Введение
Компонент движения плавающего объекта вниз по ветру, обусловленный ветром, представляет собой количество дрейфового движения вниз по ветру плавающего объекта в воде, вызванного компонентом ветрового вектора, который перпендикулярен движению объекта вперед. В Национальном приложении к Международному руководству по поиску и спасению в воздухе и на море под свободой движения понимается "движение поискового объекта по воде, вызванное ветром, дующим на открытую поверхность". Однако, в результате общее движение объекта состоит из свободного дрейфа и движения верхнего слоя океана, вызванного поверхностными течениями, приливными течениями и океанскими течениями. Объекты с большим воздействием каждого элемента будут испытывать большее дрейф и общее движение по воде, чем те, у кого меньше воздействия. Навигатор или пилот на судне должен скорректировать заданный курс, чтобы компенсировать дрейф и более важный набор и дрейф, всеобъемлющий термин для дрейфа, который включает в себя ошибку рулевого управления судна. Это определение имеет ограничения, поскольку оно не учитывает асимметрию нестандартных объектов поиска. Например, судна с глубоким проходом и/или затопленные судна превышают эталонную глубину 1,0 м и подвержены большему влиянию течений, в то время как морские каяки и/или доски для серфинга имеют очень маленький фриборд и подвержены большему влиянию ветровых течений.
Leeway is the amount of drift motion to leeward of an object floating in the water caused by the component of the wind vector that is perpendicular to the object’s forward motion. The National Search and Rescue Supplement to the International Aeronautical and Maritime Search and Rescue Manual defines leeway as "the movement of a search object through water caused by winds blowing against exposed surfaces". However, the resultant total motion of an object is made up of the leeway drift and the movement of the upper layer of the ocean caused by the surface currents, tidal currents and ocean currents. Objects with a greater exposure to each element will experience more leeway drift and overall movement through the water than ones with less exposure. A navigator or pilot on a vessel must adjust the ordered course to compensate for the leeway drift and more important set and drift, an all encompassing term for drift that includes the steering error of the vessel.</blockquote>
This definition has limitations, as it does not address the asymmetry of non standard search objects. For example, deep draft vessels and/or swamped vessels exceed the reference depth of 1.0m and are affected more so by the currents while sea kayaks and/or surfboards have a very small freeboard and are affected more so by the wind driven currents.
Баланс сил
Ветер, течения и волны составляют баланс сил для любого дрейфующего объекта. Достаточная информация об этих силах, а также о форме дрейфующего объекта должна дать правильный результат дрейфа объекта. Ричардсон (1997) и Брейвик и Аллен (2008) отметили, что на частях объекта, подверженных воздействию воздуха и течения, имеются аэродинамические и гидродинамические компоненты подъема и сопротивления ветра и тока. На рисунках 1 и 2 показаны различные компоненты рыночной свободы. Наиболее значительным компонентом дрейфа является компонент с ветром, который сопоставим с гидродинамическим и аэродинамическим сопротивлением. Очень важно включить компонент дрейфа, который перпендикулярен компоненту вниз по ветру, называемый компонентом поперечного ветра дрейфа свободного хода, который сопоставим с гидродинамическим и аэродинамическим подъемом.
Косвенный метод
Косвенный метод оценивает свободный отклик, вычитая вектор морского течения из вектора общего смещения для оценки вектора свободы отклик. Этот метод был пропитан ошибками сбора данных от ошибок скольжения на дрейфующих буях до навигационных ошибок при определении положения буев. Большую часть времени дрейферы, которые использовались для измерения тока, не располагались в том же положении, что и дрейфующий объект. Кроме того, ветер определялся по показаниям анемометров, которые имели тенденцию переоценивать скорость ветра на 10-метровом эталонном уровне. Комбинация ошибок сделала этот метод менее точным, чем прямой метод. Allen и Plourde (1999) перечислили семнадцать исследований, в которых использовался косвенный метод получения свободы действий.
Прямой метод
Прямой метод измеряет относительное движение цели через воду путем подключения токомера непосредственно к цели дрейфа. Первое исследование, в котором использовался прямой метод, было проведено Сузуки и Сато (1977). Они позволили 3,9 м бамбуковой штанге дрейфовать с корабля на предписанной длине, измерили направление дрейфа и время, необходимое для выплат линии, и регрессировали эти переменные против скорости ветра корабля. Фицджеральд и другие. (1993) первыми использовали прямой метод с использованием автономных целей с пробегом у побережья Ньюфаундленда, что устранило многие ошибки, связанные с косвенным методом, и обеспечило непрерывную запись пробега для объекта поиска в различных океанических условиях. Многие из исследований, перечисленных в Allen and Plourde (1999), использовали электромагнитные токомеры S4, произведенные компанией InterOceans System, Inc. Другие токомеры включают токомер Aanderaa (DCS 3500), который использовал доплеровские методы для дистанционного обнаружения токов, и акустический токомер Argtonaut XR компании Sontek. Allen и Plourde (1999) перечислили восемь прямых исследований, проводившихся с 1977 по 1999 год. В общей сложности 95 типов целевых объектов с возможностью маневра были изучены в ходе 25 различных полевых исследований, включавших 40 типов спасательных плотов, 14 небольших судов и 10 рыболовных судов. Другие цели включают в себя пилоты, доски для серфинга, парусные лодки, спасательные капсулы, самодельные плоты, отходы лодок рыболовных судов и медицинские/канализационные отходы. На рисунке 3 изображены четыре различных объекта поиска. Полный список объектов маржа действия представлен в Allen and Plourde (1999) и Allen (2005).
Моделирование расхождения в пределах свободы действий
Моделирование расхождения в пределах свободы действий является сложной проблемой, но она очень интересна поисково-спасательным агентствам. Модели первого и второго поколений использовали аналитические методы для моделирования дивергенции. Они смоделировали дивергенцию полей в терминах только угла полей из-за их неспособности решать сложные физические процессы. Статистические модели, однако, имеют возможность разрешить пробелы с точки зрения компонентов поперечного и нисходящего ветра. Поэтому, чтобы получить более полное решение по поводу свободы в статистических моделях, важно найти диапазон компонентов свободы в направлении ветра и в направлении ветра отдельно в зависимости от скорости ветра. В исследовании, проведенном Алленом (2005), использовался ограниченный и неограниченный анализ линейной регрессии для определения коэффициента приветствия и встречного ветра от скорости свободы движения и углов расхождения, полученных в Allen and Plourde (1999) для всех соответствующих объектов свободы движения по поиску и спасению. Его методология, а также подробный список коэффициентов для каждого объекта рычагов действия можно найти в Allen (2005). Его результаты были включены в новейшее поколение моделей поиска и спасения, используемых Береговой охраной США и Норвежскими совместными координационными центрами спасения (JRCC). Система оптимального планирования поиска и спасения (SAROPS) и норвежская модель SAR вычисляют чистую траекторию объектов поиска и обеспечивают область плотности вероятности на основе методов Монте-Карло. Успех модели стохастической траектории зависит от качества и разрешения воздействия окружающей среды и точных расчетов свободы движения дрейфующего объекта.