Волновые движения

17.07.2019

При изучении волновых движений было установлено, что каждая частица воды совершает круговое движение в вертикальной плоскости. При этом она испытывает действие силы веса, направленной вертикально вниз, и центробежной силы, направленной наружу от центра орбиты. Равнодействующая этих сил действует перпендикулярно склону волны, и ее называют кажущимся весом частицы воды.Без большой ошибки можно считать, что кажущийся вес частицы воды равен ее истинному весу. Соответственно, исходя из условия динамического равновесия, равнодействующую поверхностных давлений можно назвать элементарной силой поддержания, равной по величине и противоположно направленной кажущемуся весу.

Пусть судно плавает на регулярном волнении так, что его диаметральная плоскость параллельна гребням волн, а его ширина по сравнению с длиной волны мала. Тогда можно полагать, что в пределах ширины судна участок волновой поверхности плоский и составляет с горизонталью угол, равный углу волнового склона. Это дает возможность решать задачу о качке судна на волнении, как при качке на тихой воде. Судно можно уподобить частице воды и считать, что в центре его тяжести приложена сила кажущегося веса, направленная перпендикулярно склону волны. За арендой теплохода обращайтесь на сайт https://teplohodik.com.ua/ru/ships.html.

Равнодействующая сил поддержания проходит через центр величины судна и также направлена перпендикулярно склону волны. Таким образом, восстанавливающий момент действует перпендикулярно склону волны.Волна непрерывно воздействует на судно. Уровень воды с двух бортов неодинаков. Поэтому с той стороны, где уровень воды выше, давление воды на обшивку больше, чем с противоположного борта.Равнодействующая этих давлений создает момент, кренящий судно.

Корпус судна препятствует свободному распространению волн, в результате чего создается система отращенных от него волн, происходит перераспределение давлений на пошивку. Равнодействующая этих давлений также создает кренящий момент. Так волна отдает часть своей энергии судну, создавая Возмущающий момент.Легко представить себе, что вследствие постоянного изменения профиля волны, а следовательно ее склона возле судна, направление и величина возмущающего и восстанавливающего момента будут все время изменяться, и судно станет колебаться.

Колебания судна при бортовой качке на волнении складываются из двух видов: свободных и вынужденных.Свободные колебания судна имеют такой же характер, как на тихой воде, и происходят они в результате остойчивости и инерции судна. Их период равен периоду бортовой качки на тихой воде. Эти колебания быстро затухают. Вынужденные колебания судна возникают под действием волн, и их период равен периоду волны.

Свободные колебания накладываются на вынужденные. Если бы волнение было безупречно регулярным, то бортовая качка имела бы неправильный характер только до тех пор, пока свободные колебания не затухли бы. Но небольшие нарушения регулярности волнения, практически имеющиеся всегда, вызывают новые свободные колебания.

Килевая качка судна на волнении также состоит из его свободных и вынужденных колебаний. Но так как сопротивление воды продольным наклонениям велико, свободные колебания затухают настолько быстро, что их влиянием можно пренебречь и считать, что если диаметральная плоскость перпендикулярна гребням волн, то период килевой качки равен периоду волны.