Судно при движении вытесняет воду, раздвигая ее перед собой. После
прохода судна вода заполняет объем, освобождающийся за кормой.
Преодолевая сопротивление воды, судно приводит ее частицы в
колебательное движение, которое благодаря упругим свойствам поверхности
воды распространяется в виде волн. Волнообразование различно и зависит в
основном от размеров судна, обводов его корпуса, осадки, ширины и
глубины фарватера. С ростом скорости движения судна размеры волн растут
по закону квадрата скорости. На волнообразование, как уже говорилось,
расходуется энергия движения.
С увеличением скорости движения водоизмещающегося судна уровень воды у
носа заметно повышается, образуя систему носовых волн. Схема образования
волн при движении водоизмещающегося небыстроходного судна на спокойной
воде приведена на рис. 105. Вдоль бортов в средней части судна,
следуемого в режиме плавания, уровень воды понижается, образуя впадину.
В кормовой части судна уровень воды снова повышается, образуя систему
кормовых волн.
Носовые волны подразделяются на носовые расходящиеся и носовые
поперечные волны.
Рис. 105. Схема образования волн при движении
судна на спокойной воде: А - носовые расходящиеся волны; Б - кормовые
расходящиеся волны; В - кормовые поперечные волны
Носовые расходящиеся волны, подобно усам, простираются от форштевня
судна с обоих бортов. Фронт их расположен под углом около 40° к
направлению движения, а середины находятся па прямых, составляющих угол
около 20° с диаметральной плоскостью. Волны по длине являются короткими.
Носовые поперечные волны, перпендикулярные к направлению движения судна,
зарождаются вместе с носовыми расходящимися волнами и распространяются
между ними. Поперечные носовые волны движутся в направлении движения
судна, постепенно увеличиваются по длине от носа к корме и уменьшаются
по высоте.
"Кормовые расходящиеся волны начинаются несколько впереди ахтерштевня с
обоих бортов судна. Они меньше по размерам, чем носовые, и имеют такие
же углы с направлением движения судна, как и носовые расходящиеся волны.
Кормовые поперечные или так называемые "спутные" волны начинаются там
же, где и кормовые расходящиеся, но они более интенсивны, так как
расположены за гребными винтами. По мере удаления от кормы, где они
равны ширине судна, волны уменьшаются по высоте, но увеличиваются по
длине.
С увеличением скорости движения увеличивается волнообразование. На
мелководье длина расходящихся воли и угол между ними увеличивается и
может составлять угол в 90° с диаметральной плоскостью судна. В
зависимости от глубины фарватера с достижением судном определенной
большой скорости расходящиеся волны совместно с поперечными волнами
образуют мощную систему волн. Движущуюся вместе с судном в районе
скулового образования или в районе кормы малых быстроходных судов и
катеров волну называют одиночной волной или волной перемещения. Волна
перемещения характерна для судов с тупыми скуловыми образованиями, а
также буксирных судов, идущих без караванов.
Волнообразование зависит не только от скорости, но и от отношения между
скоростью и длиной судна. Короткое судно вызывает большие волны при
небольшой скорости, а длинному судну потребуется очень большая скорость,
чтобы вызвать такие же волны. Между местами образования носовой и
кормовой систем волн у оконечностей корпуса, в средней части бортов
судна, образуются пониженные горизонты воды (впадина). По сравнению с
нормальным горизонт воды во впадине понижается с увеличением
волнообразования и уменьшением глубины фарватера. Таким образом, при
движении судна полным ходом по всей длине корпуса располагаются три
основные зоны влияния гидродинамических полей: две зоны повышенного
давления, где действуют отталкивающие силы в носу и непосредственно
около кормы, и зона пониженного давления по борту судна. Центром зоны
пониженного давления у колесных судов являются впадины колес судна. У
винтовых паротеплоходов зона пониженного давления несколько смещена к
корме. Эта картина особенно хорошо видна при движении судна по фарватеру
с малыми скоростями течения.
При проходе судна над мелью резко изменяется кормовая система волн, а
первая поперечная волна увеличивается по высоте. Эта поперечная волна на
мелководье называется придонной волной. Появление придонной волны за
кормой судна сигнализирует о том, что глубина под килем судна
уменьшается. Это используется для контроля правильности движения судна.
