- •Раздел 6. Ветро-волновые возмущения.-8 час.
- •6.1Регулярное волнение
- •6.2Силовые воздействия со стороны волнения. Редукционные коэффициенты.
- •6.3Нерегулярное волнение
- •6.4 Расчетные спектры морского волнения.
- •Примеры расчета спектра волновых ординат
- •6.5Алгоритмы расчета спектров процессов омт на волнении.
- •6.6 Силы волнового дрейфа.
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