Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Для американской группы см Leeway (группа) . Об альбоме Ли Моргана см. Lee-Way .

Leeway - это величина сноса с подветренной стороны объекта, плавающего в воде, вызванная составляющей вектора ветра, которая перпендикулярна поступательному движению объекта. [1] Национальное приложение по поиску и спасанию к Руководству по международному авиационному и морскому поиску и спасанию определяет свободу действий как «движение поискового объекта в воде, вызванное ветром, дующим на открытые поверхности». [2] Однако результирующее полное движение объекта складывается из дрейфа с запасом хода и движения верхнего слоя океана, вызванного поверхностными течениями, приливными течениями и океанскими течениями . [3] Объекты с большей подверженностью каждому элементу будут испытывать больший дрейф и общее движение через воду, чем объекты с меньшим воздействием.

Навигатор или пилот - сигнал на судне необходимо отрегулировать упорядоченный ход , чтобы компенсировать дрейф дрейф и более важного набор и дрейф , всеохватывающей термин для дрейфа , который включает ошибку рулевого управления судна. [1] Невыполнение этих настроек во время рейса приведет к плохим навигационным результатам. [3] Bowditch в американский Практические Navigator (1995) предлагает полный бесплатный путеводитель по навигации принципам.

Объект можно классифицировать как активный объект, такой как корабль, плывущий по водному пути, или как пассивный объект, такой как спасательный плот, дрейфующие обломки или человек в воде (PIW) (Рисунок 3). Пассивный объект испытает наибольшую свободу действий, и именно этот дрейф имеет первостепенное значение для тех, кто занимается поисково-спасательными операциями (SAR) на внутренних водных путях и в открытых океанах.

Свободный путь в поисково-спасательных операциях [ править ]

  • Рисунок 1. Связь между относительным направлением ветра (RWD) и углом отклонения. [4]

  • Рис. 2. Взаимосвязь между скоростью и углом отклонения от ветра и компонентами отклонения при боковом и нижнем ветре. [4]

  • Рисунок 3. 5,5-метровый V-образный корпус, открытый скиф, спасательный плот Tulmar на 4 человека, спасательный плот Beaufort на 20 человек и причальный бокс объемом 1 кубический метр. [3]

Определение параметров Leeway [ править ]

  • Leeway Angle ( ) : направление сноса с запасом минус направление, в котором дует ветер, с отклонением вправо от ветра до положительного, а влево от отрицательного. Нулевой угол отклонения означает, что судно дрейфует прямо по ветру. См. Рисунок 1 и рисунок 2. [4]
  • Вектор скорости отклонения (| L | см / с) : величина скорости отклонения. Свободная скорость всегда положительная. Скорость и угол отклонения являются полярными координатами вектора скорости отклонения. [4]
  • Компоненты подветренного (DWL) и бокового (CWL) ветра Leeway : компоненты вектора скорости свободного движения, выраженные в прямоугольных координатах относительно вектора скорости ветра. Составляющая бокового ветра - это отклонение объекта SAR от направления с подветренной стороны. Положительные компоненты бокового ветра - это дивергенция справа от ветра, а отрицательные компоненты бокового ветра - это дивергенция слева от ветра. [4]
  • Скорость отклонения : скорость отклонения, деленная на скорость ветра, установленную на 10-метровый контрольный уровень. [4]
  • Относительное направление ветра : направление, с которого дует ветер, измеряется в градусах относительно выбранной оси и контрольной точки объекта SAR. [4]
  • Угол расхождения : типичный диапазон углов отклонения для категории объектов с отклонением. Его можно рассчитать путем получения чистого угла отклонения с течением времени для траектории сноса конкретного объекта с ограничением, а затем повторного усреднения для серии траекторий смещения с ограничением для ряда объектов с отклонением в категории отклонения, чтобы определить средний угол отклонения и стандарт отклонение угла отклонения для категории. Затем рассчитывается угол расхождения как удвоенное стандартное отклонение угла отклонения, или среднее значение плюс одно стандартное отклонение угла отклонения, или среднее значение плюс два стандартных отклонения угла отклонения, в зависимости от конкретного исследования. [3]

Leeway Divergence [ править ]

Наиболее важными элементами поиска и спасания являются точная оценка последнего известного местоположения поискового объекта и точное прогнозирование его будущего положения с учетом ретроспективных, текущих и прогнозируемых условий окружающей среды. Поскольку поисковый объект расположен внутри двух динамических пограничных слоев с высоким вертикальным сдвигом в профилях скорости ветра и течения, Фитцджеральд и др. (1993) предложили рабочее определение свободы действий, которое помогло стандартизировать исходные уровни атмосферы и океана:

Leeway - это вектор скорости объекта SAR относительно направления по ветру в поисковом объекте, когда он движется относительно поверхностного течения, измеренного на глубине от 0,3 до 1,0 м, вызванной ветром (с поправкой на эталонную высоту 10 м) и волнами. " [5]

Это определение имеет ограничения, так как не учитывает асимметрию нестандартных объектов поиска. Например, глубоководные и / или затопленные суда превышают контрольную глубину 1,0 м и в большей степени подвержены влиянию течений, в то время как морские каяки и / или доски для серфинга имеют очень маленький надводный борт и в большей степени подвержены влиянию ветровых течений. [4]

Баланс сил [ править ]

Ветер, течение и волны составляют баланс сил для любого дрейфующего объекта. Достаточная информация об этих силах, а также о форме дрейфующего объекта должна дать правильный результирующий дрейф объекта. Ричардсон (1997) и Брейвик и Аллен (2008) [6] отметили, что существуют аэродинамические и гидродинамические компоненты подъемной силы и сопротивления ветра и течения на частях объекта, подверженных воздействию воздуха и течения. [6] [7]На рисунках 1 и 2 показаны различные компоненты свободы. Более крупная составляющая дрейфа с запасом хода - это составляющая по ветру, которая сопоставима с гидродинамическим и аэродинамическим сопротивлением. Очень важно включить компонент сноса, который перпендикулярен компоненту с подветренной стороны, называемый компонентом бокового ветра сноса с запасом хода, который сравним с гидродинамической и аэродинамической подъемной силой. [6]Составляющая бокового ветра заставляет дрейфующий объект отклоняться от прямого направления по ветру. Возможное отклонение зависит от объекта поиска, а также от окружающей среды. Кроме того, первоначальная ориентация объекта относительно ветра изменит его траекторию. Неизвестно, будет ли объект поиска отклоняться вправо или влево от направления с подветренной стороны, поэтому диапазон значений дивергенции с запасом хода важен для определения фактической траектории. [3]

Методы измерения свободы действий [ править ]

Существует два метода измерения расстояния для дрейфующих поисковых объектов: косвенный и прямой. Все исследования, проведенные до 1993 г., за исключением двух, использовали косвенный метод (Breivik et al., 2011). [8]

Косвенный метод [ править ]

Косвенный метод оценивает запас хода путем вычитания вектора морского течения из вектора полного смещения для оценки вектора отклонения. Этот метод был пронизан ошибками сбора данных, от ошибок проскальзывания дрейфующих буев до навигационных ошибок при определении положения буев. В большинстве случаев дрифтеры, которые использовались для измерения тока, не находились в том же месте, что и дрейфующий объект. Кроме того, ветра были определены анемометрами показаний, которые , как правило , чтобы переоценить скорость ветра на уровне эталонного 10-метрового. Сочетание ошибок сделало этот метод менее точным, чем прямой метод. [4] Allen and Plourde (1999) перечислили семнадцать исследований, в которых использовался косвенный метод получения свободы действий.

Прямой метод [ править ]

Прямой метод измеряет относительное движение цели через воду, прикрепляя измеритель тока непосредственно к цели смещения с запасом хода. Первое исследование с использованием прямого метода было проведено Сузуки и Сато (1977). Они позволили бамбуковому шесту длиной 3,9 м отойти от корабля на заданную длину, измерили направление сноса и время, необходимое для того, чтобы леска выпала, и регрессировали эти переменные в зависимости от скорости ветра корабля. [4] Фитцджеральд и др. (1993) были первыми, кто применил прямой метод с использованием автономных снаряженных целей с запасом хода у побережья Ньюфаундленда, что устранило многие ошибки, связанные с косвенным методом, и обеспечило непрерывную запись данных о свободном расстоянии для объекта поиска в различных условиях океана. [5] Во многих исследованиях, перечисленных в Allen and Plourde (1999), использовались электромагнитные измерители тока S4, произведенные InterOceans System, Inc. Другие измерители тока включают измеритель тока Aanderaa (DCS 3500), в котором использовались методы Доплера для дистанционного измерения токов, и Argtonaut компании Sontek Corporation. Акустический измеритель тока XR. Аллен и Плурд (1999) перечислили восемь исследований с произвольным использованием прямых методов, проведенных с 1977 по 1999 год.

Всего было изучено девяносто пять типов целей с запасом хода в ходе двадцати пяти различных полевых исследований, которые включали сорок типов спасательных плотов, четырнадцать малых судов и десять рыболовных судов. Другие цели включают в себя PIW, доски для серфинга, парусники, спасательные капсулы, самодельные плоты, обломки рыболовных судов и медицинские / канализационные отходы. [4] На рисунке 3 изображены четыре различных объекта поиска. Исчерпывающий список объектов с запасом хода есть у Аллена и Плурда (1999) и Аллена (2005).

Моделирование расхождения с дистанционным управлением [ править ]

Моделирование дивергенции с запасом хода - сложная проблема, но она очень интересует поисково-спасательные службы. В моделях первого и второго поколения использовались аналитические методы для моделирования дивергенции смещения. Они смоделировали расхождение с запасом хода только с точки зрения угла отклонения из-за своей неспособности разрешить сложные физические процессы. Статистические модели, однако, могут определять запас хода в терминах бокового и подветренного компонентов. Таким образом, чтобы достичь более полного решения вопроса о свободе в статистических моделях, важно найти диапазон составляющих допуска по ветру и боковому ветру отдельно в зависимости от скорости ветра. [3] В исследовании, проведенном Алленом (2005), использовалась ограниченная и неограниченная линейная регрессия.анализ для определения коэффициентов встречного и подветренного ветра на основе скорости и углов расхождения, полученных в Allen and Plourde (1999) для всех соответствующих объектов с запасом хода при поиске и спасании. Его методологию, а также подробный список коэффициентов для каждого объекта допуска можно найти у Аллена (2005). [3] Его результаты были включены в последнее поколение ансамблевых поисково-спасательных моделей, используемых Береговой охраной США и Норвежскими объединенными координационными центрами спасения (JRCC).

Система оптимального планирования поисково-спасательных операций (SAROPS) и норвежская модель SAR вычисляют чистую траекторию поисковых объектов и предоставляют область плотности вероятности на основе методов Монте-Карло . [6] Успех модели стохастической траектории зависит от качества и разрешающей способности воздействия окружающей среды и точных расчетов запаса хода для дрейфующего объекта.

Ссылки [ править ]

  1. ^ а б Боудич. (1995). Американский практический навигатор. Паб. № 9. Издание 1995 г. Гидрографический / Топографический Центр Агентства Защитного Картографирования. Bethesda, MD. стр.116.
  2. ^ Национальный комитет поиска и спасения, (2000). «Национальное приложение США по поиску и спасанию к Международному руководству по поиску и спасанию на море», Вашингтон, округ Колумбия
  3. ^ Б с д е е г Аллена, (2005). Дивергенция с дистанционным управлением. Отчет правительства подготовлен для Министерства внутренней безопасности США. Январь 2005 г. CG-D-05-05. Получено с http://oai.dtic.mil/oai/oai?verb=getRecord&metadataPrefix=html&identifier=ADA435435 .
  4. ^ a b c d e f g h i j k Аллен и Плурд (1999). «Обзор Leeway: полевые эксперименты и реализация». Отчет по контракту подготовлен для Министерства транспорта США и береговой охраны США. Апрель 1999 г. CG-D-08-99. Получено с http://oai.dtic.mil/oai/oai?&verb=getRecord&metadataPrefix=html&identifier=ADA366414 .
  5. ^ а б Фитцджеральд и др. (1993). «Дрейф общих поисково-спасательных объектов - Фаза II». Отчет по контракту подготовлен для Центра развития транспорта, Transport Canada, Монреаль, TP # 11673E.
  6. ^ а б в г Брейвик и Аллен (2008). «Оперативная поисково-спасательная модель для Норвежского и Северного морей». J Морской Syst, 69 (1-2), 99-113, DOI : 10.1016 / j.jmarsys.2007.02.010 , Arxiv : 1111.1102v1
  7. ^ Ричардсон, (1997). «Дрейфует по ветру: ошибка отклонения в данных о дрейфе корабля». Deep-Sea Research Part I, 44 (11), 1877–1903.
  8. ^ Брейвик, Ø, А. Аллен, К. Мезондье и Дж. К. Рот, 2011: «Дрейф объектов в море, вызванный ветром: метод свободного поля», Appl Ocean Res, 33, стр. 100-109, doi : 10.1016 / j.apor .2011.01.005 , arXiv : 1111.0750v1