Оценить

При грубых оценках в судовождении взволнованная поверхность моря рассматривается как однородное поле, состоящее из совокупности плоских одинаковых волн синусоидального профиля (рис. 2.1). Волны называются плоскими, когда картина волнового движения одинакова в параллельных вертикальных плоскостях. Плоские волны имеют гребни бесконечной длины. Иногда плоские волны называют цилиндрическими. Волнение представленного вида называют регулярным или правильным, а составляющие его волны синусоидального профиля – гармоническими плоскими волнами. Характер близкий к регулярному волнению имеет мертвая зыбь.

Регулярное волнение
Регулярное волнение

Различают следующие элементы отдельных волн. Гребнем волны называют ее часть, расположенную выше среднего волнового уровня. Вторую часть, находящуюся ниже среднего уровня, именуют впадиной или ложбиной. Наивысшую точку гребня называют вершиной волны, а наинизшую точку впадины – подошвой волны. Фронтом волны называется линия, проходящая вдоль ее гребней.

Геометрические характеристики волнения. Регулярное волнение характеризуется элементами профиля, получаемого при сечении одной волны плоскостью, перпендикулярной ее гребню (рис. 2.2).

Профиль регулярной волны
Профиль регулярной волны

К геометрическим параметрам волн относятся: высота, длина, амплитуда, волновая ордината, угол волнового склона и другие характеристики.

Длиной волны λ называется горизонтальное расстояние между вершинами (гребнями) или подошвами (впадинами) двух соседних волн.

Высота волны h – это вертикальное расстояние от подошвы до вершины волны.

Амплитуда волн r=0,5h представляет собой вертикальное расстояние между вершиной (подошвой) волны и линией невозмущенного уровня моря.

Волновая ордината г – это вертикальное расстояние от любой точки профиля волны до линии невозмущенного уровня моря.

Углом волнового склона α называется угол между касательной к профилю волны и горизонтальной плоскостью.

Частотой формы волны Ω. (волновым числом) называется отношение: Ω= 2π/λ

Крутизной волны (относительной высотой) называется отношение h/λ.

Кинематические характеристики волнения. Частицы воды в волне совершают движение по замкнутым траекториям (на глубокой воде – круговое движение, на мелководье -движение по эллипсам), что создает эффект бегущей волны, гребень которой перемещается в определенном направлении. Это явление характеризуется периодом, фазовой скоростью, угловой частотой и другими параметрами.

Периодом волн τ называется время прохождения волной расстояния, равного ее длине.

Фазовая скорость V – это скорость перемещения профиля волны, т.е. скорость волны по направлению ее движения, перпендикулярного фронту волны.

Угловая частота ω определяется по формуле: ω = /τ

Для указания стороны волнения относительно меридиана или диаметральной плоскости (ДП) судна используются характеристики, связанные либо с направлением движения волн (по бегу волн) либо с направлением на точку, откуда приходят волны (против бега волн), отличающиеся от первых на 180°.

К показателям стороны волнения по бегу волн относятся: направление движения (распространения) волн Kw – угол между направлением на север и вектором фазовой скорости волн; курсовой угол движения волн qw – угол между носовой частью диаметральной плоскости судна и вектором фазовой скорости.

Обратными характеристиками (против бега волн) являются: направление волнения Aw – азимут, от которого приходят
волны ( Aw = Kw ± 180°); курсовой угол волнения q – угол, отсчитываемый от носовой части ДП до направления на точку горизонта, от которой приходят волны ( q = 180 – qw).

Для обоих видов отсчета первый показатель называют истинным направлением волнения, а второй – относительным направлением волнения.

Ордината регулярной бегущей волны в данной точке моря определяется зависимостью:

formuka 2.1

Угол волнового склона по фазе отстает на четверть периода от волновой ординаты:

formula 2.2Связь между параметрами волн. Элементы волнения зависят от степени его развития и глубины акватории Н. В зависимости от отношения глубины моря к длине волны различают глубоководные, промежуточные и мелководные волны. При глубине акватории, не меньшей четверти длины волны Н ≥λ/4, волна считается глубоководной, а при Н<λ/20 – мелководной. В диапазоне λ/20 < Н < λ/4 волна является промежуточной по глубине.

Геометрические и кинематические параметры волн взаимосвязаны:

formula 2.3где g=9,81 м/с2 – ускорение силы тяжести; tanh -гиперболический тангенс.

Анализируя эти выражения, можно установить, что для глубоководных волн глубину Н можно не учитывать, так как tanh(ΩH)≈1. В этом случае:

formula 2.4 2.5Для мелководных ветровых волн tanh(ΩH)≈ΩH. Отсюда вытекает, что:

formula2.6Между высотой и длиной волны строгой зависимости нет. Волны одинаковой высоты могут иметь разные длины и периоды. Крутизна морских ветровых волн лежит в пределах oic В практических расчетах обычно принимают 1/20. Этому значению соответствует амплитуда волнового склона приблизительно равная 9°. Крутизна мелководной волны при уменьшении глубины растет. На малых глубинах  oin больших значениях этого отношения происходит разрушение волн.

Эй! Моряк, почитай и это:



Добавить комментарий