13. Корабельные волны.

При изучении волновых движений мы для большей простоты ограничивались до сих пор плоским движением. Плоское движение можно считать изображением движения в канале, причем роль поверхности жидкости играет граничная линия.

Из волн на двухмерной поверхности весьма важными являются, помимо упомянутых в 11 двух видов, следующие типы волн:

a) Волны, вызванные периодическим возмущением; они кольцеобразны и их амплитуда убывает обратно пропорционально корню квадратному из расстояния от источника возмущения. Это Связано с потоком энергии и распространением последней на кольцевые области все возрастающего радиуса.

b) Волны, распространяющиеся с постоянной скоростью из места с измененным давлением (источника возмущения). Эти волны можно рассматривать как интерференцию кольцевых волн, источник которых перемещается. Точки одинаковой фазы принадлежат к двум различным системам кривых: семейство поперечно-направленных волн следует за источником возмущения и сопровождается с двух сторон семейством боковых волн, с которыми оно интерферирует (рис. 41). Такого рода волны наблюдаются позади неподвижного препятствия в текущей воде, а также и в стоячей воде позади идущего корабля. Скорость (относительная) источника возмущения должна быть больше критической скорости системы волн; для случая бесконечной глубины величина дается уравнением (35), 10. При большой скорости источника возмущения возникают, преимущественно, волны тяжести. При движении корабля от его носа и от его кормы исходят две системы волн, которые интерферируют друг с другом. Энергия, необходимая для возбуждения этих систем волн, тратится за счет работы, которую производит корабль, преодолевая сопротивление своему движению. Капиллярные волны получаются в том случае, если скорость

источника возмущения лишь немного превышает критическую скорость их можно наблюдать позади сваи или лесы от удочки в медленно текущей воде.

Вид корабельных волн сильно зависит, в частности, и от глубины воды. На бесконечно глубокой воде, как поперечно-направленные, так и боковые волны лежат внутри друграняого угла, грани которого образуют с плоскостью симметрии угол . В мелкой воде этот угол зависит от скорости движения судна. Сначала, с увеличением скорости он растет, достигает при некоторой критической скорости судна 90°, и затем опять уменьшается. При этом меняется строение всей системы волн, а именно, при скорости корабля выше критической, поперечно-направленные волны пропадают.

Глубина воды влияет также и на сопротивление движению корабля. Весьма замечателен сильный рост сопротивления, который наступает, когда скорость судна приближается к критической для данной глубины, и внезапное падение сопротивления при переходе за критическую скорость. Сопротивление движению судна подчиняется закону, аналогичному закону для случая мелкой воды, еще в одном случае, а именно, когда на более плотную морскую воду попадает сравнительно тонкий слой пресной воды. В этом случае, образование системы волн на поверхности раздела обоих слоев воды вызывает увеличение сопротивления, которое при известных обстоятельствах оказывается настолько большим, что дает повод говорить (в другом смысле, чем обычно) о "мертвой" воде.