80

Раздел 6. Ветро-волновые возмущения.-8 час.

Тема 6.1. Ветро-волновые возмущения. Модель регулярного волнения.-2 час. Основные соотношения для ординат волны и углов волнового склона для регулярного волнения. Учет движения ОМТ. Истинная и кажущаяся частота волнения.

Тема 6.2. Силовые воздействия со стороны волнения. Редукционные коэффициенты.-2 час. Связь сил и моментов, действующих на ОМТ с ординатой волны и углом волнового склона. Расчет редукционных коэффициентов для различных видов качек.

Тема 6.3. Нерегулярное волнение. Спектры морского волнения.-2 час. Двухмерные и трехмерные спектры ординат нерегулярного волнения. Типы спектров. Пересчет спектров волнения к кажущимся частотам. Расчет спектров сил и моментов, действующих на ОМТ со стороны волнения.

6.Ветро-волновые возмущения

Морское волнение связано с вертикальным круговым движением частиц жидкости. Движение носит колебательный характер, причем последовательные волны различаются по амплитуде, периоду и форме. В океане встречаются разнообразные волны:

-приливные с периодом 12-24 часа;

-долгопериодические – 5 мин.-12 ч., вызванные циклонами и землетрясениями (цунами);

-наиболее характерные ветровые гравитационные волны с периодом 1-30 с.

Последние практически всегда присутствуют на поверхности моря и содержат основную энергию морского волнения.

6.1Регулярное волнение

Пространственный профиль волны в фиксированный момент времени (отсчитывается от центра масс вдоль направления ее распространения) имеет вид, рис. 6.1.

Рис.6.1

Длина волны - расстояние между вершинами Г(гребень) или подошвами П волн.

Высота волны - . Волновая ордината. Максимальное значение волновой ординаты -(амплитуда волны).. Угол наклона касательной в точкеназывается углом волнового склона.-скорость распространения волн.

Во времени в центре масс высота волны также изменяется по периодическому закону.

Угловая частота связана с периодомсоотношением.

м/с. (6.1)

Длина волны

(6.2)

Скорость мелководных волн определяется глубиной акватории

.

При глубине акватории больше четверти длины волны () волна считается глубоководной.

При синусоидальной форме бегущей волны волновая ордината изменяется по закону (вдоль направления распространения волн)

(6.3)

Т.к. , то

Угол волнового склона связан с ординатой

,

Откуда для малых углов

(6.4)

Обозначив , получим

. (6.5)

Кажущаяся частота

На движущемся МПО регулярное волнение воспринимается не со своей истинной частотой , а с новой преобразованной частотой, которая называется кажущейся.

Пусть МПО движется с постоянной скоростью под угломк направлению движения волн, рис.6.2

Рис.6.2

Координата точки встречи МПО с волной

.

Тогда закон изменения волновой ординаты в точке встречи корабля с волной

,

где

. (6.6)

Представляет кажущуюся частоту регулярного волнения, а– фактор относительного движения корабля на волне. Зависимостипри различных значенияхапредставлены на графике, рис.6.3

Рис.6.3