Корабельные волны

Ниже будем рассматривать только волны на свободной поверхности воды, вызванные ветром, т. е. так называемые ветровые волны. Помимо ветровых волн на свободной поверхности воды в результате, например, движения судна могут возникнуть так называемые корабельные волны, которых мы касаться не будем. [c.612]

Корабельные волны. В предыдущем параграфе мы получили для поверхности жидкости, возмущенной приложением в определенной точке ее некоторого импульса давления, приближенное выражение [c.499]

Мы применим этот результат к нахождению вида корабельных волн, производимых кораблем при движении его на очень глубокой воде с постоянной скоростью с. [c.499]

Перейдем теперь к отысканию вида корабельных волн. Для этого мы найдем кривые постоянной фазы, т. е. геометрическое место точек Р, для которых фаза будет одна и та же (например, такими кривыми являются гребни волны или впадины). Для такой кривой фаза постоянна, т. е. [c.502]

Хотя методы анализа дают информацию, прямо применимую к изучению картины волн, создаваемых неподвижным препятствием в потоке (случай, на который делался упор в разд. 3.9), название этого раздела — Корабельные волны означает, что он в основном посвящен (по существу идентичной) картине волн, [c.330]

В этом разделе мы изучим различные свойства корабельных волн, непосредственно следующие из дисперсионного соотношения для волн на воде. Мы укажем также некоторые общие характеристики мощности Р , включая методы ее определения из модельных экспериментов. Однако мы отложим обсуждение проблемы вычисления мощности Р или амплитуды корабельных волн, от которой она зависит, до тех пор, пока в гл. 4 не будут развиты некоторые методы. [c.331]

В случае любых недиспергирующих систем (с фиксированной скоростью с), включая акустические, условие (183) нри F с определяет единственное направление излучения. Теоретически недиспергирующая система может иметь место для корабельных волн в предельном случае длинных волн , когда все излученные волны очень длинны по сравнению с глубиной воды h. Практически, однако, длина волны должна составлять (см. соотношение (38)) по меньшей мере 14/г, и оказывается невозможным рассматривать на воде глубины h настолько длинный корабль, чтобы он порождал волны длиной 14/г и более [c.331]

В каждый момент времени полная картина корабельных волн охватывает волны, созданные во все предыдущие мгновения. Те волны, которые были созданы, когда корабль находился в каждой конкретной точке А, А, А",. .. своего пути, лежат на окружностях с диаметрами AD, A D, A"D",. . ., где D, D, D",. . . находятся точно на полпути до В, настоящего местоположения корабля. [c.335]

Вывод о том, что картина корабельных волн зависит от числа Фруда (186), имеет большое практическое значение. Он означает, что при разработке новой конструкции корпуса корабля хорошая оценка — мощности, необходимой для создания корабельных волн,— может быть сделана в результате экспериментов с уменьшенными моделями, имеющими форму корпуса. Для геометрически подобной модели корпуса с длиной, сокращенной во много раз по сравнению с I, число Фруда (186) будет тем же самым (т. е. будет давать геометрически подобную картину волн), если уменьшено в такое же число раз (скажем, при движении измененной в масштабе 1/100 модели скорость уменьшается в десять раз). [c.336]

Рис. 70. Сплошные линии — картина корабельных волн Кельвина.

Мы завершим этот обзор простых следствий из дисперсионного соотношения расчетом формы гребней в картине корабельных волн Кельвина. Если начало координат поместить в точку настоящего местоположения корабля (который, как предполагается, движется в отрицательном направлении оси х), то волны, возникшие в момент, когда он был в точке, скажем, [c.338]

Если нам нужно начертить форму гребней в картине корабельных волн, мы должны принять во внимание, что гребень, проходящий через точку (190), образует с осью х угол (1/2) л — [c.339]

На рис. 70 показаны кривые, определяемые уравнениями (194) при нескольких различных значениях постоянной Z , они дают представление о форме гребней в картине корабельных волн Кельвина. Конфигурации всех гребней имеют точки возврата на границе клина. Пунктирными линиями представлены их продолжения за пределы этой границы, поскольку, как мы увидим в гл. 4, амплитуда волны за этой границей — каустикой — не спадает скачком до нуля, а убывает экспоненциально. Внутри клина более длинные волны, распространяющиеся под малыми углами 0, и более короткие, распространяющиеся под большими углами 0, часто налагаются друг на друга при промежуточных числах Фруда (рис. 71). Однако при малых числах Фруда преобладают более длинные волны, [c.339]

Кривая S (0) при V(ajg = О имеет две симметричные ветви нормали к ним заполняют клин с полууглом раствора ar sin (1/3) = 19,5°, представляющий собой, как мы увидим, корабельные волны, изображенные на рис. 70. Точки перегиба на S (0) дают начало каустикам, образующим границу этого клина. [c.487]

На рис. 102 показано, что волны обнаруживаются перед, источником (т. е. в полукруге, обращенном вперед) только при а 0,27. Прежде чем сосредоточить свое внимание на клине настоящих корабельных волн (рис. 70), обусловленных стационарной компонентой ( о =0) движения корабля, заметим также, что волны, связанные с нестационарными компонентами, содержатся внутри одного и того же клина тогда и только тогда, когда У(Оо/ >1,63. [c.489]

Пунктирные кривые на рис. 70 показывают, что это приводит к значительному расширению картины корабельных волн Кельвина. [c.494]

Превосходный общий обзор по корабельным волнам (разд. 3.10 и [c.574]

Кельвин (тогда Уильям Томсон) впервые изложил свою теорию корабельных волн в 1883 г. в лекции, воспроизведенной в издании [c.574]

Приложение теории каустики к расчету корабельных волн Кельвина дано в работе [c.575]

В реальных условиях В.на п. Ж. не являются плоскими, а имеют более сложную пространственную структуру, зависящую от характеристик их источника. Напр., упавший в воду камень порождает круговые волны (см. Цилиндрическая волна). Движение судна возбуждает корабельные волны одна система таких волн расходится от носа судна в виде усов (на глубокой воде угол между усами не зависит от скорости движения источника II близок к 39°), другая -— движется за его кормой в направлении движения судна. Источники длинных волн в океане — силы иритяжения Луны и Солнца, порождающие приливы, а также подводные землетрясения и извержения вулканов — источники волн цунами. [c.333]

Теория волн бесконечно малой амплитуды позволила получить достаточно хорошее приближение для описания волн, образующихся при движении корабля, это позволило Фруду (1877—1881 гг.) произвести расчеты волнового сорротивления. Как указывает Г. Ламб, приведенные Фрудом рисунки наблюдающихся типичных корабельных волн в своих главных чертах находятся в удивительном согласии с результатами теории. Уже в самом конце XIX в. Мичелл дал улучшенную теорию (для несколько идеализированной формы корабля — корабль Мичелла ), более точно описывающую картину волн вблизи корабля. Работа Мичелла стала основой для дальнейших исследований но волновому сопротивлению, относящихся уже к XX в. [c.280]

Триккер Р. Бор, прибой, волнение и корабельные волны. Л. Гидрометеоиздат, 1969. [c.219]

Другим видом групп волн являются волны, возникающие на поверхности воды при движении корабля. Картину волн, очень похожую на корабельные волны, легко получить, если на поверхности покоящейся глубокой воды заставить двигаться с постоянной скоростью точечный очаг возмущения давления. Возникающее при этом движение может быть исследовано математически. Согласно вычислениям В. Томсона (lord Kelvin), Экмана (Ekman) и других, получается система волн, изображенная на рис. 83, на котором наклонными линиями обозначены гребни волн. Эта система волн перемещается вместе с очагом возмущения. Длина поперечных волн на основании формулы (62) равна [c.133]

Причины, обусловливающие волновые движения жидкости, также могут быть разного типа. Укажем главнейшие из таких причин. Гравитационные волны происходят под действием силы тяжести например, если каким-либо образом поверхность жидкости будет выведена из горизонтального положения, то сила тяжести будет стремиться вернуть эту поверхность в ее равновесное положение и заставит каждую частицу колебаться. Мелкие волны, так называемая рябь, происходят под действием капиллярных сил поверхностного натяжения жидкости. Приливные волны происходят под действием притяжения жидкости к Солнцу и Луне. На волновые движения оказывают влияние также силы трения как внутренние, так и внешние. Далее, волны могут образовываться вследствие движения твердого тела в жидкости таким образом, например, возникают корабельные волны. Наконец, в сжимаемых жидкостях, например в воздухе, могут иметь место упругие волны, состоящие в попеременном расширении и сжатии каждой частицы жидкости. Главное отличие упругих поли от предыдущих типов волн состоит в том, что упругие олтл имеют место во всей массе жидкости, в то время как все нрсдидунще типы волн развиваются, главным образом, на поверхности жидкости и лишь отсюда передаются внутрь жидкости. [c.401]

В заключение этого параграфа в качестве примера сложного поведения течения при росте числа Рейнольдса перечислим бифуркации следа за перпендикулярным набегающему потоку цилиндром кругового сечения (ср. Морковин (1964)). При Re lO происходит смена устойчивости и вместо монотонного плавного обтекания за цилиндром образуется пара стационарных вихрей. При Re > 40 эти вихри начинают поочередно отрываться от цилиндра,, замещаясь новыми вихрями, и уплывать вниз по течению, образуя вихревую дорожку Кармана, При Re > 100 вихри заменяются быстро турбулизирующимися областями поочередно отрывающихся пограничных слоев. При Re > 10 пограничные слои турбулизируются еще до отрыва, точка отрыва продвигается вниз по течению,, турбулентный след сужается и сопротивление уменьшается кризис сопротивления). При Re lO турбулентный след расширяется и сопротивление растет. Наконец, при Re lO след начинает колебаться, как целое. При наличии у жидкости свободной поверхности все эти явления могут видоизменяться, и на них еще наложатся так называемые корабельные волны. В стратифицированной жидкости все они будут сопровождаться генерацией различных видов внутренних волн. [c.123]

П. может развиться боковая качка потока, вызывающая корабельные волны , вредно действующие на сооружение. Эти волны могут значительно превосходить глубины воды на ступенях и особенно проявляются при наклонных боковых подпорных стенках П. Для уменьшения волн боковые стенки делают вертикальными, устраивая внутри каждого колодца вдоль ступени ряд продольных направляющих ребер (фиг. 8). В многоколодезных П. для осушения колодцев от воды и предохранения занесения их наносами в низовых частях водобойных стенок делают отверстия, показанные на фиг. 6. Большие падения в П. целесообразно использовать для получения гидравлич.энергии особенно это может иметь место на П. ирригационных систем. [c.98]

Настоящая монография несомненно привлечет внимание советских читателей хотя бы по двум причинам. Во-первых, она принадлежит перу всемирно известного английского гидромеханика профессора Кембриджского университета сэра Джеймса Лайтхилла, который внес большой вклад в развитие теории волн в жидкостях, обогатив ее первоклассными исследованиями. Во-вторых, тематика этой книги весьма актуальна. Действительно, волны в жидкостях изучаются не только в классической акустике и гидромеханике, но и в океанографии, метеорологии, астрофизике, магнитной гидродинамике, теории корабля, гидравлике, физиологии кровообращения. Теория волн в жидкостях охватывает самые разнообразные физические явления, такие как приливно-отливные движения, цунами, ветровые и корабельные волны, гидравлические прыжки, ударные и взрывные волны, звуковые удары от летящего самолета, волны в ионосфере, волны в волноводах и т. д. [c.5]

Рис. 71. Наблюдаемая картина корабельных волн. [Любезно предоставлено Aerofilms Ltd.]

Волны на воде являются частным примером двумерного распространения, когда кривая во.лновых чисел представляет собой окружность (с принимающим постоянное значение со ). Мы, однако, отложим использование их в качестве иллюстрации до обсуждения корабельных волн в разд. 4.12, где используется (290) в более общей форме, так как движение источника вносит существенную анизотропию. [c.444]

На рис. 99 показан вид этого выражения через большой промежуток времени t, когда происходит переход от волновых амплитуд порядка t , модулируемых в результате биений между гравитационными и капиллярными волнами, через максимальную амплитуду порядка к спокойной внутренней области с экспоненциально затухающей амплитудой волн. Круговая каустика расширяется со скоростью U , в то время как гребни волн движутся с большей скоростью (Ис/кс = 1,58 U - Поэтому лри изображении относительно каустики (рис. 99) волны движутся вперед (возникая из ничего ) со скоростью 0,58 U -Результаты разд. 4.9, относящиеся к волнам от осциллирующего источника, можно обобщить аналогичным образом. Мы опять начнем с двумерного распространения этот случай имеет важные приложения к корабельным волнам (разд. 4.12). [c.475]

В этом разделе мы изложим сначала совсем простые модификации теории последних трех резделов, которые необходимы, чтобы применить эту теорию для вынуждающих воздействий с частотой (Оо, движущихся с постоянной скоростью. Мы примем, что эта скорость равна — V, так что, как и в разд. 4.6, V представляет собой скорость жидкости относительно движущегося источника. В качестве основного примера приводятся корабельные волны (случай о = О Для гравитационных волн на глубокой воде), хотя теория используется также, чтобы показать геометрию волновой картины, возбуждаемой колебаниями движущегося корабля при ненулевой частоте. И, наконец, детально изучаются внутренние волны, генерируемые некоторым объектом, движущимся стационарно в стратифицированной жидкости. [c.482]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...