9.Качка

Качка- колебания (переменное периодическое движение) плавающего корабля (судна) под действием волнения или других внешних сил.

Бортовая качка ставит под угрозу остойчивость судна или, по меньшей мере, оказывает на нее нежелательное воздействие. Кроме того, бортовая качка отрицательно влияет на самочувствие людей на борту из-за ускорений, действующих в вертикальном направлении и непрерывно изменяющихся по величине. Форма корпуса судна обеспечивает достаточную остойчивость судна при нормальной нагрузке и предотвращает возникновение сильной бортовой и килевой качки. Воздействовать на остойчивость судна можно в общем только за счет соответствующего распределения груза по высоте судна. Поэтому наиболее эффективным и простым методом предотвращения нежелательной бортовой качки является рациональное размещение грузов: при высоком размещении остойчивость уменьшается, при низком размещении грузов с высокой удельной массой остойчивость увеличивается. Незначительных улучшений можно добиться за счет заполнения и опорожнения балластных цистерн и путем перекачивания топлива. На килевую качку расположение грузов оказывает лишь незначительное влияние.

Для механического демпфирования бортовой качки применяют различные стабилизирующие средства и установки. Они позволяют уменьшить бортовую качку, однако полного ее устранения добиться невозможно. Поэтому эти установки и называются демпфирующими установками или средствами. К наиболее простым средствам демпфирования бортовой качки морских судов относятся скуловые (боковые) кили. Они помещаются с внешней стороны корпуса судна перпендикулярно к скуловому поясу наружной обшивки. Скуловые кили располагаются в средней части судна и занимают от 1/3 до 3/4 его длины. Ширина килей рассчитана таким образом, что их наружная кромка находится над основной линией и в пределах наибольшей ширины судна, поэтому кили не повреждаются при швартовке судна к причалу или при соприкосновении с грунтом. Их ширина составляет от 0,3 до 1 м в зависимости от размеров судна. Для того чтобы скуловые кили не вызывали значительного повышения сопротивления движению судна, их форма от начала до самой оконечности судна соответствует линиям тока воды на наружной обшивке, которые приблизительно соответствуют форме скуловой рыбины. Скуловые кили позволяют уменьшить амплитуду колебаний бортовой качки — угла крена — собственных колебаний судна, однако на вынужденные колебания они не имеют влияния. Период (длительность колебаний) качки при больших амплитудах существенно увеличивается по сравнению с периодом при малых амплитудах, за счет чего соответственно уменьшаются нежелательные ускорения. У судна на ходу влияние скуловых килей, которые в данном случае следует рассматривать также как подводные несущие поверхности, будет намного больше, чем у судна, находящегося в состоянии покоя.

Для демпфирования бортовой качки применяют успокоительные цистерны, встраиваемые в корпус судна. Принцип их действия основан на том, что бортовая качка демпфируется собственными колебаниями массы жидкости на борту. Разработанные Фрамом успокоительные цистерны состоят из двух бортовых диптанков, которые внизу (в днище корабля) через переливной канал переходят в U-образную цистерну. Наверху обе цистерны через воздушный соединительный канал соединены с воздушным вентилем. Цистерны до определенной высоты заполнены водой или топливом. При бортовой качке судна жидкость движется по переливному каналу туда и обратно, а именно так, что за счет воздушной прослойки, регулируемой вентилем в воздушном канале, имеет смещение по фазе в пределах 90°, т. е. противодействует бортовой качке судна. Принцип действия различных успокоительных цистерн Фрама одинаков. Наибольшее демпфирующее действие таких цистерн на бортовую качку составляет около 50%, т. е. бортовая качка судна с успокоительными цистернами уменьшается в два раза. Вследствие стабилизации судна на волнении уменьшается его стремление встать перпендикулярно к склону волны. Но тогда уменьшается и стабилизирующий момент воды в цистернах (т. е. необходима активизация системы), поэтому в успокоительные цистерны встраивают насосы с гироскопическим управлением.

Новейшие разработки устройств снижения бортовой качки после гироскопически управляемых успокоительных цистерн привели к появлению гидродинамических стабилизаторов. Рули таких стабилизаторов расположены с внешней стороны корпуса судна на поверхности скулы. Для того, чтобы при причаливании судна к швартовной стенке не повредить рули, а также при спокойном море, когда рули не нужны, их с помощью гидравлических машин втягивают или убирают в корпус судна, в так называемые ниши для рулей. Их существенное отличие от бортовых килей заключается в управлении их колебательными движениями на основании правила гироскопа. Во время хода судна рули создают пару сил — вращающий момент, противодействующий бортовой качке судна. Гидродинамические активные рули демпфируют бортовую качку судна на 90%. Увеличение сопротивления за счет рулей незначительно и компенсируется меньшим сопротивлением движению судна при малой бортовой качке.