Обеспечение безопасности плавания
В штормовых условиях
Основные сведения о волнах
Ветер вызывает волны разной длины. После прекращения ветра они постепенно превращаются в волны зыби, близкие по своей форме к синусоиде. Волнение становится двухмерным и правильным, или регулярным. При регулярном волнении гребни волн
параллельны друг другу и каждая последующая волна является копией предыдущей.
Рис. 6.1. Элементы регулярного волнения
Геометрическими элементами волн, определяющими их форму и размеры, являются высота, длина и угол волнового склона, а кинематическими характеристиками — период, частота и скорость бега волн (рис. 6.1). Высота волны h определяется расстоянием по вертикали от подошвы волны до ее вершины. Половина высоты волны представляет собой ее амплитуду r0. Длина волны λ есть расстояние между двумя последовательно расположенными вершинами или подошвами волн. Угол волнового склона а измеряется между горизонтальной плоскостью и касательной к поверхности волнового профиля.
Период волн τ определяется промежутком времени между прохождением через одну и ту же точку на поверхности моря двух последующих друг за другом вершин или подошв волн. Скорость распространения волны С определяется расстоянием, на которое перемещается профиль волны за единицу времени.
Регулярное волнение подчиняется закономерностям:
r=r0cosωt;
α = α0sinωt ,
где ω — частота следования волн.
|
|
|
Период волны, частота, максимальный угол волнового склона и скорость ее распространения связаны зависимостями:
(6.1)
Величина максимального угла волнового склона волны не превосходит 15°, так как при дальнейшем его увеличении гребень волны опрокидывается и волна разрушается.
Рис. 6.2. Сложение двух волн развитого волнения при скорости ветра 16 м/с:
1 — период τ1 =8,3 с, высота h=6,0 м; 2 — период 14 с. высота 6,8 м
Ветровое волнение характеризуется нерегулярностью, что является следствием наложения волн различной длины. Для наглядности на рис. 6.2 приведено сложение двух основных колебаний развитого океанского волнения от ветра скоростью 16 м/с с периодами τ1 = 8,3 с; τ2=14 с и амплитудами r1 = 3,0 м;r2=3,4 м.
Нерегулярное волнение принято оценивать значением характерной высоты волны (высоты определенной обеспеченности). Обеспеченностью называется вероятность наличия волн с высотой, превышающей заданную. В отечественной практике для характеристики волнения используются волны 3%-ной обеспеченности. Это означает, что в рассматриваемом волнении только у трех из 100 последовательных волн высота будет превышать заданную величину.
|
|
|
Интенсивность волнения моря оценивают в баллах. Балльность волнения по шкале ГУГМС 1953 г. пропорциональна высоте волн с обеспеченностью 3%.
За рубежом в качестве параметра интенсивности волнения используется так называемая значительная высота волн h⅓, которая представляет собой среднюю величину из одной трети высоких волн, наблюдаемых при данном волнении.
Факторы, воздействующие на судно во время шторма
Во время шторма на судно воздействуют ветер и волнение. Ветер вызывает дрейф и крен судна, увеличивает сопротивление движению. Под воздействием сильного ветра суда теряют управляемость и оказываются выброшенными на прибрежные скалы, рифы, мели. Волнение моря вызывает качку, во время которого судно испытывает удары волн, чрезмерные напряжения в корпусе судна, заливание палуб, попадание воды во внутренние помещения. Вызванные качкой инерционные силы являются причиной смещения грузов, сдвига с фундаментов механизмов и судовых устройств. В отдельных случаях бортовая качка приводит к опрокидыванию судов.
Особенно опасным является воздействие на судно ветра и волнения, когда направление накренения судна совпадает с направлением давления ветра на его надводную поверхность. Поэтому к судам предъявляется требование, чтобы при качке динамический кренящий момент от давления ветра Mωне превышал опрокидывающего момента Mt при данном водоизмещении судна, т. е. выполнялось условие (критерий погоды) K=Mt/Mω>l. На транспортных судах это требование обеспечивается путем правильной загрузки и балластировки судна. Момент Mωрассчитывают по методике, изложенной в Правилах Регистра СССР. Для типовых случаев загрузки значения Мω, Mt содержатся в Информации капитану по остойчивости судна. Однако удовлетворение требованиям критерия погоды не уменьшает бортовой качки, не исключает других ее вредных последствий, в том числе опрокидывания судна в условиях особо жестокого шторма.
|
|
|
Не менее опасные последствия имеет килевая качка. При плавании в разрез волне ухудшается гидродинамический режим работы двигателей, возрастают нагрузки на валопровод, существенно снижается скорость, наблюдается слеминг и даже переламывание судов. На попутном волнении не редки случаи потери остойчивости и опрокидывания.
Безопасность плавания в штормовых условиях во многом зависит от искусства судоводителей в управлении судном. Для этого они должны знать физические закономерности качки и ее вредные последствия.
Дата добавления: 2019-09-08; просмотров: 227; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!