Прибор Фруда

Способы наблюдения элементов волн.

Как выше указано, из четырех элементов волны три - период, длина и скорость – связаны между собой определенной зависимостью, поэтому можно наблюдать только две из этих величин, а третью получать вычислением, но лучше определять все три элемента независимо для проверки одной величины другою. Высота же наблюдается отдельно.

I. Корабль стоит на якоре. Для определения периода х наблюдатель становится в какой-либо точке на палубе и наблюдает моменты прохождения последовательных волн через какую-нибудь постоянную точку на борту корабля. Среднее из нескольких промежутков будет период т.

Для определения скорости движения волны два наблюдателя (может и один, но это труднее) размещаются на концах линии вдоль палубы корабля, величина коей I известна, и наблюдают моменты прохождения одного и того же гребня через линии их зрения, избранные перпендикулярно килю корабля. Взяв среднее из нескольких наблюденных промежутков времени пробегания волною длины I, например t сек., получают искомую скорость V.

Для определения длины волны при условии, что волны короче корабля, наблюдатели расходятся вдоль палубы так, чтобы одновременно находится против линий двух соседних гребней. Расстояние между ними и будет длина волны X.

Если волны длиннее корабля, то X можно получить по формуле к = Vr, или можно X наблюдать непосредственно, выпуская с кормы лаг, т. е. поплавок, привязанный к линю с делениями, пока сектор лага не окажется за кормой на гребне волны в тот момент, когда гребень следующей волны будет у кормы корабля. Длина вытравленного лаглиня и будет искомая X. Если волны небольшие, то можно отпускать сектор лага на 5–10-ю волну.

Для нахождения высоты волны, если она значительная, наблюдатель избирает такое место на корабле, где бы в момент нахождения корабля у подошвы волны, т. е. когда корабль расположен вертикально (см. выше, фиг. 91), глаз находился бы на линии, проходящей через гребни двух последовательных волн, был бы с ними на створе, или еще лучше, если глаз будет видеть на одной линии гребень ближайшей волны и горизонт. Расстояние наблюдателя в этот момент от ватерлинии корабля даст высоту волны h.

При волнах меньшего размера наблюдатель, опускаясь по кораблю, находит соответствующее место для своего глаза.

Существуют приборы для нахождения высоты волн; из них наилучший Ф р у д а. Он основан на законе уменьшения радиусов орбит частиц с увеличением глубины. Прибор состоит (фиг. 92) из рейки А с делениями, у нижнего конца коей привешен груз В для балласта. От груза идет тонкий линь С к кораблю, а за нижнюю часть груза укреплен трос Д такой длины, чтобы площадка Е находилась уже в области, не возмущенной волнением воды. Площадка состоит из рамы с натянутой на ней парусиной; под ней подвешен лот F такого веса, чтобы вся система имела достаточный запас плавучести. Прибор так прост, что его легко сделать и на судне. При наблюдениях остается замечать деления на рейке А при прохождении через нее вершины и подошвы волны. Конечно, применять такой прибор можно только для наблюдения волн не очень больших размеров.

Наконец, высоту волн можно измерять еще при помощи чувствительного анероида (например, Гольдшмидта), отсчитывая его показания у подошвы и на вершине волны. Этот способ пригоден для больших волн и дает достаточно точные результаты при условии, чтобы корабль был небольшого тоннажа и, следовательно, близко следил бы за поверхностью волны; т. е. его собственный период должен быть мал; точность определений около 1 м. Во всяком случае, при этом наблюдатель должен находиться около середины корабля, чтобы избежать влияния качки на отсчеты.

Вообще и при обыкновенном способе определения высоты волн, наблюдая совмещения гребней с горизонтом, нужно также помещаться посредине корабля.

~1~  ~2~  ~3~  ~4~  ~5~  ~6~  ~7~  ~8~  ~9~  ~10~  ~11~  ~12~  ~13~  ~14~  ~15~  ~16~  ~17~  ~18~  ~19~  ~20~  ~21~  ~22~  ~23~  ~24~  ~25~  ~26~  ~27~  ~28~  ~29~  ~30~  ~31~  ~32~  ~33~  ~34~  ~35~  ~36~  ~37~  ~38~  ~39~  ~40~  ~41~  ~42~  ~43~  ~44~  ~45~  ~46~  ~47~  ~48~  ~49~  ~50~  ~51~  ~52~  ~53~  ~54~  ~55~  ~56~  ~57~  ~58~  ~59~  ~60~  ~61~  ~62~  ~63~  ~64~  ~65~  ~66~  ~67~  ~68~  ~69~  ~70~  ~71~  ~72~  ~73~  ~74~  ~75~  ~76~  ~77~  ~78~  ~79~  ~80~  ~81~  ~82~  ~83~  ~84~  ~85~  ~86~  ~87~  ~88~