Чтобы предотвратить нежелательные последствия воздействия слеминга, судостроители вынуждены увеличивать прочность корпуса и надстроек, что ведет к утяжелению судна, т. е. к его удорожанию и уменьшению провозкой способности. В связи с этим океанологи проводят различные исследования, связанные с изучением волнового режима и особенностей ветрового волнения.
Волны в море образуются под действием ветра, давление которого на наветренную часть волны намного больше, чем на подветренную. Это неравномерное поле давления стремится как бы раскачать воду, сообщить ей энергию, отбираемую у воздушного потока. Первоначально волна растет очень быстро, затем этот рост замедляется, а у «зрелой» волны прекращается вовсе. Более того, «зрелые» волны имеют тенденцию к затуханию, если уменьшается воздействие ветра. Особое значение имеет «возраст» волнения, т. е. отношение скорости волны к скорости ветра. Возраст затухающих волн, а также зыби больше скорости ветра, в то время как скорость молодых волн меньше скорости ветра: они еще не получили от воздушного потока достаточно энергии, чтобы догнать и перегнать его. Исследования показали, что наиболее интенсивная передача энергии от ветра к волне происходит при возрасте волнения 0,4–0,5, т. е. при скорости ветра примерно вдвое большей скорости волн. С увеличением возраста волны давление ветра на наветренной стороне волны слабеет, количество энергии, передаваемой волне, уменьшается, а при возрасте 0,8 передача энергии практически прекращается: волнение устанавливается. При этом существует зависимость между скоростью ветра и предельными значениями высоты волны, которую он может разогнать. Например, ветер со скоростью 5 м/с может разогнать волну до высоты 3 м; 10 м/с – 5,5 м; 15 м/с – 8 м и т. д. На параметры волны, а следовательно, и на слеминг влияет длина разгона, т. е. расстояние, на котором ветер постоянно или почти постоянно воздействует на волну в одном направлении. Вместе с тем длина разгона также не беспредельна, ибо, например, в Северной Атлантике при длине разгона более 500 км уже не наблюдается связи между длиной разгона и высотой волны.
Ветер практически никогда не дует ровно и непрерывно. Чаще всего он дует прерывисто, то усиливаясь, то немного ослабевая. Именно с этим связан тот факт, что морские волны идут группами, меняя свою высоту, а значит, и слеминг. Издавна наибольшей волной считался знаменитый «девятый вал». Древние мореплаватели признавали такой волной четвертую, седьмую и даже одиннадцатую. Из наблюдений видно, что наибольшая волна никогда не бывает по счету все время одной и той же, ибо сила ветра никогда не меняется по какой-либо четкой закономерности. Основной вывод из наблюдений заключается в том, что волны образуют группы, состоящие из наибольшей волны и серии более низких волн. Обычно наибольшая волна в группе в 2,5 раза выше средних. Из многих тысяч наблюдений за волнами с судов установлено, что в Атлантике и Тихом океане встречаются волны высотой в 21 м, у южных берегов Африки – 30 м и даже 34 м. Данные приборов показали, что при скорости ветра свыше 50 м/с (в урагане) возможны волны в 33 и более метров. Данные о вероятности появления больших волн, полученные на основании обработки штурманских наблюдений с судов, были опубликованы в 1974 г. Регистром СССР в виде справочника «Ветер и волны в морях и океанах». К числу районов, где возможны встречи с особо большим океанским волнением, относятся районы между южной частью Западной Африки и Южной Америкой, от юга Африки к Австралии в Индийском океане и от юга Австралии к Южной Америке в Тихом океане, на широте побережья Испании и Португалии к восточным берегам США и т. д.[350]
Слеминг особенно опасен для судов, при проектировании и строительстве которых были допущены серьезные недостатки, вследствие чего такие суда оказались недостаточно прочными. Когда по их корпусу начинали методично бить многотонные водяные молоты, суда не выдерживали, разрушались и погибали. Именно по этим причинам, как установило расследование, в 1981 г. во время шторма в Ирландском море погиб датский т/х «Грэйнвилл», построенный в Сандерленде (Великобритания) для перевозки угля[351].
Вместе с тем слеминг может быть не единственной, а одной из причин кораблекрушения, когда катастрофа происходит вследствие комплекса причин. Характерным примером является случай с польским ботом «ВЛА-87» во время шторма в Балтийском море. Рыболовные боты такого типа имеют длину 25 м, период собственных колебаний – 5,26 секунды. Бот возвращался с промысла при ветре 6–8 баллов, высоте волны 3,25–4,25, длине волны 43,5 м, периоде колебаний 6,5 секунды. Как видно из этих данных, период собственных колебаний рыболовного судна и волны почти совпадали, что при одинаковой или близкой скорости судна и волны может привести к опасному резонансу колебаний. Так и произошло. При положении, близком к резонансному, бот стал испытывать сильную качку и, проходя гребень одной, частично утратил остойчивость, резко накренившись на правый борт. Следующая волна, оказавшаяся особенно высокой в своей группе волн, сильным ударом еще больше накренила бот, вследствие чего он вошел бортом в воду, которая стала поступать внутрь судна через комингс трюмного люка. Два последующих волновых удара не позволили боту встать на ровный киль, и он затонул[352].
27 октября 1983 г. на переходе от Анкориджа в Сиэтл во время шторма затонул морской буксир «Игл» вместе с двумя баржами. Из девяти человек экипажа буксира спасся только один. Расследование, проведенное береговой охраной США, установило, что буксир, имевший недостаточную остойчивость, стал жертвой слеминга, довершившего его опрокидывание[353].
§ 7. Аномально высокие волны
Так принято называть особо высокие волны, образующиеся в виде единичных аномалий, в 2–3 раза превышающих высоту волн в районе их возникновения. 3 мая 1973 г. английское грузовое судно «Бенкручен» (12 092 peг. т) при ветре всего 7 баллов, следуя из Малайзии в Европу, получило удар аномально высокой волны, в результате чего носовая часть длиной 36,6 м надломилась и наклонилась вниз на 7°. Судно осталось на плаву только потому, что выдержали другие водонепроницаемые переборки. 4 мая голландский буксир «Мариан III» отвел аварийное судно в порт Дурбан (ЮАР), а потом в Роттердам, где была произведена замена носовой части судна. Только один ремонт стоил свыше 1 млн ф. ст. 17 мая 1974 г. при аналогичных обстоятельствах тяжкие повреждения получил норвежский танкер «Вилстар», отбуксированный затем в порт Порт Элизабет (ЮАР), где был списан на металлолом[354].
Особенно опасным является район у восточного побережья Южной Африки, где в период с 1952 по 1973 г. произошло 11 крупных аварий, вызванных действием единичных особо высоких волн, при которых даже суда большого тоннажа не могут чувствовать себя в безопасности. Например, французское многоцелевое судно «Билль де Марсель» (24 360 peг. т) вблизи мыса Доброй Надежды встретилось с такой волной, высота которой превышала 17 м на фоне других волн, имевших высоту 5–6 м. Судно получило ряд серьезных повреждений: выпучины настила верхней палубы и наружной обшивки со стрелкой прогиба свыше 120 мм при толщине листов до 40,5 мм, разрушение переборки бака и нескольких пиллерсов в крайнем носовом отсеке, множественные трещины в носовой части обшивки корпуса. Слеминг волны составлял свыше 4000 т[355].
Особая опасность встреч судов с высокими волнами заставляет государства уделять значительное внимание их изучению и прогнозированию. В настоящее время выявлены три основных типа волн-убийц, а также установлены регионы их возникновения.
Первый тип – это аномально высокие волны у берегов Южной Африки. Особенно тщательно изучены причины их возникновения у восточных берегов Африки: при северо-восточном ветре скорость проходящего здесь течения Агилхас возрастает до 5 узлов; холодный фронт меняет направление ветра всего за 4 часа с северо-восточного на юго-западное при силе ветра 6–7 баллов; через час после изменения направления ветра появляются волны высотой 3 м, длиной 60 м, период – 6–7 секунд; через два часа высота волн возрастает до 6–8 м; наложение 2–3 или даже 4 волн создает аномальную волну высотой 18–25 м, которая движется со скоростью 30 узлов навстречу течению. Такие волны появляются лишь в районах, где глубина моря не менее 183 м. В качестве рекомендаций по предотвращению или уменьшению пагубных последствий от встречи с опасными волнами зарубежные специалисты предлагают:
1. При резком изменении направления ветра и снижении температуры воздуха при плавании у берегов Южной Африки усилить наблюдение в секторах, противоположных направлению течения.
2. Загерметизировать все двери и люки, особенно в носовой части при движении по течению, и кормовой – при движении против течения.