מדי דרך ומהירות

מדי-דרך/מהירות LOGS, MILES AND KNOTS


ידיעת מהירותו של כלי השיט, חשובה עוד בטרם התחלת המסע, לצורך תכנונו, הן מבחינת הצטידות וחדוש אספקה והן מבחינת היכולת לשנות יעדים במקרי חרום או לעזור לכלי שיט אחרים. המכשור למדידת המרחק שעבר כלי השיט, מחשב בעזרת שעון, גם את מהירותו. גם מכשיר שמודד את הדרך בלבד מלווה ברשום זמן בעזרת שעון כל שהוא, כך שהמהירות מופקת מיידית מחלוקת המרחק בזמן.

נאזכר כאן, שאת המרחקים בים מקובל למדוד ביחידות אורך המכונות מיל-ימי Nautical Mile ארכו של המייל הוא 1852 מטר.
עוד אזכיר שלצרכים מסויימים מקובל שמוש ביחידה המכונה Cable שהיא עשירית של מיל ימי. את המהירות מודדים ביחידות המכונות קשרKNOT=, מהירות של 1 קשר = 1 מיל ימי בשעה, וביחידות של מטרים לשניה, 1852 מטרים ב- 3600 שניות, וזה בקרוב ½מטר בשניה. כלומר אם מדדת את מהירות כלי השיט ביחידות של מטרים לשניה, עליך להכפיל את התוצאה ב-2 כדי לקבל את המהירות בקשרים.

נתאר את אחת השיטות הפשוטות למדידת מהירות כלי השיט. נניח שבכלי שיט, שאורכו 12 מטר הפלנו למים, בחרטומו, גוף צף, ובאותו זמן הפעלנו שעון עצר, שעצרנו כעבור 4 שניות כאשר הגוף הגיע לירכתים. כלומר עברנו 12 מטר ב-4 שניות לכן מהירותנו 3 מטרים בשניה, ולפי המוסבר לעיל נכפיל ב- 2 ונקבל שמהירותנו היא 6 קשר בקרוב. המכשור והנתונים לצורך זה היו :- ידיעת אורך כלי השיט, גוף צף ושעון עצר.


לצורך המדידה,היה הימאי מוריד למים את הקטע עם הלוג עד הקשר הראשון, ומכאן באותה עת הופך את שעון החול ומאפשר לחבל עם הקשרים להשתחרר מתוך גליל , בהמשך הוא ספר כמה קשרים KNOTS השתחררו עד שירד כל החול מהמיכל העליון של שעון החול; עתה נרשמו מספר הקשרים על לוח מיוחד לכך. מפעולה זו קבלו יחידות המהירות בים את הכנוי KNOTS, וכל מיני יומנים, לרשום פעולות וזמנים, קבלו את השם LOG. כדי שתהיה התאמה בין מספר הקשרים שהשתחררו ובין מספר המילים הימיים בשעה שעבר כלי השייט, המרחק בין קשר לקשר תוכנן כך שיתאים למספר השניות הקבוע של שעון החול – אם לדוגמה זמנו הקבוע של שעון החול הוא 14 שניות, ואנו יודעים על פי הגדרה ש- 1852 מטר ב- 3600 שניות הם מהירות של מיל ימי בשעה, עבור 14 שנית נקבל אורךבקירוב
(1852 x 14) / 3600 = 7.2
החסרון העקרי כאן הוא בזה שהזמן קבוע ואורך החבל חייב להשתנות לפי שנוי המהירות, כך שבמהירויות גבוהות דרוש חבל ארוך וכבד. עם פתוח שעוני- עצר נתן הייה להפוך את הפעולה ולשחרר חבל באורך קבוע ולספור כמה שניות חלפו עד שחרורו המלא, וכאן צריך לצור התאמה בין אורך החבל למספר השניות שנספר, כך שכל שניה תייצג 1 מיל ימי בשעה, כלומר מספר השניות יהייה מספר הקשרים. נסה כתרגיל למצא את אורך החבל הדרוש והנוסחה לחשוב המהירות?

מדידת המהירות/דרך באמצעים החדישים יותר נחלקת לשתי אפשרויות:- האחת מדידה ביחס לקרקע מה שמסומן SOG= Speed Over Ground , והשניה מדידה ביחס למים, כלומר מושפעת מזרמים בעצמות ובכוונים שונים ומסומנת SMG= Speed Made Good (ישנם מכשירים שמשתמשים במילה Velocity במקום Speed כך מוצאים את הקצורים VOG VMG ). המשיט חייב לדעת איזה סוג של מד מהירות מותקן בספינתו. מתוך הדגמים הרבים שנפוצים רק הדגמים שמנצלים את תופעת דופלר (DOPPLER LOG או בכנוים האחר SONIC LOG ) הם אלה שמודדים את המהירות האמיתית ביחס לקרקע (תוסבר בהמשך). כל הדגמים האחרים מודדים מהירות ביחס למים. השיטות האחרות למדידת מהירות אמיתית – ביחס לקרקע הן במדידת הזמן בין שתי נקודות FIX שהמרחק בינהן ידוע, ושוב חלוקת המרחק בזמן. נקודות ה-FIX יכולות להיות מתצפית לנקודות חוף שמזוהות גם במפה, או לגורמי שמים או על ידי מקלט רדיו המזהה את אתרי לווינים המיועדים לכך.

מיון מדי המהירות/דרך לפי הטכנולוגיה של המדידה:-

1. מודדים המכילים חישן/ממיר שנגרר או מחובר אל תחתית כלי השיט ומנצל תופעות פיזיקליות שונות, שקשורות בתנועה היחסית שבין כלי השיט והמים, והלחץ שהזרימה גורמת. כל אלה מודדים את המהירות ביחס למים.
2. בכלי שיט המונעים על ידי מדחף הנמצא במים, ואל ציר הסיבוב שלו מחובר מונה סבובים אשר מחובר למתקן תצוגה שמכויל להציג את המהירות בקשרים ביחס למספר סבובי המדחף. מודד מהירות ביחס למים.
3. מדי מהירות המנצלים את תופעת דופלר. התופעה מתיחסת לשנוי שחל בתדירות גלי קול ורדיו כאשר יש תנועה בין המשדר והמקלט. ישנם מספר דגמים המנצלים את התופעה באופנים שונים. באופן כללי רובם כוללים שתי יחידות של משדר/מקלט, שמשדרות בינהן גלים בתדירויות על-קוליות, ההפרשים בתדירות ו/או בזמן המתקפים של השדור בין יחידה ליחידה תלויים במהירות התנועה של כלי השיט, ולכן נתנים להמרה ליחידות של מהירות – ראה תרשים. מודדים אלה הם היחידים, מאלה המחוברים לכלי השיט, שמספקים מהירות אמיתית ביחס לקרקע.

4. מדידת מהירות על ידי מדידת זמן המסע בין שתי נקודות FIX , שהמרחק בינהן ידוע, וחלוקת המרחק בזמן. למרות שגם שיטה זו אינה מדויקת זוהי השיטה המדויקת ביותר והיא משמשת גם לכיול כל דגמי המודדים האחרים. לצורך כיול, מיעדים מסלול שיט במקום מיוחד שבו אין השפעת זרם גלים או רוח ומציבים בחוף שנים או יותר מתקנים , שאתרם ידוע ומסומן במפה, וכן ידוע המרחק בינהם; או לחליפין ממוקמים במים מצופים מיוחדים לכך. כאשר רוצה המשיט לבדוק את שגיאת מד המהירות שלו, הוא מבצע מספר שיוטים בין שתי הנקודות ומשווה את תוצאות החשוב עם קריאות דגם מד- המהירות שבספינתו.

סכום יתרונות וחסרונות מדי-דרך/מהירות

1.לכל השיטות ישנן שגיאות לפחות כאלה המובנות במכשור עצמו ומצויינות על ידי היצרן, ועוד כאלה התלוית בתצפית המשיט ובעצם אי היציבות במהירות כלי השיט, כתוצאה מחכוך (DRAFT, TRIM, FOULING ) והגוי.

2. המודדים השונים אינם מתאימים לכל טווח של מהירויות. על המשיט להכיר את סוג המודד שמותקן בספינתו, וברכישה והתקנה חדשה עליו לבחור מכשיר שמגיב, בדיוק המירבי, לטווח מהירויות השיוט של ספינתו. לדוגמה ה-PITOMETER (או צנור PITOT ), שבעקרונו הוא דוגם את לחץ המים בין שני צנורות (בתחתית כלי השיט) במצב עמידה, לבין הפרש הלחץ שנוצר כתוצאה מתנועת כלי השיט. ההפרש נוצר מכוון שונה של פתחי הצנורות ביחס לכוון זרימת המים בתנועה. מודד זה מדייק יותר במהירויות גבוהות ודגמים שונים שלו נפוצים בכלי טיס. כן גם מה שמכונה לוג- מכני , לוג-פטנטי או WALKER LOG (ראה תמונות סעיף 1 בקטע הקודם ובפרק על DR ) אינו מתאים למהירויות נמוכות, משום שהמדחף הנגרר יטה לשקוע ולאבד את כוחו לסובב את מנגנון הספירה.

3. כל המודדים שהחישן שלהם נמצא במים חשופים לפגיעות מכניות, כסוי בזהומים ואורגניזמים שונים ובליה כימית. כל אלה מחייבים בקורת וטפול. הסוגים הנגררים, שאינם נוחים להפעלה, הם דוקא אלה שנוחים יותר לאחזקה, משום שנתן להרים אותם מהמים תוך כדי הפלגה.

4.מודדים שהחישנים שלהם מחוברים לקרקעית כלי השיט צוברים שגיאה מסחיפת (DRAG ) המים על ידי הקוער של כלי השיט גם אם הוא חלק במיוחד, ומתנועת כלי השיט כמו עליה על גלים טלטולים ופניות ימינה ושמאלה מהמסלול הישר.

5. החישנים שמתרגמים את לחץ המים למתקפים חשמליים, שמזינים מנגנון ספירה אלקטרוני, תלויים באספקת חשמל. כמובן שזו מגבלה בכלי שיט שמוגבלים באספקת החשמל, כידוע גם סוללות דורשות החלפה ודרוש מלאי מספיק ומאוחסן כראוי. דוקא אלה הם הנפוצים ביותר, הן מבחינה זו שהם מתאימים למהירויות נמוכות של כלי שיט משולבים למנוע ומפרשים, והן מבחינת נוחות ההפעלה וההתקנה (ראה חסרונות ב-3 ו-4 ). בתוך קבוצה זו נכללים גלגלי כנפים ומדחפים קטנים לצורותיהם, מדחפים נגררים שמיצרים מתקפים חשמליים (לא אלה המסובבים מכנית מנגנון מניה).

6. מדי- מהירות המנצלים את תופעת דופלר (SONIC LOG ), וכאלה המנצלים תופעות אלקטרו מגנטיות הם אלה המגיבים בדיוק טוב יותר לטווח גדול של מהירויות. גם אלה חשופים לשגיאות שהוזכרו בסעיפים 3, 4 ו-5 ; וכן הם המורכבים ביותר מבחינה טכנולוגית, ותקלות באלה, דורשות טפול יקר של מומחים, גם מחירם הראשוני גבוהה וכיולם מורכב. נזכיר שנית – מכל הנ"ל רק אלה המנצלים את תופעת דופלר הם אלה שמודדים מהירות ביחס לקרקע.

מבחינת "ימאות טובה" עדיף ונתן לרכוש דגמים של מד-מהירות/דרך שנתן להזינו משנים או יותר חישנים שונים כך שמתקבל שלוב של תכונות רצויות ונתן לבקר את מצב "בריאותו" של חישן אחד ביחס לשני. לדוגמה בתמונה להלן אפשרות שלוב חלופי של גלגל-כנפיים (PADDLE WHEEL ) ומדחף נגרר (TRAILING IMPELLER ).