Что такое крутизна волны

Элементы волны

Каждая волна, поступательная или стоячая, характеризуется определенными элементами (рис.19). Общими элементами для обоих типов волн являются.

Рис. 19. Кривая волновых колебаний поверхности воды

Для удобства характеристики крутизны волны пользуются отношением высоты к длине (h /λ ), которое и называют средней крутизной волны.

Перечисленные элементы определяют геометрические характеристикиволны. Для поступательной волны необходимо добавить еще три элемента

Направление распространения волн, отсчитываемое от норда в сторону их движения.

Кроме элементов, определяющих геометрические характеристики волны, выделяют кинематические элементы. К ним относятся:

Для стоячей волны период определяется промежутком времени, за который совершается полное колебание уровня, так как частицы воды в этом случае не совершают движения по круговым орбитам.

Кроме фазовой скорости, применяются понятия угловой скорости вращения частиц по орбитам ω и линейной скорости орбитального движения частиц ν.

Между элементами волны существуют следующие соотношения:

ν=ωr h=2r ω= λ=2πr

Указанные элементы волн относятся к правильной двумерной волне. Реальные ветровые волны трехмерные. Запись реальной трехмерной волны по наблюдениям в точке представлена на рис. 20.

Рис. 20. Схема трехмерной волны

Как видно на рисунке, реальная волна весьма далека от двухмерной волны (типа зыби). Поэтому в теории волн приходится вводить дополнительные термины.

Источник

Что такое крутизна волны

Приложение 1. Теория волн и данные наблюдений. К.Стюарт.

Едва ли найдется человек, который не представляет себе, что такое волны, но волны, как и люди, бесконечно разнообразны, измерить одну в беспорядочной последовательности штормовых волн все равно, что различить лицо в толпе. Однако волны, как и люди, различаются по внешнему виду и характеру поведения. Если их понять, то можно рассчитывать и прогнозировать волнение.

Исследованиям, выполненным за последние годы учеными разных стран, посвящена обширная научная литература. Здесь мы приводим лишь некоторые простейшие сведения и даем их теоретическое объяснение. Как правило, данные относятся к «идеальным» волнам, т. е. волнам простейшей формы. В природе к «идеальным» волнам близки по форме и регулярности волны зыби, наблюдаемые в безветренные дни.

На рис. 45 определены элементы ветровой волны: длина , высота h, период и скорость c.

Рис. 46. Три типа волны.

Для описания «идеальной» волны (рис. 46) обычно используется синусоида, трохоида или циклоида. Каждая из них имеет свои преимущества и недостатки. Считается, что гребни ряда или последовательности таких волн параллельны друг другу. В море волнение складывается из волн различных периодов, высот и форм, кроме того, две или три системы волн могут пересекаться.

Зависимость между скоростью, длиной и периодом волны.

На глубокой воде, где дно не влияет на элементы волны, или , следовательно, . На рис. 47 для глубокой воды показано соотношение между длинами волн и их скоростью в зависимости от периода. (Если необходимо определить скорость волн в узлах, то с небольшой погрешностью можно считать, что численно .)

Рис. 47. Зависимость между периодом, длиной и фазовой скоростью волны.

Волна на глубокой воде. Говорят, что волна находится на глубокой воде, если глубина места (Н) больше половины длины волны. (Такая волна почти не «чувствует» дно.)

Волна в зоне обрушения. Если глубина составляет около 1/25 длины волны, то считается, что волна находится в зоне обрушения (чаще полагают, что волна находится в зоне обрушения, когда глубина становится равной 1/10 длины волны) (фактически волна начинает «чувствовать» дно, когда глубина составляет половину длины волны).

Волна в зоне влияния мелководья, или промежуточной зоне, где глубина места составляет от 1/2 до 1/25 длины волны.

Период волны не зависит от глубины, а скорость при переходе волны на мелководье падает, поэтому уменьшается длина и скорость волны. Таким образом, в промежуточной зоне:

и .

Можно показать, что на мелкой или очень мелкой воде скорость волны выражается очень простым соотношением: . Заметим, что скорость волны на мелкой воде не зависит от длины (или периода), а зависит только от глубины места, на котором распространяется волна.

ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ ВОЛНЫ

Хотя малое судно обычно находится в верхнем слое воды, некоторые сведения о внутреннем строении волны также полезны.

Теоретически при перемещении формы волны масса воды не перемещается. Если понаблюдать за движением небольшого поплавка в волне, то можно заметить, что он перемещается по замкнутой орбите, расположенной в вертикальной плоскости. Амплитуда вертикальных колебаний поплавка равна высоте волны, амплитуда горизонтальных колебаний поплавка также равна высоте волны, хотя это и не столь очевидно. Теоретически орбитальное движение поплавка происходит по окружности; в действительности орбита обычно представляет собой петлеобразную кривую, поскольку масса воды незначительно перемещается вперед.

Из рис. 48 видно, что частицы воды перемещаются вместе с волной на гребнях и против волны в ложбинах, кроме того, движение частиц быстро затухает с глубиной. На глубине, равной длине волны (или даже ее половине), оно настолько мало, что им можно пренебречь.

Рис. 48. Схема движения частицы воды в волне на глубокой воде.

В результате поступательного движения частиц воды небольшая лодка, идущая по волне, находится на гребне дольше, чем на подошве. Теоретически маленькая моторная лодка, идущая со скоростью 9,5 узлов, на гребне регулярной волны высотой 1,5 м и периодом 4 с увеличивает свою скорость относительно дна более чем на 2 узла. Конечно, при следовании против волны скорость относительно дна уменьшается (более подробно о движении малых судов на волнении см. в приложении 12).

Жизненный цикл волны состоит из стадии ее зарождения под действием ветра, постепенного роста до максимальных размеров в зависимости от некоторых ограничивающих факторов, распространения через море, где при отсутствии ветра она становится зыбью.

В отличие от ветровых волн зыбью называют волны, пришедшие из области волнообразования в другую область. Зыбь легко опознать, если нет ветра, но она способна распространяться и поперек ветра, который создает новую систему волн. При движении зыби из района зарождения ее высота уменьшается, и она может стать почти незаметной, пока не достигнет мелководья вблизи берега.

Кривые, или графики (см. ниже), для прогноза характеристик волн составлены для ветровых волн, возникших под действием местного ветра, а не для зыби. Если две простые волны синусоидальной формы накладываются одна на другую, то общая высота равна сумме их высот, однако при определенных условиях точнее считать, что суммарная высота двух волн равна .

Высота и период волны, образовавшейся на глубокой воде под действием ветра, зависят от трех условий: средней скорости (или силы) ветра, продолжительности (или времени) действия ветра, разгона ветра, т. е. протяженности (против ветра от наблюдателя) района, над которым дует ветер.

Длина разгона, конечно, может быть ограничена наличием суши, а при ветре в открытом океане разгон не обязательно будет бесконечным.

На рис. 49 показаны высоты волн в море, над которым от берега дует ветер постоянной силы. Отметим две особенности развития волн. Во-первых, в начале разгона высота волн меньше, чем в конце; во-вторых, через некоторое время (которое зависит от длины разгона) волны достигают максимальной высоты. В рассматриваемом примере предполагается, что ветер скоростью 30 узлов дует три часа, на разгоне 33 мили от суши волны достигли максимальной высоты и не будут увеличиваться, как бы долго ни дул этот ветер.

Рис. 49. Рост и максимальная высота волн в зависимости от разгона и продолжительности действия ветра средней скоростью 30 узлов.

Рис. 50. Последовательность волн (внизу), образованная наложением двух волновых систем с незначительно различающимися периодами.

Точно так же растет и достигает максимума период волн.

Смысл термина максимальная высота волны (h max) требует некоторого пояснения, так как в некоторых случаях высота волны может быть больше максимальной. Дело в том, что высота волны, определенная по номограммам (см. рис. 52), является максимальной, которую ветер определенной силы может развить при заданном разгоне в течение некоторого времени; однако за это время составляющие в последовательности волн могут совпасть по фазе и при наложении образовать волны гораздо большей высоты. Со временем вероятность появления волны большей высоты возрастает; таким образом, проблема становится статистической и не зависит от методов прогноза.

Рис. 51. Записи волнения, полученные в заливе Уэймут. (Воспроизводится с разрешения Гидравлической исследовательской станции Министерства технологии, Уоллингфорд.)

Иногда встречается термин «значительная высота волны». Под этим понимается средняя высота высоких волн, точнее, средняя высота одной трети наибольших волн.

ПРОГНОЗ ВЫСОТ И ПЕРИОДОВ ВОЛН.

Кривые для прогноза высот и периодов волн (рис. 52) построены по данным записей волн, полученных с помощью волнографов за несколько лет на судах погоды и проанализированных в Институте океанографических наук (одно из старейших учреждений Великобритании, занимающееся изучением Мирового океана) (аналогичные кривые получены Бретшнайдером и другими в США)

Рис. 52. Кривые для расчета максимальных высот волн (а) и периодов значительных волн (б). Построены М. Дарбишайр и Л. Дрейпером. (Воспроизводится с разрешения Института океанографических наук, Уормли.)

Чтобы определить максимальную высоту волны или значительный период, необходимо на соответствующей номограмме найти точку пересечения горизонтальной прямой средней скорости ветра с вертикальной прямой разгона или с кривой продолжительности действия; точка первого пересечения соответствует расчетной максимальной высоте волны или значительному периоду.

Аналогичные кривые построены для прибрежных вод по данным записей на плавмаяках в Северном и Ирландском морях. Между кривыми для океана и для прибрежных вод имеются различия но они не очень существенны и поэтому не представляют интереса для яхтсменов. Однако следует отметить, что при одних и тех же разгонах в прибрежных водах, как правило, образуются более короткие и высокие волны, чем в океане. Когда в прибрежных районах с малыми уклонами дна волны перемещаются на еще меньшую глубину, дно поглощает часть энергии волн и их высота немного уменьшается. Но при внезапном изменении глубины высота волны возрастает, уменьшается ее длина, следовательно, крутизна волны возрастает.

ДРУГИЕ СВОЙСТВА ВОЛНЕНИЯ.

Некоторые максимальные высоты волн.

Влияние течений и мелководья на высоту волн

В Скриппсоновском океанографическом институте в США исследовалось воздействие встречных течений на волны и было показано, что высоты волн, приходящих в район со встречными течениями скоростью всего 2-3 узла, могут увеличиваться на 50-100%. Такие волны обрушиваются даже при отсутствии сильного ветра.

Необходимо также отметить, что волны, приливный сулой и толчея могут создаваться даже при отсутствии ветра за счет гидравлических эффектов при встрече сильных течений с препятствиями на дне моря.

Существенно влияет на высоту волн мелководье. На мелкой воде высота приходящей волны вначале начинает увеличиваться, и, когда отношение глубины к длине волны составит около 1/100, высота увеличится примерно на 50%. Например, низкая зыбь с периодом 10 с и высотой 0,6 м на глубокой воде может иметь высоту 0,9 м на глубине 1,5 м. Однако прежде чем увеличиться, волны неожиданно уменьшаются, на глубинах между 1/4 и 1/10 высоты волны уменьшение составляет около 10% от первоначальной высоты на глубокой воде.

Для волн определенного периода, как правило, существует предельная высота, после достижения которой происходит обрушение гребня. Теоретически на глубокой воде обрушение происходит, когда отношение высоты волны к длине несколько меньше 1/7; практически обрушение наблюдается при отношении 1/14. (Заметим, что некоторые участки волны могут быть еще круче. Для характеристики крутизны не волны в целом, а отдельны» ее участков используется понятие уклона.)

На гребне обрушивающейся волны вода в некоторый момент должна двигаться быстрее самой волны; для волны с периодом 10 с это означает абсолютную скорость более 30 узлов.

На мелководье более существенно отношение высоты волны к глубине, от которого зависит, будет опрокидываться волна или нет. Теоретически это отношение равно примерно 1:1,25. Однако на обрушение волн на мелкой воде влияют и другие факторы или явления, такие, как течения и возможные эффекты фокусировки при рефракции.

Рефракция, или искривление фронта волны при переходе под углом с одной глубины на другую, имеет аналогию с искривлением световых лучей при прохождении через более плотную среду. Например, если волны с открытого моря подходят под углом то участок фронта волны, подошедший к мелководью замедляется (вследствие уменьшения длины волны), остальная же часть фронта волны, которая все еще находится на глубокой воде, сохраняет свою относительно более высокую скорость пока в свою очередь не достигнет более мелкого места (рис. 53а и 53б).

Рис. 53а. Схема (масштаб не выдержан) искривления волновых лучей вследствие рефракции при подходе под углом к прямолинейному берегу или входе в залив.

Рис. 53б. Схема (масштаб не выдержан) рефракции волн при огибании острова округлой формы.

Волны большей длины (т. е. большего периода) начинают рефрагироваться раньше, чем волны меньшей длины. Поэтому когда волны с очень глубокой воды (где обычно имеется очень широкий набор периодов) заворачивают в залив, то в разных частях залива наблюдаются волны различных периодов. Этот эффект наиболее заметно проявляется на огражденных якорных стоянках, где часто обеспечивается хорошая защита от местных штормов и сильного волнения, а длиннопериодная зыбь, которая при рефракции легко огибает мыс или волнолом, чувствуется достаточно сильно. Примерами защищенных якорных стоянок, где встречается крупная мертвая зыбь, являются бухта Косзнд около Плимута и залив Сент-Айвс на северном побережье полуострова Корнуолл.

Явление дифракции часто путают с рефракцией, так как искривление фронта волны при огибании волнолома или обрывистого мыса такое же, как при рефракции над мелью или косой. Дифракция не зависит от глубины, это просто поворот гребня волны в зону, защищенную от непосредственного проникновения волн.

На рис. 54 схематически показано распространение фронта волны после дифракции у волнолома.
Интересно отметить наличие на незащищенной поверхности непосредственно за головой волнолома линии, вдоль которой высота волн увеличивается; по обе стороны от нее находятся волны меньшей высоты.

Рис. 54. Схема (масштаб не выдержан) искривления фронта волны и изменения высоты волны вследствие дифракции при прохождении волнолома.

Отраженные и стоячие волны.

Хотя отраженные и стоячие волны в открытом океане не встречаются, их следует остерегаться при подходе к убежищам. Умеренное волнение обычно поглощается дном с уклоном приблизительно 1:3, но чем длиннее волны, тем легче они отражается от данного склона. От вертикальной или почти вертикальной стенки может произойти полное отражение, тогда на некотором участке возникает система стоячих волн. В таком месте имеются очень высокие волны, в два раза выше, чем набегающие (прогрессивные) волны, и очень низкие волны. Полосы высоких и низких волн образуют узлы и пучности, расстояние между пучностями или узлами равно половине длины волны.

Рис. 55. Образование стоячей волны вследствие отражения волны от неподвижной стенки.

На рис. 55 показана система стоячих волн, образованная при отражении волны от стенки. Если стенка не прямая, а искривленная относительно фронта волны, то возможна «фокусировка» отраженных волн (так же, как световых) и образование очень сильного волнения. Более того, если волны подходят к волнолому под углом, то при их отражении образуются пересекающиеся системы волн.

Источник

Регулярное волнение

При грубых оценках в судовождении взволнованная поверхность моря рассматривается как однородное поле, состоящее из совокупности плоских одинаковых волн синусоидального профиля (рис. 2.1). Волны называются плоскими, когда картина волнового движения одинакова в параллельных вертикальных плоскостях. Плоские волны имеют гребни бесконечной длины. Иногда плоские волны называют цилиндрическими. Волнение представленного вида называют регулярным или правильным, а составляющие его волны синусоидального профиля – гармоническими плоскими волнами. Характер близкий к регулярному волнению имеет мертвая зыбь.

Регулярное волнение

Различают следующие элементы отдельных волн. Гребнем волны называют ее часть, расположенную выше среднего волнового уровня. Вторую часть, находящуюся ниже среднего уровня, именуют впадиной или ложбиной. Наивысшую точку гребня называют вершиной волны, а наинизшую точку впадины – подошвой волны. Фронтом волны называется линия, проходящая вдоль ее гребней.

Геометрические характеристики волнения. Регулярное волнение характеризуется элементами профиля, получаемого при сечении одной волны плоскостью, перпендикулярной ее гребню (рис. 2.2).

Профиль регулярной волны

К геометрическим параметрам волн относятся: высота, длина, амплитуда, волновая ордината, угол волнового склона и другие характеристики.

Длиной волны λ называется горизонтальное расстояние между вершинами (гребнями) или подошвами (впадинами) двух соседних волн.

Высота волны h – это вертикальное расстояние от подошвы до вершины волны.

Амплитуда волн r=0,5h представляет собой вертикальное расстояние между вершиной (подошвой) волны и линией невозмущенного уровня моря.

Волновая ордината г – это вертикальное расстояние от любой точки профиля волны до линии невозмущенного уровня моря.

Углом волнового склона α называется угол между касательной к профилю волны и горизонтальной плоскостью.

Частотой формы волны Ω. (волновым числом) называется отношение: Ω= 2π/λ

Крутизной волны (относительной высотой) называется отношение h/λ.

Периодом волн τ называется время прохождения волной расстояния, равного ее длине.

Фазовая скорость V – это скорость перемещения профиля волны, т.е. скорость волны по направлению ее движения, перпендикулярного фронту волны.

Угловая частота ω определяется по формуле: ω = 2π/τ

Для указания стороны волнения относительно меридиана или диаметральной плоскости (ДП) судна используются характеристики, связанные либо с направлением движения волн (по бегу волн) либо с направлением на точку, откуда приходят волны (против бега волн), отличающиеся от первых на 180°.

К показателям стороны волнения по бегу волн относятся: направление движения (распространения) волн Kw – угол между направлением на север и вектором фазовой скорости волн; курсовой угол движения волн qw – угол между носовой частью диаметральной плоскости судна и вектором фазовой скорости.

Обратными характеристиками (против бега волн) являются: направление волнения Aw – азимут, от которого приходят
волны ( Aw = Kw ± 180°); курсовой угол волнения q – угол, отсчитываемый от носовой части ДП до направления на точку горизонта, от которой приходят волны ( q = 180 – qw).

Для обоих видов отсчета первый показатель называют истинным направлением волнения, а второй – относительным направлением волнения.

Ордината регулярной бегущей волны в данной точке моря определяется зависимостью:

Угол волнового склона по фазе отстает на четверть периода от волновой ординаты:

Связь между параметрами волн. Элементы волнения зависят от степени его развития и глубины акватории Н. В зависимости от отношения глубины моря к длине волны различают глубоководные, промежуточные и мелководные волны. При глубине акватории, не меньшей четверти длины волны Н ≥λ/4, волна считается глубоководной, а при Н Категория : Навигация, Судоводители волнение, судно

Источник

Элементы волн

Каждая волна характеризуется определенными элементами, такими как:

-гребеньволны – часть волны, расположенная выше спокойного уровня.

-вершина волны – наивысшая точка гребня волны.

-ложбина волны – часть волны, расположенная ниже спокойного уровня. (рис.1):

— длина λ— горизонтальное расстояние между вершинами двух смежных

Рисунок 12- Элементы волн

— крутизна – отношение высоты волны к ее длине ( ); (28)

— период τ– промежуток времени, между прохождением двух смежных вершин через одну и ту же фиксированную точку;

— фронт – линия, проходящая вдоль гребня данной волны; линия, перпендикулярная фронту волны, называется волновым лучом;

На основании гидродинамической теории волн получены формулы, связывающие отдельные элементы волн на глубокой воде (когда глубина моря > );

Высота волны измеряется непосредственно или определяется приближенно с помощью специальной номограммы.

Факторы, влияющие на изменение параметров волн в открытом море. Согласно уравнения баланса волновой энергии получено, что изменение элементов волн зависит от скорости и продолжительности действия ветра и длины разгона ветра над морем.

1. Скорость ветра. Наиболее характерным показателем интенсивности передачи энергии волнам и одновременно роста волн под действием ветра является возраст волн. Размеры волны интенсивно растут, когда β не превышает 0,4-0,5. При больших значениях β рост волн замедляется, а при β = 0,8 практически прекращается. В море наблюдаются три стадии ветрового волнения: развивающееся, установившееся и затухающее. При развивающемся волнении высота и длина волны растут с усилением ветра. Однако рост высоты волны вначале происходит весьма интенсивно, а затем постепенно замедляется, что связано с уменьшением крутизны волны по мере развития ветрового волнения. В начальный период развития ветрового волнения волны имеют крутизну волны ε = 1/7, а затем крутизна непрерывно уменьшается и при развитом волнении имеет значение 1/23.

При установившемся волнении размеры волн достигают своих предельных значений при определенной скорости и продолжительности действия ветра и длине его разгона над морем.

При затухающем волнении с ослаблением скорости ветра происходит уменьшение элементов волн за счет сокращения количества энергии, получаемой от ветра в единицу времени.

При неустановившемся волнении со снижением скорости ветра высота волн начинает заметно уменьшаться.

Установившееся волнение начинает заметно уменьшать свои размеры через несколько часов после ослабления ветра, что обусловлено большим количеством энергии, занесенной волной от ветра.

2. Продолжительность действия ветра. Поскольку энергия от ветра волнам передается за определенный промежуток времени. В течение этого промежутка времени на волны действует ветер постоянной или переменной скорости. Выявлено, что с увеличением времени действия ветра высоты волн заметно возрастают, особенно при значительных скоростях ветра. Рост элементов волн по времени продолжается, пока при данной скорости ветра они не достигнут предельно возможных размеров (установившееся волнение).

3. Изменение направления ветра. Из научных наблюдений выявлено, что волнение меняет свое направление медленнее, чем ветер, и совпадает с ним примерно через 12 часов.

4. Длина разгона. На рост элементов волн влияет длина разгона – расстояние Х, на котором ветер постоянный по скорости (+ 2 м/с) и направлению (+ 25°) воздействует на волны.

Разгон Х измеряется в направлении против ветра от расчетной точки до подветренного берега или до подветренной границы ветрового поля.

Длина разгона имеет большое значение в прибрежной зоне, если ветер дует с берега. В этом случае по мере удаления от берега даже при одной и той же скорости ветра параметры волн заметно растут.

Если размеры бассейна достаточно велики, а ветер дует значительное время, то на некотором разгоне, зависящем от скорости ветра, наступает состояние насыщения волн энергией и волнение достигает предела развития.

5. Зыбь. Зыбью называется волнение, которое существует за счет накопленной энергии волны (Е), когда передача энергии ветра к волнам прекращается (Е_и = 0).

В океанах и морях встречаются следующие случаи формирования зыби.

1. Возникновение зыби непосредственно в зоне шторма при некоторых колебаниях в скорости дующего ветра. Так как среди совокупности ветровых волн наблюдаются волны в различной стадии своего развития, то достаточно скорости ветра немного уменьшиться, чтобы скорость некоторого числа волн превысила скорость ветра и они превратились бы в зыбь. При новом усилении ветра некоторые из них могут опять перейти в ветровые волны, однако в общем случае с увеличением скорости и продолжительности действия ветра все большее число волн начинает переходить в зыбь.

2. Если в данном районе перемещается циклон, в котором скорость ветра достигает значительных значений, то при этом волны, выходя из области шторма, превращаются в зыбь.

Зыбь, существующая при полном отсутствии ветра, называется мертвой зыбью. Она характерна двухмерными однородными по элементам волнами с малой крутизной.

В результате взаимодействия ветровых волн и зыби в океане возникает смешанное волнение, которое в простейшем случае состоит из двух систем волн – ветрового волнения и зыби.

10. Наблюдения за волнениемпроизводятся как на гидрометеорологических станциях и постах, так и на судах в открытом море.

В навигации для правильного учета влияния волнения на мореплавание важно уметь быстро определять элементы и другие характеристики волн, знать зависимость между ними и ветром, ориентироваться в условиях состояния ветрового волнения на пути следования судна. Это позволяет судоводителю выбрать оптимальный курс и скорость судна, уменьшить потерю скорости, заливаемость палуб, чрезмерную качку, обезопасить судно и грузы от опасного воздействия на них волн.

Существуют визуальные и инструментальные наблюдения за волнением.

Визуальныенаблюдения состоят в визуальной оценке параметров волнения по существующим девятибальным шкалам (от 0 до 9), шкале состояния поверхности моря и шкале степени волнения, а также в определении типа и формы волнения и направления распространения волн.

Шкала состояния поверхности моря разработана для оценки силы ветра по видимому состоянию поверхности моря (рябь, гребни, небольшие волны, «барашки» и т.д.), при ветрах различной силы независимо от высоты волн.

Балл степени волнения определяют в зависимости от высоты волн и обозначают римскими цифрами (табл.2).

Таблица 2 Шкала степени волнения

Результаты определения типа и формы волнения записывают в журнале наблюдений следующими обозначениями:

— правильное волнение «пв»,

— неправильное волнение «нв»,

Направление распространения волн определяют по восьми румбам:

Направление распространения волнения определяется путем непосредственного пеленгования по судовому компасу. Отсчет исправляют поправкой компаса и относят к одному ближайшему румбу.

Высоту волны определяют по последовательным отметкам гребня и подошвы на борту судна путем сравнения с известными масштабами борта, надстроек, мачты. Для наблюдений выбирают 3-5 наибольших волн и отмечают высоту самой большой из них.

Длину волны определяют измерением расстояния вдоль борта между соседними гребнями. Если длина волны больше длины корпуса судна, с кормы выпускают на лине буек на такое расстояние, чтобы он находился на гребне волны, когда второй гребень проходит под наблюдателем. Длина вытянутого втугую линя дает длину волны. Если волна движется под углом q_в к диаметральной плоскости судна то результат измерений умножают на cosq_в.

Период волнопределяют двумя способами.

1. Наблюдатель устанавливает визир пеленгатора перпендикулярно направлению распространения волн (параллельно гребням волн). Выбрав наиболее крупную волну, наблюдатель определяет по секундомеру промежуток времени (с точностью до десятой доли секунды), за который через визир пеленгатора проходят два последующих гребня. Этот промежуток будет кажущимся периодом волны, если судно на ходу, и истинным, если судно стоит на якоре или находится в дрейфе. Необходимо определить не менее 5 периодов и вывести средний период наиболее крупных волн.

Для получения истинного периода волны τ на ходу судна необходимо учитывать скорость судна и курсовой угол по формуле

, (33)

где τ_к – кажущийся период волны,

2. Выбросить за борт какой либо плавающий предмет и определить по секундомеру промежуток времени между нахождениями этого поплавка на двух соседних гребнях. При этом способе получаются значения истинного периода волны независимо от того, стоит судно или движется.

Скорость распространения волн определяют следующим образом.

Если судно на якоре, необходимо заметить время прохождения одного и того же гребня волны между двумя точками борта судна, расстояние между которыми известно.

, (34)

Если судно на ходу, то

При курсе судна не параллельном распространению волн

V_c ) cosq_в (36)

Наблюдения над волнением с помощью РЛС. С помощью РЛС можно определить характер и силу волнения, а также длину, период и скорость волн. Изображения эхо-сигналов от волнения имеют вид мерцающих точек вблизи центра экрана. При этом при волнении 5-6 баллов радиус зоны эхо-сигналов не превышает 2 миль, а при сильном волнении может достигать 3-4 миль.

Ряды валов зыби дают очень четкие эхо-сигналы, которые позволяют уловить общее направление распространения зыби.

В океанах наблюдаемые максимальные высоты волн значительно больше, чем в морях. При сильном ветре в океанах высота волн часто достигает 7-8 м, а при штормовом ветре – 20-25 м. В Азовском и Балтийском морях высота волн достигает 3-5 м, а в Черном, Японском, Восточно-Китайском и Охотском морях – 6-8 м.

Дата добавления: 2015-09-11 ; просмотров: 1842 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник