Студопедия

Главная страница Случайная лекция

Порталы:

БиологияВойнаГеографияИнформатикаИскусствоИсторияКультураЛингвистикаМатематикаМедицинаОхрана трудаПолитикаПравоПсихологияРелигияТехникаФизикаФилософияЭкономика






ВЛИЯНИЕ ВЕТРА И ВОЛНЕНИЯ НА КОРАБЛЬ

Читайте также:
  1. III. Влияние новых видов оружия на развитие инженерного обеспечения и тактики инженерных войск.
  2. VI. СОСТАВ И СТРОЕНИЕ ГРУНТОВ. ВЛИЯНИЕ ВОДЫ НА МЕХАНИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ГРУНТОВ
  3. Акцизы, НДС и их влияние на величину цены
  4. Антропогенное влияние на окружающую среду
  5. Вибрация и ее влияние на организм человека
  6. Власть и влияние
  7. Власть эксперта (влияние через разумную веру).
  8. Влияние абиотических факторов на насекомых
  9. Влияние английского общего права на индусское право
  10. Влияние атмосферного воздуха на здоровье населения

Воздействие ветра на корабль определяется его на­правлением и силой, формой и размерами площади па­русности корабля, расположением центра парусности, значениями осадки, крена и дифферента.

Действие ветра в пределах курсовых углов 0—110° вызывает потерю скорости, а при больших курсовых уг­лах и силе ветра не свыше 3—4 баллов — некоторое ее приращение.

Действие ветра в пределах 30—120° сопровождается дрейфом и ветровым креном.

На движущийся корабль действует относительный (кажущийся) ветер, который связан с истинным следую­щими отношениями (рис. 7.1)(2):

 

 


где Vи — скорость истинного ветра, м/с;

VK—скорость кажущегося ветра, м/с;

V0 — скорость хода корабля, м/с;

βо—угол дрейфа корабля, град.

Yk — угол кажущегося ветра;

Yи—угол истинного ветра.

Удельное давление ветра на корабль в кгс/м&sub2; рассчи­тывается по формуле

 

 


где W — скорость ветра, м/с.

 


Рис. 7.1. Зависимость истинного и кажущегося ветра

 


Рис. 7.2. Действие кренящего момента


Так, при урагане, когда скорость ветра достигает 40—50 м/с, величина ветровой нагрузки достигает 130— 200 кгс/м2.

Полное давление ветра на корабль определяется из выражения P = pΩ, где &Omrga; — площадь парусности корабля.

Величина кренящего момента Мкр (рис. 7.2) в кгс • м для случая установившегося движения и действия силы давления ветра Р, перпендикулярной ДП корабля, опре­деляется из выражения

 

 


где zn — ордината центра парусности, м;

Т — средняя осадка корабля, м.

 

Волнение моря оказывает наиболее существенное вли­яние на корабль. Оно сопровождается действием на кор­пус значительных динамических нагрузок и качкой ко­рабля. При плавании на волнении увеличивается сопро­тивление корпуса корабля и ухудшаются условия совместной работы винтов, корпуса и главных двигателей.

 


Рис. 7.3. Элементы волн


В результате снижается скорость, увеличивается нагрузка на главные машины, повышается расход топлива и умень­шается дальность плавания корабля. Форма и размеры волн характеризуются следующими элементами (рис. 7.3):

 

— высота волны h — расстояние по вертикали от вер­шины до подошвы волны;

— длина волны λ — расстояние по горизонтали между двумя соседними гребнями или подошвами;

— период волны t — промежуток времени, в течение которого волна проходит расстояние, равное своей дли­не(3);

— скорость волны С — расстояние, проходимое вол­ной в единицу времени.

По происхождению волны подразделяются на ветро­вые, приливо-отливные, анемобарические, волны земле­трясения (цунами) и корабельные. Наиболее распространенными являются ветровые волны. Различают три типа волнения: ветровое, зыбь и смешанное. Ветровое волне­ние — развивающееся, оно находится под непосредствен­ным воздействием ветра в отличие от зыби, представляю­щей собой инерционное волнение, или волнение, вызванное штормовым ветром, дующим в удаленном районе. Профиль ветровой волны не симметричен. Ее подветрен­ный склон круче, чем наветренный. На вершинах ветро­вых волн образуются гребни, верхушки которых под дей­ствием ветра заваливаются, образуя пену (барашки), а при сильном ветре срываются. Направление ветра и на­правление ветровых волн в открытом море, как правило, совпадают или разнятся на 30—40°. Размеры ветровых волн зависят от скорости ветра и продолжительности его воздействия, длины пути ветро­вых потоков над водной поверхностью и глубины данного района (табл. 7.1).




ТАБЛИЦА 7.1. МАКСИМАЛЬНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ВОЛН ДЛЯ ГЛУБОКОГО МОРЯ (Н/Λ > 1/2)

 

 


Наиболее интенсивный рост волны наблюдается при отношении C/W < 0,4-0,5. Дальнейшее увеличение этого отношения сопровождается уменьшением роста волн. По­этому волны опасны не в момент наибольшего ветра, а при последующем его ослаблении.

Для приближенных расчетов средней высоты волн ус­тановившегося океанского волнения пользуются форму­лами:


при ветре до 5 баллов

 

 


при ветре свыше 5 баллов

 

 


где Б — сила ветра в баллах по шкале Бофорта (§ 23.3).


В условиях развитого волнения имеет место интерфе­ренция отдельных волн (до 2% общего количества и бо­лее), которые достигают максимального развития и пре­вышают среднюю высоту волн в два-три раза. Такие вол­ны особенно опасны.

Наложение одной волновой системы на другую наибо­лее интенсивно происходит при изменении направления ветра, частом чередовании штормовых ветров и перед фронтом тропических циклонов(4).

Энергия волн развитого волнения исключительно вели­ка. Для корабля, лежащего в дрейфе, динамическое воз­действие волн может быть определено из выражения р=0,1 τ² где τ — истинный период волны, с.

Так, для периодов волн около 6—10 с величина Р мо­жет достигать внушительных значений (3,6—10 т/м²).

При движении корабля курсом против волны динами­ческое воздействие волн будет возрастать пропорциональ­но квадрату скорости корабля, выраженной в метрах в се­кунду.

Длина волны в метрах, скорость в метрах в секунду и период в секундах связаны между собой следующими соотношениями:

 

 


Практически движущийся корабль встречает не истин­ный, а относительный (кажущийся) период волны τ', ко­торый определяется из выражения

 

 


где а — курсовой угол фронта гребня волны, измеренный по любому борту.

Плюс относится к случаю движения против волны, минус — по волне.

При изменении курса корабль располагается относи­тельно приведенной длины волны λ':

 

 


Характер качки корабля имеет сложную зависимость между элементами волн (h, λ, τ и С) и элементами ко­рабля (L, D, Т1,2 и δ ).

Безопасность корабля с точки зрения остойчивости определяется не только его конструкцией и распределе­нием грузов, но и курсом, а также скоростью. В условиях развитого волнения непрерывно меняется форма дейст­вующей ватерлинии. Соответственно изменяются форма погруженной части корпуса, плечи остойчивости формы и восстанавливающие моменты.

Пребывание корабля на подошве волны сопровожда­ется увеличением восстанавливающих моментов. Пребыва­ние корабля (особенно длительное) на гребне волны опасно и может привести к опрокидыванию. Наиболее опасна резонансная качка, при которой период собствен­ных колебаний корабля T1,2 равен видимому (наблюдае­мому) периоду волны ?' Характер бортовой резонансной качки показан на рис. 7.4. Как следует из рисунка, явление резонанса наблюдается при отношении 0,7 < T1 /τ' < 1,3

Особенно опасна резонансная качка при положении корабля лагом к волне.
При следовании корабля курсом против волны зна­чительно возрастают потери в скорости, происходят ого­ление оконечностей и резкие броски оборотов. Удары волн в днище носовой оконечности (явление «слемминга») могут привести к деформации корпуса и срыву от­дельных механизмов и устройств с фундаментов.

При следовании по волне корабль в меньшей степени подвержен ударам волн. Однако следование его по вол­не со скоростью, близкой к скорости волны VK = (0,6--1,4) С (корабль «оседлал» волну), приводит к резкой потере поперечной остойчивости в связи с изменением формы и площади действующей ватерлинии, а это ведет к возникновению гироскопического момента, действую­щего в плоскости ватерлинии и значительно ухудшаю­щего управляемость корабля.

 


Рис. 7.4. Резонансная качка


Наиболее опасно плавание малого корабля на попутном волнении, когда λ=L ко­рабля, а VK=C.

Универсальная диаграмма качки Ю.В. Ремеза

Универсальная диаграмма качки определяет зависи­мость наблюдаемых элементов волн от изменения элемен­тов движения корабля.

Диаграмма рассчитана по формуле

 

 


где V — скорость корабля, уз.

Диаграмма определяет зависимость между X и V sin a при различных значениях т'. Она построена относительно преобладающей системы волн, которая может быть выде­лена на любом волнении и оказывает наиболее сущест­венное влияние на качку корабля (§ 23.4). Уни­версальная диаграмма может быть использована только в районах с достаточно большими глубинами (более 0,4Х волны).

Применение универсальной диаграммы качки позво­ляет решить следующие основные задачи:
— определить курс и скорость, при которых корабль может попасть в положение резонансной качки (килевой и бортовой);

— определить длину волны в районе плавания;

— определить сектора курсов и диапазоны скоростей, при которых корабль будет испытывать сильную качку, близкую к резонансной;

— определить курсы и скорости, при которых корабль будет находиться в состоянии наиболее опасной пони­женной поперечной остойчивости;

— определить курсы и скорости, при которых ко­рабль будет испытывать явление «слеминга».

(1) Дальнейшее усиление ветра сопровождается ветровым волне­нием, снижающим скорость корабля.
(2) Координаты истинного ветра связаны с землей, а кажуще­гося с кораблем.
(3) Практически движение частиц воды ветрового волнения про­исходит по орбитам, близким по форме к окружности или эллипсу, Перемещается лишь профиль волны.
(4) Характер волнообразования и его связь с элементами ветра подробно рассматриваются в курсе океанографии.


<== предыдущая страница | следующая страница ==>
ТЕМА 7. УПРАВЛЕНИЕ КОРАБЛЕМ ПРИ ПЛАВАНИИ В ШТОРМОВЫХ УСЛОВИЯХ | ВЫБОР МАРШРУТА С УЧЕТОМ БЛАГОПРИЯТНЫХ ПОГОДНЫХ УСЛОВИЙ

Дата добавления: 2014-02-26; просмотров: 105; Нарушение авторских прав


lektsiopedia.org - Лекциопедия - 2013 год. | Страница сгенерирована за: 0.004 сек.