Farlige bølger

Sist oppdatert 03.02.05

I kapittelet med definisjoner og tabeller vises det hvordan vi kan finne forventet bølgehøyde under forskjellige vindforhold. De alle farligste typen bølger er tsunami. Tsunami er forklart i kapittelet med definisjoner.

Båter fylles med vann

Høye bølger er ikke i og for seg farlig. Det som er avgjørende er skipets sjødyktighet og bølgenes form. Bølger som brekker eller bryter, er farlige fordi de lett kan fylle en åpen båt. Etter hvert som de fleste større båter er dekket, kan ikke de ikke fylles med vann av en brottsjø. Likevel skjer det stadig forlis på grunn av høye bølger. En årsak (for eksempel Estonia) er at det av en eller annen grunn kommer det vann inn på dekk. Dersom rekka hindrer vannet i å renne av dekket, flyttes tyngdepunktet oppover. Selv bare noen centimeter med vann på dekk har stor nok tyngde til å svekke stabiliteten så mye at båter kan velte.

Båter knekker

Krappe bølger kan være farlige fordi all oppdrift blir samlet ved bølgetoppene og båten knekker der den får for lite oppdrift. Se figur under.

Figuren viser hvordan en båt kan knekke i krappe bølger.

Båter mister styring

Videre kan krappe bølger med stor partikkelhastighet gjøre at det blir ingen fartsforskjell mellom båten og vannet rundt roret. Rorets virkemåte er basert på at det trykkrefter oppstår når det er fartsforskjell mellom roret og vannet. Jfr. flyvinge. Båten mister da styringa og i det bauen kjører seg ned i ei bølge og bremses brått opp, svinger båten rundt legger seg på tvers i bølgene. Det kan være farlig. Se figur under.

Båten går med bølgene og vannet rundt roret har samme fart som roret. Roret mister sin virkning og båten vil plutselig legge seg på tvers i bølgene.

Bølger og strøm

Vi har sett i andre avsnitt hvordan ei bølge bygger seg opp og brekker der den blir bremst opp av en grunne. Dersom bølger og strøm går hver sin veg, kan det også oppstå krappe bølger. Stadig ny bølgeenergi kommer inn i et område, men har problemer med å komme videre fordi strømhastighet og bølgehastighet går hver sin veg. Det er få steder at strømmen er så strid at ikke bølgene går vesentlig fortere. Likevel merkes det godt at bølgene blir krappere og brekker i større grad enn ellers for eksempel i Karmsundet.  

Områder med ekstra farlige bølger

Alle sjøfolk vet at noen strekninger langs kysten er ekstra utsatte for skipstrafikken. I nyere tid har en registrert alle kjente forlis og snakket med losene for å kartlegge vanskelige områder. I tillegg har en gjort berekninger av bølgeretninger på bakgrunn av bunntopografien og muligheter for refleksjon. Disse berekningene viser at bølger vil dreie mot hverandre og interferere i noen bestemte områder. En grunne gir det samme bølgemønsteret som vi finner på lesida av ei øy.  På figuren under er det vist hvor teori og erfaring tilsier at farlige bølger kan oppstå. 

Denne figuren viser dybdekoter (tynne linjer) og fartsretningen til bølger. Vi ser at bølger møter hverandre på grunn av bunntopografien gir bølgene ulik hastighet og dermed får de til å skifte retning.

Det er ofte ikke lurt å gå med båt langs land i uvær. Her kan bunntopografi og refleksjon av bølger ofte gjøre bølgebildet rotete med krappe bølger. Her har en kort tid å gjøre på om en skulle få motorstopp. Lengre fra land er det kanskje ikke så lett å bli oppdaget, men en har ofte mer regelmessig sjø og får tid til å kalle på hjelp før båten blir knust mot land. 

Bølgevarlser

Det norske meteorologiske institutt utarbeider varsel om bølgehøyde for norskekysten og fiskebankene. Figuren under viser bølgevarsel for farvannet rundt Stadt. På denne figuren kan vinden komme opp i nesten 25 m/s, liten storm. Ut fra teoretiske berekninger kan signifikant bølgehøyde da komme opp i over 15 m. Så galt ble det ikke varslet for Stadt den 24.11.01, fordi vinden varte ikke lenge nok til å bygge opp så store bølger. Varselet går ut på vel 6 m signifikant bølgehøyde. Vi ser at perioden er rundt 12 s. Det betyr at dersom en båt ligger i ro, kommer det en bølgetopp hvert 12. sekund. 

Figuren viser bølgevarsel for farvannet rundt Stadt for den 24.11.2001.

Kartet viser "bølgeværet" utenfor Stadt for den 24.11.2001. De svarte strekene viser bølgenes fartsretning eller stråleretning. Røde ringer markerer farlige områder, rotete sjø, med bølger fra flere kanter, interferens. Dybden har mye å si for bølgeretning og mulighetene for å få farlige brottsjøer. Adresse: http://www.dnmi.no/varsel/maritim/stad/stad.html Varsler fra Det norske meteorologiske institutt om forholdene på havet og ved kysten finner du på denne sida: http://www.dnmi.no/kyst_og_hav/index.html

Egenfrekvens

Alle båter, ja alt som kan svinge, har en egenfrekvens. Egenfrekvens er antall svingninger pr sekund. En stemmegaffel, en gitarstreng osv. har sine bestemte egenfrekvenser. Gitarstrengen endrer egenfrekvens hvis vi korter den inn ved å holde en fing på et bånd.  For båter er egenfrekvensen er avhengig av dens størrelse og stabilitet. Båter har egenfrekvens for både svingninger med aksen i lengderetningen, slingring, og for svinginger med aksen på tvers, stamping. Det er vanligvis slingring som skaper størst problemer for passasjerer og last. Stor stabilitet gir høy egenfrekvens, mens høy og dyp båt gir lav egenfrekvens. Stor stabilitet for en båt kan sammenlignes med en oppstrammet gitarstreng. Den gir høyere tone enn en slakk gitarstreng. Dersom det ikke gjøres konstruksjonsforandringer, har alle gjenstander sin bestemte egenfrekvens i en akse under alle forhold. En båt kan endre egenfrekvens ved å laste/losse eller ved å fylle/tømme ballasttanker.

Et eksempel: Det skal ikke store krefter til for å gi fart for en som disser. Et barn kan sette sin far i store svingninger. Dette er under forutsetning av at den påtrykte krafta har en frekvens som samsvarer med dissa sin egenfrekvens. Selv en sterk far greier ikke å få dissa med dattera til å svinge med en annen frekvens enn egenfrekvensen. 

I uvær er det mest behagelig at båten har lav egenfrekvens. For ferger og lastebåter kan egenfrekvensen være lavere enn 1/30 s^-1  = 0,03 s^-1. Det vil si at båten trenger mer enn 30 sekundere for å svinge fra en side til neste gang den svinger fra samme side.

En båt utsettes for påvirkninger fra bølger med mange forskjellige frekvenser. Det er bare de bølgene som kan sette båten i samme frekvens som båtens egensvingningsfrekvens, som får betydning for om båten skal gynge eller slingre sterkt. Hver bølge i seg selv er ikke nok til å få båten i store svingninger. Men når det er mange bølger etter hverandre med frekvens lik båtens egenfrekvens, øker båtens slingring raskt. Stor slingring betyr altså at bølger påvirker båten med samme frekvens som båtens egenfrekvens. Dersom en båt begynner å slingre kraftig, kan det være nok å endre litt på kursen. Dermed møter båten bølgene med en annen frekvens. Dermed er ikke egenfrekvens og påtrykt frekvens den samme lenger. Med små aktive stabilisatorer kan en stort sett unngå slingring. Grunnen til at stabilisatorene kan være små, er at hver bølgepåvirkning er liten. Stabilisatoren hindrer at egensvingninger får bygge seg opp til store utslag.   

En del bilferger har stabilisatortank plassert høyt oppe, over bildekket. Tanken er ca. halvfull og står på tvers i båten og går nesten i hele skipets bredde. Inne i tanken er det noen skott med hull i. Vannet kan renne fra side til side. Tanken er utformet slik at svingningen inni tanken som regel kommer i motfase med båtens svingninger. Dermed stabiliserer dette båten. Se figuren under.

Figuren viser bilferge med stabilisatortank høyt plassert.

Sjødyktige båter

Det er ikke størrelsen på båten som avgjør om den kan greie seg i et uvær. Se kapittelet om vind og gjennomsnittlig bølgelengde. Vi kjenner mange eksempler på at store skip har gått ned i uvær, mens folk er blitt reddet i livbåtene. Det viktigste for sjødyktigheten er at båten holder tett selv i de største påkjenningene. Etter Arkimedes lov kan ikke en båt flyte dersom kommer for mye vann inn. Videre må båten ha stor stabilitet. Vi sier at en liten båt som skal være havgående, må være selvrettende. Det betyr at om den velter i en bølge, vil den rette seg opp av seg selv og det uten at vanne har trengt inn i båten. Er disse kravene oppfylt, er det bare et plasspørsmål om hvor liten en båt kan være. Det må være rom nok til folk, proviant og drikke og eventuelt drivstoff. Flere eventyrlystne "galninger" har forsøkt seg på jordomseiling i båter på rundt 20 fot (6 meter) opp gjennom historien og flere har lykkes.

Vikingskipene var ikke dekket og hadde ikke optimal sjødyktighet. Likevel greide flere seg over åpne havstrekninger. Vikingskipene var lette trebåter og måtte ha ballast for å ligge stabilt i sjøen under seiling. Som ballast brukte de rullestein. Dersom båten veltet trillet steinene ut av båten og dermed holdt båten seg i alle fall flytende. Mannskapet kunne så klamre seg til båthvelvet og håpe at medfarende kom til unnsetning.

Colin Archer konstruerte de første redningsskøytene litt før 1900. Hans ideer gikk ut på å ha dekk på båten med kun en liten sittebrønn for mannskapet og stor stabilitet. Med nesten ingen rekke, rant vann som skyllet inn på dekk, vekk like fort som det kom. Disse båtene hadde kraftig kjøl boltet fast i bunnen. De kunne tåle et velt. Bildene under viser et par bilder av Colin Archers konstruksjoner.