Опрокидывание или крен происходит, когда лодка или судно переворачивается на бок или дальше под действием волн, неустойчивости или силы ветра за пределы угла положительной статической остойчивости или переворачивается в воде. Процесс восстановления судна после опрокидывания называется выпрямлением . Опрокидывание может быть результатом брочинга , сбивания с ног , потери остойчивости из-за смещения груза или затопления или, на скоростных судах, слишком быстрого поворота.
Если перевернутое судно имеет достаточную плавучесть, чтобы не затонуть, оно может восстановиться самостоятельно в изменяющихся условиях или с помощью механической работы, если оно неустойчиво в перевернутом положении. Суда такой конструкции называются самовосстанавливающимися.
В парусном спорте на швертботах можно провести практическое различие между падением (на 90 градусов; на его бимсы, образно), которое называется опрокидыванием, и переворачиванием, которое называется черепахой . Небольшие швертботы часто опрокидываются в ходе обычного использования и обычно могут быть подняты экипажем. Некоторые типы швертботов иногда намеренно опрокидываются, так как опрокидывание и восстановление положения судна может быть самым быстрым способом слива воды из лодки. [ необходима цитата ]
Опрокидывание (но не обязательно черепахообразование) является неотъемлемой частью плавания на швертботе. Это не вопрос «если», а вопрос «когда». [1] Для тех, кто не хочет этого опыта, физика на стороне килевой однокорпусной лодки. [1] [2] Но даже яхты могут опрокидываться и черепахообразовать в чрезвычайных условиях, поэтому важны конструктивные соображения. [2] Такие события могут потребовать от вас мастерства и опыта; лодки должны соответствовать предсказуемым условиям. [3]
Перевернутый каяк можно выпрямить с помощью переворота или эскимосского спасения . Пока каякер знает, как реагировать, вода не слишком мелкая, а место не находится близко к опасностям, требующим от каякера уклончивых действий (которые не могут быть предприняты в перевернутом состоянии), само по себе опрокидывание обычно не считается опасным. В гребле на байдарках по бурной воде опрокидывание происходит часто и воспринимается как обычная часть спорта. [ требуется цитата ] Переворачивание каяка, в котором гребцы намеренно переворачиваются и выпрямляются (синхронно, как можно больше раз за заданный интервал времени или как можно большим количеством разных способов), также является соревновательным видом спорта, особенно в Гренландии. [ требуется цитата ]
«Коэффициент опрокидывания» парусных судов обычно публикуется как руководство для зон безопасной эксплуатации — менее 2,0 означает, что, как правило, он пригоден для навигации в открытом море. Однако его грубая природа водоизмещения, деленная на ширину судна (хотя и с постоянной, умноженной для получения средней оценки), означает, что тщательная оценка остойчивости судна , погружаемости и плавучести включает другие факторы для рассмотрения соответствующих рисков, создаваемых волнами, приливами, погодой и такими событиями, как повреждение и столкновение. [ требуется цитата ] [ требуется разъяснение ]
В шторм даже большие суда могут перевернуться, получив удар в борт большой волны или зыби или "перевернуть" шток через корму при экстремальных волнах . Обычно это катастрофично для больших судов, а яхты поменьше могут потерять мачты (т. е. потерять мачты и такелаж ) из-за сопротивления, когда судно вынуждено перевернуться.
Судно, в котором образовалась пробоина или трещина («пробитое»), может опрокинуться. [4] Это работа торпедной и морской минной войны. В 2012 году очень большое круизное судно Costa Concordia получило пробоину и потеряло ход из-за нанесенной на карту скалы около отмели, и его отнесло дальше, где оно частично затонуло, опираясь на одну сторону, при этом большая часть его конструкции оказалась над водой. Это не было опрокидыванием, поскольку его днище было лишь частично обнажено; скорее, это было частичное затопление . Устранение пробоины называется затыканием.
В противном случае судно, находящееся в преимущественно вертикальном положении и опрокидывающееся, получило слишком много воды, чтобы войти в места, обычно находящиеся выше ватерлинии, и это может быть вызвано плохим маневрированием, перегрузкой (см. Plimsoll Line ) или плохой погодой. Что касается пробоин, может быть выполнено вычерпывание — удаление воды на борту, например, с помощью трюмного насоса , самостоятельного или ручного черпака или ведер. На этапе затопления, когда его плавучесть считается критической, судно вряд ли выпрямится или сможет выпрямиться, так что устойчивость и безопасность будут поставлены под угрозу, даже если судно выпрямится — принимается решение покинуть судно, и любое окончательное спасение может повлечь за собой прочную посадку на мель и насосы для восстановления плавучести. Среди типов судов судно типа ро-ро (RORO или ro-ro) более склонно к опрокидыванию, поскольку у него большие открытые автомобильные палубы вблизи ватерлинии . Если водонепроницаемые двери автомобильной палубы выходят из строя из-за повреждения или неправильного управления (как в случае частичного затопления MS Herald of Free Enterprise , где двери были случайно оставлены открытыми, и как в одной из крупнейших морских катастроф мирного времени, когда MS Estonia затонула у Архипелагового моря в Финляндии), вода, попадающая на автомобильную палубу, подвергается воздействию свободной поверхности и может вызвать опрокидывание. Когда паром RORO кренится , транспортные средства могут вырваться и соскользнуть вниз, если они не закреплены надежно, что неблагоприятно смещает центр тяжести судна , ускоряет крен и, возможно, превращает в противном случае восстанавливаемый крен в опрокидывание.
В гонках на яхтах перевернутая лодка имеет определенные особые права, поскольку она не может маневрировать. Лодка считается перевернутой, когда мачта касается воды; когда она полностью перевернута, говорят, что она превратилась в черепаху или черепаху. [5] Хорошие гонщики часто могут оправиться от опрокидывания с минимальной потерей времени.
Опрокидывание может произойти из-за сильного протягивания , особенно если киль не имеет достаточного рычага для наклона судна в вертикальное положение.
Некоторые спасательные шлюпки , например, шлюпки класса Severn компании RNLI , спроектированы так, чтобы самостоятельно восстанавливаться в случае опрокидывания, но большинство других моторных лодок такими не являются. [ требуется ссылка ]
Продвинутым морякам рекомендуется хотя бы один раз перевернуть свои шлюпки в безопасном месте под наблюдением, чтобы ознакомиться с плавучими свойствами своей лодки и процессом опрокидывания. Затем лодку выравнивают, вычерпывают воду и устанавливают паруса заново, так что в случае неконтролируемого опрокидывания лодка и ее пассажиры знакомы с процедурой и могут восстановиться.
Большинство небольших однокорпусных парусных лодок обычно можно выпрямить, вставая или опуская шверт , шверт ( или скулу в шаланде ), чтобы поднять мачту над водой. В зависимости от конструкции корпуса , восстанавливающий момент лодки обычно вступает в силу, когда мачта находится примерно в 30 градусах от горизонтали, и помогает вытянуть лодку вертикально . Выпрямление катамарана, лежащего на боку, включает использование восстанавливающего конца, пропущенного через верхний корпус. Экипаж стоит на нижнем корпусе и тянет назад восстанавливающий конец. На небольших катамаранах, таких как Hobie 16, крайне важно, чтобы по крайней мере один член экипажа взял на себя эту задачу как можно скорее, так как есть вероятность, что лодка перевернется, и тогда ее будет крайне трудно восстановить без посторонней помощи. [6] Некоторые однокорпусные суда и катамараны используют небольшое плавучее устройство, установленное на кончике мачты или грота, чтобы гарантировать, что судно не сможет принять перевернутое положение или, по крайней мере, что полностью перевернутое положение не будет устойчивым (т.е. оно придет в положение, в котором мачта будет лежать на поверхности воды, что было бы предпочтительнее, чем полностью перевернутое положение).
В обоих случаях, если кто-то из членов экипажа поднимет конец мачты из воды, это может помочь ускорить процесс, поскольку самая большая проблема при выпрямлении перевернувшейся лодки — это сбросить вес воды с парусов. Полезным шагом, где это возможно (на парусе с ослабленной ногой), будет отсоединение шкотового угла паруса от гика, что не позволит парусу зачерпывать воду, когда парус поднимается из воды. Нос перевернувшегося судна должен быть направлен к ветру, чтобы, когда парус начнет подниматься из воды, ветер мог захватить его снизу и помочь выпрямить лодку.
Необходимо следить за тем, чтобы лодка не перевернулась и не перевернулась на другую сторону, часто с экипажем на дне. Это более вероятно, если лодка не направлена против ветра.
Существует широкий спектр технологий, которые могут быть установлены или стратегически размещены для предотвращения или удержания лодки или судна от опрокидывания. Различные технологии основаны на надувании воздушных подушек, также известных как подъемные подушки, которые увеличивают плавучесть судна на воде. Существует множество шагов, которые может предпринять экипаж, чтобы уменьшить вероятность опрокидывания, например, равномерно распределить вес и соблюдать осторожность в ветреную погоду. [7]
Опрокидывание яхт может произойти, когда вода может проникнуть в корпус и уменьшить воду и плавучесть судна, что приведет к опрокидыванию. Яхты могут быть развернуты с помощью системы плавучести, которая представляет собой ряд стратегически размещенных подъемных подушек внутри корпуса, увеличивающих плавучесть судна и заполняющих пустое пространство, где может собираться вода, предоставляя драгоценное время для удаления воды, устранения повреждений или эвакуации. [8]
Когда более крупные суда, такие как грузовые суда и танкеры, опрокидываются или тонут, не только восстановление невозможно, но и может быть нанесен большой ущерб окружающей среде из-за утечки груза. [9] Более крупные суда оснащаются системой всплытия для восстановления судна, которая представляет собой надувное устройство, устанавливаемое в балластной цистерне или внутри корпуса судна, и может быть развернуто в течение нескольких секунд после аварии, чтобы стабилизировать судно и дать больше времени для спасения и эвакуации. [10]
_20080627_Kentertest_diff.gif/1280px-Eiswette(II)_20080627_Kentertest_diff.gif)
Судно может быть обозначено как «самовосстанавливающееся», если оно спроектировано так, чтобы иметь возможность опрокидываться, а затем возвращаться в вертикальное положение без вмешательства (с экипажем на борту или без него). Угол исчезающей остойчивости , угол крена , при котором судно становится неустойчивым и не возвращается в вертикальное положение, не существует; самовосстанавливающееся судно вернется в вертикальное положение из любого положения, включая полностью перевернутое. Самовосстанавливающееся судно должно иметь положительную плавучесть при затоплении. Существует три способа сделать судно самовосстанавливающимся: тщательное распределение неподвижного веса и плавучести, надувные воздушные мешки и подвижный балласт. [11]
Основным инструментом для расчета устойчивости судна является диаграмма статической устойчивости, которая отображает угол крена на горизонтальной оси и плечо восстанавливающей силы (GZ) на вертикальной оси. (Подробнее см. метацентрическую высоту ). Если кривая статической устойчивости никогда не пересекает ось x, судно не устойчиво в перевернутом положении. Этого недостаточно для построения судна с хорошей устойчивостью в море, поскольку оно не учитывает влияние ветра, волн и находящихся на борту людей, но это простой и эффективный способ анализа устойчивости судна. [11] См. также первичную устойчивость и вторичную устойчивость .
Самовосстановление посредством распределения веса и плавучести требует, чтобы вес был внизу, а плавучесть — вверху. Это часто достигается с помощью самоуплотняющейся надстройки, такой как большие рубки на современных спасательных судах. [11]
Большинство малых судов, предназначенных для спасательных шлюпок с жестким (а не надувным) корпусом, разработанных примерно с середины двадцатого века, являются самовосстанавливающимися. [ необходима цитата ]
Небольшие радиоуправляемые лодки также могут самостоятельно выпрямляться. Это особенно полезно для гонок. [12]
