Что такое остойчивость судна?

Остойчивостью называется способность судна сохранять свое положение равновесия и вновь возвращаться к нему после того, как прекратится действие внешних сил, вызвавших изменение положения судна (например, порыв ветра, удар волны).

Остойчивость зависит от формы корпуса и от размещения на нем грузов. Судно, остойчивое при одном размещении грузов, может частично или полностью потерять это свойство, если часть грузов переместить вверх.

В каком бы положении судно ни плавало, на него постоянно действуют две равные и противоположно направленные силы: вес судна со всеми находящимися ми на нем грузами и поддерживающая сила воды. Точка приложения первой силы называется  центром тяжести (ЦТ) судна, а точка приложения второй – центром величины (ЦВ).

В прямом положении судна (рис.7) обе силы лежат на одной вертикальной прямой. Если какая-либо внешняя сила вызовет накренение судна (рис.8), то вследствие увеличения подводного объема у одного борта и равного ему уменьшения подводного объема у другого борта ЦВ переместится в сторону крена. При этом возможны три случая.

1. Точка пересечения направления силы поддержания с ДП (метацентр М) лежит выше ЦТ судна (рисю8,а). В этом случае вес судна и сила поддержания стремится погрузить в воду один борт (на рисунке – левый) и поднять другой (на рисунке – правый). Такое судно будет остойчивым, так как после устранения причины, вызвавшей накренение, оно вернется в начальное положение.
2. Поддерживающая сила пересекает ДП в точке, лежащей ниже ЦТ. В этом случае под действием веса и силы поддержания судно будет продолжать крениться и, в конце концов, может опрокинуться (рисю8,б). Остойчивость в данном случае отрицательная.
3. Метацентр М совпадает с ЦТ (рис.8,в) – обе действующие силы лежат снова на одной вертикальной прямой. После устранения причины, вызвавшей крен, судно остается в накрененном положении. В этом случае судно обладает нулевой остойчивостью, и положение такого равновесия называют безразличным.

Таким образом, основное условие остойчивости судна состоит в том, чтобы ЦТ его лежал ниже метацентра М. Чем больше возвышение М над ЦТ, тем меньший крен получает оно  под действием  одной и той же кренящей силы. Поэтому данное расстояние, называемое поперечной метацентрической высотой h, считают мерой остойчивости судна. Чем  больше ее значение, тем остойчивее судно. Но это не значит, что чем больше h, тем лучше. При большой высоте в штормовую погоду судно будет испытывать резкую порывистую качку, а это плохо сказывается на самочувствии людей, на механизмах, приборах и прочности корпуса. Поэтому при проектировании судна стремятся получить такое значение h, при котором  судно было бы достаточно остойчивым и в то же время имело плавную качку.

При статическом действии внешних сил судно будет, кренится до тех пор, пока силы кренящего и восстанавливающего моментов не сравняются. Если же судно подвергается динамическому (резкому) воздействию внешних сил, то оно будет продолжать крениться по инерции и после достижения равновесия кренящего и восстанавливающего моментов. Сначала величина восстанавливающего момента возрастет до максимального значения, а с входом палубы в воду начнет резко уменьшаться. С уменьшением восстанавливающего момента до нулевого значения судно потеряет остойчивость и опрокинется.

В практике мореплавания были случаи опрокидывания судов, потерявших остойчивость из-за наличия в цистернах и других помещениях жидких или сыпучих грузов, способных беспрепятственно перемещаться в сторону крена. Несимметричное затопление бортовых отсеков и затопление высоко расположенных помещений тоже резко снижает остойчивость судна и может повлечь за собой моментальное его опрокидывание даже при небольших углах крена.

Продольная метацентрическая высота судна настолько велика, что возможность его опрокидывания через нос или корму практически исключается.