Khi con tàu bắt đầu di chuyển trờn mặt nước, nú phải chịu sự thay đổi mớn nước trung bỡnh, đú là hiện tượng bị chỡm xuống. Việc thay đổi này cú thể xuất hiện tương đương cả về phớa trước và phớa sau, hoặc là lớn hơn ở phớa trước mũi hoặc lỏi. Kết quả của việc thay đổi độ chỳi gọi là hiện tượng “Chỡm thờm” “ SQUAT”.
Khi di chuyển trờn mặt nước, con tàu đó chiếm chỗ trong nước một lượng tương đương với chớnh nú. Lượng nước này di chuyển ra xung quanh vỏ tàu trờn mọi hướng. Nước đó bị chiếm chỗ di chuyển chủ yếu ra dọc hai bờn mạn tàu và ở dưới thõn tàu trở về đuụi tàu để “Lấp” khoảng trống khi tàu di chuyển tới và việc tăng vận tốc cũng tạo ra sự suy giảm ỏp suất tương ứng lớn hơn. Áp suất suy giảm này sẽ làm cho tàu chỡm thờm (tăng mớn nước) tại mũi hay lỏi phụ thuộc vào vị trớ nơi nào mà ỏp suất suy giảm lớn nhất dọc theo thõn tàu.
Khi con tàu vào vựng nước nụng, dũng nước chiếm chỗ tăng lờn, bị hạn chế do việc giảm khoảng trống cả phớa dưới và trờn một hoặc hai mạn tàu. Mức độ giới hạn hoặc “Hệ số cản trở” phụ thuộc vào một vài thay đổi sau:
- Tốc độ của tàu trờn mặt nước; - Tỉ số giữa mớn nước và độ sõu;
- Tỉ số giữa diện tớch mặt cắt ngang của tàu và diện tớch mặt cắt ngang của luồng (hỡnh 2.5); - Hệ số bộo thể tớch (cỏc ảnh hưởng của hệ số bộo thể tớch tới mớn nước và đặc tớnh điều động);
Lượng rẽ nước của tàu quyết định khối lượng nước tràn ra xung quanh vỏ tàu tại tốc độ đó cho. Gọi fB là hệ số cản "Blockage Factor", ta cú:
H B d b fB ì ì = (2.4) trong đú : b - chiều rộng và d là mớn nước tàu (m) ;
Trước hết, ta xem xột ảnh hưởng của tốc độ tàu, vỡ đõy là yếu tố bao trựm mà người điều khiển tàu phải quan tõm nhất. Dựa trờn sự quan sỏt cả con tàu thực tế và cỏc mụ hỡnh mẫu, người ta thấy rằng hiện tượng “Chỡm thờm” biến đổi tỷ lệ thuận với bỡnh phương tốc độ. Nếu tốc độ tàu tăng gấp đụi thỡ hiện tượng chỡm thờm cú hệ số tăng gấp bốn. Vỡ vậy, tốc độ và hiện tượng “Chỡm thờm” phải được sự quan tõm rất lớn của người điều khiển tàu, nhất là với cỏc tàu lớn hiện nay thỡ độ sõu dưới ki tàu thường là rất nhỏ khi đi trờn luồng.
Diện tớch mặt cắt ngang lớn nhất của phần chỡm vỏ tàu được quan sỏt bằng cỏch nhỡn mặt cắt ngang giữa tàu trong cỏc bản vẽ hồ sơ tàu, nú cú giỏ trị khi ta so sỏnh với diện tớch mặt cắt ngang của luồng hẹp. Tỉ số của hai diện tớch này quyết định khoảng trống mà nước phải chảy qua đú. Rừ ràng là, diện tớch nhỏ thỡ làm cho tốc độ dũng chảy ở khu vực đú tăng lờn khi tàu cú tốc độ, dẫn tới ỏp suất xung quanh tàu giảm xuống nhiều hơn.
Độ nghiờng thay đổi cũng tỏc động đến dũng nước theo cỏch tương tự, rừ ràng chỳng cũng rất quan trọng đối với người đi biển.
Tổng độ chỡm thờm ở ngoài biển khơi, cú thể được tớnh với độ chớnh xỏc vừa đủ cho một tàu dầu siờu lớn (VLCC) theo cụng thức sau:
S (một) = Cbì 100 2 V (2.5) hoặc S (Feet) = Cbì 30 2 V (2.6) trong đú: S - độ chỡm thờm (một – cụng thức 2.5 hoặc Feet - 2.6);
Cb - hệ số bộo thể tớch và V là tốc độ của tàu (hải lý/giờ).
Ở vựng nước nụng (vựng nước bị giới hạn độ sõu), độ chỡm thờm được tớnh toỏn bằng gấp đụi đại lượng S được tớnh từ cụng thức trờn, nghĩa là ở vựng nước nụng cạn, vựng nước bị hạn chế, độ chỡm thờm tương đương với 2S. Khi một con tàu cú hệ số bộo thể tớch là 0,8 đang hành trỡnh ở vựng nước nụng với tốc độ 10 hải lý/giờ, nú sẽ bị chỡm thờm xuống vào khoảng 1,6 một. Nếu tốc độ giảm đi một nửa (cũn 5 hải lý/giờ) thỡ độ chỡm thờm chỉ cũn là 0,4 một hoặc là bằng
Hỡnh 2.5. Cỏc kớch thước tàu, luồng và mối quan hệ giữa chỳng
b
d
B
1/4 độ chỡm thờm so với tốc độ cao.
Ảnh hưởng của tốc độ và hệ số cản của tàu tới cỏc đặc tớnh điều khiển cú thể được giải thớch vắn tắt: Một con tàu ở trờn mặt nước bị hạn chế, cú thể so sỏnh với một “Piston” trong xi lanh, rừ ràng là để lỏi con tàu đi thẳng về phớa trước khi lực cản tăng sẽ gặp nhiều khú khăn. Do vậy, ở đõy cú một giới hạn thực tế đối với tốc độ mà con tàu cú thể hành trỡnh trờn luồng: Tàu đi với tốc độ 16 hải lý/giờ (vớ dụ ở vũng quay mỏy 80 ngoài biển khơi) thỡ chỉ đạt tốc độ 9 hoặc 10 hải lý/giờ với số vũng quay tương tự ở vựng nước nụng. Giới hạn này đạt được khi dũng nước chảy theo ở cỏc tốc độ tương đối cao, con tàu trở nờn khú lỏi, xuất hiện việc rung lớn suốt chiều dài tàu và phỏt sinh một loạt súng lớn ở đuụi tàu. Lằn súng do tàu chạy tạo ra trở nờn ngắn và dốc, bị góy dọc theo chiều dài của nú và di chuyển ra ngoài với một gúc lớn hơn so với chiều dài tàu tại thời điểm khi mà dũng chảy theo lớn nhất xung quanh vỏ tàu. Con tàu giờ đõy được gọi là “Kộo theo nhiều nước”.
Vậy hiện tượng tăng mớn nước sẽ xuất hiện ở phớa lỏi hay mũi mạnh hơn? Chỉ cú thể xỏc định chớnh xỏc được bằng cỏch quan sỏt, nhưng một kinh nghiệm thụng thường được chấp nhận vận dụng là với một con tàu cú hệ số bộo thể tớch Cb lớn (Cb > 0,75), hầu hết là cỏc tàu viễn dương, là cỏc tàu cú hệ số bộo thể tớch lớn, cú diện tớch đầy đặn như cỏc tàu dầu và tàu chở hàng rời lớn, sẽ bị chỡm thờm về mũi.
Tàu càng lớn, mớn nước càng sõu thỡ độ chỡm thờm càng trở nờn là vấn đề quan trọng. Bắt buộc người điều khiển tàu phải chỳ ý đến độ chỡm thờm khi xếp hàng và phải giảm tốc độ khi tàu đầy mớn đang hành trỡnh trong luồng hẹp nụng. Trước kia, hầu hết cỏc sĩ quan tàu đó phục vụ trờn cỏc tàu cỡ lớn, nhưng hiện tượng chỡm thờm khụng được để ý đến. Cỏc tàu ngày nay, chở hàng với trọng tải lớn nhất, cần phải biết giới hạn tốc độ để hiện tượng chỡm thờm nhỏ nhất khi đi trong luồng.