ฉบับร่าง:การเคลื่อนที่ของเรือ

เรือบรรทุกเครื่องบินที่เคลื่อนไหวในระหว่าง พายุไต้ฝุ่น ปี 1944

การเคลื่อนไหวของเรือ ถูกกำหนดโดย องศาแห่งความอิสระ แปลว่า:6 องศาแห่งความอิสระ ทั้งหกของเรือ, เรือเล็ก หรือยานพาหนะอื่น ๆ สามารถประสบได้

เมื่อดูรูปแบบการเคลื่อนไหวของเรือเรือลำแรกลอยนิ่งอยู่กลางน้ำ ส่วนเรือลำที่สองกำลังแล่นด้วยอัตราเร็วค่าหนึ่ง จะพบว่าท้องของเรือที่ลอยอยู่นิ่งๆ จะจมน้ำน้อยกว่าท้องของเรือที่กำลังแล่น สาเหตุที่เป็นเช่นนี้เพราะอัตราเร็วของน้ำที่ไหลผ่านแต่ละตำแหน่งของเรือมีค่าไม่เท่ากัน ความดันที่กระทำต่อแต่ละตำแหน่งของเรือจึงมีค่าไม่เท่ากันด้วย ค่าความดันที่แตกต่างกันนี้คือสาเหตุหนึ่งที่ทำให้เรือลอยขึ้น จมลง หรือเบนไปจากแนวการเคลื่อนที่เดิม เราเรียกส่วนของเรือที่จมอยู่ในน้ำจนถึงพื้นท้องน้ำว่า ค่ากินน้ำลึก (draft) และเรียกความแตกต่างของค่ากินน้ำลึกระหว่างเรือที่ลอยนิ่งกับเรือที่กำลังแล่นว่า สควอท (squat)

การเคลื่อนไหวของเรือ (ship motion)

มีทั้งหมด 6 แบบ เรียกว่า 6 องศาแห่งความอิสระ (six degrees of freedom) ซึ่งจัดกลุ่มได้เป็น 2 ลักษณะ คือ

• การเคลื่อนไหวตามแนวการหมุน(rotational) ได้แก่ การโคลงทางด้านข้าง (roll) การโยกขึ้น-โยกลงตามแนวหัวเรือ-ท้ายเรือ (pitch) และการส่ายไปทางซ้าย-ทางขวาตามแนวหัวเรือ-ท้ายเรือ (yaw)
• การเคลื่อนไหวตามแนวการเลื่อนตำแหน่ง(translational) ได้แก่ การเลื่อนไปด้านหน้า-ด้านหลัง (surge) การเลื่อนไปทางซ้าย-ทางขวา (sway) และการเลื่อนขึ้น-เลื่อนลง (heave)

เสถียรภาพของเรือ (ship stability)

เรือที่ลอยอยู่ในน้ำนิ่งอย่างปลอดภัย เรียกว่า เสถียรภาพสมบูรณ์ (intact stability) แต่เรือที่กำลังลอยแบบสมดุล (equilibrium) สามารถเปลี่ยนไปสู่การลอยแบบเอียงได้ โดยการเอียงจะแบ่งออกเป็น 3 ลักษณะ

• สมดุลเสถียร (stable equilibrium) หมายถึง ภาวะที่เรือกำลังเอียง แต่ยังสามารถกลับมาตั้งตรงตามปกติได้
• สมดุลเป็นกลาง (neutral equilibrium) หมายถึง ภาวะที่เรือกำลังเอียงและไม่สามารถกลับมาตั้งตรงตามปกติ แต่ยังสามารถรักษาสมดุลไม่ให้คว่ำได้
• สมดุลไม่เสถียร (unstable equilibrium) หมายถึง ภาวะที่เรือกำลังเอียง ไม่สามารถกลับมาตั้งตรงได้ และมีการเอียงมากขึ้นเรื่อยๆ จนสุ่มเสี่ยงต่อการล่มหรืออับปาง

อ้างอิง

• Society of Naval Architects and Marine Engineers (SNAME), "Principles of Naval Architecture", 1989, Vol. III, Pg.41, Section 3 - Ship Responses to Regular Waves
• Sukas, Omer Faruk; Kinaci, Omer Kemal; Bal, Sakir (2019). Theoretical background and application of MANSIM for ship maneuvering simulations MANSIM Lab. Ocean Engineering, 192, 106239.