Во время движения на волнении судно испытывает качку.
При произвольном относительно волн курсе возникает качка всех видов:
бортовая, то есть угловые колебания судна вокруг своей продольной оси,
вертикальная, представляющая собой колебательное движение вверх-вниз, и
килевая - угловые колебания судна вокруг поперечной оси.
С точки зрения остойчивости важна лишь бортовая качка.
Действительно, наклонение (дифференты), вызванные килевой качкой, не могут быть значительными из-за большой продольной остойчивости судна. Качка судна характеризуется периодом и амплитудой.
Периодом бортовой качки называется промежуток времени, в течение которого судно совершает одно полное колебание, то есть от момента наибольшего наклонения на один борт до возвращения в это положение после крена на противоположный борт.
Наибольший угол крена, после которого судно начинает крениться на другой борт, носит название амплитуды качки.
Ясно, что за время, равное периоду качки, угол крена дважды достигает своей амплитуды. Период качки судна на правильном волнении равен так называемому кажущемуся периоду волны, то есть времени, в течение которого волна проходит мимо судна.
Если судно идет лагом к волне, то кажущийся период совпадает с истинным периодом волны, т. е. со временем прохождения волной расстояния, равного своей длине. Каждой длине волны соответствует вполне определенная скорость. Связь между длиной и скоростью бега волн выражается формулой Значит, каждой длине волны отвечает также определенный ее период.
Если судно движется косым курсом к волнению , то кажущийся период волны отличается от истинного. Тогда вместо истинной скорости бега волн надо брать скорость их относительно судна где ф - угол курса относительно волн, равный нулю на встречном волнении, и v - скорость хода судна. Кажущийся период тогда будет. Например, если судно движется прямо по волне, то кажущийся период больше истинного, так как при этом.
Если же судно идет навстречу волне, то и кажущийся период меньше истинного. Бортовая качка вызывается кренящим моментом за счет разницы уровней воды у бортов судна на волнении. Кренящую пару легко представить себе, если наложить профиль волны на очертания судна , вследствие изменения формы по¬груженного объема судна по сравнению с тихой водой (WL - ватерлиния на тихой воде) входит в воду объем клина ACL и выходит из воды клин ABW. Вошедший в воду клин создает добавочную силу плавучести р, а действие вышедшего клина выражается недостающей силой плавучести р{. Силы р и р{ создают кренящий момент.
По мере прохождения волны мимо судна этот кренящий момент изменяет как свою величину, так и свое направление. Величина кренящего момента, обусловленного действием волн, зависит от их крутизны и длины, а также от курсового угла судна по отношению к ним. Естественно, чем круче волны, тем больше кренящий момент. Крутизна — это отношение высоты волны к ее длине.
С другой стороны, на величину кренящего момента влияет длина волны — при одной и той же крутизне он будет больше на более длинной волне. Например, когда по ширине судна укладывается несколько даже крутых волн, заметной качки не может быть. При прочих равных условиях (крутизне и длине волны) наибольший кренящий момент прикладывается волнами к судну, расположенному лагом к ним. Большое влияние на качку оказывает соотношение между кажущимся периодом волны и периодом бортовой качки судна на тихой воде.
Период качки на тихой воде определяется размерами судна, его остойчивостью и загрузкой. Наибольшие размахи качки наступают при резонансе, когда кажущийся период волны и период качки на тихой воде равны между собой. Из этого следует, что при ходе на косых курсах бортовая качка может оказаться даже более сильной, чем в положении лагом к волне, если кажущийся период волны совпадет с периодом судна на тихой воде.
Большое судно раскачать трудней, нежели малое, поэтому размахи качки зависят и от размеров судна. Кроме того, на качке сказывается форма подводной части корпуса: остроскулое судно качается слабей, чем круглоскулое. Сильно умеряют качку скуловые кили.
Морское волнение обычно складывается из волн с различными длинами и высотами. Поэтому качка судна на волнении неравномерна: амплитуды и периоды ее непрерывно меняются. Наиболее упорядоченной является качка на зыби, так как зыбь складывается из одинаковых или, по крайней мере, почти одинаковых волн.
Как правило, волнение сопровождается ветром, поэтому очень важно знать минимальный опрокидывающий момент от шквала, действующего на судно, испытывающее качку с заданной амплитудой. Наименьшим опрокидывающий момент будет IB этом случае при наклонении судна от качки на наветренный борт.
Мощный шквал, обрушивающийся на судно, испытывающее сильную качку, представляет серьезную угрозу и при недостаточной остойчивости может привести к гибели. Примером аварии, вызванной совместным действием ветра и волнения, является гибель одного из траулеров в Охотском море.
Во время промысла судно попало в шторм с крупной зыбью. Сила ветра достигала 12 баллов.
Жестокий шторм сопровождался общим обледенением судна, что снизило остойчивость. Кроме того, со¬стояние нагрузки судна также было неблагоприятным и не соответствовало нормам остойчивости; в частности, траулер вышел на промысел с 10 т битого льда на палубе. Анализ аварии показал, что судно могло опрокинуться при резонансной качке под действием шквала силой 10 баллов или при меньшей качке, но более мощном шквале.
