当船舶遭遇的海浪浪向在左、右舷75~105度时称为横浪。横浪主要产生横向运动,它包括横摇、首摇和横荡,其中主要是横摇。海浪是引起船舶摇荡的主要扰动,长期以来,造船工作者对船舶在海流中所受的力和力矩进行了许多研究。海浪是一个很复杂的随机过程,而船舶的形状也是非常复杂的,于是,海浪对船舶的扰动力和扰动力矩也是非常复杂的。
船舶在航行时一般会遭遇各种海浪,当遭遇浪向在左、右舷75°~105°时称为横浪。横浪主要产生横向运动,它包括横摇、首摇和横荡,其中主要是横摇。当遭遇浪向在左、右舷0°~15°之间时称为顺浪。遭遇浪向在左、右舷165°~180°之间称为顶浪。顺浪和顶浪统称纵向对浪,纵向对浪主要产生纵向运动,它包括纵摇、纵荡和垂荡,其中主要是纵摇和垂荡。遭遇浪向在左、右舷15°~75°时称尾斜浪。遭遇浪向在左、右舷105°~165°时称首斜浪。尾斜浪和首斜浪既产生纵向运动,也产生横向运动。
船舶在横浪上倾覆可能有四种情形:
1、船舶在突风的作用下倾覆。
2、由于甲板上浪积水,使船舶缓慢地倾覆。
3、船舶在汹涌的波涛巾倾覆。
4、由于其它附加的倾斜力矩(例如货物移动和结冰)引起船舶倾覆。
如果说船舶受风面积较大,稳性又比较差,那未,对于这样的船舶,在静水中受到突风的作用时,当然也会发生颁复,但是毫无疑问,船舶在横浪上受到突风的作用时是更加不利的。这是因为风和浪的联合作用,会使得船舶的动倾角突然增大而立该倾覆。根据有关观测资料指出,船舶从开始倾斜到倾覆的整个过程是很短的,大约十几秒钟。在这种情况下发生倾覆的船舶主要有帆船和千舷高、上层建筑多的船舶。
甲板上浪积水而缓慢翻船的情况,主要发生在低船舷的船上。这种船舶由于甲板接连上浪,也就是说前一个波浪越过舷墙打上甲板的水还来不及外流时,下一个浪波又淹满了甲板,从而引起船舶的非对称倾斜和摇摆。这可能出现两种情况:一是船舶倾斜至某一位置后,不再继续倾斜,船在该位置上的倾斜角称为虚静倾角。这时,船舶在虚静倾角位置上摇摆,但不发生倾覆;另一种情况则是船舶的倾斜一次比一次严重,倾斜角不断增大,直至船舶倾覆。
试验表明,横浪中甲板的严重淹没是出现在比船的横摇自然频率较高的波浪频率上。淹没尤其依赖于横剖面的形状。只要舷墙能防止甲板淹没,它就能增加船的安全性。但是,当水以高的频率超过舷墙上到甲板时,舷墙使水滞留在甲板上,它就将危及船的安全。在严重淹没的条件下,舷墙和甲板室一起进一步减少了船的安全性。因此具有低干舷的船的主甲板上应避免长的甲板室,而装置上层建筑。
船在横浪中航行,船体将发生横摇。横摇易导致货物移位.产生自由液面等,影响船舶稳定性。当船的摇摆周期与波浪周期接近一致时,将产生谐摇现象,使船横摇加剧,甚至有倾覆的危险。在此情况下,必须设法改变航向,以减轻横摇。但在调整航向使船头受浪时,切忌用大舵角,以免造成过大横倾。
船舶在大风大浪中掉头,操舵旋转时因做曲线运动将受到离心力与侧向水阻力所构成的力偶的作用,使船体向外舷倾斜,转舵越急,舵角越大,航速越高,则倾斜越显著。此时若船正处于横浪中,船身还要向波谷一侧倾斜,且还要受到风的压力,横倾就会大大加剧,导致船舶倾覆。
偏离横浪减小横摇力矩
通过改变遭遇浪向可以避免产生严重的横摇。如果船的固有周期大于遭遇周期,那么在尾斜浪中可能产生较大的横摇,反之,在首斜浪中可能产生较大的横摇。但是应注意:随着船偏离横浪,波浪对船舶的横线摇扰动力矩随之减小。
纵摇和垂荡有与横摇相类似的情况。在规则波中,当遭遇周期,等于纵摇固有周期时,纵摇产生谐摇。由于垂荡的固有周期接近纵摇的固有周期,因此,两者的谐摇是同时发生的。纵摇和垂荡的固有周期较小,通常首斜浪比尾斜浪更容易发生谐摇。