Важное
Начало модернизации "Северной верфи" запланировали на конец 2025 года
"Эникс" рассказал, 
|
Главная / Издания / Литература / Книжная полка / Г.Г. Ермолаев, Л.П. Андронов, Е.С. Зотеев, Ю.П. Кирин, Л.Ф. Черниев. Морское судовождение
§ 85. Динамика Мирового океанаВолнение. Различают несколько типов морских волн в зависимости от вызывающих их причин: волны трения (ветровые, глубинные), барические (сейши или стоячие волны, создаваемые изменениями атмосферного давления), сейсмические (возникающие при подводных землетрясениях), приливо-отливные (вызываемые приливообразующими силами Луны и Солнца). Основными элементами волн являются;длина (L или Л) — расстояние между соседними гребнями или подошвами; период (т или Т) — промежуток времени между прохождениями двух последовательных гребней через одну и ту же точку (т. е. время, за которое волна проходит расстояние, равное длине волны); скорость (с или V) — расстояние, проходимое формой волны в единицу времени (обычно в 1 сек); высота (h) — расстояние от гребня волны до ее подошвы по вертикали; направление — истинный румб, от которого движутся волны. Связь между элементами волны определяется следующими формулами:  где W — максимальная скорость ветра, м/сек; D — длина пути ветра над морем, км. Для расчета высоты волны на прибрежных глубинах пользуются формулами:  где Б — сила ветра, баллы. Наибольшие волны в океанах достигают высоты порядка 20 м и длины 400 м. Зыбь может обладать еще большей длиной волн. Зыбью называется волнение, продолжающееся после ветра, уже затихшего или изменившего свое направление. Мертвой зыбью называется зыбь, распространяющаяся при полном безветрии. При прохождении волн над банками, рифами и камнями образуются буруны. При встрече волн с разных румбов на некоторой площади образуется толчея. Набегание и опрокидывание волн на берег называется прибоем. Набегание волн на крутые и приглубые берега образует взбросы. Сила ударов волн достигает более 38 т на 1 м²; высота взбросов доходит до 43 м. Оценка состояния поверхности моря проводится в соответствие со специальной шкалой, приводимой в МТ-63 под № 50-а. Волнение оказывает существенное влияние на скорость судов. В табл. 4 приведены сведения о потерях скоростей судами на волнении. Течения. В зависимости от ряда факторов течения имеют следующую классификацию. По устойчивости: постоянные, сохраняющие свою скорость и направление; периодические, меняющие свое направление и скорость с таким периодом, как и силы, их вызывающие; временные, возникающие под влиянием случайных факторов. По глубине: поверхностные, глубинные и придонные. По температуре: теплые, холодные и нейтральные. По происхождению: ветровые приливно-отливные, гравитационные, стоковые — возникающие вследствие повышения уровня в каком-либо месте Мирового океана и компенсационные, вызываемые оттоком или сгоном вод из какого-либо района в другой. Для изображения течений на картах применяются различные способы в соответствии с условными обозначениями. Одним из способов являются особые векторные диаграммы — розы течений. В таких диаграммах поверхность карты делится на квадраты, величина которых зависит от степени ее подробности. В левом верхнем углу каждого квадрата приведены числа, дающие границы квадрата по широте и долготе, в левом нижнем — число в виде дроби: знаменатель — общее число наблюдений, на основе которых построена роза течений; числитель — число случаев, когда течений не наблюдалось. В центральной части каждого квадрата вычерчена окружность, радиус которой взят в определенном масштабе. От окружности по различным румбам отходят стрелки, длина которых в известном масштабе соответствует числу наблюдавшихся случаев течений по данному румбу: чем длиннее стрелка, тем вероятнее течение данного направления. Вид стрелки, ее толщина и оперение указывают на скорость течений по данному направлению. При пользовании картами следует помнить, что течение всегда «выходит из компаса» (ветер всегда «дует в компас»). В заключении перечислены наиболее важные для мореплавания течения, подробную справку о которых можно найти в специальных пособиях (атласах, справочниках и т. п.). Течения Атлантического океана: Южно-Пассатное, Гвианское, Северо-Пассатное, Гольфстрим, Северо-Атлантическое, Восточно- Гренландское, Западно-Гренландское, Восточно-Исландское, Норвежское, Лабрадорское, Бразильское, Фолькендское, Бенгуэльское. Течения Индийского океана: Южно-Пассатное, Экваториальное, Сомалийское, Мозамбикское, Игольного мыса, Западных Ветров. Течения Тихого океана: Северно-Пассатное, Куро-Сиво, Курильское, Южно-Пассатное, Восточно-Австралийское, Западных Ветров, Перуанское, Калифорнийское, Алеутское, Ойя-Сиво. Приливно-отливные явления. Водные массы Мирового океана, обладая большой подвижностью, никогда не бывают в состоянии полного покоя вследствие воздействия на них различных сил. Поэтому в любой точке высота поверхности воды не остается постоянной, т. е. уровень моря постоянно меняется. Одной из основных причин регулярного колебания уровня являются приливо-образующие силы Луны и Солнца. Таблица 4. Сведения о потерях скоростей судами на волнении разной силы по данным Морской обсерватории в Гамбурге Элементы прилива. При явлении прилива вода закономерно то приливает к берегам, образуя наиболее высокое положение уровня — полная вода (ПВ), то отступает от берегов, занимая самое низкое положение, — малая вода (МВ). На морской карте указывается глубина при самом низком уровне моря. Этот уровень называют нулем глубин (НГ). Таким образом, на карте указана глубина (ГлК) моря (рис. 116).  Разница между глубиной моря ГлМВ в данную малую воду и нулем глубин (глубиной на карте) называют высотой малой воды— (hМВ на рис. 116). Разницу между глубиной моря ГЛПВ в данную полную воду и нулем глубин называют высотой полной воды (hПВ на рис. 116). Таким образом, действительная глубина в момент полной воды  действительная глубина в момент малой воды  Полезно знать следующие элементы прилива: величина прилива В = hПВ — hMB; высота среднего уровня  амплитуда прилива  
Рис. 116. Номенклатура приливных уровней показана на рис. 116. Промежуток времени TP от момента tМВ наступления малой воды до момента tПВ наступления полной воды называется временем роста, т. е.  время падения  Описанные элементы прилива непрерывно изменяются вследствие изменения сил, вызывающих приливы. Характер и величина приливов в Мировом океане отличаются большим разнообразием и сложностью. Величина прилива в океане не превышает 0,8—1,0 м. У прямолинейных берегов и выдающихся в океан мысов величина прилива колеблется в пределах 2—3 м; в вершинах заливов и при сильно изрезанной береговой линии она достигает 16 м и более. Приливно-отливные колебания уровня океана сопровождаются горизонтальным перемещением водных масс, которое носит название приливно-отливного течения. В открытом океане скорость таких течений не превышает 0,5 узла, однако в узкостях и проливах достигает 10 узлов и более. Приливная волна, проникая в устья рек, способствует колебанию их уровня, а также существенно влияет на скорость течения воды в устьях. Так, нередко скорость приливного течения, преобладая над скоростью реки, изменяет течение реки на обратное. Явление прилива может распространяться на сотни миль вверх по течению. Сложность обстановки, с которой приходится сталкиваться при плавании морских судов по речным фарватерам, обязывает тщательно изучить характер местных приливно-отливных явлений. Отдельные из них чрезвычайно опасны, но есть и такие, использование которых приносит явную пользу. Примером может служить постановка судов на «обсушку», широко практикуемая в наших северных бассейнах. Практика постановки морских судов на «обсушку» позволяет упростить грузовые операции, производить осмотры и ремонтные работы подводной части корпуса судна и его движителей и т.п . Существенное влияние на приливно-отливные явления оказывает погода, особенно ветры. Скорость и направление ветра тесно связаны с изменением атмосферного давления, которое также действует на уровень моря: при падении давления уровень повышается, при росте — понижается. Резкий скачок давления вызывает появление особых волн — сейш. Льды также оказывают влияние на приливы, уменьшая их высоту и скорость. В некоторых случаях льды даже изменяют характер прилива. Приливы, в свою очередь, также влияют на ледовый режим моря: содействуют взламыванию льдов, влияют на замерзание и вскрытие моря. Всестороннее изучение приливно-отливных явлений имеет большое значение для безопасности мореплавания. Приливно-отливные течения в отличие от всех течений распространяются на всю толщу водных масс: скорость приливно-отливного течения во всех слоях по глубине практически одинакова. Для открытых участков океана характерны приливно-отливные течения вращательного типа. В узкостях, наоборот, приливно-отливные течения приобретают реверсивный (возвратно-поступательный) характер, когда направления приливного и отливного течений в одном и том же пункте имеют противоположные значения. Скорость и направление приливно-отливного течения непрерывно изменяются. Это усложняет учет влияния приливно-отливного течения на путь судна и одновременно делает учет такого влияния исключительно важным в целях безопасного мореплавания. Элементы приливно-отливных течений обычно приводятся в виде таблицы на морских навигационных картах, образец которой приведен в табл. 5. Таблица 5 Учет приливно-отливных явлений в судовождении. Штурманские задачи, связанные с колебанием уровня. Колебание уровня моря в некоторой точке Мирового океана можно представить в виде кривой в системе прямоугольных координат, по осям которой откладываются высоты прилива в метрах (ось ординат) и соответствующее им время суток в часах (ось абсцисс). В случае близкого к правильному приливу построение такой кривой без труда может быть выполнено при известных высотах полной и малой воды и моментах их наступления.(1) Имея для задан- кого места график прилива, предвычисление его элементов осуществляется просто и наглядно. Пример 51. Пусть в некотором пункте, где на карте указана глбина ГлК = 2,5 м, в заданную дату определены следующие элементы прилива (см. таблицу):  Определить: максимальную hMAX и минимальную hMIN высоты прилива; высоту прилива в заданный момент tЗАД = 12 ч 00 м; время наступления заданной высоты прилива tЗАД = 3,5 м; промежуток времени, в течение которого высота прилива будет не ниже hЗАД = 3, 5 м ; действительную глубину Гл-в tЗАД = 12 ч 00 мин, если указанная на карте глубина ГлK =2, 5 м (см. рис. 116); промежуток времени, в течение которого будет полностью покрыта водой скала, если на карте она указана выступающей над водой на 3,0 м; промежуток времени, в течение которого возможен безопасный проход катера с осадкой 0,5 м над указанной выше скалой, при обеспечении запаса воды под килем не менее 1,0 м; высоту маяка в полдень, если на карте для этого знака указана высота над уровнем моря, равная 2,5 м. Решение Построение графика прилива показано на рис. 117. Основные точки I, XIII, IV , Vl l и X соответствуют данным таблицы. Правило нанесения дополнительных точек II, III, V, VIII, IX, XI, XII и XIII видно из чертежа. Непосредственно с чертежа (см. рис. 117) получаем ответы: 1) hMIN = hHMB - 2.1 м; hMAX = hВПВ = 5,4 м; 2) h1200 = 2,4 м; 3) tЗАД = 02 ч 06 мин; tЗАД = 08 ч 00 лик ; tЗАД = 13 ч 55 мин; tЗАД = 20 ч 50 мин. 4) От 02 ч 06 мин до 08 ч 00 мин.; от 13 ч 55 мин до 20 ч 50 мин. 5) Гл = ГлK + h1200 = 4,9 м. 6) От 01 ч 30 мин до 08 ч 50 мин; от 13 ч 15 мин до 21 ч 40 мин. 7) От 03 ч 35 мин до 21 ч 40 мин; от 15 ч 25 ми н до 19 ч 40 мин. 8) Высота маяка 5,5 м. Как видно, решение штурманских задач на предвычисление приливов с помощью графика возможно при известных элементах прилива — высотах полных и малых вод и моментах их наступления. Такие элементы на заданную дату можно получить с помощью различных приливных пособий, таблиц и атласов приливов и приливно-отливных течений, специальных карт, сведений в лоциях и т. д. Приливные пособия. Основным отечественным пособием для предсказания приливов в морях СССР и зарубежных водах являются советские Таблицы приливов.  Рис. 117. Наиболее полным иностранным пособием для предвычисления приливов во всех морях являются английские Адмиралтейские Таблицы приливов. Принцип построения этих таблиц и правила предвычисления с их помощью приливов таков же, как и в советских Таблицах приливов. Для ряда пунктов Мирового океана сведения в Таблицах приливов отсутствуют. Для таких пунктов на морских навигационных картах часто приводят данные, позволяющие предвычислять приливы в этих пунктах: прикладной час, сизигийные и квадратурные высоты полных и малых вод, средний уровень моря и др. Известно, что поясное время наступления вод может быть вычислено по следующим формулам:  где Tср — гринвичское время кульминации Луны; (2Л)ОST — поправка в минутах времени за долготу, учитывающая отставание Луны от среднего Солнца на величину около 2 мин в 1 ч (долгота выражена в часах и его долях); N — номер пояса; ПЧпв и ПЧмв — прикладной час полной и малой воды соответственно; Апч — поправка прикладного часа порта, выражающая полумесячное неравенство по времени; В случае, если ПЧмв неизвестен, тогда  где TP (или TП)= 6 ч 12 мин (приближенно). Можно также рассчитать моменты двух последовательных полных вод, среднее арифметическое из которых будет близко ко времени наступления малой воды. Высоты вод вычисляются по следующим формулам:  где М — множитель для предвычисления высот вод и величин прилива по величине сизигийных и квадратурных высот вод в данном месте. Величины поправок к высотам средних сизигийных и квадратурных вод обычно мало отличаются между собой, т. е.  Поэтому вместо формулы (106) часто применяют ее упрощенный вид:  Высоты вод могут быть также вычислены по формулам  где Z0 — средний уровень моря. Если данные о Z0, hC3.мв и hкв.мв отсутствуют, то для приближенного расчета полагают, что h мв =0 , т. е. за высоту малой воды принимают глубину, указанную на карте. (1) Подробно см. Г. Г. Ермолаев. Судовождение в морях с приливами. М., «Транспорт», 1969. Вперед Оглавление Назад
|
