Направление распространения волны - направле­ние перемещения волны, определяемое за короткий интервал времени — период волны, или направление луча волны

Характеристика волн.

Волнение - образование волн на поверхности воды (реки, озера или моря). Волнение вызывается ветром, а иногда землетрясением. Волнение разделяют на ветровое, зыбь и смешанное. Степень волнения определяют в баллах в зависимости от высоты наиболее крупных волн по шкале Бофорта.

Волнение ветровое - процесс формирования, развития и распространения вызванных ветром волн на акваториях океанов, морей и других бассейнов. Основными характерис­тиками волны (рис.3) являются: волновой про­филь - кривая, получаемая в результате сечения взволнован­ной поверхности моря вертикальной плоскостью в заданном направлении; фронт волны - линия на плане взволнован­ной поверхности, проходящая по вершинам гребня данной волны, которые определяют по множеству волновых профилей, проведенных параллельно генеральному

Рис.3.Характеристики волн:

1 — волновой профиль; 2 — средний волновой уровень волнового профиля;

3 — гребень; 4 — вершина; 5 — подошва; 6 — ложбина волны; hg - высота, A.g — длина волны

направлению распрост­ранения волн; средний волновой уровень вол­нового профиля — линия, пересекающая волновой профиль так, что суммарные площади выше и ниже этой линии одинаковы; луч волны — линия, перпендикулярная к фронту волны в данной точке; гребень - часть волны, расположенная выше среднего волнового уровня; вер­шина - наивысшая точка гребня волны; подошва -наинизшая точка ложбины волны; ложбина - часть волны, расположенная ниже среднего волнового уровня; высота волны hg - превышение вершины волны над соседней подош­вой на волновом профиле, проведенном в генеральном направ­лении распространения волн; длина волны λ _в — горизон­тальное расстояние между вершинами двух смежных гребней на волновом профиле, проведенном в генеральном направле­нии распространения волн; период волны - интервал времени между прохождением двух смежных вершин волн через фиксированную вертикаль; скорость волны -скорость перемещения гребня волны в направлении ее рас­пространения, определяемая за короткий интервал времени порядка периода волны.

Волны судовые - волны, создаваемые на поверхности воды движущимся судном. Корпус судна при движении оказывает давление на частицы воды. У носовой и кормовой оконечностей судна вода, обтекающая корпус, подтормаживается. В средней части корпуса скорость воды по сравнению со скоростью набегающего потока увеличивается. В районах носа и кормы судна, где скорость потока меньше, давление на корпус больше, а в средней части корпуса из-за увеличения скорости воды давление меньше (связь давления в жидкости с ее скоростью определяется уравнением Бернулли). На поверх­ности воды давление равно атмосферному.

Разность в давлениях повышает уровни воды у носа и кормы и понижает уровень в средней части корпуса судна, что выводит воду из равновесия. Стремясь под действием силы тяжести вернуться в первоначальное положение, вода получает колебательное движение, создающее волны двух групп: носовые и кормовые, которые, в свою очередь, состоят из расходящихся и поперечных волн (рис.4). При небольших скоростях возле судна возникают только расходя­щиеся волны, а при возрастании скорости - и поперечные. Расходящиеся волны состоят из гребней, смещенных один относительно другого. Если середины этих волн соединить прямой, то она составит с ДП угол 18-20 град., а линия гребня - угол 36-40°. При тупых носовых обводах корпуса судна направление гребней волн может иметь угол больший, а при острых носовых обводах и большей скорости. - меньший по сравнению с указанным. Поперечные волны перпендикулярны к ДП судна и ограничены к своему фронту расходящимися волнами.

Рис.4. Волны судовые.

1 – расходящиеся; 2 – поперечные.

Каждая судовая волна обладает одинаковым количеством энергии, поэтому увеличение протяженности гребня компенсируется снижением ее высоты. Постепенно судовые волны затухают и исчезают. Наибольшую высоту имеют носовые расходящиеся и кормовые поперечные судовые волны. Вследствие инерционности жидкости носовые волны зарождаются несколько позади форштевня, а кормовые - впереди ахтерштевня. Носовые волны всегда начинаются с вершины, а кормовые - с подошвы. При определенных высо­ких скоростях на месте впадины первой кормовой поперечной волны может находиться, например, вершина или подошва носовой поперечной волны, т.е. происходит наложение, или интерференция, волн. С изменением скорости судна изменяется длина волн, а следовательно, и число поперечных волн, которые могут уложиться по длине судна. Если на малых скоростях по длине судна располагается несколько поперечных волн, то при больших скоростях в пределах корпуса может располагаться лишь одна поперечная волна. У быстроходных и коротких судов носовые волны сдвигаются к самой корме. В связи с особенностями волнообразования меняется характер наложения носовых расходящихся волн на кормовые. Если при определенной скорости и длине волны гребень носовой волны налагается на впадину кормовой, то судовые волны сглаживаются. Если гребни судовых волн совпадают, то последние увеличиваются, что приводит к увеличению сопротивления воды движению судна и уменьшению его скорости.

На волнообразование большое влияние оказывает мелко­водье. У речных судов влияние мелководья становится заметным, если глубина судового хода снижается примерно до 4-7-кратной осадки судна.

Судовые волны подходя к берегам, разрушают их. При малых запасах воды под днищем в результате работы движителей дно размы­вается (поэтому скорость на каналах ограничивается). При приближении к отлогому берегу судна, идущего полным ходом, уровень воды возле берега заметно повышается, причем стоящие около него суда перемещаются по направлению движения подходящего судна и к берегу. Как только судно поравняется со стоящими у берега судами, начинаются отлив воды и резкое понижение ее уровня. Вместе с водой в реку увлекаются стоящие у берега суда, обычно получая при этом сильные рывки, в результате которых могут рваться швартовы, сбиваться трапы и др. После того как судно пройдет мимо, на берег вкатывается большая судовая волна, иногда с пенистым гребнем, что может вызвать большие разрушения. В некоторых случаях при подходе к месту стоянки какого-либо судна корма стоя­щего судна начинает удаляться от берега, а нос приближается к нему. Когда проходящее судно поравняется со стоящим, корма последнего начнет подходить к берегу, а нос отклоняться от него. Проходящее судно оказывает аналогичное воздействие и на судно, стоящее на якоре. В результате последнее может быть сорвано с якоря или выброшено на отмель. При подходе одиночного судна по течению или судна с составом влияние В.С.. на берега и стоящие суда оказывается несколько меньшим. Для предупреждения аварий суда, проходящие мимо судов, стоящих у берега, должны снижать скорость.

Дата добавления: 2014-01-04