3 обеспеченность волны что это
Определение силы волнения и ветра
Объективная характеристика волнения и ветра — основных факторов, определяющих внешние условия плавания судна, — является одним из наиболее важных элементов мореходных испытаний судов.
Неточное определение условий плавания искажает оценку мореходности судна и существенно понижает точность и ценность результатов испытаний. В практике мореходных испытаний обычно применяют упрощенный способ описания волнения, который сводится к определению его интенсивности (степени, или силы) и указанию типа волнения.
До 1954 г. в Советском Союзе степень волнения в процессе мореходных испытаний оценивалась по шкале состояния поверхности моря [5]. Практическое использование этой шкалы осложнялось отсутствием указаний о том, какая высота волны из всего многообразия волн, наблюдаемых на поверхности моря, должна быть выбрана в качестве определяющей. Поэтому при оценке интенсивности нерегулярного морского волнения, помимо размеров волн, учитывали внешний вид поверхности моря, ориентируясь на указанные в шкале признаки для определения состояния поверхности моря. Внешний вид морской поверхности зависит главным образом от силы ветра и плохо отражает влияние на размеры волн таких важных (с точки зрения волнообразования) факторов, как продолжительность действия ветра, длина его разгона, образование и распространение зыби, глубина моря. Поэтому данная шкала не обеспечивает однозначной оценки силы волнения.
С 1954 г. в СССР при мореходных испытаниях судов используют единую шкалу для оценки интенсивности волнения на морях, озерах и крупных водохранилищах.
| Высота волн, м | Степень волнения, баллы | Характеристика волнения |
| 0—0,25 0,25—0,75 0,75—1,25 1,25—2,0 2,0—3,5 3,5—6,0 6,0—8,5 8,5—11,0 11,0 и более | 1 2 3 4 5 6 7 8 9 | Слабое Умеренное Значительное » Сильное » Очень сильное » Исключительное |
Шкала предусматривает оценку степени волнения только по одному параметру, в качестве которого принята высота волны с обеспеченностью 3%. Эта высота определяется как расстояние от подошвы до вершины волны без учета вторичных волн, соответствующих относительным экстремумам волнового профиля. При заданной степени волнения характерная высота волны может изменяться в пределах некоторого диапазона.
Необходимо подчеркнуть, что высота волны не позволяет однозначно определить волновые условия в отношении их влияния на мореходные качества судна, поскольку результат воздействия волн на судно зависит не только от их высоты, но также и от периода, определяющего длину волн. В этом плане наиболее совершенным методом описания морского волнения является энергетический спектр волн (см. § 32). При отсутствии средств определения спектра волн оценку степени волнения обязательно следует дополнять определением среднего периода волн и типа волнения. Вызванное ветром морское волнение всегда является нерегулярным и трехмерным. В зависимости от стадии развития ветровое волнение подразделяется на развивающееся, развитое (или установившееся) и затухающее. Корреляционная зависимость между средним периодом и характерной высотой волн, установленная на основании наблюдений на различных морях и океанах, представлена на рис. 82. В среднем эта зависимость согласуется с формулой
где k=3,1÷3,3 — для развитого ветрового волнения.
После прекращения ветра волновое движение продолжается по инерции, но вследствие вязкости воды постепенно затухает. На этой стадии морское волнение называется зыбью. В результате интерференции ветровых волн и зыби возникает смешанное волнение. В образовании смешанного волнения может участвовать одна или несколько систем зыби, распространяющихся в разных направлениях.
Кроме типа волнения, указывают его направление. Оценку направления распространения волн производят визуально по компасу с точностью 5—10° и обозначают румбом, от которого бегут волны. Например, направление волн, распространяющихся по азимуту 235°, обозначают так: NOtO (норд-ост-тень-ост).
Рис. 82. Зависимость среднего периода волнения от высоты волн.
1 — развитое (установившееся) волнение; 2 — развивающееся волнение; 3 — затухающее волнение; 4 — область редко встречающихся значений периодов волн.
В зарубежной практике оценку степени волнения обычно связывают с силой ветра, определяемой по шкале Бофорта. В табл. 15 представлена шкала степени волнения, согласованная с энергетическим спектром Пирсона-Московица. В качестве характерной высоты волны в этой шкале используют значительную высоту H1/3, которая равна среднему значению 1/3 наибольших в данной последовательности волн
где Dζ — дисперсия волновых ординат.
Таблица 15. Соотношение между силой ветра и характеристиками волнения (по Пирсону-Московицу)
Считается, что зафиксированные в действовавших в СССР до 1954 г. шкалах высоты волн, именуемые средними, фактически должны пониматься как волны с обеспеченностью 5—20%, т. е., как нетрудно проверить, они примерно соответствуют значительным высотам H1/3 [55].
Как правило, при определении степени волнения в процессе мореходных испытаний используют регистрирующие приборы, которые позволяют получить распределение высот и периодов волн по частоте их повторения и, следовательно, однозначно определить высоту волн с обеспеченностью 3% и средний период волн. Но иногда, в частности при наблюдениях за мореходными качествами судов в эксплуатационных условиях, ограничиваются визуальной оценкой степени волнения. Регистрируемые визуально элементы волн зависят от методики наблюдений.
В качестве визуальной оценки высоты волн Нвиз используют высоту преобладающей системы волн. Величина Нвиз, а также получаемая на основе инструментальных измерений высота с обеспеченностью 3%, являются случайными величинами (первая — по способу определения, а вторая — вследствие ограниченной продолжительности исходной волнограммы). Поэтому между оценками Нвиз и H3% существует только статистическое соответствие, т. е. определенным значениям Яви з соответствует совокупность значений и регрессионные зависимости характеризуют лишь средние соотношения между ними. Анализ таких зависимостей обнаруживает различия в оценках высот наблюдателями на малых и больших судах, которые имеют, видимо, психологическую природу и заключаются в завышении крупных волн на малых судах и занижении низких волн на средних и больших судах (рис. 83). По оценкам на больших судах при слабом волнении H3% : Нвиз = 1,3÷1,45, при сильном волнении (H3% =7÷8 м) — указанное отношение равно 1,15—1,20 [55].
Рис. 83. Зависимость между визуальной и инструментальной оценками высоты волн.
Визуальные оценки периода волн, выполненные с помощью секундомера, как и оценки высот, обладают большим разбросом, что определяется очень малым числом волн, которые может проследить наблюдатель вследствие группового движения видимых волн. По данным, полученным отечественными и иностранными океанографическими судами, отношение Т виз к среднему периоду волн Т убывает от 1 при малых периодах волн (3—4 с) до 0,75— 0,85 при больших периодах (7—8 с). Кроме высоты и периода волн при визуальных оценках определяют длину волн, однако это сопровождается значительными ошибками.
В качестве характеристик ветра рассматривают его силу и направление. Силу ветра определяют по 12-балльной шкале Бофорта в зависимости от средней скорости ветра на стандартной высоте 6 м над уровнем моря (табл. 16). Для приближенного определения скорости ветра на разных высотах можно использовать табл. 17, заимствованную из работы [55].
| Балл | Характеристика ветра | Скорость ветра на высоте 6 м над уровнем моря, м/с | |
| средняя | при шквале | ||
| 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 | Штиль Тихий Легкий Слабый Умеренный Свежий Сильный Крепкий Очень крепкий Шторм Очень сильный Жестокий Ураган | 0—0,5 0,6—1,7 1,8—3,3 3,4—5,2 5,3—7,4 7,5—9,8 9,9—12,4 12,5—15,2 15,3—18,2 18,3—21,5 21,6—25,1 25,2—29,0 Больше 29,0 | 1,0 3,2 6,2 9,6 13,6 17,8 22,2 26,8 31,6 36,7 42,0 47,5 53,0 |
Таблица 17. Профиль скорости ветра над морем при нейтральной стратификации
ветра в течение 2 мин относительная погрешность может достигать 10— 15% [15].
Анемометр на движущемся судне измеряет скорость кажущегося ветра. Для определения истинной скорости ветра необходимо знать скорость судна и угол между направлением кажущегося ветра и диаметральной плоскостью судна. Простейший способ определения истинной скорости ветра — графическое построение треугольника скоростей, в котором известны две стороны и угол между ними, а искомой величиной является третья сторона, определяющая истинную скорость ветра. Для упрощения указанного построения используют имеющийся в наборе штурманского инструмента круг П. А. Молчанова.
Направление ветра определяют визуально по судовому компасу или с помощью флюгера, поворот которого относительно диаметральной плоскости судна можно регистрировать дистанционно [53]. Направление ветра обозначается так же, как и направление волнения.
Повторяемость и обеспеченность волнения.
Реальные ветровые волны отличаются разнообразием своих характеристик.
При различных условиях формирования волнения — скорости ветра, продолжительности его действия, разгона волн — наблюдаются волны от начинающих формироваться до максимальных.
Однако наблюдения показывают, что существуют статистические закономерности в разнообразии характеристик волн.
Простейший статистический анализ разнообразия волн состоит в определении повторяемости и обеспеченности элементов волн в точке при определенных параметрах ветра, а также в заданном районе за длительные промежутки времени.
Повторяемость волнения — вероятность появления волны определенных размеров (высота, длина, период) из общего числа наблюдений.
Обеспеченность волнения характеризует распределение элементов волн по размерам из общего числа наблюдений. Для расчета обеспеченности последовательно суммируют повторяемости, начиная с повторяемости наибольших значений элементов. На рис. 53 приведены кривые повторяемости и обеспеченности высот волн в безразмерной форме, отнесенные к средней высоте волны.
Использование относительных величин элементов волн позволяет сравнивать характеристики, полученные при различных наблюдениях.
Кривая повторяемости высот волн позволяет установить ряд закономерностей в их распределении, характерных для ветрового волнения. Например, как видно из рис. 53, большинство наблюдающихся волн имеет высоты около 0,8 высоты средней волны. Повторяемость волн как с большей, так и с меньшей высотой быстро уменьшается. Повторяемость длин волн характеризуется теми же значениями, что и повторяемость высот. Разнообразие волн по периодам значительно мень-
/ — повторяемости; 2 — обеспеченности ПерИОДОМ.
| Районы Мирового океана | Сезоны года | Высоты волн, м | |||
| 0—2 | 2—3,5 | 3,5—6 | 6 и более | ||
| Северная часть Атлантического | Лето | 46 | 35 | 17 | 2 |
| океана (45°—60° с. ш.) | Зима | 15 | 34 | 35 | 16 |
| Южная часть Атлантического | Лето | 41 | 38 | 21 | 0 |
| океана (45°—60° ю. ш.) | Зима | 15 | 35 | 34 | 16 |
| Южная часть Индийского океа- | Лето | 20 | 36 | 36 | 11 |
| на (40°—60° ю. ш.) | Зима | 12 | 32 | 33 | 23 |
| Северная часть Тихого океана, | Лето | 73 | 24 | 3 | 0 |
| Алеутско-Камчатский р-н | Зима | 16 | 34 | 35 | 15 |
| Южная часть Тихого океана | Лето | 24 | 36 | 30 | 10 |
| (40°—60° ю. ш.) | Зима | 20 | 35 | 33 | 12 |
Обеспеченность средней высоты волн составляет 46 %, т. е. только это количество волн имеет высоту выше средней. Обеспеченность волн высотой 2h равна примерно 5 %, следовательно, только пять волн из 100 будут иметь высоту 2h и более.
Расчет обеспеченности периодов показывает, что максимальный период волн превышает средний не более чем в два раза. Обеспеченность среднего периода близка к 50 %.
Следует отметить, что в большинстве навигационных гидрометеорологических пособий приводятся волны 3 %-ной обеспеченности. Следовательно, если на карте нанесены изолинии волн высотой 5 м, то это следует читать так: три волны из ста имеют высоту 5 м и более.
Для практических задач судовождения используется многолетняя повторяемость волнения той или иной высоты в определенном районе океана на различные месяцы или сезоны года.
В табл. 14 дана повторяемость высот волн в наиболее штормовых зонах Мирового океана (в %).
Из табл. 14 видно, что наибольшая повторяемость штормовых волн высотой 6 м и более наблюдается летом и зимой в южных частях Индийского и Тихого океанов. В северных и южных частях Атлантического океана и северной части Тихого океана в летнее время волнение высотой 6 м и более практически не встречается.
Отдельные волны в зоне сильного шторма могут достигать значительно больших размеров, чем их средние значения. Так в Северной Атлантике при ветре 20 м/с наблюдались волны высотой 15—20 м.
Статистический анализ элементов волн позволяет определить, помимо повторяемости и обеспеченности волнения, эмпирические 125
зависимости между скоростью ветра и (м/с), продолжительностью его действия t (ч), длиной разгона X (км) и средними значениями элементов волн, числовые значения которых даны в «Океанографических таблицах».
Статистические связи часто представляют в виде номограмм, удобных для практического расчета. На рис. 54 показана подобная номограмма для нахождения средней высоты волны по известным значениям среднего периода и скорости ветра. Аналити-
честв судов на волнении используются спектральные характеристики ветрового волнения.
Спектральный метод рассматривает процесс волновых колебаний как сложную, не повторяющуюся в деталях кривую, которую можно представить в виде суммы элементарных синусоидальных колебаний с различными амплитудами а, частотами ю = 
(где т — период волны) и случайными фазами є:
Ч = I 
где Г|(?) — отклонение ординаты взволнованной поверхности от среднего волнового уровня в момент времени t в фиксированной точке моря.
В силу случайности фаз эта величина носит вероятностный, случайный характер.
Энергия элементарного колебания е„ пропорциональна квадрату амплитуды волны а„ и определяется формулой 
где р — плотность морской воды, кг/м 3 ;
Реальная кривая колебаний поверхности моря состоит из множества составляющих с интервалом частот бесконечно малым Ato^>0. В этом случае распределение энергии волны по частотам определяется кривой спектральной плотности.
Рис. 54. Номограмгиа для нахождения средней высоты волны по известным значениям среднего периода и скорости ветра
Спектральная плотность энергии есть размерный коэффициент, на который нужно умножить бесконечно малый интервал частот dw, чтобы найти величину энергии элементарных составляющих с частотами от ш до to + dw:
вается спектром сложного колебательного процесса.
Суммарная энергия реальной волны Е будет определяться интегралом (суммой) энергий элементарных волн во всем диапазоне частот от 0 до со, т. е. интегралом вида
Как показывают натурные наблюдения, волновая энергия распространяется не только в направлении ветра, но и в других направлениях.
Поэтому взволнованную поверхность моря следует рассматривать как сумму бесконечного множества составляющих не только с различными частотами ю но и с различными направлениями распространения 0°.
Теория объясняет лишь некоторые частные свойства двумерного энергетического спектра, но не позволяет вычислить его по заданным параметрам ветрового потока. Поэтому приходится определять значения энергетических спектров эмпирическим путем.
В общем случае они имеют следующий вид: 
Рис. 55. Кривая спектральной плотности для неустановившегося и установившегося волнения при скорости ветра и=12 м/с, 1—1 = 3 ч; 2—t=
Что есть «3-процентная обеспеченность волны»?
Рулевой 1-го класса
Зачем мне тратить условные 200т.р. на лодку, которую мне запретит к эксплуатации Ладожский или Онежский ГИМС, из за того
что Московский не захотел мне поставить МП, потому что «на глаз» и потому что в Мск моря нет.
Рулевой 1-го класса
Так уже интереснее. Т.е. если в Москве или где-то еще, при регистрации лодки не проставлен штамп о том, что лодку можно использовать в море, скажем проставлен по умолчанию наименьший из возможных районов плавания (сейчас не учитываем наличие или отсутствие соответствующей отметки МП в правах владельца) то это не может служить препятствием для использования оной на МП? Так?
Прочитал, прочитал. только так и не понял какое прямое соответствие между 3% обеспеченностью волны и паспортными данными лодки. Там не указана обеспеченность в процентах. Там только остаточная высота борта и расчетная высота волны.
Смешно, если «Казанкам», базирующимся в каком-нибудь клубе южного берега ФЗ не разрешат выход на морские пути. У них просто нет других выходов. Это и называется «местными условиями», как вам справедливо указала Елена Мурманск.
Зарегистрируйте лодку в приморском городе.
Рулевой 1-го класса
Т.е. если быть уж совсем конкретным,
1. Мы не можем сказать заранее какой разряд разрешенного бассейна плавания будет присвоен лодке при регистрации, для этого её надо купить и начать регистрировать!
(потому как отсутствуют точные инструкции и механизмы, которые позволяют заранее это выяснить)
Мда, но я с этим знанием к Вам, друзья и обратился. (
Рулевой 1-го класса
Прочитал, прочитал. только так и не понял какое прямое соответствие между 3% обеспеченностью волны и паспортными данными лодки. Там не указана обеспеченность в процентах. Там только остаточная высота борта и расчетная высота волны
3% это волны которые превышают максимальные (по шкале бальности)
Вы может определит по волне высотой 80 см Вы идете или 100 см?
Прикрепленные изображения
Рулевой 1-го класса
Лодка не может превосходить требования по безопасности.
Вода может всё забрать (или дать) в одно мгновение, так что не верьте лозунгам и девизам «мы и наши лодки победили стихию» 🙂
Рулевой 1-го класса
вот на фотке Питерские Ротаны на Кильдине (Баренцуха).
Ротаны от 380 до 520 см. и нет ни каких гонений и преследований от инспекторов и погранцов.
Хорошей погоды, спокойной воды и удачи в походах
Прикрепленные изображения
Столкнулся с вопросом регистрации надувных лодочек-катамаранов
в плане расчета района плавания. Везде, в документах, указывается так называемая
3—процентная обеспеченность волны. Что это? (Вернее, что это такое примерно понятно,
это вероятность появления волны указанной высоты. Для МП это 3% или 5%, кстати?
Вопрос оказался не тривиальным для меня.
Как рассчитывает ГИМС к какому району плавания допустить или не допустить лодку?
Расчетная высота волны 0,8м. Какие данные еще нужны? Какой район плавания должны присвоить?
А вот сегодня получал судовой билет, поставили 4-ый и мах высоту волны 0,6 метра.
— Ну у нас специалистов нет, с начальником советовался, он только этот район разрешил, т.к. самострой, мало ли что.
P.S. лодка 6,7 метра длинной, минимальная высота борта 1,22 метра.
Рулевой 1-го класса
Рулевой 1-го класса
[quote name=»Danev» post=»1602615″ timestamp=»1406В чем еще таком неучтенном она может превзойти несправедливо назначенный район плавания?[/quote]
Уже в сотый раз хочу спросить, но некоторые не понимают. Как я могу узнать какую лодку мне купить, что бы не возникло вообще никаких проблем с Гимсом при использовании лодки на Онеге, Ладоге и ВВП или каком-то другом водоеме? Как мне узнать до покупки лодки, какой класс безопасности ей присвоят? Что бы не таскать с собой деньги на инспекторские поборы. Предложение ехать и регистрировать лодку в Приморском городе позабавило. Может им сразу деньги с зарплаты отчислять ежемесячно? Купить абонемент на поборы?
Вот, вот.. Именно про таких деятелей и говорю.
Нет от них спасения и управы на них никакой.
инспектора гимс вообще не морочаться по поводу надуванов и иха классификации.
и лично в нашем регионе всем строго поголовно гондольерам ставят стандартные значения (точно не помню что то около 0.5 волна и удаление 1000 метров)
Рулевой 1-го класса
Уже в сотый раз хочу спросить, но некоторые не понимают. Как я могу узнать какую лодку мне купить, что бы не возникло вообще никаких проблем с Гимсом при использовании лодки на Онеге, Ладоге и ВВП или каком-то другом водоеме? Как мне узнать до покупки лодки, какой класс безопасности ей присвоят?
гарантированно шестиметровый катер с закрытой рубкой и 50 сильным мотором позволит вам уверенно не беспокоиться о проблемах.
Рулевой 1-го класса
Уже в сотый раз хочу спросить, но некоторые не понимают. Как я могу узнать какую лодку мне купить, что бы не возникло вообще никаких проблем с Гимсом при использовании лодки на Онеге, Ладоге и ВВП или каком-то другом водоеме?
Какую машинку мне купить, что бы не было проблем с ГИБДД? 🙂
Как мне узнать до покупки лодки, какой класс безопасности ей присвоят?
прививают не класс безопасности.
Простите, «Вам шашечки или ехать»? 🙂
Читайте ТТХ лодки на сайте производителя и сопоставляйте с приказом.
Рулевой 1-го класса
[quote name=»Папик» post=»1602713″ timestamp=»1406839407″]гарантированно шестиметровый катер с закрытой рубкой и 50 сильным мотором позволит вам уверенно не беспокоиться о проблемах.
На основании какого документа это становится ясно?
В Подмосковье, видимо, действуют законы физики и гидродинамики отличные от приморских населённых пунктов?
Да?
Читайте ТТХ лодки на сайте производителя и сопоставляйте с приказом.
Естейственно на указанный район буду забивать с высокой колокольни.
Рулевой 1-го класса
Рулевой 1-го класса
Запросто 🙂 У нас даже у ГИМС-а (катер 10 метров) высота волны 3 балла (120 см) удаление 2 мили.