4Качка судна

Судно, плавающее в состоянии равновесия, имеет шесть возможностей движения, которые называются степенями свободы, т. е. оно может перемещаться в направлении трех осей и поворачиваться вокруг них. При этом возникают следующие состояния равновесия.

При параллельном перемещении в вертикальном направлении равновесие устойчиво. При более глубоком погружении увеличивается выталкивающая сила, а при всплытии - сила веса судна по сравнению с уменьшившейся выталкивающей силой возвращают корпус судна в первоначальное положение равновесия. Поэтому движения в вертикальном направлении - всплытие и погружение - в общем не опасны для судна и почти не заметны, за исключением штормовых условий.

Параллельное перемещение в направлении продольной и поперечной осей и вращение вокруг вертикальной оси не создают опасных ситуаций для судна. При вращении вокруг продольной оси (крен, бортовая качка) и поперечной оси (килевая качка) возникает устойчивое, неустойчивое или безразличное равновесие, причем судно все время стремится занять устойчивое положение равновесия. Колебания судна появляются тогда, когда плывущее судно выводится из положения равновесия внешними силами, например ветром, шквалами и волнами, и затем оказывается предоставленным самому себе. Оно, как маятник, колеблется вокруг положения покоя; при этом угол колебаний становится все меньше, до тех пор пока энергия движения судна не будет уничтожена сопротивлением воды. Возможные колебания вокруг главных осей показаны на рисунке.

1 - продольная ось, 2 - продольное движение, 3 - бортовая (боковая) качка, 4 - поперечная ось, 5 поперечное движение (дрейф), 6 - килевая качка, 7 - вертикальная ось, 8 - вертикальная качка, 9 -рысканье.

Продольные колебания судно совершает тогда, когда волны набегают с носа и с кормы. Если, например, гребень идущей сзади волны давит на корму, то судно получает ускорение и скорость его увеличивается. При дальнейшем прохождении вдоль корпуса судна гребень волны затормаживает его движение. Таким образом, у движущегося судна при волнах, набегающих сзади, скорость увеличивается или уменьшается. При движении судна против волн снижение скорости может быть особенно значительным.

Поперечные колебания возникают тогда, когда гребни волн набегают на судно с правого или с левого борта. Например, волны идут с левого борта; в этом случае они кладут судно на правый борт и разворачивают его. Попадая затем на подошву волны, судно возвращается в исходное положение. На ходу эти колебания почти незаметны, и их невозможно измерить.

Движения погружения судно выполняет при нахождении попеременно на гребне и на подошве волны. На гребне судно движется (колеблется) вверх, а на подошве - вниз.

Бортовая (боковая) качка - это вращательное движение судна вокруг его продольной оси с одного борта на другой. Оно вызывается волнами, набегающими с борта, и порывами ветра. Способность судна выпрямляться при колебательных движениях вокруг продольной оси называют поперечной остойчивостью.

Килевая качка - это вращательное движение судна вокруг поперечной оси, при котором нос и корма попеременно поднимаются и опускаются. Способность судна выпрямляться при наклонах вокруг поперечной оси называют продольной остойчивостью. Продольная остойчивость судна из-за высокого положения продольного метацентра почти всегда обеспечена, однако сильная килевая качка может быть опасна для судна и для груза. Чем больше волны, против которых идет судно, тем сильнее килевая качка. При особенно бурном море волны на судне в полном грузу могут перекатываться от носа до кормы.

Рыскание  это вращательное движение судна вокруг вертикальной оси на левый или на правый борт, когда волны набегают под углом. Если гребень волны, идущей наискось с носа, поворачивает судно на правый борт, то затем на подошве волны оно поворачивается на левый борт.

Различные типы колебаний редко встречаются в отдельности. Обычно судно выполняет на волнении сложные движения, которые заставляют его в большей или меньшей степени изменять положение и угрожают его безопасности. Однако наиболее выражены бортовые и килевые движения. Силы ускорения, возникающие при этих колебаниях, являются иногда причинами аварий и повреждений, таких как соскальзывание или перемещение груза, потеря палубного груза, повреждения ударами волн (например, деформация обшивки) и течи. Ускорение примерно в 0,2 g (g - ускорение силы тяжести, т. е. около 2 м/с2 и более) неблагоприятно сказывается на экипаже и пассажирах. Бортовая и килевая качка вызывает особенно сильную морскую болезнь (тошноту и рвоту) и ухудшает условия труда на рыболовных судах.