Розрахунок навантажень від хвилі

Область використання хвильових теорій

Під морськими хвилями розуміють рух по поверхні моря в нерегулярній послідовності вершин і впадин. У інженерній практиці для розрахунку дії хвиль на споруди розглядають окрему хвилю, зумовлену екстремальними штормовими умовами, або використовується статичне уявлення про паро хвилювання при тих же умовах. У двох випадках необхідно встановити зв’язок між характеристиками хвилювання і швидкостями, прискореннями та тисками у воді. Для цього використовують відповідну теорію хвиль.

Теорію хвиль Ері використовують переважно в попередніх розрахунках навіть при таких висотах хвиль, за яких можливі пошкодження конструкцій. Вона заснована на положенні про малу висоту хвилі порівняно з її довжиною і глибиною акваторії. Для більш точних розрахунків використовують теорію хвиль Стокса, за умови, що довжина хвилі менша 0,1 глибини акваторії. Для більш довгих хвиль рекомендується теорія кноїдальних хвиль.

Природно виникає питання про граничні значення відношень висоти хвилі до її довжини, а також довжини хвилі до глибини акваторії, для досить точні результати можуть бути отримані за найпростішою теорією Ері. Наведені вище приклади показують, що основною особливістю більш точних теорій хвиль — Стокса і кноїдальних — є передбачувана ними більш висока позначка гребеня хвилі порівняно з теорією Ері. Ці обставини підказують більш простий спосіб визначення межі застосування теорії Ері — вона може бути застосована там, де розрахунки за її допомогою висоти гребеня хвилі відрізняються від отриманих за більш точними теоріями на величину, яка знаходиться в межах заданої відносної похибки. Цим способом встановлена область значень відношень висоти і довжини хвилі, за яких теорія Ері дозволяє отримати достатньо точні результати. На рис. 3.3 показано розділення областей застосування хвильових теорій при вільно вибраній похибці 10% за значеннями висоти гребеня хвилі.

При розділенні теорій Ері і Стокса у формулі для відхилення хвильової поверхні, яка відповідає теорії Стокса, залишені тільки два перших члени ряду або врахована перша поправка до теорії Ері. Розділення теорій Ері і кноїдальної засноване на результатах, отриманих за викладеною вище теорію кноїдальних хвиль. Розділення теорій Стокса і кноїдальної проведено на основі загальноприйнятого уявлення про те, що теорія кноїдальних хвиль може бути рекомендована при відношенні глибини акваторії до довжини хвилі менше 0,1 за виключенням тих випадків, коли при тих самих умовах може бути використана теорія Ері.