第三章船舶在不规则波中的摇荡 船舶运动学教学课件

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1、船舶在不规则波中摇荡海浪统计分析摇荡运动的谱分析法不规则线性横摇预报不规则垂荡,纵摇预报各态历经,平稳随即过程的概率密度函数基于海浪谱的统计特性计算横摇运动谱密度函数及其统计特性线性横摇的频率响应函数垂荡,纵摇频率响应函数垂荡,纵摇统计特性求取频率响应函数,与运动谱的关系由运动谱密度函数,对摇荡运动的统计特性计算海浪概述波浪的分类；风级、浪级与海况第三章船舶在不规则波中的摇荡第三章船舶在不规则波中的摇荡第一节海浪概述海洋环境载荷--风、浪、流海洋波浪、风、流会对海上结构物施加很大的作用力，其中，波浪是其最主要的作用力。海面上的波浪最大高度可达二、三十米，对海洋中和海岸处的工程建筑物，如船舶

2、、采油平台和港口等，会产生巨大的破坏力，是这些建筑物的主要载荷。海浪概述定义海洋中波浪是由各种作用力而引起的，例如:由风引起的风浪，由日月吸引力的改变而产生的潮汐，由海底火山或地震活动而产生的地震波，由船的运动而引起的船波等。通常所说的海浪是指风浪。风浪是海面上分布最广。对于船舶航行和海洋工程实际活动影响最大的波浪。海浪概述各要素分类周期复原力能源实例1.表面张力波0.1s以下表面张力海面上的风微波2.短周期重力波0.1~1s重力3.重力波1~30s海面上的波浪（风浪和涌）4.长周期重力波30s~数十分风、气压变化等气象的扰乱，海啸静振、副振动、破碎波5.长周期波5Min~12h重力和地球

3、自转的转向力低气压、台风等气象的扰乱，地震海啸，暴风潮6.潮汐波（潮浪）12~24h由太阳、月球引起的潮汐力半日潮、一日潮7.超潮汐波（潮浪）24h以上潮汐力，台风海浪的分类海浪概述海洋表面波能大致分布图海浪概述深水和浅水中的水质点轨迹海浪概述正象海水运动一样空气也是不断地运动着的。按照运动方向，空气运动可以分为水平的和垂直的两部分，其中空气的水平运动称为风。大气作用于地球表面单位面积上的力叫做大气压力，简称气压。当温度0℃时，纬度45℃的海平面气压为101325Pa(即标准大气压)。风的特征是用风向和风速两个量值来表示的，风向是指风的来向，而不是去向，按10个方位测定。风速是空气在单位时

4、间内所流过的距离，单位一般采用m／s或km／h表示，为了便于使用，可按风速大小把风速分为13个风级，称为蒲福风级表，但此表仍然不能包括全部自然界中所有出现的风，例如龙卷风等，其风速可达100~200m／s。风海浪概述风速和波高的相关性海浪概述风向方位图海浪概述风级表海浪概述风力等级表海浪概述风浪风浪是在风的直接作用下产生的海浪。它对海上作战、船舶航行、渔船作业等均有很大的影响。舰艇武器的射击，登陆地点和时间的选择，雷达的使用，水上飞机的起落，水雷的安放等，都受风浪情况的影响。海浪概述风浪要素定义1.表观波长2.表观波幅3.表现周期海浪概述Ocean(Irregular)WavesDefi

5、nitionsofZero-Upcrossing&DowncrossingRoot-mean-Square(RMS),SkewnessandKurtosisOchi(1998)OceanWaves海浪概述风浪三要素1.风速:在水面规定高度上风的前进速度；2.风时:即稳定状态的风在水面上吹过的持续时间；3.风区长度:即风接近于不变的方向和速度时在开敝的水面上吹过的距离。海浪概述风浪三要素海浪概述东中国海10月风浪频率及最大波高海浪概述涌浪（SWELL）虽然都是表面波，但风浪和涌浪是有很大区别的。风直接吹向海面而产生的波浪叫做风浪。但是，从远处传来的风浪，在到达本海域时，风几乎已没有，人们看到

6、的这种波浪叫做涌浪。在一个海域，往往是风浪和涌浪相混合的。涌浪是离开风区向外传播的风浪，或风区内的风开始减小甚至停止后留下的风浪。涌浪不像风浪那样复杂多变，它的波面比较平滑，波峰线比较长，波长较长，波形接近摆线。涌浪传播速度c与波长有关，C=1.25√λ海浪概述东中国海10月涌浪频率及最大波高海浪概述风级、浪级与海况三者之间有一定关系，但是它们在概念上又是不同的。浪级的划分是按波浪尺度而定--风浪的级别由波高大小决定，波高越大、浪级越高风级是按风速大小而定海况是描述海面的外形，不仅反映波浪的尺度变化，同时还反映海面其他变化。风级、浪级与海况海浪概述涌浪根据涌高从0到9分成10级表13-3涌

7、浪浪级海浪概述风浪根据三一波高、十一波高从0到9分成10个等级表13-4风浪浪级海浪概述海况-风直接或间接作用下的海面所呈现的外貌称为海况，取决于风速、风时、风区，受海岸、岛屿、水深的影响。表13-5海况海浪概述海况与风级的关系海浪概述第三章船舶在不规则波中的摇荡第二节海浪的统计分析海浪的统计分析一、海浪的统计规律以及叠加原理1。风浪是一种随机现象，是不规则、不确定的，但统计值（统计规律）是稳定的，确定的。三一有义波高