Wiatr pozorny i rzeczywisty

Wiatr mierzony w czasie ruchu statku stanowi ruch powietrza mierzony względem początku układu współrzędnych, jakim jest statek. Wiatr taki nazywamy wiatrem pozornym. Stanowi on wypadkową ruchu statku oraz występującego wiatru rzeczywistego, to jest mierzonego względem układu współrzędnych związanego z nieruchomym punktem na powierzchni oceanu. W Dzienniku Okrętowym oraz sporządzanych depeszach i raportach meteorologicznych podaje się parametry wiatru rzeczywistego; czyli kierunek i prędkość wiatru wiejącego nad powierzchnią morza.

Zamiana wiatru pozornego na wiatr rzeczywisty sprowadza się do odtworzenia wektora wiatru rzeczywistego ze znanych jednej składowej i wypadkowej równoległoboku sił. Znany jest kurs i prędkość statku (składowa) oraz prędkość i kierunek wiatru pozornego (wypadkowa). Znalezienie parametrów wiatru rzeczywistego może być przeprowadzone na kilka sposobów:

1. za pomocą specjalnych diagramów wiatru rzeczywistego, zamieszczanych na przykład w polskich Tablicach Nawigacyjnych (TN 89). Tamże znajduje się szczegółowa instrukcja posługiwania się diagramami. Należy wtedy pamiętać o konieczności zamiany kąta kursowego wiatru na kierunek rzeczywisty (patrz przykład).

2. za pomocą nakresu manewrowego. Przyjmuje się jednolitą skalę prędkości dla prędkości statku i prędkości wiatru pozornego. Na nakresie oznacza się punktem kurs i prędkość statku (koniec wektora ruchu własnego statku) oraz drugim punktem kierunek i prędkość wiatru pozornego (koniec wypadkowej). Prędkość wiatru odczytuje się jako odległość między oznaczonym punktami, w przyjętej skali dla prędkości. Kierunek wiatru odczytuje się, przenosząc równolegle, za pomocą ekierek nawigacyjnych, prostą łączącą oba punkty do środka nakresu i odczytując kierunek na obwodzie nakresu (współrzędne azymutalne). Należy uważać, aby nie pomylić kierunku wiatru o 180° ! (patrz przykład)

3. posiadacze kalkulatorów programowalnych mogą określić parametry wiatru rzeczywistego analitycznie. Wymaga to napisania prostego programu na rozwiązanie trójkąta płaskiego (dane długości dwu boków i kąt między nimi)

4. w ostateczności można wykreślić w skali, zorientowany geograficznie równoległobok sił i odczytać z rysunku kierunek i prędkość wiatru. W tym przypadku należy dokładnie odkładać kąty, sam rysunek nie powinien być zbyt mały, gdyż rośnie wtedy błąd graficzny. Metoda jest pracochłonna, zajmuje dużo czasu.

5. większość systemów map elektronicznych i systemów ARPA współpracujących z DGPS lub GPS ma wejście do wprowadzenia sygnału z wiatromierza. Parametry wiatru rzeczywistego liczone są wtedy na bieżąco. Niektóre systemy mają opcję wprowadzenia parametrów wiatru pozornego z klawiatury, system oblicza parametry wiatru rzeczywistego automatycznie.

6. w sytuacji, gdy występuje uporządkowane falowanie wiatrowe, kierunek wiatru rzeczywistego może być określony z pomiaru namiernikiem (namiernik ustawiamy zgodnie z liniami grzbietów fal, następnie skręcamy o 90°, w kierunku z którego wieje wiatr). Prędkość wiatru szacujemy ze skali Beauforta, korzystając (dokąd nie dojdziemy do wprawy) z tabeli (patrz Tablice Nawigacyjne, instrukcja do wypełniania polskich Dzienników Okrętowych), określając ją w węzłach lub m/s. Szacunek musi być oparty na wyglądzie powierzchni morza, nie zaś wysokości fal ! Dokładność szacunku kierunku i prędkości staje się niewielka przy dużych prędkościach wiatru (Vw > 20-22 m/s). W innych przypadkach ocena prędkości wiatru rzeczywistego rzadko kiedy jest gorsza od  2 m/s, kierunku od 10°.

7. Obecnie bardzo wiele statków jest wyposażonych w wiatromierze nowej generacji (ultradzwiękowe, ciśnieniowe różnicowe, ...), które mają opcję wskazań - albo wiatr pozorny, albo wiatr rzeczywisty. W takiej sytuacji, zanim zacznie się przeliczać parametry wiatru należy sprawdzić jaki wiatr pokazuje wskaźnik wiatromierza.

Przykłady:

Wykorzystanie nomogramu z TN89

Dane:
Na statku płynącym kursem 240° z prędkością 15 w zmierzono wiatr pozorny wiejący z kąta kursowego 70°LB i mający prędkość 10 m/s. Określamy parametry wiatru rzeczywistego:
a: ujednolicamy prędkości do węzłów: 10 m/s = 20 w,
b. przyjmujemy jednolitą skalę dla prędkości statku i wiatru - 1 półokrąg na nomogramie równy 4 w; czerwony opis półokręgów - 4, 8, 12, 16, 20 w.

c. w punkcie odpowiadającym parametrom wiatru pozornego (70°, v = 20 w) oznaczmy punkt; tu czerwona kropka oznaczona Wp(Kk, v),
d. z tego punktu prowadzimy w dół (przeciwnie do ruchu statku) równoległą do pionowych linii na nomogramie, o długości odpowadającej prędkości statku w przyjętej skali prędkości; tu niebieska linia, kończąca się kropką oznaczoną jako Vs,
e. przez punkt Vs prowadzimy prostą z centrum nomogramu (punkt oznaczony jako 0), poza granice ostatniego kręgu; tu zielona linia, oznaczona jako Kkwr.
f. kąt kursowy wiatru rzeczywistego odczytujemy z punktu przecięcia prostej z ostatnim kręgiem; tu ~108°,
g. prędkość wiatru rzeczywistego odczytujemy jako odległość punktu Vs od środka diagramu; tu ~23 w.
    Zachodzi teraz potrzeba zamiany kąta kursowego wiatru rzeczywistego na kierunek wiatru rzeczywistego:
240° - 108° = 132° (odejmujemy; lewa burta),
i ostatecznie określamy parametry wiatru rzeczywistego: kierunek = 132°, prędkość 23 w.
W zależności od tego, z której burty wieje wiatr (LB, PB), wykorzystujemy właściwą część nomogramu.

Wykorzystanie nakresu manewrowego

Dane:
Na statku płynącym kursem 345° z prędkością 15 w zmierzono wiatr pozorny wiejący z kąta kursowego 50°PB o prędkości 10 m/s.
a. Określamy kierunek wiatru pozornego:

345° + 50° = 395°; 395° - 360° = 035° (dodajemy; prawa burta),
b. ujednolicamy prędkości: 10 m/s = ~20 w.
c. przyjmujemy skalę prędkości na nakresie: 1 okrąg = 2 w.
d. W punkcie, odpowiadającym współrzędnym azymutalnym ruchu statku oznaczmy kropkę (punkt); tu na kierunku 345° i 7.5 okręgu (=15 w) niebieska kropka oznaczona S,
e. W punkcie odpowiadającym końcu wektora wiatru pozornego oznaczamy na nakresie kropkę; tu punkt o współrzędnych 035°/10.0, na nakresie oznaczony jako WP (czerwona kropka)
f. prędkość wiatru rzeczywistego określa odległość między punktami S i Wp; zdejmujemy tą odległość nanośnikiem i mierzymy ją od środka nakresu; na rysunku oznaczona przerywaną niebieską linią zakończona czerwoną kropką i oznaczona jako Wr(v) [ Wiatr rzeczywisty, prędkość]. Odległość ta jest w przybliżeniu równa 7.8 kręgu, czyli prędkość wiatru rzeczywistego wynosi 7.8 * 2 = 15,6 w (7.8 m/s),
g. kierunek wiatru rzeczywistego określamy przenosząc równolegle do środka nakresu prostą, łączącą punkty S i Wp o odczytując na obwodzie nakresu kierunek; tu 084° (czerwona ciągła linia oznaczona jako Wr (k)).
    Określony w ten sposób kierunekm wiatru rzeczywistego jest już kierunkiem rzeczywistym i nie wymaga żadnych dalszych przeliczeń.
ASAAM