Волновой лоток

Первые исследования подводных берегоукрепительных волноломов проводились в Одесском институте инженеров морского флота (ОИИМФ). Десятки моделей испытывались на воздействие волн различной высоты, длины, пологости (крутизны) и периода. Моделировались кратковременные, суточные и продолжительные штормы, изучались волногасящие и наносоулавливающие способности ВОЛНОЛОМОВ.

В результате детальных исследований удалось установить, как берегозащитные свойства зависят от высоты, длины, периода и угла подхода волн к сооружению, от его размеров и формы, уклона дна, расстояния между берегом и волноломом, а также величины его затопления (ниже спокойного горизонта воды). Выявленные зависимости позволяют проектировщикам грамотно и успешно решать конкретные задачи защиты берегов в различных географических районах страны, полностью учитывая все местные условия.

Теперь никто не сомневается в надежности, а главное, в высокой эффективности подводных [smszamok] волноломов, и их право на «гражданство» закреплено в ГОСТах и в строительных нормах и правилах (СНиП).

За последние 20 лет в Одессе построено более 10 км подводных волноломов. Сейчас строительство ушло на юг от мыса Большой Фонтан и будет вестись еще на десятке километров побережья. С постройкой подводных волноломов в Одессе забыли об оползнях. Раньше возведение на береговом плато даже двухэтажного здания считалось более чем рискованным предприятием, теперь фасад города с моря украшают 9—14-этажные корпуса здравниц, институтов, жилые и административные здания.

Применение волноломов новой конструкции стало массовым и повсеместным. Они укрепили берега Южного Крыма; на Кавказе их строительство идет от Туапсе до Батуми. Благодаря им многие курорты получили прекрасные искусственные пляжи. И это только начало. Издавна для защиты портов от волнения применяют молы и волноломы, верх которых высоко поднят над спокойным уровнем моря. Эти надводные сооружения, непосредственно воспринимающие воздействие волк, борются с ними пассивно: волны бьют в сооружение и тем самым гасятся. Совершенно иной принцип работы подводного волнолома. Уже в первых опытах стало ясно, что по каким-то тогда еще неизвестным причинам волны начинают разрушаться не на волноломе, как это всегда

Передвижной волнопродуктор — механическое устройство, создающее шторм по заказу в бассейнах и волновых лотках. Здесь уместно напомнить, что период морской волны составляет несколько секунд и за это малое время проходят обе ее фазы — гребень и впадина. Разрушение же гребня протекает еще быстрее. Поставить натурный эксперимент, то есть в природных условиях исследовать механизм взаимодействия волн с сооружением, немыслимо; ученый будет выброшен волнами на берег. Остаются модель и стеклянные борта волнового лотка. Это удобно, однако есть и «но». Всякое моделирование, как известно, имеет свои законы подобия. В опытах с волнами действует закон, согласно которому период волны на модели уменьшается пропорционально корню квадратному из масштаба моделирования. Следовательно, и без того быстротечный процесс в опытах ускоряется.

Выручила ускоренная киносъемка взаимодействия волны с сооружением. На стекла лотка нанесли координатную сетку, чтобы точно фиксировать все изменения формы и размеров гребня волны. Отснятую пленку склеивали в кольцо и в замедленной проекции на экране детально, как угодно долго, изучали.

В результате удалось обнаружить очень интересное явление, никогда ранее не наблюдавшееся во взаимодействии классических морских сооружений с волнами.

Оказалось, что подводный волнолом сам по себе волны не разрушает. Делает это обратный слив, и, надо сказать, блестяще. Затопление волнолома выбирается сила гребня падает, а его энергия расходуется на подъем уровня воды, заполнившей пористую среду. Вслед за гребнем к подводному порогу подходит впадина волны. Возникает перепад уровней, обусловливающий образование обратного слива.

Но самое замечательное то, что по сравнению с берегоукрепительным волноломом такой подпричальный откос создает более мощный обратный слив. Вначале это казалось неправдоподобным. Детальное изучение работы пористой среды, устроенной за волноломом, все прояснило. Наброска в силу своего строения отличается известной инерцией в образовании обратного слива, из-за чего максимум его скорости сдвигается по времени ближе к моменту подхода очередного гребня. В результате он сильнее подсекается обратным сливом, а значит, и лучше гасится. Использование в подпричальных откосах принципа гашения волн за счет энергии самой волны полностью себя оправдало и позволило избежать ударов и разрушений, которые наблюдаются и по сей день при эксплуатации традиционных сооружений.

Самые совершенные набережные строятся ныне из оболочек большого диаметра — железобетонных пустотелых цилиндров (диаметром 8—20 м), которые устанавливаются на каменную постель вертикально, впритык друг к другу, и заполняются песком, камнями или бетоном. Такие оболочки меньше отражают волны, но из-за входящих углов, образованных соседними поверхностями цилиндров, создается знакомая нам картина концентрации волновой энергии со всеми ее вредными последствиями. Для этого в оболочках, со стороны моря, устраиваются вертикальные щели. Верхняя их граница находится выше спокойного уровня воды—так, чтобы гребень волны мог попасть внутрь оболочки, а нижняя граница выполняла роль подводного порога. Внутри оболочки делают откос из наброски крупных камней или бетонных блоков (см. рис. на 6—7-й стр. цветной вкладки). По принципу работы такая набережная (или мол) ничем не отличается от нового подпричального откоса. А по сравнению с традиционными набережными не создает отраженных волн и обеспечивает более спокойную обстановку. Активный метод борьбы с волнами решили применить и при создании оградительных сооружений, Казалось бы, в этом нет необходимости, ведь они отражают волны в сторону моря, а не порта. Это так. Но нельзя забывать об экономике строительства.

Новый принцип позволяет настолько снизить волновые нагрузки на оградительные молы и волноломы, что при прочих равных условиях их вес можно уменьшить вдвое без риска разрушения. А снижение веса — это существенное уменьшение стоимости, которая у них огромная и самая большая из всех портовых сооружений. Из существующих типов оградительных сооружений был выбран самый перспективный: массив-гигант — пустотелый железобетонный короб, разделенный переборками на отсеки и имеющий дно; масса такого короба превышает несколько тысяч тонн. Массивы-гиганты в количестве, необходимом для всего сооружения, строятся на специальной верфи. Будучи спущенными на воду, они остаются на плаву и могут быть отбуксированы к месту установки. Это весьма существенно, так как отпадает необходимость в сверхмощных плавучих кранах, а с буксировкой справляется малый катер.

[/smszamok]

Обычно массив-гигант имеет длину 25— 40 м, ширину — 10—20 м, а высоту — на 2—3 м большую, чем глубина в месте установки. Благодаря таким значительным размерам сооружение монтируется из меньшего их числа. Это сокращает период строительства до одного межштормового сезона, что очень важно, ведь с недостроенным молом волны могут быстро расправиться. Отбуксированный на место массив-гигант вначале затапливается водой, а затем вода вытесняется песком, камнями или другими тяжелыми заполнителями. Поверх, устраивается надстройка с волноотражающим парапетом.