船行波

船行波是指船舶在水面上運行時，船體推擠水體而形成的波浪，該波浪沿船行方向呈放射錐形分布。船行波與空氣流動形成的水波、水位梯級差導致水體流動行成的水波等因素共同構成航道水面波浪，並對船舶通行和水體流動造成影響。

基本介紹

• 中文名：船行波
• 外文名：ship wave
• 釋義：船體推擠水體而形成的波浪
• 特點：呈放射錐形分布

波態分析

所謂船行波是船舶在狹窄內河航道或人工運河航行時，由於船體對水體作用產生壓力，使水面引起波動，使船艏與船艉分別形成船艏波系和船艉波系。無論船艏或船艉波系，它們都是由二組明顯的擴散波和橫向波所組成，並被限制在船後呈扇形的區域範圍內。擴散波有傳播方向與船舶航線的夾角為波浪傳播角θ、船行波波峰尖點稱為尖峰點，各尖峰點形成尖峰點連線，散波波峰中心的連線與船舶航行間的夾角φ值，在深水情況下為19°28（即凱爾文角），不隨航速變化，而在淺水情況下，φ角、波長以及船的航態均發生不同程度的變化。散波大小與方向同船型、航速等均有關係，散波波系移動方向總是垂直於散波波峰線，以一定速度向二側岸邊傳播。

橫波波系的波峰線與岸邊線方向垂直，其波高比散波波系小得多，但與散波干涉後，在岐點（橫波與散波波峰的交匯點）處的合成波高將有所增加，從而對波波作用帶來影響。

船行波對系泊船的影響

當船系泊於航道附近碼頭，如果航道中船舶的航行速度較快，且該船舶距系泊船的距離又比較近時，船行波將會引發系泊船的激烈搖擺運動，嚴重時則可能導致系泊船的船體受損或纜繩繃斷而造成重大安全事故。

國外許多專家就船行波對系泊船的作用機理作了大量的理論研究和模型試驗，總結出一些既實用又簡便的估算方法，並在設計規範中將船行波列為船舶荷載用於船舶系纜力的分析計算。近年來，我國許多港口的大型泊位都是沿著進港航道而建，且碼頭前沿距航道邊線的距離很近，系泊於這類泊位上的船舶極易受到船行波的影響。儘管我國海事部門及航運公司的有關檔案中都警示船行波對系泊船的安全性具有不利影響，但我國港口工程設計部門對此尚未引起足夠重視，且現行港口工程設計規範中尚無將船行波列為船舶系纜力計算荷載的相關規定。

船行波的計算方法

船行波問題是造船學家和流體力學研究者最為關注的問題之一，國內外文獻對船行波的研究已有了不少成果。但將船行波的影響反映在港工設計中的相關研究並不多，我國港工設計規範尚未引入船行波的不利影響，日本規範OCDI和德國規範EAU中都有對船行波的計算介紹，均基於凱爾文理論。

另一種實用又簡便的估算方法是Flory-Remery算法，將船行波的影響轉化成力和力矩作用在系泊船上。

OCDI經驗公式

凱爾文理論將船行波分成散波和橫波，橫波的擴散方向與船舶航行方向一致，橫波的波長和周期均比散波大，橫波可視為一組典型的規則波，即使在水深相同的水體中，波高都將與傳播距離的平方根成反比趨勢衰減。如圖所示：

散波與航線呈約19°的夾角（橫波與散波波峰交會點的連線與航線的夾角約19°）從船首擴散，散波波峰方向與擴散方向的夾角約為35°，在深水情況下散波的擴散方向不受航速影響，散波在相當長的擴散距離內很少衰減，且其移動方向總是垂直於散波波峰線，它們是干擾系泊船隻的主要動力。

Flory-Remery算法

Remery在前人研究成果的基礎上，結合大量的模型試驗，總結繪製出不同航速及間距條件下，船行波對系泊船隻的作用力和力矩曲線圖，描述了不同船位情況下，船行波對系泊船隻的影響演變過程，Flory提出了能簡便計算船行波對系泊船隻的最大作用力和最大力矩的經驗公式，並考慮了流速的影響作用，通過兩者的結合而構成了Flory-Remery算法。