A ondulação, no contexto de movimento e navegação, refere-se às ondas longas e frequentemente ininterruptas que viajam pela superfície do oceano, originárias de sistemas climáticos distantes. Essas ondas são caracterizadas por seus comprimentos de onda e períodos mais longos em comparação com as ondas de vento geradas localmente. Na navegação, entender a ondulação é crucial para garantir a segurança e a eficiência das operações marítimas, pois afeta a estabilidade, a velocidade e o consumo de combustível da embarcação.
As ondas de ondulação são geradas pelo vento que sopra sobre uma grande área da superfície do oceano. Os principais fatores que contribuem para a formação dessas ondas incluem:
- Velocidade do vento: Ventos fortes geram ondas de maior energia.
- Duração do Vento: Quanto mais tempo o vento sopra, mais energia é transferida para as ondas.
- Fetch: A distância sobre a qual o vento sopra sem interrupção. Um fetch maior resulta em ondas mais desenvolvidas.
Depois que o vento para ou a tempestade se afasta, essas ondas continuam a se propagar pelo oceano como swell, viajando longas distâncias com perda mínima de energia.
Ondas de ondulação
Os engenheiros normalmente caracterizam as ondas de swell por estas métricas:
- Longos Comprimentos de Onda: A distância entre as cristas de ondas sucessivas pode ser significativamente maior do que a das ondas de vento.
- Longos Períodos: O intervalo de tempo entre as cristas de ondas sucessivas (período da onda) é maior, geralmente variando de 10 a 20 segundos ou mais.
- Consistência: As ondas de swell mantêm um padrão mais uniforme em comparação com a natureza irregular das ondas de vento.
Compreendê-lo é vital para manter a estabilidade e a segurança da embarcação. Pode causar arfagem (movimento para cima e para baixo – Pitch) e balanço (movimento de um lado para o outro – Roll) significativos nas embarcações. Arfagem e balanço excessivos podem levar ao deslocamento da carga, estresse estrutural e desconforto da tripulação.
Em certas condições, grandes ondas de swell podem representar risco de broaching (perda de controle da direção) e emborcamento, particularmente para embarcações menores e aquelas com centros de gravidade elevados.
Navegar perpendicularmente ou contra o swell aumenta a resistência. Consequentemente, isso também eleva o consumo de combustível. Portanto, os navegadores geralmente planejam rotas. Essas rotas, em contraste, permitem que as embarcações se movam na direção do swell. A previsão da altura das ondas de swell é fundamental para o planejamento; da mesma forma, a previsão do período das ondas de swell também é essencial para o planejamento. Em última análise, isso ajuda a determinar os ajustes ideais de curso e velocidade. Essas mudanças, além disso, minimizam o uso de combustível. Além disso, elas também ajudam a evitar condições de navegação adversas.
Mitigação do impacto do swell no heave
Os sensores inerciais são um componente crucial nos sistemas ativos de mitigação de ondulação para embarcações marítimas. Eles não mitigam diretamente, mas fornecem os dados de movimento essenciais em tempo real que permitem que os sistemas ativos neutralizem os efeitos da ondulação no navio.
O processo de mitigação envolve três etapas principais: Medição, Predição e Compensação.
Os sensores combinam giroscópios e acelerômetros. Eles medem com precisão o movimento de seis graus de liberdade (6-DOF) da embarcação. Os acelerômetros medem os movimentos de translação. Esses movimentos incluem heave, surge e sway. Adicionalmente, os giroscópios medem os movimentos rotacionais. Esses movimentos são roll, pitch e yaw.
