3.8 Понятие о качке судна

Качкой называется совокупность колебательных движений около положения равновесия, совершаемых судном под действием внешних сил. По направлению колебаний различают три основных вида качки:

• бортовую качку, при которой колебания совершаются вокруг продольной оси (Х), проходящей через центр тяжести судна;

• килевую качку, при которой колебания совершаются вокруг поперечной оси (У), проходящей через тот же центр;

• вертикальную качку, при которой колебания совершаются вдоль вертикальной оси (Z), около ватерлинии статического равновесия.

На морском волнении судно, как правило, испытывает все три вида качки одновременно.

Качка характеризуется следующими параметрами:

• амплитуда – максимальное отклонение (угловое в градусах для бортовой (^о) и килевой качки (^о); линейное в метрах (), для вертикальной качки) от положения равновесия;

• период – время совершения одного полного колебания, измеряемое в секундах (для бортовой качки полным будет колебание (Т_), совершенное с одного борта на другой; для килевой качки – с носа на корму и обратно (Т_); для вертикальной качки – от нижнего положения верх и обратно (Т_));

• круговая (угловая) частота – число колебаний за 2 секунд.

Практический интерес изучения качки судна связан с учетом целого ряда вредных последствий, вызываемых ею, и принятием мер, предотвращающих или снижающих их.

Последствия, которые может вызвать качка, разнообразны по своему характеру и степени опасности. Главнейшие из них состоят в следующем:

• появлению опасного крена, который может привести к потере остойчивости и опрокидыванию судна;

• смещению сыпучих грузов, срыву недостаточно закрепленных грузов и судовых механизмов, вследствие наклонений и сил инерции;

• перелому корпуса судна, вызванному возникшими опасными напряжениями и деформациями, в связях и перекрытиях судового корпуса, из-за появившихся во время качки чрезмерных дополнительных инерционных сил;

• деформации корпуса от ударов оконечности о воду при продольной качке (явление слеминга);

• заливанию палубы при зарывании корпуса под поверхность волн, что ухудшает условия работы экипажа и может привести к затоплению отсеков судна через грузовые люки и двери надстроек и рубок;

• потери скорости хода судна и увеличению расхода топлива главным двигателем, из-за возрастания сопротивления движения судна и ухудшения работы движителя;

• ухудшению условий работы судовых механизмов и приборов из-за возникших дополнительных динамических нагрузок;

• затруднению обслуживания судовых механизмов и управлению судном;

• оказывает вредное физиологическое воздействие на экипаж и пассажиров.

Из сказанного следует, что качка судна является узловой проблемой при изучении поведения судна в море. А ее изучение позволяет найти методы и способы ее умерения путем выбора оптимальной формы корпуса судна при проектировании. Рациональным размещением грузов при погрузке судна, и оптимальным выбором его курса и скорости во время волнения. Кроме того уменьшение амплитуд качки возможно за счет оборудования судна успокоителями качки (скуловые кили, активные и пассивные успокоительные цистерны, бортовые управляемые рули).