【金沙国际官网】现代船舶设计受到海中,只存

2019-09-06 11:49栏目:航空科技

看过美国大片《完美风暴》的人都对片中表现的惊天巨浪印象深刻,那种摧枯拉朽的杀伤力确实令人震撼。大海深处藏着太多传奇,“杀人浪”就是一直让世界各地的海员与水手们心惊肉跳的传奇之一,最新研究表明,“杀人浪”确实存在,它常在世界各地海域神秘出现,制造一宗又一宗海难。 据最新一期的英国《观察家》周报报道,长期以来,主流科学界曾将“杀人巨浪”视为迷信而不予理会,但最新研究表明,这种杀伤力极强的巨浪确实存在,每年都会摧毁几十艘船和多个钻井台。以现有的科学认知,人类根本无法合理解释“杀人浪”的存在,也没有任何一种船只能抵挡得了巨浪的破坏力。 德国超级油轮“明兴号”就是被“杀人浪”吞噬的著名例证。这艘有史以来最大的货船长度超过两个半足球场,被誉为“不沉之轮”。但在1978年12月 7日,这艘凝聚德国海运界全部骄傲的巨轮竟在驶往美国途中突然消失! 随之展开的世界航海史最大规模的搜救行动成果寥寥,26名船员无影无踪,营救人员只找到一艘体无完肤的救生艇。 英国议院海事安全委员会主席埃迪·奥哈拉也声称,“世界各地的沉船事件时有所闻。每月都至少有一艘海轮神秘沉没并造成至少数十人死亡。” 过去,这种神秘海难被解释为船体维护欠佳或航行人员操作违章,但直到两年前,科学家才发现众多事故背后另有真凶---“杀人浪”终于浮出水面。 发现“杀人浪”的标志性事件是两年前英国超级游轮“奥里亚娜”号遭巨浪狂袭,玻璃全被打碎,10层游轮竟有 6层进水。1个月后,又一艘拖船被击沉,8人死亡。传统理论根本无法对“杀人浪”作出解释。因为即使是在最恶劣的暴风雨中,海浪也不会高过10米,但高度竟达30米的“海墙”--“杀人浪”不时出现,意味着现有的气象学理论有问题。 海浪是大风劲吹海平面的结果,但“杀人浪”的出现却让科学家颇为困惑。一种理论认为,波浪及风向都朝向强大的洋流时,会抬高水面;另一派意见则认为,在某种特定条件下,波浪会变得极不稳定,并从邻近的波浪中吸收能量,进而形成“杀人浪”。 尽管研究人员对“杀人浪”成因有争议,但无可非议的事实是,现代船舶的设计并未考虑到如何防范“杀人浪”的杀伤力。

金沙国际官网 1本文转载自公众号SME科技故事" style="width:60%;margin:1rem auto">

这种怪物在发展多年的现代海洋风浪模型中根本就不会存在,所以长久以来一直都没有多少人相信这些恐怖故事,而真正遭遇到的船只和水手都已葬身大海、无法活着回来告诫世人,至于少数与死神擦肩而过的幸运儿战战兢兢、混乱夸张的描述这种灾难性现象时,通常被嘲笑为吓破了胆的懦夫。。。

{"type":1,"value":"“人类最古老、最强烈的恐惧是对未知的恐惧。”

究竟是什么东西呢?

海洋占全球面积的71%,深度超过6000米的海域仅占海洋面积的1.2%。

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然而到目前为止,人类已探索的海底只有5%。也就是说,还有95%大海的海底仍是个谜。

这是在北大西洋拍摄到的一张照片,粗看起来好像也没什么大不了的?若仔细看,周围的正常波浪并不大,但中央却怪异突兀的耸立起了一个孤独的“巨浪”,这个刺头达到了周边海浪的几倍高度。

金沙国际官网 3我们有理由,对未知的大海产生恐惧的心理。但事实上,除了未知海洋生物,海洋中可能还隐藏着许多“隐性杀手”。" style="width:60%;margin:1rem auto">

如果风暴中的海浪平均有10米高,那么就可能会产生出一个高达几十米、宽上百米的水墙,并且要比正常海浪陡峭得多。即使最现代化的大型船舶,在面对这样一堵近乎垂直的水墙时,也不太可能从其顶端越过,只能被动的撞上或从前一个波浪的峰顶滑落而令船头向下深深的扎进其底部,巨浪会重重的砸在甲板和船体上。

{"type":1,"value":"海啸、风暴潮等都是老生常谈的的海洋灾害了。但我们今天就来谈一些鲜为人知,却分分钟能要人命的诡异海洋险象。

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离岸流(Rip current)

海浪的破坏力是巨大的。

夏天来了,许多人都喜欢去海边戏水。但连浪花都没有几朵的平静海滩,却危机四伏。

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因为悄然无声的离岸流(Rip current),正是海边埋伏着的隐性杀手。大约90%的海边溺水时间,其实都是由离岸流引起的。

12米高波浪的破碎压力大约为每平方米6吨,现代大型船舶的设计通常能够承受15吨,但在水墙面前这两个数字完全不够看了,其破碎压力达到、甚至超过了每平方米100吨!!!

每年国内外无数人死于离岸流溺水,但人们对离岸流却知之甚少。

那么,船舶的结构承受能力为什么设计在了这个级别呢?

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近一百年来,海洋和气象学家以及船舶设计师,使用的是基于高斯函数的标准线性模型数学系统来计算和预测海浪的高度,简单来说就是浪高是与风力成正比的、风越大浪越高;并且,最大浪高是在平均浪高的基础上以规则方式变化,例如在波浪平均高度为12米的风暴区域中,该模型表明几乎不会有超过15米的海浪,而一个30米高的海浪虽然确实有产生的可能性,但这个概率小到几乎10000年才会发生一次,与碰到美人鱼的几率差不多。

2012年8月,韩国Haeundae海滩出现巨大的离岸流,直接卷走了数百人

至于在规则波动的风浪海域中,突然无中生有的随机出现一个高出几倍的巨浪?这种情况,在我们的线性数学系统和物理学认知中,根本就不可能发生!

海浪传播至岸边,或吹向海岸的风,都可能在岸边形成海水的堆积。而当海水离开海岸时,则可能形成一股射束似的狭窄且强劲的回流。

海浪实际上并没有我们想象中或电影展现出来的那么夸张,在九级标准海况表中,六级巨浪4-6米高、对应7级风力,七级狂浪6-9米高、风力8-9级,八级狂涛9-14米高、风力10-17级,九级怒涛高14米以上、风力17级以上。

这也被称为离岸流、冲击流或者是裂流。它会以垂直或接近垂直于海岸的方向,向外海流去。

而浪高超过20米的暴涛,因为过于罕见、存在和遭遇的可能性都微乎其微,根本就不会成为正式的等级列入海况表。。。

金沙国际官网 7离岸流形成示意图" style="width:60%;margin:1rem auto">

在配置了先进的气象观测系统以及全球气象预报网络的支持下,船舶完全可以预先绕开过大的风暴,而高强度的现代化结构设计也几乎可以抗衡海况表中的最大海浪——怒涛了。

{"type":1,"value":"离岸流的宽度不足10米,但其速度却极快,流速可达到每秒2米甚至以上。

所以,我们经常能看到各种号称“永不沉没的”非常先进的超级巨轮。。。

一眨眼功夫,它就能将区域内的人与物迅速拖入深水区。

例如,1978年沉没于北大西洋的慕尼黑号。

无论遇险者水性的好坏,以这个速度涌入海中,任谁都顶不住。

这是一艘261米长、4万5千吨、航速33公里、28名船员、拥有双层船壳和多个防水隔断仓的当时最先进的货轮,拉希型(Lighter aboard ship)载驳船式设计赋予了它优越的漂浮能力,被广泛认为是不会沉没的,并且能够对抗沉没时遭遇的12级飓风。但是,在发出求救信号之后慕尼黑号还是永远的消失了。。。

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事后搜索发现了它的右舷救生艇,其固定销被强大的力量从前向后弯曲了,但救生艇是被悬挂在水线以上20米高度的,造成如此冲击结果的海浪必须大幅超过20米以上才行,但这种海浪在统计概率上被认为是几乎不可能存在的。就像绝大多数草草收场的船难调查一样,海事法院给出的结论是恶劣天气以某种方式造成的不寻常的事件,导致了慕尼黑号的沉没。

2017年广东阳江海陵岛发生8人溺水4人死亡1人失踪事故,被推断为遭遇离岸流

在上世纪90年代,几乎每个月都会失踪一艘超过200米以上的巨轮,小船更是不计其数,一些人推断有的船难可能与这种神秘而未知的巨浪有关,否则无法合理解释,但这种恐怖巨浪存在的可能性仍未得到多少重视,依然被认为是一种恐惧所导致的臆想。

另外,离岸流更恐怖的是它悄然无声,难以引起人警惕的特点。

实际上在1826年,一名法国海军上尉兼科学家就报告在印度洋观察到了33米高的巨浪、并且有三名同事作为见证人,但他却被一位着名科学家公开嘲笑了,在那个年代人们普遍认为不可能有超过9米的海浪。

它可以在任何天气条件,多种类型的海滩上随时发生。一个不注意,人可能就会被汹涌的离岸流拖走。

这种集体忽视现象的原因其实并不那么令人惊讶,因为几个世纪以来,水手们一直都在讲述恐怖的巨浪,并且海浪的高度随着每一个传说的扩散都在不断变得更高,那些热衷谈论于此的老船长被认为是狂热的疯子。。。确凿的证据根本完全没有。

不过,我们也可以通过一些小技巧来判断或预测离岸流的产生。

而事实上,真正看到过这些怪异海浪的人是极其罕见的,因为在20世纪的钢铁双壳船出现以前,凡是遭遇到的人都几乎不可能活着回来告诉别人,虽然确凿的证据不是没有,但能讲述的活人却几乎是没有的。

如果持续观察到两边都是浪花,偏偏中间一块浪花很少甚至没有浪花的时候,就要小心了。

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另外,离岸流往往还会携带大量泥沙入海,因此其水色与周围水色相比会更偏深色一些。

这一幕幕悲剧直到1995年才终于宣告结束了,曙光来自于挪威的一座采用新式设计的海上石油平台,它使用吸力沉箱而不是传统的桩基锚定在海床上,为了监测其稳定性,平台安装了大量先进仪器。

若是以上两点都相符,那么此处很可能就存在离岸流,请不要随意下水。

1月1日下午3点20分,在飓风刮起平均10.8米高波浪的恶劣海况中,所有传感器都记录到了一个以72.4公里时速撞击到平台的25.9米高的巨浪,其高度和陡度超过相邻海浪的两倍,它的所有特征均在任何已知的风浪模型之外!

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一个典型的离岸流,中间无浪两边有浪,中间深色两边浅色。

这是第一个强有力的科学证据,终于引起了广泛性的重视,各个相关领域都展开了深入研究。2001年,欧空局使用两颗卫星连续监测三周,共发现了10个超过25米的巨浪,有的接近30米高。而就在这期间,两艘豪华游轮“不来梅和喀里多尼亚之星”在南大西洋都遭受到了近30米高巨浪的袭击;喀里多尼亚之星损坏了大部分导航和通信设备,一瘸一拐的回到了港口,而不来梅号则失去动力、危险的漂流了长达两个小时,直到机组人员使用备用电源重新启动了发动机才逃出生天。

但若你已经身处在浪涡里,就不要想着往岸边的方向游回去了。

这种怪异而恐怖的海浪被称为凶波(Rogue wave)、畸形波(Freak wave)或巨波(Giant wave),是一个异于寻常的超级大波。我觉得“流氓浪”虽然不好听无法在正式文本中使用,但却能充分体现出它那令人无奈的无赖属性。。。

此刻,你能做的是向两侧沿岸方向游离离岸流区域,再向岸游回。而这是自救的唯一办法。

在海洋学中,将其精确定义为超过有效波高两倍的波。有效波高是指在一个区域内的波浪群中,最大的三分之一波浪高度的平均值,也就是按统计学计算出来的实际波高,因为波浪起起伏伏高度都有所不同。而近期研究表明,可能存在着比平均海况高出5倍的“超级流氓浪”。

如果仍无法逃离离岸流区域,那么我们应该顺流漂浮,并同时大喊、挥手向岸边求助。

流氓浪是一种在开放海域中意外并且突然出现的孤立海浪,无法预测,会迅速消失于无形,在有效波高较大的风暴海域中危险性极大,而它发生的概率也可能要比预期的高出许多,澳大利亚国立大学的Akhmediev教授认为世界海洋中在任何时候都有大约10个流氓浪,另一些研究人员推测,海洋里每1万个波浪中约有3个会达到流氓状态,在湖泊中也可能会出现。当然,小型流氓浪没有什么危险,要是能看到这种现象还挺有意思的。

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万物相通,既然是波的一种现象,那么自然界中就可能无处不在,最近在非线性光学、微波腔和液氦中都发现了这种现象。然而遗憾的是,目前并没有非常合适的数学模型来描述它,最为贴近的就是应用于量子力学的非线性的薛定谔波动方程了。

海边关于离岸流的警示牌

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疯狗浪(Rogue waves)

对于流氓浪形成的原因,现在尚无法得出明确的结论,这种现象过于怪异难以理解,主要有以下几种论证。

对于离岸流,我们还能用知识辨别与预防。那么接下来介绍的这种险象是连天皇老子都难救了。

1、能量聚焦

大家都知道,海啸是最强大且致命的自然力量之一。这是种由地震、火山爆发、海底滑坡引起的破坏性海浪。

这是一种非线性效应,波的调制具有不稳定性,也就是说当波浪变得不稳定时,可能会在某一时刻发生特别强烈的波浪能量汇聚,中心波从相邻的波中吸收能量达到异常增长。

在极端的情况下,海啸在岸边掀起的海浪可达数十米。

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金沙国际官网 15海啸示意图,只有进入浅水区和岸边海浪的才会变高,而在海洋中海啸通常不会超过一米高" style="width:60%;margin:1rem auto">

2、波浪叠加

{"type":1,"value":"但除了海啸,大海中可能还存在着另一种同样强大,却更难预测的恐怖巨浪。

虽然初始波浪可能以恒定的频率和波长形成,但因为风力大小的变化等混乱因素,波长和传播速度都会发生改变,长波传播得更快会追上短波,当两个不同的波峰恰好叠加在一起时,就会形成一个大波。

这也就是传说中的疯狗浪,在英语语境则为流氓浪(Rogue waves),又叫异常波(Freak waves)。

金沙国际官网 16另外,强大的波浪能够在海洋上传播数千公里,远远超越导致其产生的风暴范围,当一个区域中有来自不同方向的波浪“撞”在一起时,这种交汇作用也会产生叠加效应。" style="width:60%;margin:1rem auto">

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{"type":1,"value":"3、洋流作用

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