ГОСТ Р 57148—2016
9.2 Волновые воздействия и нагрузочные эффекты
Волны должны быть описаны соответствующим образом для экстремальных, аномальных и нор
мальных условий для определенного типа рассматриваемого сооружения (см. 9.1).
Подробнее основные характеристики периодических волн и их применение приведены в 9.3—9.5.
Особенности линейной модели случайных волн представлены в 9.6 и 9.7. Отметки наиболее высоких
гребней волн в экстремальных и аномальных условиях окружающей среды могут представлять боль
шое значение в определенных ситуациях (см. 9.8).
9.3 Периоды волн (истинный, кажущийся, встрочи)
Периоды волн различаются в зависимости от относительной скорости распространения волн и
системы координат наблюдателя. Это объясняется эффектом Доплера. Например, наблюдатель, дви
гаясь в сторону, противоположную направлению волн, достигает очередного гребня волны быстрее,
чем наблюдатель, двигающейся в том же направлении, что и волны.
Все теории волн были разработаны с использованием системы координат, являющейся правосто
ронней системой ортогональных координат акватории без течения. Горизонтальная плоскость ху — это
поверхность спокойной воды, а вертикальная ось г расположена вертикально вверх от уровня тихой
воды. Направление волны отсчитывается (в горизонтальной плоскости) от положительной оси х с при
менением правила правой руки. Это истинная система координат волн.
В случае, когда волны наложены на (неизменное) течение, истинная система координат для волн
движется со скоростью и в направлении течения.
При этом имеют место три частных случая:
- наблюдатель, двигающийся с той же скоростью и в том же направлении, что и течение, является
неподвижным по отношению к истинной системе координат и. таким образом, представляет собой по
казатель истинного периода волн Tj;
- наблюдатель, находящийся на стационарном сооружении, является неподвижным поотношению
к грунтовому основанию и является показателем кажущегося периода волн Та. Если волны распростра
няются в том же направлении, что и течение, то приближающиеся гребни волн достигают платформы
быстрее, чем в случае отсутствия течения, следовательно, видимый период короче истинного периода.
Аналогично если волны распространяются в направлении, противоположном течению, то видимый пе
риод длительное истинного периода. Если течение отсутствует, то стационарное сооружение является
неподвижным по отношению к истинной системе координат, и. таким образом. Та= Т.;
- наблюдатель на движущемся судне (со скоростью относительно грунтового основания) является
показателем периода встречи волны Те. Разница между значениями Те и Т, зависит от относительных
скоростей и направлений движущегося судна и течения. Если движущееся судно передвигается с той
же скоростью и в том же направлении, что и течение, то Те = Г,.
Взаимосвязь между параметрами Т, Та и Те представлена в А.9.3 (приложение А).
Кинематика волны для расчета воздействия, вызванного волнами, должна быть основана на ис
тинном периоде волн (или истинной частоте волны).
9.4 Кинематика двумерной волны
Кинематика двумерной регулярной волны, заданной высотой волны Н и глубиной воды d может
быть рассчитана для истинного периода волны Tt с использованием соответствующей теории периоди
ческих волн. Рассмотрение теорий волн, их применимость и справочные материалы приведены вА.9.4
(приложение А).
Линейная теория (или теория идеальных волн Эри-Стокса) является основной применяемой тео
рией периодических волн. Однако вследствие того, что данная теория основана на линеаризации фи
зических процессов, граничные условия свободной поверхности совпадают с уровнем спокойной воды.
Таким образом, гпавным недостатком теории идеальных волн Эри-Стокса является тот факт, что с
ее помощью не представляется возможным описание кинематики волны между гребнем волны и уров
нем спокойной воды. Более того, для условий относительно крутой волны, результаты, полученные с
применением данной теории, могут быть неточными.
Применение данной теории допустимо в случаях, когда линеаризация может быть обоснована
или применяется по отношению к замене допущений при моделировании (см. 9.1). Если применяется
анализ временных рядов, то кинематика должна быть растянута до мгновенной отметки свободной
17