Силы и моменты от ветра, волнения, течения и их влияние на управляемость судна в штормовых условиях, в том числе на малых ходах.
Уклонение судна под ветер называется увальчивостью. Это свойство так же, как рыскливость, является недостатком судна, его всегда приходится учитывать при осуществлении различных маневров, особенно в стесненных условиях.
Воздействие ветра на корабль определяется его направлением и силой, формой и размерами площади парусности корабля, расположением центра парусности, значениями осадки, крена и дифферента.
Действие ветра в пределах курсовых углов 0—110° вызывает потерю скорости, а при больших курсовых углах и силе ветра не свыше 3—4 баллов — некоторое ее приращение.
Действие ветра в пределах 30—120° сопровождается дрейфом и ветровым креном.
На движущийся корабль действует относительный (кажущийся) ветер
Удельное давление ветра на корабль рассчитывается по формуле
где W — скорость ветра, м/с.
Так, при урагане, когда скорость ветра достигает 40—50 м/с, величина ветровой нагрузки достигает 130— 200 кгс/м2.
Волнение моря оказывает наиболее существенное влияние на корабль. Оно сопровождается действием на корпус значительных динамических нагрузок и качкой корабля. При плавании на волнении увеличивается сопротивление корпуса корабля и ухудшаются условия совместной работы винтов, корпуса и главных двигателей.
В результате снижается скорость, увеличивается нагрузка на главные машины, повышается расход топлива и уменьшается дальность плавания корабля.
Форма и размеры волн характеризуются следующими элементами (рис. 7.3):
— высота волны h — расстояние по вертикали от вершины до подошвы волны;
— длина волны λ — расстояние по горизонтали между двумя соседними гребнями или подошвами;
— период волны t — промежуток времени, в течение которого волна проходит расстояние, равное своей длине(3);
— скорость волны С — расстояние, проходимое волной в единицу времени.
По происхождению волны подразделяются на ветровые, приливо-отливные, анемобарические, волны землетрясения (цунами) и корабельные.
Наиболее распространенными являются ветровые волны.
Различают три типа волнения: ветровое, зыбь и смешанное.
Ветровое волнение — развивающееся, оно находится под непосредственным воздействием ветра в отличие от зыби, представляющей собой инерционное волнение, или волнение, вызванное штормовым ветром, дующим в удаленном районе.
На вершинах ветровых волн образуются гребни, верхушки которых под действием ветра заваливаются, образуя пену (барашки), а при сильном ветре срываются. Направление ветра и направление ветровых волн в открытом море, как правило, совпадают или разнятся на 30—40°.
Размеры ветровых волн зависят от скорости ветра и продолжительности его воздействия, длины пути ветровых потоков над водной поверхностью и глубины данного района.
Безопасность корабля с точки зрения остойчивости определяется не только его конструкцией и распределением грузов, но и курсом, а также скоростью. В условиях развитого волнения непрерывно меняется форма действующей ватерлинии. Соответственно изменяются форма погруженной части корпуса, плечи остойчивости формы и восстанавливающие моменты.
Пребывание корабля на подошве волны сопровождается увеличением восстанавливающих моментов. Пребывание корабля (особенно длительное) на гребне волны опасно и может привести к опрокидыванию.Наиболее опасна резонансная качка, при которой период собственных колебаний корабля равен периоду волны.