Leeway - Leeway

Leeway , rüzgar vektörünün nesnenin ileri hareketine dik olan bileşeninin neden olduğu suda yüzen bir nesnenin rüzgar altı yönünde sürüklenme hareketi miktarıdır . Uluslararası Havacılık ve Denizcilik Arama ve Kurtarma El Kitabına Ulusal Arama ve Kurtarma Eki, hareket serbestliğini "bir arama nesnesinin açıkta kalan yüzeylere karşı esen rüzgarların neden olduğu su içinde hareketi" olarak tanımlar. Bununla birlikte, bir nesnenin sonuçta ortaya çıkan toplam hareketi, yüzey akıntıları, gelgit akıntıları ve okyanus akıntılarının neden olduğu okyanusun üst tabakasının hareketinden ve sürüklenmeden oluşur . Her bir elemente daha fazla maruz kalan nesneler, daha az maruz kalan nesnelere göre suda daha fazla sürüklenme ve genel hareket yaşayacaktır.

Bir gemideki bir seyrüsefer veya kılavuz kaptan, geminin dümen hatasını içeren sürüklenme için her şeyi kapsayan bir terim olan rüzgara karşı sürüklenmeyi ve daha önemlisi set ve sürüklenmeyi telafi etmek için sıralı rotayı ayarlamalıdır . Bir yolculuk sırasında bu ayarların yapılmaması, kötü seyir sonuçları verecektir. Bowditch'in American Practical Navigator'ı (1995), navigasyon ilkeleri için kapsamlı bir ücretsiz rehber sunar.

Bir nesne, su yolunda seyreden bir gemi gibi aktif bir nesne veya can salı, sürüklenen enkaz gibi pasif bir nesne veya sudaki bir kişi (PIW) olarak sınıflandırılabilir (Şekil 3). Pasif bir nesne, en büyük yatay sürüklenmeyi deneyimleyecektir ve iç su yollarında ve açık okyanuslarda arama ve kurtarmaya (SAR) katılanlar için son derece önemli olan bu sürüklenmedir.

Arama ve Kurtarmada Leeway

Leeway Parametrelerinin Tanımı

• ${\displaystyle L_{\alfa }}$Rüzgar yönü açısı ( ) : Rüzgar yönü pozitif ve sola negatif olacak şekilde sağa doğru bir sapma ile rüzgarın estiği yön eksi rüzgar yönü sürüklenme yönü. Sıfır derecelik bir rüzgarlık açısı, teknenin doğrudan rüzgar yönünde sürüklendiğini gösterir. Şekil 1 ve şekil 2'ye bakın.
• Leeway Velocity Vector (|L| cm/s) : Rüzgar hızının büyüklüğü. Leeway hızı her zaman pozitiftir. Rüzgar hızı ve açısı, rüzgar hızı vektörünün kutupsal koordinatlarıdır.
• Leeway'in rüzgar yönü (DWL) ve Yan Rüzgar (CWL) bileşenleri : Rüzgar hızı vektörüne göre dikdörtgen koordinatlarda ifade edilen rüzgar yönü hız vektörünün bileşenleri. Yan rüzgar bileşeni, SAR nesnesinin rüzgar yönü yönünden sapmasıdır. Pozitif yan rüzgar bileşenleri rüzgarın sağındaki sapma ve negatif yan rüzgar bileşenleri rüzgarın solundaki sapmadır.
• Leeway Rate : Rüzgar hızının 10 metrelik referans seviyesine ayarlanmış rüzgar hızına bölümü.
• Göreceli Rüzgar Yönü : Rüzgarın estiği yön, SAR nesnesinin seçilen bir ekseni ve referans noktası etrafında derece cinsinden ölçülür.
• Iraksama Açısı : Bir rüzgarlık nesneleri kategorisi için temsili rüzgarlık açıları aralığı. Belirli bir rüzgar rüzgarı nesnesinin sürüklenme yörüngesi için zaman içinde net rüzgar rüzgarı açısı elde edilerek ve daha sonra ortalama rüzgar boşluğu açısını ve standardı belirlemek için bir rüzgar enerjisi kategorisindeki bir dizi rüzgar rüzgarı nesnesinin bir dizi rüzgar rüzgarı sürüklenme yörüngesi için tekrar ortalama alınarak hesaplanabilir. kategori için leaway açısının sapması . Iraksama açısı, daha sonra, belirli bir çalışmaya bağlı olarak, rüzgar hızı açısının standart sapmasının iki katı veya rüzgar hızının ortalama artı bir standart sapması veya ortalama artı rüzgar hızının iki standart sapması olarak hesaplanır.

Leeway Iraksama

Arama ve kurtarmanın en önemli unsurları, bir arama nesnesinin bilinen son konumunu doğru bir şekilde değerlendirmek ve geçmişe, mevcut ve tahmini çevresel koşullara göre gelecekteki konumunu doğru bir şekilde tahmin etmektir. Arama nesnesi, rüzgar ve akıntının hız profillerinde yüksek dikey kesmeye sahip iki dinamik sınır tabakası içinde yer aldığından, Fitzgerald et al. (1993), atmosferik ve okyanus referans seviyelerini standartlaştırmaya yardımcı olan operasyonel bir boşluk tanımı önerdi:

Leeway, rüzgarların (10m referans yüksekliğine ayarlanmış) ve dalgaların neden olduğu 0,3 m ile 1,0 m derinlik arasında ölçülen yüzey akımına göre hareket ederken arama nesnesindeki rüzgar yönü yönüne göre SAR nesnesinin hız vektörüdür. "

Standart olmayan arama nesnelerinin asimetrisini ele almadığından bu tanımın sınırlamaları vardır. Örneğin, derin çekim gemileri ve/veya bataklık gemileri, 1.0m referans derinliğini aşar ve akıntılardan daha fazla etkilenirken, deniz kanoları ve/veya sörf tahtaları çok küçük bir serbest bordaya sahiptir ve rüzgarla tahrik edilen akıntılardan daha fazla etkilenir.

Kuvvetler Dengesi

Rüzgar, akıntı ve dalgalar, sürüklenen herhangi bir nesne için kuvvet dengesini oluşturur. Sürüklenen cismin şeklinin yanı sıra bu kuvvetler hakkında yeterli bilgi, cismin doğru bileşke kaymasını vermelidir. Richardson (1997) ve Breivik ve Allen (2008), cismin havaya ve akıntıya maruz kalan kısımlarında rüzgar ve akımın aerodinamik ve hidrodinamik kaldırma ve sürükleme bileşenlerinin bulunduğunu belirtmişlerdir. Şekil 1 ve 2, çeşitli boşluk bileşenlerini göstermektedir. Rüzgar yönünde sürüklenmenin daha büyük bileşeni, hidrodinamik ve aerodinamik sürüklenme ile karşılaştırılabilir olan rüzgar yönü bileşenidir. Hidrodinamik ve aerodinamik kaldırma ile karşılaştırılabilir olan, rüzgar yönündeki sürüklenmenin yan rüzgar bileşeni olarak adlandırılan rüzgar yönü bileşenine dik olan sürüklenme bileşenini dahil etmek çok önemlidir. Yan rüzgar bileşeni, sürüklenme nesnesinin düz rüzgar yönünde yön değiştirmesine neden olur. Boşluk sapması, arama nesnesinin yanı sıra çevreye de bağlıdır. Ayrıca, cismin rüzgara göre ilk yönelimi cismin yolunu değiştirecektir. Arama nesnesinin rüzgar yönü yönünün sağına mı yoksa soluna mı sapacağı bilinmemektedir, bu nedenle rüzgar yönü sapması değerleri aralığı, gerçek yörüngenin belirlenmesinde önemlidir.

Leeway Ölçme Yöntemleri

Sürüklenen arama nesnelerinin hareket boşluğunu ölçmek için iki yöntem vardır: dolaylı ve doğrudan. 1993'ten önce yapılan iki çalışma dışında tüm çalışmalarda dolaylı yöntem kullanılmıştır (Breivik ve diğerleri, 2011).

Dolaylı Yöntem

Dolaylı yöntem, rüzgar rüzgarı vektörünü tahmin etmek için toplam yer değiştirme vektöründen bir deniz akıntısı vektörünü çıkararak rüzgar boşluğunu tahmin eder. Bu yöntem, sürüklenen şamandıralardaki kayma hatalarından şamandıra konumunun belirlenmesindeki seyir hatalarına kadar veri toplama hatalarıyla delik deşik edilmiştir. Çoğu zaman akımı ölçmek için kullanılan drifter'lar sürüklenen nesne ile aynı pozisyonda yer almıyordu. Ayrıca, rüzgarlar, 10 metrelik referans seviyesinde rüzgar hızını olduğundan fazla tahmin etme eğiliminde olan anemometre okumalarıyla belirlendi. Hataların kombinasyonu, bu yöntemi doğrudan yöntemden daha az doğru hale getirdi. Allen ve Plourde (1999), serbest alan elde etmenin dolaylı yöntemini kullanan on yedi çalışmayı listeledi.

Direkt yöntem

Doğrudan yöntem, bir akım ölçeri doğrudan rüzgara karşı sürüklenme hedefine bağlayarak hedefin su içindeki göreli hareketini ölçer. Doğrudan yöntemi kullanan ilk boşluk çalışması Suzuki ve Sato (1977) tarafından yapılmıştır. 3,9 m'lik bir bambu direğin gemiden öngörülen bir uzunlukta sürüklenmesine izin verdiler, sürüklenme yönünü ve hattın ödeme yapması için geçen süreyi ölçtüler ve bu değişkenleri geminin rüzgar hızına göre regrese ettiler. Fitzgerald ve ark. (1993), Newfoundland kıyılarında otonom donatılmış rüzgaraltı hedefleri kullanarak doğrudan yöntemi kullanan ilk kişilerdi; bu, dolaylı yöntemle bağlantılı hataların çoğunu ortadan kaldırdı ve çeşitli okyanus koşullarında arama nesnesi için sürekli bir hareket alanı kaydı oluşturdu. Allen ve Plourde'da (1999) listelenen çalışmaların birçoğu InterOceans System, Inc. tarafından üretilen S4 elektromanyetik akım ölçerleri kullanmıştır. Diğer akım ölçerler, akımları uzaktan algılamak için Doppler tekniklerini kullanan Aanderaa akım ölçeri (DCS 3500) ve Sontek Corporation'ın Argtonaut'unu içerir. XR akustik akım ölçer. Allen ve Plourde (1999), 1977'den 1999'a kadar yürütülen sekiz doğrudan yöntem boşluğu çalışmasını listeledi.

Toplamda, kırk can salı, on dört küçük tekne ve on balıkçı teknesini içeren yirmi beş farklı saha çalışması sırasında doksan beş hareketsiz hedef tipi incelenmiştir. Diğer hedefler arasında PIW'ler, sörf tahtaları, yelkenli tekneler, yaşam kapsülleri, ev yapımı sallar, balıkçı teknesi enkazı ve tıbbi/atık atıklar yer alıyor. Şekil 3, dört farklı arama nesnesini göstermektedir. Allen ve Plourde (1999) ve Allen (2005)'de serbest hareket eden nesnelerin kapsamlı bir listesi bulunmaktadır.

Leeway Diverjansını Modelleme

Rüzgara karşı sapmanın modellenmesi zorlu bir problemdir, ancak arama ve kurtarma kurumlarının oldukça ilgi duyduğu bir sorundur. Birinci ve ikinci nesil modeller, rüzgar boşluğu sapmasını modellemek için analitik yöntemler kullanmıştır. Karmaşık fiziksel süreçleri çözememeleri nedeniyle, rüzgar boşluğu sapmasını tek başına boşluk açısı cinsinden modellediler. Ancak istatistiksel modeller, yan rüzgar ve rüzgar yönü bileşenleri açısından boşlukları çözme yeteneğine sahiptir. Bu nedenle, istatistiksel modellerde daha eksiksiz bir rüzgar boşluğu çözümü elde etmek için, rüzgar yönü ve yan rüzgar rüzgar boşluğu bileşenlerinin aralığını rüzgar hızının bir fonksiyonu olarak ayrı ayrı bulmak önemlidir. Allen (2005) tarafından yürütülen bir çalışma , rüzgar yönündeki ve yan rüzgar katsayısını, Allen ve Plourde'da (1999) elde edilen tüm ilgili arama ve kurtarma rüzgar hızı nesneleri için elde edilen sapma açılarından belirlemek için kısıtlı ve kısıtsız doğrusal regresyon analizini kullanmıştır . Metodolojisi ve her serbest hareket nesnesi için ayrıntılı bir katsayı listesi Allen'da (2005) bulunabilir. Sonuçta ortaya çıkan çabaları, ABD Sahil Güvenlik ve Norveç Müşterek Kurtarma Koordinasyon Merkezleri (JRCC) tarafından kullanılan en yeni nesil topluluğa dayalı arama ve kurtarma modellerine dahil edilmiştir .

Arama ve Kurtarma Optimum Planlama Sistemi (SAROPS) ve Norveç SAR modeli, arama nesnelerinin net yörüngesini hesaplar ve Monte Carlo yöntemlerine dayalı bir olasılık yoğunluk alanı sağlar . Stokastik yörünge modelinin başarısı, çevresel zorlamanın kalitesine ve çözünürlüğüne ve sürüklenen nesne için hassas boşluk hesaplamalarına bağlıdır.

Referanslar