Эффект волнообразования. Спутная волна.

Частица воды в волновом движении на глубокой воде движется по круговой орбите. Радиус орбиты на поверхности равен амплитуде вол­ны, а на глубине Н радиус r_нопределяется формулой: r_н = r_оe^-kH где r_о — радиус орбиты частицы на поверхности воды, равный амплитуде волны, м, е —основание натуральных логарифмов; k = 2 П/λ — волновое число (λ— длина волны, м); Н — глубина, отсчитываемая от поверхности воды, м. Параметр e^-kH называют коэффициентом затухания. Известно, что если глубина воды меньше 0,5λ, то при движении судна необходимо принимать во внимание влияние дна. Уравнение, определяющее зависимость скорости волны от ее длины и глубины акватории, с= где с — скорость волны, м/с; g — ускорение свободного падения, м/с2. При H→∞ выражение th (2ПH/λ)→1 и скорость распростране­ния волны на глубокой воде с= . Согласно уравнению, при λ =const скорость волны на мел­ководье меньше, чем на глубокой воде, поскольку частицы движутся не по круговой орбите, а по эллиптической. Скорость судна, равная максимальной скорости распространения волн, называется критической скоростью судна, а величина этой скорости может быть определена по уравнению или приближенно для практических целей с по­мощью выражения V_кр= . Влияние мелководья начинает заметно сказываться при переходе за скорости, равные 0,6V_кр, когда высота и длина создающихся при движении судна поперечных волн начинают резко возрастать. По мере увеличения скорости увеличивается и угол, составляемый гребнями волн с ДП судна. При скорости V>0,75V_кр, поперечные и расходящие­ся волны совмещаются в одну общую поперечную волну, достигающую наибольших размеров при скорости V= (0,9-1,0) (gH)^1/2 и имеющую вид поперечного вала, движущегося вместе с судном несколько впе­реди форштевня. В кормовой части судна несколько впереди ахтерштевня также создаются поперечные волны, которые распространяют­ся далеко по обе стороны от судна. Вместе с ростом волнообразования растет и сопротивление воды движению судна, перегружается двига­тель, возрастает расход топлива, повышается износ двигателя. Поэто­му увеличивать скорость судна до значений, больших 0,80 V_кр, неце­лесообразно. Скорость судов в канале назначается в пределах 4— 12 уз, однако, она не должна превышать величины 0,9 V_кр.