СПОСОБ ПЕРЕПРАВЫ ЧЕРЕЗ РЕКУ

Изобретение относится к области туризма, а также может быть использовано жителями сельской местности при наводнениях и чрезвычайных ситуациях. Известен способ организации переправы, включающий переправу через реку оператора, размещение между берегами реки троса и перемещение между берегами элементов переправы посредством указанного троса (см. Захаров П.П., Степенко Т.В. "Школа альпинизма", начальная подготовка, М.: "Физкультура и спорт». 1989, 381 с., рис.262).

Такой способ не может быть использован при низких температурах, переменной глубине (до 2-х метров), значительной ширине реки, прерывистом ложе реки с каменистым основанием.

Имеется также и ряд других ограничений, препятствующих применению способа.

Близким аналогом предложенного способа является а.с. 2130796 с, 1999 г.

Этот способ организации переправы через водную преграду с осложненными параметрами реки может обеспечить безопасность и эффективность переправы.

Прицельным выстрелом насадки из оружия трос размещают на противоположном берегу. Ролик помещают в насадке перпендикулярно ее оси. Перекидывают через ролик трос с выходом его концов по обе стороны от насадки. Якорное устройство располагают в передней части насадки. После приземления насадки трос протягивают с наращиванием его сечения до расчетного для переправы оператора на плавучем средстве.

Все это усложняет задачу и требует использования сложных дорогостоящих устройств (например, пушку), которые недоступны в обычной практике.

Целью предлагаемого изобретения способ переправы через реку является упрощение предлагаемой схемы и повышение эффективности. Эта цель достигается за счет того, что один конец веревки закрепляется на правом берегу, второй закрепляется на рамке, имеющей оптимальные размеры: длина ребер 80-100 см, ширина 25÷30 см; расстояние между ребрами 10-15 см, а веревку с натягом пропускают через два отверстия на ребре рамки и связывают, образуя треугольник, одна веревка которого идет к правому берегу и с ее помощью, изменяя угол α, регулируют поперечное перемещение рамки.

В основе предлагаемого способа лежит использование устройства типа рамки, показанного на фиг.1.

Эта конструкция состоит из двух вертикально стоящих в воде ребер длиной 80-100 см и шириной 25-30 см, расстояние между ними 30-40 см. Поперечины сечением не менее 5 см² уложены в пазы и закреплены шурупами. Концы досок закругляют. Поперечины устанавливают в 10-15 см от концов досок. Веревку пропускают через отверстия, сделанные в доске, ближайшей к берегу, под поперечинами. Диаметр отверстий должен быть таким, чтобы веревка шла с большим трением. Конец веревки, пропущенный через отверстия, возвращают к основной веревке и обвязывают вокруг нее схватывающим узлом. Доска рамки, обращенная к берегу, оказывается на основании веревочного треугольника, к вершине которого подходит страховочная веревка с берега. Необходимый угол атаки, а выбираемый в зависимости от скорости и направления течения (для правобережного и левобережного вариантов), устанавливается регулировкой длин боковых сторон веревочного треугольника. На участке реки с ровным сильным течением рамки может вывести спасательный конец на 30÷40 м.

Для исследования характера течения воды в реках необходимо рассчитать число Рейнольдса. Динамическая вязкость воды при темпере 20°C равна η=1 мПа·с, а плотность воды p=1000 кг/м³. Например, у Дона средняя скорость течения весной около 1 м/с, летом 0,3 м/с. Поэтому (ν)=0,5 м/с. Средняя ширина реки примерно 100 м, поэтому d=100 м. Тогда среднее значение числа Рейнольдса для Дона

Это значение на много порядков больше, чем 1000. Если даже ширину любой реки возьмем на порядок меньше, т.е. 10 м, все равно получим Re>1000.

В реках режим течения турбулентный, поэтому скорость течения очень резко возрастает от берега на малом отрезке ширины, затем практически по всей ширине скорость остается неизменной.

Модель рамки опускают в реку на берегу. Опускают рамку так, чтобы длинные направляющие оказались параллельными течению. Поскольку скорость частиц жидкости возрастает от берега, то произойдут два процесса.

1. На короткие направляющие будет действовать сила, обусловленная динамическим давлением и направленная по течению, причем сила тем больше, чем больше скорость частиц жидкости, т.е. значение силы растет, по мере удаления от берега. Поэтому под действием момента этой силы рамки начнет разворачиваться к берегу, такая же сила начнет действовать на длинные направляющие. В установившемся состоянии моменты сил, действующие на короткие и длинные направляющие, уравновесятся, и установится определенный угол к берегу. Угол наклона рамки к берегу не большой из-за отношения размеров направляющих.

2. Поскольку скорость частиц жидкости растет от берега, то из уравнения Бернулли

где p - статическое давление жидкости на обтекаемое тело;

h - перепад высоты.

В нашем случае h=const следует, что на длинные направляющие будет действовать сила давления p перпендикулярно им, и направленная от берега. Возникает она потому, что чем больше скорость течения, тем меньше сила, действующая на поверхность, и поэтому на ближнюю к берегу направляющую действует сила больше, чем на дальнюю. Тогда рамка начнет двигаться под действием этой силы в поперечном направлении.

Движение рамки качественно выглядит так. Поскольку градиент скорости течения dν/dr возле берега наибольший, то рамки вначале сильнее всего наклоняется к берегу и имеет наибольшее ускорение перпендикулярно берегу по мере удаления от берега dν/dr и по модулю уменьшается. Поэтому уменьшаются как угол наклона рамки, так и поперечное ускорение. Когда рамка оказывается в области реки, где скорость течения постоянна, она движется с постоянной скоростью, а угол наклона больших направляющих к берегу становится равной нулю. В идеале рамка будет двигаться с постоянной поперечной скоростью до противоположного берега до тех пор, пока скорость течения не станет уменьшаться. Тогда наступит ситуация, при которой рамка наклонится к противоположному берегу и будет поперечное тормозное движение.