ผลกระทบ จากพื้นผิวอิสระเป็นกลไกที่อาจทำให้เรือเสียการทรงตัวและพลิคว่ำได้^{[ 1 ]}

หมายถึงแนวโน้มของของเหลว — และของกลุ่มก้อนของแข็งขนาดเล็กที่ไม่ยึดติดกัน เช่น เมล็ดพืช กรวด หรือแร่บด ซึ่งมีพฤติกรรมใกล้เคียงกับของเหลว — ที่จะเคลื่อนที่ตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงทัศนคติของห้องเก็บสินค้า ดาดฟ้า หรือถังบรรจุของเหลวของเรือ อันเนื่องมาจากการเคลื่อนไหวที่เกิดจากผู้ควบคุม (หรือสภาพทะเลที่เกิดจากคลื่นและลมที่กระทำต่อเรือ) เมื่อกล่าวถึง ผลกระทบ ของพื้นผิวอิสระสภาพของถังที่ไม่เต็มจะถูกอธิบายว่าเป็น "ถังหย่อน" ในขณะที่ถังที่เต็มจะเรียกว่า "ถังอัดแน่น" ^{[ 2 ]}

ในเรือที่บรรทุกสินค้าตามปกติ การโคลงเคลงจากแนวตั้งฉากจะถูกหักล้างด้วยแรงโมเมนต์คืนตัวที่เกิดจากปริมาตรน้ำที่เพิ่มขึ้นซึ่งถูกแทนที่โดยตัวเรือด้านที่โคลงเคลง ทั้งนี้สมมติว่าจุดศูนย์ถ่วงของเรือค่อนข้างคงที่ หากมีมวลเคลื่อนที่อยู่ภายในเรือเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวกับการโคลงเคลง แรงโมเมนต์นี้จะหักล้างผลของแรงโมเมนต์คืนตัวโดยการเคลื่อนจุดศูนย์ถ่วงไปทางด้านที่โคลงเคลง ผลกระทบจากผิวน้ำอิสระอาจกลายเป็นปัญหาในเรือที่มีห้องบรรทุกสินค้าขนาดใหญ่ที่บรรจุสินค้าไม่เต็ม ถังเชื้อเพลิง หรือถังน้ำ (โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากถังเหล่านั้นกินพื้นที่ตลอดความกว้างของเรือ) หรือจากการเกิดน้ำท่วมโดยอุบัติเหตุ เช่นที่เคยเกิดขึ้นในอุบัติเหตุหลายครั้งที่เกี่ยวข้องกับเรือเฟอร์รี่ แบบโรลออน/โรลออฟ

หากช่องหรือถังบรรจุของเหลวว่างเปล่าหรือเต็ม จุดศูนย์กลางมวลของเรือจะไม่เปลี่ยนแปลงขณะที่เรือโคลงเคลงไปมา (ในกรณีที่มีลมแรง คลื่นสูง หรือขณะเคลื่อนที่หรือเลี้ยวอย่างกะทันหัน) อย่างไรก็ตาม หากช่องบรรจุของเหลวนั้นเต็มเพียงบางส่วน ของเหลวในช่องนั้นจะตอบสนองต่อการโคลงเคลง การเอียง การหมุน การกระชาก การแกว่ง หรือการหัน ของเรือ ตัวอย่างเช่น เมื่อเรือโคลงเคลงไปทางด้านซ้าย ของเหลวจะเคลื่อนที่ไปทางด้านซ้ายของช่องบรรจุ และจะทำให้จุดศูนย์กลางมวลของเรือเคลื่อนไปทางด้านซ้ายด้วย ซึ่งจะมีผลทำให้การกลับสู่แนวตั้งของเรือช้าลง

โมเมนตัมของของเหลวปริมาณมากที่เคลื่อนที่ทำให้เกิดแรงพลวัตมหาศาลซึ่งต้านกับผลของการคืนตัว เมื่อเรือกลับสู่แนวตั้ง การโคลงเคลงยังคงดำเนินต่อไป และผลกระทบจะเกิดขึ้นซ้ำที่ด้านตรงข้าม ในทะเลที่มีคลื่นลมแรง สิ่งนี้อาจกลายเป็นวงจรป้อนกลับเชิงบวกทำให้การโคลงเคลงแต่ละครั้งรุนแรงขึ้นเรื่อยๆ จนในที่สุดก็เอาชนะผลของการคืนตัวเคลงและนำไปสู่การพลิคว่ำ แม้ว่าการแกว่งซ้ำๆ ที่มีขนาดเพิ่มขึ้นมักเกี่ยวข้องกับผลกระทบของพื้นผิวอิสระ แต่ก็ไม่ใช่เงื่อนไขที่จำเป็น ตัวอย่างเช่น ในกรณีของเรือSS  NormandieและMS  al-Salam Boccaccio 98การสะสมของน้ำอย่างค่อยเป็นค่อยไปจากการดับเพลิงทำให้เรือพลิคว่ำจากการโคลงเคลงอย่างต่อเนื่องเพียงครั้งเดียว

เพื่อลดอันตรายนี้ เรือบรรทุกสินค้าจึงใช้ช่องบรรจุสินค้าหรือถังของเหลวขนาดเล็กหลายช่องแทนที่จะใช้ช่องขนาดใหญ่จำนวนน้อย และอาจใช้แผ่นกั้นภายในช่องบรรจุสินค้าหรือถังของเหลวเพื่อลดผลกระทบจากพื้นผิวอิสระต่อตัวเรือโดยรวม การรักษาระดับของช่องบรรจุสินค้าหรือถังของเหลวแต่ละช่องให้ว่างหรือเต็มอยู่เสมอเป็นอีกวิธีหนึ่งในการลดผลกระทบและปัญหาที่เกิดขึ้นเรือบรรทุกน้ำมันไฮดรอลิกใช้น้ำเพื่อแทนที่น้ำมันที่เบากว่าเพื่อให้ถังเต็มอยู่ตลอดเวลา^{[ 3 ]}ถังหรือช่องที่ไม่ได้อยู่คร่อมเส้นศูนย์กลางของเรือมีแนวโน้มที่จะเกิดการสั่นสะเทือนที่ทำให้เสียเสถียรภาพน้อยกว่า ในทำนองเดียวกัน ช่องแคบๆ (เรียงจากหัวเรือไปท้ายเรือ) และช่องที่อยู่สุดขอบห่างจากเส้นศูนย์กลางมีแนวโน้มที่จะทำให้เกิดความไม่เสถียรน้อยกว่า

น้ำท่วม การรั่วไหลของสินค้าเหลว หรือน้ำที่เข้ามาโดยไม่ตั้งใจ (จากฝน คลื่น หรือความเสียหายของตัวเรือ) ในห้องโดยสารหรือบนดาดฟ้าของเรือ และผลกระทบจากผิวน้ำที่เกิดขึ้น มักเป็นสาเหตุหนึ่งที่ทำให้เกิดอุบัติเหตุ เรือล่ม และการเสียชีวิต เช่น การสูญเสียเรือTEV  Wahine (เวลลิงตัน นิวซีแลนด์ เมษายน 1968) เรือ MS  Herald of Free Enterprise (ซีบรูจจ์ เบลเยียม มีนาคม 1987) และ เรือ MS  Estonia (ทะเลบอลติก กันยายน 1994) ในกรณีของเรือเฟอร์รี่ RORO al-Salam Boccaccio 98 (ทะเลแดง กุมภาพันธ์ 2006) ขั้นตอนการดับเพลิงที่ไม่เหมาะสมทำให้เกิดน้ำท่วม นำไปสู่ความไม่เสถียรและการล่ม ในทั้งสองกรณีของal-Salam Boccaccio 98และCosta Concordiaการเอียงอย่างรุนแรงเกิดขึ้นทันทีหลังจากที่เรือเลี้ยวอย่างแรง ทำให้ปริมาณน้ำที่ไม่เสถียร (จากความเสียหายจากการชนในกรณีหลัง) ไหลทะลักจากด้านหนึ่งของเรือไปยังอีกด้านหนึ่ง

ปรากฏการณ์พื้นผิวอิสระสามารถส่งผลกระทบต่อยานพาหนะทุกประเภท รวมถึงเรือ (ซึ่งพบได้บ่อยที่สุด) รถ บรรทุกและรถพ่วงบรรทุก สินค้า หรือของเหลว(ทำให้เกิดการพลิกคว่ำหรือหักเลี้ยว) และอากาศยาน (โดยเฉพาะเครื่องบินดับเพลิงและเครื่องบินเติมน้ำมันเชื้อเพลิง ซึ่งแผ่นกั้นช่วยลดผลกระทบแต่ไม่สามารถขจัดผลกระทบได้ทั้งหมด) คำว่า "ปรากฏการณ์พื้นผิวอิสระ" หมายถึงของเหลวที่อยู่ภายใต้แรงโน้มถ่วงพลศาสตร์ของของเหลวที่กระฉอกเป็นสาขาที่ครอบคลุมทั้งปรากฏการณ์พื้นผิวอิสระและสถานการณ์ต่างๆ เช่น ยานอวกาศ ซึ่งแรงโน้มถ่วงไม่มีผล แต่แรงเฉื่อยและโมเมนตัมมีปฏิสัมพันธ์กับกลศาสตร์ของไหลที่ซับซ้อน ทำให้เกิดความไม่เสถียรของยานพาหนะ

เพื่อลดผลกระทบของพื้นผิวอิสระที่อาจทำให้เรือพลิคว่ำ ข้อกำหนดทางกฎหมายจึงมีผลบังคับใช้กับเรือทุกลำทั่วโลกภายใต้อนุสัญญา SOLASและ ประมวล กฎหมายระหว่างประเทศว่าด้วยเสถียรภาพของเรือ^{[ 4 ]}

• ความสูงเมตาเซนทริก
• พลวัตการกระฉอก

• การอภิปรายเกี่ยวกับผลกระทบของพื้นผิวอิสระบนเว็บไซต์ของ Transport Canada ลิงก์ได้รับการอัปเดตเมื่อวันที่ 15 กุมภาพันธ์ 2011
• สาเหตุที่เป็นไปได้ของภัยพิบัติเรือเฟอร์รี่
• คู่มือการตรวจสอบเรือทางทะเลเก็บถาวรเมื่อวันที่ 23 สิงหาคม 2554 ที่Wayback Machine
• Marine Engineer World - ภาพเคลื่อนไหวที่แสดงให้เห็นถึงผลกระทบของรูปทรงของห้องต่อปรากฏการณ์พื้นผิวอิสระ เก็บถาวรเมื่อ 2012-07-20 ที่Wayback Machine