| | |
ВОЛНЕНИЕ МОРЯ
Беспощадны и разрушительны удары огромных океанских волн. Штормовой океан готов поглотить и пассажирский лайнер, и рыбачью шхуну, и боевой корабль.
В декабре 1944 года Третий тихоокеанский американский флот США следовал для обеспечения высадки американских войск на Филиппинах. В 300 милях восточнее
острова Лоусон корабли попали почти в центр свирепствующего здесь
тайфуна, в результате чего флот понес тяжелейшие потери. Перевернулись и затонули три
эсминца, из семисот человек экипажа почти все погибли. Серьезные повреждения получили девять кораблей, в том числе пять легких авианосцев и один крейсер. Девятнадцати кораблям, включая тяжелые крейсеры и линкоры, были нанесены менее тяжелые повреждения. Последствия катастрофы, по оценке
командующего Тихоокеанским флотом США адмирала Нимица, по своим масштабам превысили потери любого морского сражения: погиб или был поврежден 31 корабль; 146 самолетов были разбиты или смыты за борт;
погибло 790 человек, было ранено 80 человек.
Эта катастрофа стала одной из крупнейших в двадцатом столетии и еще раз показала, что у любого корабля есть предел, до которого он может противостоять могуществу океана.
Существует много разновидностей морских волн, но наиболее часто моряки сталкиваются с
ветровыми
волнами, которые образуются под действием переменной скорости ветра. Колебания скорости ветра вызывают колебания поверхности моря — образуется
рябь. Если сила ветра не уменьшается, то рябь постепенно увеличивается, так как ветер создает все большее давление на наветренный склон волны. Чем выше волна, тем выше давление на нее ветра, и высота волны становится еще больше. При усилении ветра этот процесс ускоряется, и огромные волны уже мчатся по всему пространству моря.
Вода не перемещается вместе с волнами, а движется по замкнутой круговой или эллиптической орбите, все время возвращаясь к своему исходному положению. Колебательные движения воды с глубиной затихают и на расстоянии от поверхности, равном длине волны, уже в 500 раз меньше. По мере усиления ветра увеличивается разница в скоростях воды на гребне волны и у ее подошвы, склон волны становится круче, частицы воды срываются с гребня и рассыпаются пеной и брызгами. Море покрывается
«барашками», придающими ему суровую красоту. В прибрежной полосе, на мелководье, передний склон волны тормозит свою скорость, и под напором массы воды волна становится все круче и круче, потом принимает вертикальное положение, и верхушка волны обрушивается на берег. Независимо от направления, при выходе на мелководье волны выстраиваются фронтом, почти параллельно берегу, и врываются на его откосы.
При встрече с кораблем в открытом море волна тоже встает на дыбы и обрушивает на палубу десятки тонн воды, под ударами которых начинает тревожно скрипеть стальной корпус.
Бьющиеся о крутой берег волны причиняют огромные разрушения, так как
давление воды превышает 20 тонн на один квадратный метр, а вспененная вода взлетает вверх на десятки метров.
Высота ветровых волн в океане не превышает обычно 4-5 метров, но нередко встречаются волны высотой до 12 метров, в отдельных случаях наблюдались волны, высота которых превышала 20 метров.
Длина волны (расстояние между двумя соседними гребнями) зависит от ее высоты. Чем выше волна, тем больше ее длина и скорость. Длина больших волн достигает 250-300 метров, а скорость — 75 километров в час. Максимальная зафиксированная длина волны составила ИЗО метров.
При затухания шторма, с ослаблением ветра волны постепенно сглаживаются, барашки исчезают и вместо неистовой пляски волн на поверхности моря появляются ритмичные колебания, называемые
зыбью. Иногда зыбь приходит в спокойный район океана, как отголосок далекого шторма. Впечатление величественного спокойствия зыби обманчиво, она обладает огромной силой, обрушиваясь на берега, срывает с якорей суда, превращает причалы в бесформенную груду металла и бетона. Зыбь, регулярно обрушивающая свои волны на побережье Перу, получила название —
«бешеное море» (mar brava). Иногда зыбь распространяется на тысячи километров и, рожденная штормами у восточных берегов Америки, совершает опустошительные набеги на западное побережье Франции.
«Приливные» волны, по-японски — цунами, образуются при подводных землетрясениях или извержениях подводных вулканов. С учетом причин возникновения эти волны часто называют сейсмическими. Они с огромной скоростью проходят сотни и тысячи километров и обрушиваются на берег, пребывающий в безмятежном спокойствии. Зарегистрированы случаи, когда сейсмические волны проходили за сутки более 18000 километров.
При больших смещениях морского дна высота волны в месте зарождения очень велика, по мере перемещения она опадает, но, выходя на мелководье, вновь взмывает вверх и обрушивает на берег огромный пенистый вал.
Встреча с сейсмическими волнами в океане, как правило, не опасна для кораблей, а иногда вообще проходит незамеченной. Зарегистрированы единичные случаи повреждения кораблей сейсмическими волнами, но на берегу они производят опустошительные разрушения.
В IV в. сейсмические волны поглотили несколько островов в Средиземном море, а лодки забросили на крыши домов портовых городов. В августе 1868 года, во время подводного землетрясения у побережья
Перу, волны выбросили корабль, стоящий на рейде, на полкилометра в глубь суши, а через девять лет сейсмический водяной исполин высотой 24 метра занес этот корабль еще дальше от берега.
Во время извержения вулкана Кракатау в 1885 году образовались две гигантские волны, одна из которых забросила канонерскую лодку на 3 километра в глубь суши на высоту 9 метров.
В океанах бывают и другие виды волн: «пограничные волны», возникающие в местах соприкосновения воды различной плотности;
«стоячие волны» — сейши, в которых частицы не совершают полного орбитального движения, а, дойдя до середины, возвращаются назад.
В некоторых районах мирового океана наблюдается своеобразное, не всегда объяснимое, волнение. У берегов Южной Африки, в районе
Мозамбикского пролива, возникают огромные волны высотой 10-12 метров, надвигающиеся на суда отвесной стеной, которая обрушивается на палубу многотонными массами воды. Даже современному судну встреча с такими волнами не сулит ничего хорошего, поэтому моряки уже давно назвали их
волнами-убийцами («кейпроллерами»). Моряки парусников с суеверным ужасом рассказывали о гороподобных «кейпроллерах», которые вздымались выше мачт. Природа возникновения этих волн точно не определена, но, вероятно, они рождаются в результате взаимодействия сильных южных ветров и мощного встречного северного течения.
У восточного побережья США, в районе печально известного
мыса Гаттерас, наблюдаются волны высотой до 15 метров, образующиеся вследствие сложения двух систем волнения: ветровых волн местного характера и зыби от тропических циклонов, свирепствующих за тысячи миль от этого района.
В Бискайском заливе возникает хаотическое «беснующееся» волнение, вызывающее тяжелую качку судов, труднопереносимую судами и их экипажами.
Причиной этого опасного волнения является наложение трех систем: штормовых ветровых волн из Северного моря, мощной зыби из Атлантики и возвратного движения воды, нагнетаемой в залив.
Морское волнение не только обрушивает на корабли мощные удары, но и вызывает качку, последствия которой сказываются на самочувствии экипажа, на скорости хода, на надежности двигателей. Увеличивается заливаемость судна, а если угол крена превысит критическую величину, судно может опрокинуться.
Качка в море носит сложный характер:
бортовая — корабль переливается с борта на борт;
килевая (продольная) — корма и нос судна попеременно опускаются;
вертикальная — волны поднимают и опускают корабль. Качку оценивают по углам
крена, дифферента, а также по периоду колебаний.
Характер качки зависит не только от волнения моря, но и от
конструктивных особенностей корабля, который имеет собственные колебания. Чем ближе частота колебаний корабля к частоте собственных колебаний, тем интенсивнее качка, а углы крена быстро увеличиваются. Все это создает угрозу для безопасности судна, и капитаны проводят бессонные дни и ночи, зорко наблюдая за океаном.
Во время шторма надо выбрать наиболее удачный курс и медленно и осторожно продвигаться против волны или по волне, пока не стихнет шторм (см. рис.).
Многие капитаны считают, что надо держаться носом против волны: нет бортовой качки, руль и винт защищены от ударов волн, в тумане легче избежать столкновения со встречным судном. Другие утверждают, что штормовать лучше носом по волне: значительно меньше удары волн, меньше оголяется гребной винт, палубу меньше заливает водой. Нельзя категорично оспаривать ни одно из этих мнений, так как каждое судно по своему держится на волне.
Короткие суда с большой седловатостью палубы и широким развалом скул устойчиво поднимаются на волну, почти не принимая на себя воду. Другие полностью теряют ход и управление и разворачиваются бортом к волнам, которые срывают крышки трюмов и шлюпки.
Наибольшую опасность во время шторма представляет поворот, при котором судно в какой-то момент
обязательно станет бортом к волне и ветру. В этом случае капитаны парусников и первых пароходов прибегали к
старинному способу успокоения волнения — выливали в море масло.
(О действии масла на штормовую волну читайте на наших страницах здесь.).
В 1855 году на английском бриге «Слив Мор» вспыхнул пожар и экипажу пришлось высадиться на шлюпки в 800 милях от
Сейшельских островов. Через три дня заштормило, тяжело груженые шлюпки зарывались в волну, и моряки не успевали откачивать воду. Но капитан предусмотрительно приказал погрузить в шлюпки масло, которое стали лить за борт. Оно растекалось по поверхности воды и гребни волн исчезали, шлюпки уверенно продвигались вперед по сильной зыби. Через 60 часов моряки достигли берега.
В том же году из Балтиморы вышел английский
пароход «Нэпир», который в районе
мыса Гаттерас был настигнут ураганным норд-остом. С кормы набегали крутые волны, сильно заливающие судно, и вскоре положение стало опасным. По приказу капитана с обоих бортов подвесили масляные мешки, и масло, растекаясь веером за кормой судна, постепенно сгладило волны — качка стала спокойнее, пароход не заливало. Через трое суток «Нэпир» благополучно прибыл в порт назначения. В этом же районе одновременно с «Нэпиром» штормовало еще семь кораблей, два из которых пропали без вести.
Масло, выливаемое за борт судна даже в небольшом количестве, быстро растекается по поверхности воды и образует пленку, по которой ветер скользит и впустую тратит свою силу. Гребни волн исчезают, движение их становится размеренным — затихают удары о корпус судна, вода не врывается на палубу. Наиболее эффективно применение животных жиров, обладающих большой вязкостью. По многочисленным рассказам китобои, штормуя в южных широтах, усмиряли океан китовым жиром.
На современных судах проблема качки решается различными конструктивными устройствами -
успокоителями качки, которые могут значительно, уменьшить бортовую качку.
Адмирал С. О. Макаров предложил конструкцию, состоящую из двух цистерн, сообщающихся отверстиями с забортной водой. При погружении борта в воду вода поступала в цистерну, когда борт поднимался — выливалась из нее. Подбирая размеры цистерны и диаметр отверстий можно значительно умерить качку. Конструкция очень проста, но при испытании не дала должного эффекта.
В следующей конструкции бортовые цистерны были сохранены, но вода перекачивалась мощными насосами из одной цистерны в другую в зависимости от крена судна. Эти активные успокоители качки показали высокую эффективность, но были сложны и дорогостоящи.
Было найдено и совсем простое решение - бортовые кили, которые крепят на скулах судна. При крене на пластине киля возникает подъемная сила, противоположная по знаку кренящему моменту, и качка уменьшается.
Затем конструкцию килей усложнили, превратив их в управляемые
боковые рули, напоминающие плавники рыбы. На спокойной воде они убраны в специальные ниши, при волнении выдвигаются и создают успокаивающий момент. Управление рулями обеспечивает автоматическое устройство, учитывающее различные характеристики волнения моря.
|
