1tom - 0396.htm
455
где я≈Дг/Дг ≈ скорость распространения волны Г. у, (скорость упругих колебаний в стенках трубопровода и в массе жидкости). Согласно теории Жуковского:
, (2)
где d ≈ внутр. диам. трубы, б ≈ толщина стенок трубы, £ст и £ж ≈ модули упругости материала стенок трубы и жидкости. Для стальных и чугунных труб а^ЮОО≈ 1350 м/с.
Образующееся при Г. у. повышение давления распространяется против точения жидкости и через время Li a (L ≈ длина трубопровода) достигает резервуара. Здесь давление падает, и это падение давления переда╦тся обратно к запорному устройству с той же скоростью в виде отраж╦нной волны (волна понижения). Циклы повышений и понижений давления чередуются через промежуток времени 2L/a, пока этот колебат. процесс не затухает из-за затрат энергии на трение и деформацию стенок,
Ф-ла (2) действительна лишь для случая, когда 7'э< <2£/я, где Т3 ≈ время закрытия запорного устройства. При T3>2Lla отраж╦нная волна прид╦т к запорному устройству раньше, чем задвижка закроется, и повышение давления в трубопроводе уменьшится. В этом случае Др ≈ 2pLi>/T3. Для снижения величины Г. у. увеличивают Т3 и уменьшают длину L трубы, присоединяя водяные колонны, пневматич. резервуары (воздушные колпаки), устанавливая предохранит, клапаны. На Г. у. основана работа гидравлич. тарана для подачи воды на большую высоту (до ~40 м).
Лит.: ЖуковскийН. Е., О гидравлическом ударе в водопроводных трубах, ML≈ Л., 1949, с. 5; Ч у га ев Р. Р., Гидравлика. (Техническая механика жидкости), 4 изд., Л., 1932, гл. 9; А л ь т ш у л ь А. Д., Киселев П. Г., Гидравлика и аэродинамика, 2 изд., М., 1975, гл. 15.
А. Д. Алътшулъ.
ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ УКЛОН (гидравлический градиент) ≈ потери уд. энергии (напора) жидкости на единицу длины потока:
j __dh___ d /Vя . _р_ . ds ds \\ %g V
где dh ≈ потеря напора на длине ds, выражение в ках (тр╦хчлен Бернулли, см. Бернулли уравнение) ≈ уд. энергия потока. В частном случае движения в трубах с пост, диаметром (равномерное движение), когда кинетич. энергия по длине потока не изменяется, Г. у. совпадает с пьезометрическим уклоном, а при равномерном движении в каналах ≈ с уклоном дна канала. ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ≈ то же, что гидродинамическое сопротивление.
ГИДРОАКУСТИКА ≈ раздел акустики, в к-ром изучаются характеристики звуковых полей в реальной водной среде для целей подводной локации, связи и др. Большое значение Г. связано с тем, что звуковые волны в океанах и морях являются единств, видом излучения, способным распространяться на значит, расстояния; часто Г. наз. акустикой океана.
На распространение звука в океане влияют разл. факторы как регулярного, так и случайного характера, к-рые зависят от свойств среды и характеристик поверхности и дна. Наиб, важная акустич. характеристика океанич. среды ≈ скорость звука, вертикальная и горизонтальная изменчивости к-рой в осн. определяют характер распространения звука в данном районе. Макс, относит, градиенты скорости звука по вертикали на три порядка превышают макс, относит, горизонталь^ ные градиенты. Скорость звука в океане меняется в пределах 1450≈1540 м/с; е╦ значение зависит в осн. от темп-ры, сол╦ности, давления (глубины): повышение темп-ры воды на 1°С увеличивает скорость звука на 2≈4 м/с, повышение сол╦ности на 1%0 ≈ примерно на 1 м/с, повышение давления на 1 атм ≈ примерно на 0,2 м/с. Вертик. изменение темп-ры до глубин в неск.
сотен м обычно достигает 10≈20°С; сол╦ность в океане близка к 35%о> меняется слабо и, как правило, лишь в приповерхностном слое. Поэтому вертик. профиль скорости звука в верх, слоях океана в осн. повторяет вертик. профиль темп-ры. На больших глубинах темц-ра и сол╦ность мало меняются и вертик. профиль скорости звука определяется увеличением гидростатич. давления. В приповерхностном слой толщиной в неск. десятков м, перемешанном волнением, темп-ра и сол╦ность одинаковы по глубине, скорость звука раст╦т с глубиной из-за увеличения гидростатич. давления. Неоднородность скорости звука по глубине приводит к вертик. рефракции звука. При расположении в океане источника звука на глубине, где скорость звука минимальна, звуковая энергия концентрируется вблизи этого горизонта, образуя природный волновод акустический, т. н. подводный звуковой капал, ось к-рого совпадает с минимум скорости звука. Часть звуковых лучей, не взаимодействующих с дном и поверхностью, распространяется при этом па значит.
О С0 С{2) О
у///////////////////////////////^
Рис. 1. Слева ≈ вертикальный профиль скорости звука с (*>, справа ≈ лучевая картина, соответствующая данному профилю спорости. Источник звука расположен у поверхности, г ≈ расстояние по горизонтали.
расстояния (до тысяч км), особенно на низких частотах, где поглощение звука в воде мало (т. п. с в е р х-дальнее распространение звука), Аналогичная концентрация энергии происходит и в приповерхностном звуковом канале (рис, 1), ось к-рого совпадает с поверхностью океана, однако, в отличие от подводного канала, здесь имеет место многократное отражение волн от поверхности. Если источник звука расположен выше оси подводного звукового капала, картина звукового поля осложняется (рис, 2): вблизи источника располагается ближняя освещ╦нная зона,
и
> ас
о
о.
Рис. 2. Слева ≈ вертикальный профиль скорости звука, справа ≈ лучевая картина, соответствующая данному прпфилю: 1 ≈ граничный луч, за которым начинается зона акустической
тени (заштрихована).
за ней ≈ т. н. первая зона тени, звуковое поле в к-рой обусловлено только отражением от дна и дифракцией; за зоной тени находится первая освещ╦нная зона (первая зона конвергенции), где происходит фокусировка звуковой энергии. Далее чередование зон тени и конвергенции повторяется. Такая зональная структура характерна для случая, когда скорость звука у дна больше или равна скорости звука у поверхности. В противном случае дно как бы «отрезает» часть звуковой энергии. Обычно в океане на горизонте расположения источника ближняя освещ╦нная зона простирается на неск. км, а первая зона конвергенции начинается с 50≈60 км. В мелком море структура звукового поля ещ╦ более усложняется из-за увеличения влияния отражений от поверхности и дна.
На распространение звука в океане существ, влияние .,* оказывает поглощение звука. Для сол╦ной морской воды 401
")
}
