Manual On Hydrography

[Mohamed Hashem]

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

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