Manual on Hydrography - Part 6
بسم الله الرحمن الرحيم
أعزائى نستكمل معا رحلة مانيوال الهيدروغرافيا بالمقالة السادسة
تتسبب الأمواج فى أغلب حركة السفن في البحار وهى حركات فى غاية التعقيد وقد لا ينطبق عليها أي قوانين هندسية… فى بعض الأحيان …. صحيح أن بعضها يمكن حسابه مثل حركة تقدم السفن للأمام أو الدوران ولكن فى أغلب الأحوال لايمكننا ذلك
كل الحركات التى تخضع لها السفن يمكن أن نعرفها بمساعدة ما يسمى نقطة مركز الثقل أو center of mass ونقطة مركز ثقل أى سفينة هى نقطة تخيلية فى الفراغ تمثل المركز التى يتوزع عنده وزن السفينة بالتساوى
لذا فهى النقطة التى تتحرك عندها السفينة اذا اثرت عليها قوة ما وحول تلك النقطة يوجد ثلاثة محاور ( تشبه تلك المحاور الكارتيزية التى درستها فى الهندسة التحليلية)
انظر الصورة التالية
المحور X أو العرضى across track
المحور Y أو الطولى along track
المحور Z أو الرأسى vertical
وتتعرض السفينة فى البحر لحركات متتابعة متنقلة على طول تلك المحاور الثلاثة فى ثلاثة أنواع كالأتى:
الحركة للامام أو للخلف يطلق عليها surge (تلفظ سيرج بتعطيش حرف الجيم)
الحركة بشكل جانبى لليمين أو لليسار يطلق عليها sway (تلفظ سواى)
الحركة لأعلى ولأسفل بشكل عمودى يطلق عليها heave
وإلى جانب ذلك هناك ثلاثة حركات أخرى مصاحبة لما سبق هى عبارة عن إلتفاف السفينة حول تلك المحاور وهى كالآتى: انظر الصورة التالية
الإلتفاف حول المحور X ينتج حركة تسمى pitch
الإلتفاف حول المحور Y ينتج حركة تسمى roll
الإلتفاف حول المحور Z ينتج حركة تسمى yaw
وستصادف ذلك التعبير كثيرا فى أغلب المراجع التى تتحدث عن موضوعنا هذا
the ship has six degrees of freedom to its motion.
جدير بالذكر أن حركة السفن حول المحاور (roll, pitch & yaw) لا يمكن السيطرة عليها بمحركاتها بينما تستطيع السفينة التحكم فى حركتها من النوع (surge, sway & heave) عن طريق محركاتها
وفى الصورة المرفقة رقم 3 نستطيع ان نرى بوضوح شكل السفينة وتمايلها وما يسببه ذلك من وجود زاوية ميل مع كل حركة من الحركات السابقة
ومن حسن الحظ أنه – كما وضحنا آنفاً – أن أنظمة تحديد الموقع (مثل الـ GPS) تستطيع تحديد أقل تحرك للسفينة من النوع sway, surge & yaw .....أليس كذلك ؟ نعم تستطيع تحديد latitude, longitude and heading (ولكن كيف نستطيع تحديد إتجاه السفينة heading عن طريق الـ GPS ؟ أولا هناك البوصلات الجيروسكوبية التى تستخدم للحصول على إتجاه الشمال الحقيقى طول الوقت ولكن باستخدام الـ GPS لابد أن تكون السفينة فى حركة دائمة للحصول على إتجاه السفينة حسابيا فكيف يستطيع GPS تحديد إتجاه السفينة طول الوقت حتى أثناء رسوها ؟ يمكن ذلك بإستخدام أنوع معينة من المستقبلات التى تتصل بإثنان من الهوائيات فى وقت واحد حيث يثبت الهوائى الأول فى مقدم السفينة والثانى فى مؤخرها ويتم حساب اتجاه السفينة حسابيا من موقع كل هوائى
The integration of GPS information provides a means of determining the vessel’s heading through the use of two GPS antennas in a base line, usually oriented longitudinally to the vessel’s bow.)
إذن نحتاج لجهاز يمكننا من تسجيل حركة السفينة من النوع roll, pitch & heave
وهى أجهزة تسمى Vertical Reference Unit أو اختصارا VRU
والآن السؤال الأهم لماذا نستخدم أجهزة تصحيح حركة السفن ؟
للإجابة على هذا السؤال لابد أن نذكر أن العمل بالـ Single Beam Echo Sounders (SBES) يتطلب الكثير من خطوط المسح والتى بدورها تستهلك الكثير من الوقت بسبب ضرورة التزام سير السفينة عليها بدقة مع عمل معايرة للجهاز كل يوم للتأكد من أن سرعة إنتشار الصوت فى الماء التى تم إستخدامها تعطى قراءات صحيحة للأعماق
وإذا عرفنا مسبقا أن سرعة عملية المسح محدوده ومايحدث للسفينة من درفلة أثناء إبحارها كل ذلك يؤدى إلى تقليل دقة القراءات
بالاضافة إلى نقطة هامة جدا وهى أن الـ SBES يقيس العمق فى نقاط محددة من قاع البحر لذا فهو لا يقدم صورة حقيقية عن طبوغرافية القاع إلا إذا تم تكثيف خطوط المسح وتقليل المسافات بينها بشكل كبير وكل ذلك يزيد من وقت المسح وبالتالى تكلفته انظر الصورة التالية
فكان الحل الذى بدأ فى الظهور منذ الستينيات وهو ما يطلق عليه Multi Beam Echo Sounder (MBES) وهو عبارة عن مسح القاع بمجموعة من المذبذبات فى وقت واحد و بمعنى آخر مسح قطاع من قاع البحر بعرض وليكن 100 مترا فى خط واحد بدلا من عشرة خطوط انظر الصورة التالية
http://www10.0zz0.com/2009/06/02/03/527363427.jpg
فى هذا النوع يستخدم مصفوفة من المذبذبات التى تعطى العمق فى أكثر من نقطة فى وقت واحد انظر الصورة المرفقة رقم 6
وهنا يكون إستخدام أجهزة الـ VRU حتمى ... لا تصح أى بيانات قبل تصحيح حركة سفينة المسح motion compensation
وللحديث بقية .... تابعونا
Manual on Hydrography - Part 7
بسم الله الرحمن الرحيم
زملائى الأعزاء من المفترض أن تكون تلك المقالة السابعة استكمالا لما سبق حسب سياق مانيوال الهيدروغرافيا ولكن من وجهة نظرى لا يجب الانتقال إلى الحديث عن الـ MBES قبل أن نتناول نقطتين فى الـSBES وهو موضوع تلك المقالة وهو مجرد تلخيص سريع لخبرات عملية تعتبر استكمالا للحديث عن الـ SBES... فتحملونى
قواعد عامة لعمل خطوط المسح فى المناطق الساحلية
وسنستخدم مصطلح عام بين من يعملون فى هذا المجال وهو "تجرية" الخطوط وهو مرادف لمعنى تحديد خط وعمل survey على طوله .... فى مرحلة مبدئية لاختيار الخط ضع فى اعتبارك أن خطة العمل لابد أن تحقق شرطين أساسيين هما:
1- لابد أن يكشف المسح على طول تلك الخطوط طبوغرافية القاع بأقرب شكل ممكن للواقع و فى نفس الوقت لابد أن يتم ذلك فى أقل وقت ممكن أي بأقل عدد ممكن من الخطوط لاتنسوا العمل فى البحر يتطلب الكثير من التجهيزات مثل: إيجار سفن المساحة وهو باهظ جدا يصل لستة آلاف دولار أمريكى فى اليوم وأكثر (بدون مبالغة) فضلا عما يتطلبه العمل من وقود للسفينة وزيوت وخلافه ومياه نقيه للطاقم والمساحين والطعام ومن يعده (طاقم الخدمة والنظافة وغسيل الملابس) ... موضوع طويل ومكلف ... ويقال عن وقت العمل فى البحر time = money
2- لابد من التأكد تماما من أنه لا يوجد أي خطر على سفينة المسح أثناء العمل بتلك الخطوط ... فيجب على رئيس فريق العمل Party Chief Surveyors التأكد قبل العمل – فى المكتب طبعا ومن خرائط الأدميرالية البريطانية – عدم وجود حطام سفن قديمة أو أي عوائق خطره من هذا النوع (فى المياه الإقليمية لدولة الكويت مازال هناك حقول الغام بحرية حتى الآن ومرسومة على خرائطها البحرية )
وأثناء تجرية الخطوط فى الحقل راع الآتى:
ترتيب تجرية الخطوط لابد أن يكون بأسلوب منطقي ومسجل فى جداول
جميع الخطوط مستقيمة تمام وهو أمر صعب فى البحر فالسفينة فى الغالب تتحرك فيما يشبه الخط الزجزاج lines crooked ولاسيما على السرعات البطيئة فإذا حدث ذلك سيكون هناك فجوات gab بين خطوط المسح هنا اطلب من الربان إعادة الخط ... (ومفهاش كسوف دى شغلته) وإلا فمعالجة البيانات ستكون مستنتجه فى تلك الفجوات وبمعنى آخر بيانات غير صحيحة ولا تلجأ لأسلوب ملء الفجوات بخطوط إضافية إلا فى أضيق الحدود وهناك بُعد آخر للموضوع أنك لن تستطيع أن تجزم أن السفينة قد مرت فى تلك الفجوات برغم أن البرنامج سيرسم الخطوط فى تلك المنطقة وهو أمر غير مرغوب فيه أثناء تقديم تقارير عملية المسح
لابد أن تكون المسافات التى تفصل بين الخطوط متساوية
لابد أن تكون سرعة سفينة المسح ثابتة طول الوقت مابين 2-3 عقدة ( صعبه اوى دى إلا إذا كان معك ربان شاطر ونصف أخطاء العمل تأتى من هنا وهو أمر خارج عن الإرادة فنحن لا نختار ربابنة السفن)
يتم تجرية خطوط إضافية إذا ما ظهر فجوات فى عملية المسح
المسافات بين الخطوط يجب ألا تتعدى على الطبيعة نصف سنتيمتر إذا ما وقعتها على الخريطة بمقياس الرسم المطلوب
لابد أن تكون اتجاهات تلك الخطوط عمودية على الاتجاه العام لخطوط الكنتور فى المنطقة والسؤال : إذا كنت أنا ذاهب لعمل مسح فى المنطقة فكيف لى أن أعرف الاتجاه العام لتلك الخطوط ؟ ببساطه إبحث عن أى مسح قديم تم للمنطقة أو قريبا جدا منها ... لا تقلق ستجد ... أو على الأقل أنظر فى خرائط الادميرالية البريطانية ستأخذ فكره عامة ولكنها كافيه وإذا كنت تمسح منطقة بجانب الساحل فخطوط الكنتور ببساطه موازية للساحل
ولفهم سبب ذلك ... دعنا نتخيل مثلا أننا قمنا بعمل مسح على طول خطوط الكنتور ستكون القراءات تشبه ما يلي:
3.0 – 3.2 – 3.1 – 3.5 – 3.5 – 3.9 – 4.0 – 3.9 – 3.5 – 3.2- 3.0 – 3.4 – 3.5
ودا الخط اللى بعده
5.9 – 5.4- 5.5 – 5.9 – 5.3- 5.2 - وهكذا فأين نجد قراءات تعطينا خط كنتور 4 متر بالطبع البرنامج سيستنتج ذلك وهذا هو الخطأ والآن انظر لتلك القراءات
3.3 – 3.5- 3.9 – 4.3- 4.8 – 5.0 – 5.6 – 6.1- 6.8- 6.9 – 7.4
وهذا هو المطلوب أن تجد القراءات كلها على نفس هذا المنوال ولن يحدث ذلك إلا إذا كانت تجرية الخطوط عمودية على خطوط الكنتور أي أننا نعطى البرنامج أماكن الكنتور الحقيقية وهكذا ........ هل فهمتم قصدي ؟ عظيم والصورة التالية توضح ما سبق
وهناك خطوط أخرى تسمى خطوط التحقق check lines ويكون اتجاهها عمودى على خطوط المسح الرئيسية ولكن المسافات البينية أكبر تصل لخمسة أضعافها والغرض منها التحقق من أن الأعماق المقاسة فى نقط تقاطعات الخطوط الرئيسية مع الفرعية تعطى نفس القراءة (فى حدود 20 سم وعلى حسب دقة الجهاز)
الحالة الوحيدة الشاذة هى جس الأعماق أمام أرصفة الموانئ البحرية هنا يجب أن يكون تجرية الخطوط موازية لرصيف الميناء وعلى مسافة تتيح لشعاع الايكوسوندر أن يصل لقاع البحر قبل الاصطدام بستائر الرصيف فيتسبب ذلك فى قراءات خاطئة
كيفية السير أو التوجيه على تلك الخطوط:
الطرق القديمة والتي ما تزال مستعمله فى بعض الحالات الخاصة كالأنهار محدودة الاتساع أو بجانب الساحل مباشرة وبشكل عام لمناطق مسح غير كبيرة نسبيا كالآتى:
إذا كان المطلوب عمل مسح بعرض مسطح مائي غير كبير بين الضفتين من الممكن أن نستعمل طريقة tag line وفيها يتم شد سلك من الصلب بين الضفتين يعمل كدليل لتوجيه قارب المسح كالمبين بالصورة التالية
إذا كان المطلوب عمل مسح لمنطقة ضحلة وقريبة من الساحل يمكن استعمال شواخص تثبت على الشاطئ ويتم التوجيه عليها كالمبين فى الصورة التالية بحيث يكون المسافة بين كل شاخص والذى يليه هو المسافات البينية والشاخص الأمامي اقصر من الخلفي وعلى مسافة مناسبة لطول الخط المراد مسحه
يمكن استعمال التيوديوليت إذا توفر نقطة بريه معلومة الإحداثيات يمكن إحتلالها بالجهاز ورؤية قارب المسح أثناء حركته وفيها يتم رصد القارب بزاوية لا تزيد عن 2 دقيقة بحيث نضمن أنه يسير فى خطوط مستقيمة ويستعمل وسيلة اتصال (VHF radio ) ليتمكن الراصد على التيودوليت من إخبار المسجل على الايكوسوندر وقت أخذ القراءة كالصورة التالية
الطريقة الحديثة وتصلح لكافة الحالات ولاسيما المناطق المتسعة جدا والبعيدة عن الساحل (كأغراض استخراج النفط من قاع البحر)
بإستعمال البوصلات الجيروسكوبية Gyro compass وأجهزة الـ DGPS وبرامج المساحة و الصورة التالية تبين شاشة برنامج HyPack وفى هذه الطريقة راع الآتي
الفترة الزمنية التى تفصل بين كل قراءة (للعمق) والتى تليها تعتمد على سرعة السفينة وعلى العموم الأفضل أن تكون كل خمس ثوان أو يمكن ضبط البرنامج على طريق المسافات وهنا لا تختار مسافة على الطبيعة تقابل أكثر من 2 سم على مقياس رسم الخريطة غالبا 10 متر كحد أقصى (لو سرعة السفينة 3 عقدة فذلك معناه أن السفينة تقطع متر ونصف كل ثانية)
وللحديث بقية .... تابعونا
