Характеристики нерегулярного волнения

Образец записи (реализации) нерегулярного волнения изображен на рис. 2.2. Как мы видим, каждая последующая волна отличается от предыдущей по высоте и периоду, т.е. по длине. Если обозначить высоту какой-либо волны h_i, амплитуда волны по определению будет равна

r_i= .

Существуют три метода описания нерегулярного волнения: статистический, спектральный и корреляционный. В практических расчетах применяются в основном статистический и спектральный методы. Рассмотрим их более подробно.

Рис. 2.2. Реализация нерегулярного волнения.

Статистический метод.

С помощью этого метода производится оценка вероятности возникновения волн различной высоты. Определить вероятность можно приближенно, взяв довольно длинную реализацию волнения и сняв с нее высоты волн. Тогда вероятность возникновения волны с амплитудой r_i будет равна

p_i = , (2.20)

где k - число волн с амплитудой r_i на реализации, n - общее число волн на реализации. Чем длиннее запись, тем более точно определяется вероятность.

Оценка интенсивности волнения производится с помощью дисперсии (квадрата среднего квадратичного отклонения)

D_r = . (2.21)

Средняя высота волны (в вероятностном смысле) связана с дисперсией соотношением

= 2,5 . (2.22)

На практике обычно применяется не вероятность возникновения волны какой-то высоты, а обеспеченность. Обеспеченность - это вероятность возник-новения волн с высотой большей или равной заданной.

Таким образом, трехпроцентная обеспеченность обозначает, что из 100 волн только три будут иметь высоту большую или равную заданной высоте. Обеспеченность записывается в виде индекса, например, h_3%, h_0,5%.. Средняя высота волны имеет обеспеченность 46,5%, т.е.

h_46,5% = = 2,5 ; r_46,5% = = 1,25 . (2.22¢)

В таблицах балльности волн обычно выписываются значения h_3%,, для которых

h_3% = 5,3 ; r_3% = 2,65 . (2.23)

Иногда необходимо определить дисперсию волны, зная высоту h_3%.. Из (2.23) следует

D_r = 0,143 . (2.24)

Высота волны 0,5% - ной обеспеченности называется максимальной

h_max = h_0,5% = 6,5 ; r_max = r_0,5% = 3,25 . (2.25)

Обобщенная оценка интенсивности ветрового волнения производится в условных единицах - баллах. В России применяется 9 - балльная шкала (табл. 2.1). Формула Циммермана отражает связь между средними значениями h_3% и l_3% из этой таблицы.

Таблица 2.1. Баллы ветрового волнения

Баллы волн	Баллы ветра	Длина волн , м	Высота волн , м	Период волн , с	Словесная характеристика
	0-1				отсутствует
I	2-3	<5	<0,25	<2	слабое
II	3-4	5-15	0,25-0,75	2-3	умеренное
III		15-25	0,75-1,25	3-4	значительное
IV		25-40	1,25-2,0	4-5	значительное
V	5-6	40-75	2,0-3,5	5-7	сильное
VI	6-7	75-125	3,5-6,0	7-9	сильное
VII	7-8	125-170	6,0-8,5	9-11	очень сильное
VIII	8-9	170-220	8,5-11,0	11-12	очень сильное
IX	10-12	>220	>11,0	>12	Исключитель-ное

Дата добавления: 2015-07-02