船舶操纵第六章(1)..ppt

* * 第六章 大风浪中船舶操纵 第一节 船舶在波浪中的运动 第二节 船舶摇摆幅度及影响因素 第四节 大风浪及避台操纵方法 第三节 纵向受浪的危害 第一节 船舶在波浪中的运动 一、波浪及其要素 二、波浪要素的简单估算 三、波浪的分类及其特点 四、船在波浪中的运动 一、波浪及其要素 波浪是指水质点在重力和表面张力作用下以其原有平衡位置为中心，在垂直方向上作周期性圆周运动的现象。 表征波浪特征的几何要素见图。 波高H—波形最高点与波形最低点 之间的垂直距离(m)。 波浪周期T—水质点每回转一次所 需时间(s)。 波速C—波形向前移动的速度(m/s) 波长λ—两个相邻波峰或波谷间的 水平距离(m) 波陡H/ λ— 波高与波长的比。 二、波浪要素的简单估算 1、规则波 波数和波频率的计算： 2、不规则波 波列：经过一定时间的观测，将观测到的波高按从大到小依序排列起来即为波列。 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。 可以用来确定最大有义波的波长： 三、波浪的分类及其特点 1、风浪及涌浪 按成因分类：风浪、海啸、潮波和船行波。 海洋中的波浪主要是风浪，风区内的波称为波浪(T10s)，离开风区的波为涌浪(T10s) 当水深h与波长λ的比即h/λ≤20时的波浪称为浅水波。浅水波的波速 ,可见浅水波的波速与波长和周期无关，与水深的平方根成正比。 按波长分类：长波（浅水波）和短波（深水波）。 2、浅水区波浪 三、波浪的分类及其特点 3、波浪破碎 4、波浪的折射与干扰 当波浪由深海传播至浅海时，由于水深变浅，波谷处水分子速度下降，波形向前倾倒，导致波浪破碎。 波浪破碎时约有60%的波浪能量逸出，会对船舶产生较大的冲击力。 波浪折射将导致波峰线与海岸平行。 波浪的相互干扰将形成三角浪，或周期性的几个小浪后接着几个大浪。 5、灾害性海浪 可能对船舶引起灾害的海浪称为灾害性海浪。是一个相对的概念。 小型船如游艇，渔船2.5-3m; 1000-10000t的沿海近海船4-6m; 50000t级的远洋船6-8m; 20万吨以上的大船，9m以上。 四、船在波浪中的运动 1、船舶在波浪中的摇荡 2、波浪遭遇周期 1）定义：波浪相对于运动中的船舶的周期称为波浪遭遇周期，一般用TE表示。 四、船在波浪中的运动 2）波浪遭遇周期的计算 遭遇周期： 上式中当船速V为零时，遭遇周期即为波浪周期。 相对波速： 四、船在波浪中的运动 3、波向角及船舶摇摆程度 4、谐摇运动及其危害 当船舶自由摇摆周期及（或频率）近似等于遭遇周期（或频率）时，船舶将发生谐摇运动。 横向谐摇可能造成船舶横倾角过大，甚至倾覆。 纵向谐摇可能产生拍底、飞车以及船体结构强度受损。 第二节 船舶摇摆幅度及影响因素 一、横摇运动 二、纵摇运动 三、垂荡运动 一、横摇运动 1、横摇摆幅 式中： ——最大波面角，； TR——船舶横摇周期（s）； TE——波浪周期（s）。 船舶在规则波中的强制横摇摆幅一般用横摇角表示，近似计算公式为： 一、横摇运动 从上式可见，船在波浪中横摇的大小，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。 一、横摇运动 2、减轻横摇的措施 1）调整船舶自由横摇周期 2）调整波浪遭遇周期 船舶自由横摇周期公式为： 调整航向和航速 式中：TR—船舶固有横摇周期(s)即自一舷横倾至 另一舷再回到初始横倾位置所需的时间； B—船宽（m）； GM—初稳性高度（m）； C—横摇周期系数，客船为0.75~0.85；货船为 0.7~0.8；油船（重载）为0.7~0.75；油船 （空载）为0.74~0.94；渔船为0.76~0.88； 二、纵摇运动 1、纵摇摆幅 船舶在波浪中的纵