У контексті руху та навігації під «хвилюванням» розуміють довгі, часто безперервні хвилі, що поширюються по поверхні океану та виникають у віддалених метеорологічних системах. Ці хвилі характеризуються більшою довжиною хвилі та періодом порівняно з вітровими хвилями, що утворюються локально. У навігації розуміння swell вирішальне swell для забезпечення безпеки та ефективності морських операцій, оскільки воно впливає на стійкість судна, його швидкість та витрату палива.
Хвилі прибійного хвилювання утворюються під дією вітру, що дме над великою площею поверхні океану. Основними факторами, що сприяють утворенню цих хвиль, є:
- Швидкість вітру: Сильний вітер викликає хвилі з більшою енергією.
- Тривалість вітру: чим довше дме вітер, тим більше енергії передається хвилям.
- Фетч: Відстань, на яку вітер дме без перерв. Чим більший фетч, тим більш розвинені хвилі.
Після того як вітер стихає або шторм відходить, ці хвилі продовжують поширюватися по океану у вигляді swell, долаючи великі відстані з мінімальною втратою енергії.
Хвилі прибою
Інженери зазвичай характеризують swell за такими показниками:
- Довгі хвилі: Відстань між сусідніми гребенями хвиль може бути значно більшою, ніж у вітрових хвиль.
- Довгі періоди: Часовий інтервал між послідовними гребенями хвилі (період хвилі) є довшим і часто становить від 10 до 20 секунд або більше.
- Однорідність: Хвилі від прибою мають більш рівномірний характер порівняно з нерівномірними вітровими хвилями.
Розуміння цього є життєво важливим для забезпечення стійкості та безпеки судна. Це може спричиняти значне вертикальне коливання (рух вгору-вниз — «пітч») та бічне коливання (рух з боку в бік — «рол») суден. Надмірне вертикальне та бічне коливання може призвести до зміщення вантажу, навантаження на конструкцію та дискомфорту екіпажу.
За певних умов великі swell можуть становити ризик втрати керованості (втрата контролю над кермом) та перевертання, особливо для невеликих суден та суден з високим центром ваги.
Плавання перпендикулярно або проти swell опір. Як наслідок, це також підвищує витрату палива. Тому навігатори зазвичай планують маршрути. Ці маршрути, навпаки, дозволяють суднам рухатися у swell . Прогнозування висоти swell є важливим для планування; аналогічно, прогнозування періоду swell також є ключовим для планування. Зрештою, це допомагає визначити оптимальний курс та коригування швидкості. Крім того, ці зміни мінімізують витрату палива. Більше того, вони також допомагають уникнути важких умов плавання.
Зменшення swell на heave
Інерціальні датчики є вирішальним компонентом у системах активного пом’якшення наслідків swell для морських суден. Вони не пом'якшують його безпосередньо, а радше надають важливі дані про рух у реальному часі, які дозволяють активним системам протидіяти ефектам swell на судно.
Процес пом’якшення включає три основні кроки: вимірювання, прогнозування та компенсацію.
Датчики поєднують гіроскопи та акселерометри. Вони точно вимірюють рух судна за шістьма ступенями свободи (6-DOF). Акселерометри вимірюють поступальні рухи. Ці рухи включають heave, surge та sway. Крім того, гіроскопи вимірюють обертальні рухи. Ці рухи — roll, pitch та yaw.
