6. Обеспечение безопасности плавания

в штормовых условиях

6.1. Основные сведения о волнах

Ветер вызывает волны разной длины. После прекращения ветра они постепенно превращаются в волны зыби, близкие по своей форме к синусоиде. Волнение становится двухмерным и правильным, или регулярным. При регулярном волнении гребни волн

параллельны друг другу и каждая последующая волна является копией предыдущей.

Рис. 6.1. Элементы регулярного волнения

Геометрическими элементами волн, определяющими их форму и размеры, являются высота, длина и угол волнового склона, а кинематическими характеристиками — период, частота и скорость бега волн (рис. 6.1). Высота волны h определяется расстоянием по вертикали от подошвы волны до ее вершины. Половина высоты волны представляет собой ее амплитуду r₀. Длина волны λ есть расстояние между двумя последовательно расположенными вершинами или подошвами волн. Угол волнового склона а измеряется между горизонтальной плоскостью и касательной к поверхности волнового профиля.

Период волн τ определяется промежутком времени между прохождением через одну и ту же точку на поверхности моря двух последующих друг за другом вершин или подошв волн. Скорость распространения волны С определяется расстоянием, на которое перемещается профиль волны за единицу времени.

Регулярное волнение подчиняется закономерностям:

r=r₀cosωt;

α=α₀sinωt,

где ω — частота следования волн.

Период волны, частота, максимальный угол волнового склона и скорость ее распространения связаны зависимостями:

(6.1)

Величина максимального угла волнового склона волны не превосходит 15°, так как при дальнейшем его увеличении гребень волны опрокидывается и волна разрушается.

Рис. 6.2. Сложение двух волн развитого волнения при скорости ветра 16 м/с:

1 — период τ₁ =8,3 с, высота h=6,0 м; 2 — период 14 с. высота 6,8 м

Ветровое волнение характеризуется нерегулярностью, что является следствием наложения волн различной длины. Для наглядности на рис. 6.2 приведено сложение двух основных колебаний развитого океанского волнения от ветра скоростью 16 м/с с периодами τ₁ = 8,3 с; τ₂=14 с и амплитудами r₁ = 3,0 м;r₂=3,4 м.

Нерегулярное волнение принято оценивать значением характерной высоты волны (высоты определенной обеспеченности). Обеспеченностью называется вероятность наличия волн с высотой, превышающей заданную. В отечественной практике для характеристики волнения используются волны 3%-ной обеспеченности. Это означает, что в рассматриваемом волнении только у трех из 100 последовательных волн высота будет превышать заданную величину.

Интенсивность волнения моря оценивают в баллах. Балльность волнения по шкале ГУГМС 1953 г. пропорциональна высоте волн с обеспеченностью 3%.

За рубежом в качестве параметра интенсивности волнения используется так называемая значительная высота волн h_⅓, которая представляет собой среднюю величину из одной трети высоких волн, наблюдаемых при данном волнении.