第7章 大风浪中船舶操纵.ppt

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1、第六章恶劣天气下的操船第一节大风浪中的船舶操纵第二节避离热带气旋的船舶操纵第一节大风浪中的船舶操纵一、波浪概述二、船在波浪中的运动三、大风浪中航行时所遭受的危害四、大风浪中的操船方法五、大风浪中掉头一、波浪概述1．波浪的要素波浪是水质点在外力作用下所形成的波动运动。在深水中波浪的水质点以一定的速度作轨圆运动，其波形以某一速度传播出去，而水质点本身并不随波形移动。水质点的轨圆运动方向，当处于波峰时与波的传播方向相同,处于波谷时则与波的传播方向相反。这种波的波峰比较陡峭，波谷比较平坦，因此称为坦谷波。表征波浪特征的几何要素见图6—1。波高H—波形最高点与波形

2、最低点之间的垂直距离(m)波长λ—两个相邻波峰或波谷间的水平距离(m)波速C—波形向前移动的速度(m/s)波浪周期τ—水质点每回转一次所需时间(s)，即波形向前传播一个波长所需的时间。一、波浪概述波面角α(waveslopeangle)—波形的切线与水平线间的夹角。陡度δ(wavesteepnees)—波的陡峭程度（δ=H/λ）。根据摆线理论，可以得到：由上述公式，得到坦谷波的波速和波浪周期与波长间的如下关系：波浪的大小和风力、风时以及海区的广度、深度有关。风力大、风时长、海区广又深，则波浪就大。有关各海区不同季节的波浪要素可从气象书籍和航路指南中找出。

3、大洋中最容易产生的波浪的波长是80～140m，波周期为7～10s．最陡的波的倾斜度为1/10。一般为1/30～1/40。一、波浪概述海上波浪实际上是不规则的，它们是由各种不同波长、波高和陡度的波组成的。经观测统计表明，其中有1/10波的波高是平均波高的2倍，称之为最大波高(hw/10）；有1/3波的波高是平均波高的1.6倍，称之为三一平均波高或有义波高(hw/3）。人们在海上目测的波高很接近有义波高。有义波高（hw/3）可以用来确定最大有义波的波长（6—4）和最大能量波的波长（6—5）根据这两个波长可以估计出某船在该不规则波中航行时的摇荡情况。一、波浪概

4、述2．波形的变化1）浅水区的波形变化波浪从深海向浅海接近时，由于水质点的垂直移动受阻，水质点的运动轨迹将由圆形变为椭圆。同时，由于回转运动与海底之间的摩擦阻力使波速降低。在浅水域中波速只随水深变化，但波浪的周期不变。因此，当波速减小时，波长变短，波高增大。而且海岸的倾斜越急，这种变化越剧烈。此外，由于波谷与海底的摩擦部分的行进速度变缓，而波峰的行进较快，使波峰向前卷起，同时在行进中破碎。这种波浪俗称为开花浪，对船舶的冲击力较大。一、波浪概述2）干扰引起的波形变化当从大海上远处袭来的大浪与本海区相反方向的波浪相遇；或袭来的波与该处的反射波相互干扰时，形成合

5、成波，它的波速变得很小，而波高可能增加一倍。这种波浪俗称为三角浪。对小型船舶危害较大。由于风向的变化，使所产生的两个不同方向的波浪形成某一交角时，就会发生波高作周期性变化的群波。在海上经常遇到的，周期性的3个或5个大浪，随后又出现几个小浪，就是这种群波。通过仔细观察，掌握住海浪的这个规律，就能够选择在较小的波浪时进行操纵较为有利。二、船在波浪中的运动1．风浪中的船舶摇摆船舶在波浪作用下，沿着和围绕着通过船重心的X、Y、Z轴作线运动和回转运动。各摇荡运动的名称为：X轴——纵荡（surging）和横摇（rolling）；y轴——横荡（swaying）和纵摇（

6、pitching）；Z轴——垂荡（heaving）和首摇（yawing）；船舶在波浪中的摇荡运动，是波浪的强迫摇荡和船舶本身固有的摇荡相结合的复合运动，这种摇荡运动由于受到水阻力的阻尼作用，因而是逐渐衰减的。摇荡的强度取决于波面角的陡度、波浪的周期、船舶本身的摇荡周期与船舶尺度和波长的比例关系。对船舶安全有威胁的摇摆是横摇、纵摇和垂荡。二、船在波浪中的运动2．横摇1）横摇摆幅船舶在规则波中的强制横摇摆幅可以近似地用下式表示：（6—6）式中：——最大波面角，；TR——船舶横摇周期（s）；τ——波浪周期（s）。二、船在波浪中的运动从上式可见，船在波浪中横摇的

7、大小，除与最大波面角有关外，主要取决于船舶本身的固有横摇周期TR与波浪周期的比值。当，即船舶的横摇周期比波浪周期小，则船舶横摇较快，甲板与波面经常保持平行，很少上浪，但船体所受惯性力较大。当，即船舶的横摇周期比波浪周期大，则横摇较慢，并且与波浪不协调，船舷易与波浪撞击，甲板上上浪较多。当，即二者的周期接近相等，船舶摇摆最剧烈，横摇角越摇越大，将会导致船舶倾覆。这种现象称为横谐摇。二、船在波浪中的运动谐摇时的横倾角可用下式估算：（6—7）式中：——最大波面角。2）船舶固有的横摇周期（TR）船舶在规则波中作小角度（小于15°）无阻尼横摇时的周期称为船舶固有横

8、摇周期(naturalrollingperiod)，可用下式求得：式中：TR—船