Хвиля
У контексті руху та навігації під «хвилюванням» ( swell ) розуміються довгі, часто безперервні хвилі, що поширюються по поверхні океану та виникають внаслідок дії віддалених атмосферних систем. Ці хвилі характеризуються більшою довжиною хвилі та періодом порівняно з вітровими хвилями, що утворюються локально. У навігації розуміння хвилювання має вирішальне значення для забезпечення безпеки та ефективності морських операцій, оскільки воно впливає на стійкість судна, його швидкість та витрату палива.
Хвилі зливу утворюються під дією вітру, що дме над великою площею поверхні океану. Основними факторами, що сприяють утворенню цих хвиль, є:
- Швидкість вітру: Сильний вітер спричиняє утворення хвиль 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 краще сформовані хвилі.
Після того, як вітер вщухає або шторм відходить, ці хвилі продовжують поширюватися по океану як хвилі з постійною висотою ( swell), долаючи великі відстані з мінімальною втратою енергії.
Хвилі, що набігають
Інженери зазвичай характеризують хвилі типу « swell » за такими показниками:
- Довгі хвилі: Відстань між сусідніми гребенями хвилі 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 припливу 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 хвилі swell можуть становити ризик втрати керування (втрата контролю над рульовим управлінням) та перевертання, особливо для невеликих суден та суден із високим центром ваги.
Плавання перпендикулярно або проти swell збільшує опір. Як наслідок, це також підвищує витрату палива. Тому судноводії зазвичай планують маршрути. Ці маршрути, навпаки, дозволяють суднам рухатися у напрямку swell . Прогнозування swell висоти хвиль має вирішальне значення для планування; аналогічно, прогнозування swell періоду хвиль 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 впливу « swell » на heave
Інерціальні датчики є критично важливим компонентом у системах активного гасіння swell для морських суден. Вони не зменшують його безпосередньо, а натомість надають важливі дані про рух у реальному часі, які дозволяють активним системам протидіяти впливу swell на судно.
Процес компенсації складається з трьох основних етапів: вимірювання, прогнозування та компенсація.
Датчики поєднують гіроскопи та акселерометри. Вони точно вимірюють рух судна у шести ступенях свободи (6-DOF). Акселерометри вимірюють поступальні рухи. Ці рухи включають heave, surge і sway. Крім того, гіроскопи вимірюють обертальні рухи. Цими рухами є roll, pitch та yaw.
