную в виде нерастяжимой гибкой пленки 1 и установленну в бассейне 2 перпендикулярно в плане направлению распространения волн. Пленка 1 герметично разделяет бассей 2 на две сти. 3 и 4. Часть 3 заполнена стратифицированной жидкостью и является рабочим объемом бассейна 2, а часть 4 является воздушной прослой кой между пленкой 1 и задней стенкой бассейна 2. Толщина а прослойки выбирается в соответствии с соотношением а АО, где АО - амплитуда горизонтального смещения частиц в падающей волне. Возможно использование отражающей пленки 1 в качестве стенок {бассейна 2. Нижняя кромка пленки 1 жестко прикреплена к дну бассейна 2, а верхняя закреплена на планке 5, торая находится над поверхностью жидкости.. Планка 5 кинематически, например, с помощью кривошипно-шатун ного механизма 6 соединена с реверсивным электроприводом 7, который электрически связан с генератором 8 импульсов. Боковые кромки пленки 1 герметично прикреплены к боковым стенкам бассейна 2 с помощью подвижного соединения посредством собран- ной в складки 9 лавсановой пленки. Пленка 1 также может быть выполнена из лавсана.

Для обеспечения податливого состояния пленки 1 необходимо, чтобы давление, вызванное силой инерции ее собственной массы, много меньше давления падающей волны. Это достигается, если плотность р массы плен

ки 1 и ее толщина h связаны с максимальным значением горизонтальной составляющей ускорения А частиц в па- дающе волне и амплитудой Р давления в последней соотношением

А, h « Р.(1)

Для обеспечения податливого состояния необходима также гибкость пленки, что достигается, если модуль Юнга Е материала пленки, коэффициент :-J Пуассона материала пленки 1, амплитуда горизонтальной составляющей А. смещения частиц в падающей волне, глубина слоя жидкости Н в бассейне 2 были связаны соотношением

Р 32 Е h

-д- п

о

2)

Для обеспечения жесткого состояния пленки 1 необходимо, чтобы она была нерастяжима в натянутом состоянии. Это обеспечивается при выполнении соотношения

Р т/ И . , -j3 -L-Cj) , 3)

Fo

где к -- - коэффициент растяжимости пленки 1; FJ, - сила натяжения пленки

1;

dl - удлинение пленки 1; L - горизонтальный размер

пленки 1;

АО - амплитуда смещения частиц в падающей волне. / 1ля обеспечения жесткого состояния необходимо также, чтобы глубина прогиба а пленки 1 и длина падающей волны удовлетворяли неравенству

(4)

Гх убина прогиба а при этом связана с силой Fg натяжения пленки 1 в жестком состоянии соотноп1ением

-i-|-/: - - (

Для обеспечения скачкообразного изменения состояния пленки 1 необходимо, чтобы время t переключения из одного состояния пленки 1 в другое

было связано с периодом Т - соотношением

Р« Т .

(6)

Это обеспечивается при выполнении соотношения

2 L Ав

F

г i

,

(7.)

где F -т сила воздействия привода на пленку 1.

в исходном состоянии пленка 1 деформирована гидростатическим давлением жидкости, но при выполнении неравенства (5). эта статическая дефор- мация Много MeHbDie длины волны, т.е фаза падающей волны однородна на поверхности пленки 1 и по отношению к падающей волне пленка 1 является вертикальной отражаюп1ей преградой. Условие. (5) гарантирует также малость прогиба пленки 1 падающей эол- ной. Таким образом, в исходном состоянии пленка 1 отражает падающую волну как жесткая вертикальная преграда. С помощью генератора 8 вырабатывают управляющие сигналы типа

1

меандр с периодом Т --. Эти импульсы поступают на вход электропривода 7. С помощью последнего посредством криво шипно-шатунного механизма 6 и пленки 1 прикладывают силу F, величина которой выбрана в соответствии с соотношениями (5) и (7) и направленную перпендикулярно фронту падающей волны. Силу прикладывают

в течение времени t о, т: , соответствующего определенной фазе меандра, например 0. Пленка 1 находится при этом в жестком состоянии,которому соответствует коэффициент отраже по сигналу с генератора 8 электропривод 7 подхватывает пленку 1, натягивает ее и возвращает опять в жесткое состояние и т.д; Время t смены состояний пленки J связано с постоянной времени DO электропривода 7 соотношением С, -Сд . в результате происходит модуляция фазы отраженных волн и преобразование вверх частот рассеянного поля. Вследствие вязкости жидкости высокочастотные волны сильно поглощаются и быстро спадают при удалении от пленки 1. Происходит гаше- 15 ние одновременно как внутренних, так и поверхностных волн независимо от их дисперсионных характеристик и модово- го состава.

J 2f

20 Формула изобретения

1.Способ гашения гравитационных волн в жидкости, включающи размещение в жидкости перепендикулярно на--;

25 правлению распространения волн отражающей преграды и периодическое ее перемещение, отличающийся тем, что, с целью упрощения маневри- рования преградой, периодическое пе30 ремещение преграды осуществляют изменением ее состояния от жесткого до гибкого с частотой, большей частоты волн в жидкости.

кия по давлению R +1. В момент t

в соответствии со сменой фазы сигна- 35: 2.Устройство для гашения гравита- ла генератора 8 электропривод 7 за ционных волн в жидкости, включающее время -С ослабляет натяжение пленки установленную в бассейне с жидкостью

перпендикулярно направлению распространения волн преграду, кинематически соединенную с реверсивным электрй- приводом, и генератор импульсов, отличающееся тем, что.

1 до нуля, что приводит пленку 1 в податливое состояние, которому соответствует коэффициент отражения по давлению R -1. В податливом состоянии пленка 1 пребьтает в течение вре40

с

63850

по сигналу с генератора 8 электропривод 7 подхватывает пленку 1, натягивает ее и возвращает опять в жесткое состояние и т.д; Время t смены состояний пленки J связано с постоянной времени DO электропривода 7 соотношением С, -Сд . в результате происходит модуляция фазы отраженных волн и преобразование вверх частот рассеянного поля. Вследствие вязкости жидкости высокочастотные волны сильно поглощаются и быстро спадают при удалении от пленки 1. Происходит гаше- 15 ние одновременно как внутренних, так и поверхностных волн независимо от их дисперсионных характеристик и модово- го состава.

10

20 Формула изобретения

1.Способ гашения гравитационных волн в жидкости, включающи размещение в жидкости перепендикулярно на--;

25 правлению распространения волн отражающей преграды и периодическое ее перемещение, отличающийся тем, что, с целью упрощения маневри- рования преградой, периодическое пе30 ремещение преграды осуществляют изменением ее состояния от жесткого до гибкого с частотой, большей частоты волн в жидкости.

Иэобретейие касается гидрофизи- ческик измерений и может быть использовано для гавения отраженных грави- тацион1шх волн (поверхностных и внутренних) в опытовык бассейнах. Цель изобретения - упрощение маневрирования преградой и упрощение кон- струкции. В бассейне 2 установлена отражакядая преграда, выполненная в виде нерастяжимой гибкой пленки 1, делящей бассейн на две части 3 и 4. Часть 3 бассейна 2 заполнена стратифицированной жидкостью и является рабочим объемом, басс ейна, а часть 4 является воздушной прослойкой между пленкой 1 и стенкой бассейна. Нижняя кромка пленки 1 жестко прикреплена к дну бассейна 2, а верхняя - посредством планки 5 и кривошипно- шатунного механизма соединена с реверсивным электроприводом 7, имеющим генератор 8 импульсов. Боковые кромки пленки 1 прикреплены к стенкам бассейна 2 с помощью собранной в складки 9 лавсановой пленки. Электроприводом 7 производят периодическое перемещение планки 5, натягивая и ослабляя пленку 1 с частотой; большей частоты волн в бассейне 2, что обеспечивает гашение как внутренних, так и поверхностных волн в бассейне. 2.с.п. ф-лы, 1 ил. i (Л С Од 00 00 ел

мени от t -до. t Т- -С , свободно

падает вместе с жидкостью, причем деформации пленки 1 под действием падающих волн в податливом состоянии происходят на фоне статической Деформации. После этого в течение времени

с целью упрощения конструкици, преграда вьшолнена в виде нерастяжимой гибкой пленки, соединенной нижней кромкой с дном бассейна, а верхней - с реверсивным электроприводом, причем генератор импульсов подключен к реверсивному электроприводу.