Onderwerp: Ideeën voor in het log opnemen van seastate

@3Noreen: ik denk niet dat je uit je boord-instrumenten ‘zomaar’ even iets zinvols over een seastate kan destilleren. Je zou dan ten eerste inzicht moeten hebben hoe jouw boot reageert op elke golffrequentie en golfrichting. Met een tri zou ook de golfhoogte nog van belang kunnen zijn, al kom je mogelijk wel weg met aanname dat dat lineair verloopt (hoe onwaarschijnlijk dat misschien ook lijkt, dat werkt over het algemeen enorm goed voor (in ieder geval) grotere schepen, en zelfs nog voor hele grote golven (18+ meter enzo ). Daarvoor zou je dan per snelheid van je boot EN stroomsnelheid een diffractie-berekening moeten doen (op zich met wat kennis waarschijnlijk wel te doen, maar de software is ‘nogal prijzig’….

Zo werkt het bij golf-meet-boeien ook: van het gemeten signaal wordt de zgn. ‘overdracht’ van de boei (hoe beweegt de boei bij elke inkomende golffrequentie en -richting) afgetrokken. Die overdracht kan je meten, maar dan moet je dus ook de golfconditie meten, of berekenen met diffractie-software.

Er is enige tijd geleden wel een onderzoeksproject geweest om met aan boord geplaatste radars het aankomende golfveld te meten (ook dan moet je weer corrigeren voor de beweging van het schip omdat de radars dan uiteraard meebewegen) en zo een voorspelling te hebben voor de komende 2 minuten van de bewegingen van het schip. Het doel was om een zo gunstig mogelijk moment te kunnen kiezen om een helicopter op het dek te laten landen. Het werkte overigens behoorlijk goed/nauwkeurig! Dus je kan zoals gezegd aan boord wel iets meten waarmee je de seastate kan vastleggen, maar daar heb je wel iets meer voor nodig dan alleen een heave en/of pitch signaal.

Het klopt overigens ook helemaal dat lang niet elke golffrequentie in elke seastate per definitie dezelfde kant op loopt. Op het IJsselmeer zal dat waarschijnlijk wel zo zijn, maar op zee niet (bijv bij een ‘wind sea’ en een ‘swell’ is dat wel heel duidelijk, maar op zee zijn de meeste golven kortkammig, en dat komt omdat er golven uit verschillende richtingen door elkaar lopen.

Als je trouwens nooit meer dan 3 verschillende periodes uit de golven hebt kunnen afleiden, dan zou het golfveld om je heen ook (vrij snel, afhankelijk van hoe dicht die periodes bij elkaar liggen) herhalen. Golven op zee worden juist onregelmatig omdat ze uit heel veel verschillende periodes golven bestaan. Dat zorgt er door interferentie voor dat de golven in een seastate heel erg kunnen verschillen in hoogte en is ook (een belangrijke) reden dat er zogenaamde ‘freak waves’ ontstaan. Een heel bekend voorbeeld daarvan (althans, voor mensen die iets van golven weten) is de ‘Draupner’ golf. Dat is een tijdreeks van een golf gemeten aan boord van een vaststaand platform op de Noordzee, waarbij er in vrij milde golfconditities ineens een heel veel hogere golf voorbij kwam, veel hoger dan wat je volgens de theorie in die seastate kan verwachten.

@JotM: Die formule klopt wel, maar geldt alleen voor diep water. Voor ondiep water wordt ‘ie een beetje lastiger, dan wordt meestal gewerkt met een goal-seek achtige techniek om het juiste golfgetal te vinden. Die is namelijk zowel input als output in de formule(s)

JotM schreef :
Ok ik geloof dat ik het snap. Als het de Doppler verschuiving zo groot is dat de looprichting t.o.v. de boot omkeert.
Maar dit is theoretisch juist. Maar welke windsterkte hoort er bij een golf met een periode van twee sec ? Vanuit een stilstaande waarnemer dan. Twee seconden is de ondergrens volgens de pdf van het handboek hoofdstuk 19. Is mijn boot dan in staat met 8kn af te kruisen ? Ja ik kan sneller gaan dan het golfpatroon maar dat zijn voor zover ik me kan herinneren altijd brekende golven. Helaas ben ik niet zo'n dappere stuurman dat ik die situatie lang durf voort te laten bestaan.

Misschien even terug naar de 1e vraag... seastate loggen.
De vraag die zich opdringt is 'waarom?'

Wat ik me voorstel wat 3Noreen zou willen weten is de impact van een seastate op de planning van de reis: hoeveel langzamer gaan we door de seastate?

Iets dergelijks is iig wat ik voor me zie. Als er een simpele vaststelling van de invloed van golven op de bootprestatie mogelijk is dan kun je daar iets mee doen.
De andere belangrijke variabelen (TWS, TWA, stroming) zijn redelijk netjes te meten, en hun impact op bootprestatie ook.
Golven zijn de uitdaging..... Ik denk dat je niet veel meer nodig hebt dan richting van de golven tov de boot, de hoogte en de frekwentie. De laatste 2 zijn met Heave en Pitch wel te benaderen.
Richting tov de boot kan handmatig in een log....
En na veel loggen kun je dan vast de impact van golven op performance vaststellen, waarbij TWS en TWA belangrijk blijven. Niets slechter voor performance dan 3 kts TWS aan de wind in flinke golven....
Een bijpassende polar activeren (zowel voor prestatie als voor routering) geeft dan betere voorspellingen.

Even over een heel andere boeg: is een snel fluctuerende snelheid, die niet samenhangt met een snel fluctuerende windkracht of -richting, niet een indicator sea state? Dus eigenlijk de mate van fluctuatie van de ongefilterde performance. Of is de sample-rate van de snelheid daarvoor te langzaam / komt de boot daarvoor na het afremmen door een golf te traag weer op gang?

FMJ schreef :
Ja dit is juist. Je kunt met een snel 10Hz gps de golf periode meten of terugzien. Vooral met de COG. De eerste keer dat ik dit ontdekte was kijkend naar mijn plotter scherm wat het scherm aanpast aan de COG. Het was vrij duidelijk waarneembaar dat hier de golf periode in was waar te nemen.

Baasklusje schreef :
De directe aanleiding is dat ik afgelopen zondag van Enkhuizen naar Makkum aan het kruisen was en mij opviel dat ik over stuurboord veel meer last had van de golven dan varend over bakboord. Zodanig zelfs dat ik in de floats ben gaan kijken of daar niet een paar honderd liter water zich in had verzameld. Dat was niet zo.

De tweede reden is dat ik me graag vermaak met het schrijven van software. Nu mijn boordcomputertje is opgeschaald van een Raspberry naar een intel i3. Is er wat rekenkracht over.
Ik kan natuurlijk alles gewoon botweg loggen en dat later uitvogelen maar liever semi real time.
Voor Noreen heb ik afkijkend van Franse pro's. Polars Noreen mer calme, Noreen mer agitée, Noreen mer très agitée. Als de seastate waarde direct voor handen is kun je de preformance met de goede polar uitrekenen.
Verder heb ik in het verleden vaak geconstateerd dat seastate een waarneembaar effect op de drift heeft bij de zelfde bootsnelheid.

3Noreen schreef :
Wind zondag 340, NW. Geulen lopen zeker de 2e helft van je tocht naar Makkum N-Z (oude vloedgeulen).
De golven dus veel meer van voren, dat deel, en zeker 20 of 30 graden afwijkend van de wind?

Drift: elke flinke golf zet je zomaar een meter opzij (als het niet meer is), tenminste mijn waterverplaatser. Heeft een snelle tri daar ook zoveel last van? (mijn boot zit 2 meter diep in die golf....)

Baasklusje schreef :
Wind eerder Noord. Misschien een paar graden Oost.



Ik steek met zwaard 2,2 meter.

3Noreen schreef : Heel weinig en heel kort. Hoe sneller de wind en hoe langer de "catch", hoe langer de golven worden, hoe harder de golven gaan en hoe langer de periode wordt. Tot de golven langer dreigen te worden dan twee maal de waterdiepte, want dan gaan ze vertragen. De periode wordt wel langer.



Bron: waterinfo.rws.nl/#!/kaart/Golv...ervlaktewater___20s/

Zou je wat kunnen met een FFT van de laatste minuut? De basisfrequentie is niet zo belangrijk. Als je boot perfect sinusvormig over de golven deinst is er weinig aan de hand. Hogere ordes zijn vermoedelijk veel maatgevender.

Zoals hierboven gezegd, ik zou het niet teveel theoretiseren vooraf, daar ga je niet uit komen denk ik. Gewoon zo veel mogelijk variabelen meenemen die je kunt meten, en via regressie-analyse kijken welke factoren effect hebben op bootsnelheid. En kijk ook naar niet lineaire effecten, en onderlinge samenhang van variabelen. Zo kun je een model bouwen dat zoveel mogelijk variatie verklaard, met zo min mogelijk ruis. Wat daarbij wel belangrijk is dat de gemeten snelheid (SOG?) niet te veel (in tijd) gedempt is. Bij het effect van golven wil je zo vaak mogelijk meten om te zien wat het effect is op een zo klein mogelijke tijdschaal.

Ik snap niet helemaal waarom je wilt koppelen aan een echte "seastate" in plaats van het effect op de boot. Ja, om te kiezen uit de juiste polar, maar dat zou ook afhankelijk van koers moeten kunnen.

Simpelste oplossing voor een tri is een verticale accelerometer (simpele imu voor een arduino/raspberri pi volstaat misschien met wat filtering / drift correctie). En dan kun je integreren om tot een ruwe schatting van golfhoogte te komen, en periode is er ook uit te halen ongetwijfeld.

Alle andere pogingen om een echte seastate af te leiden (iets met golflengte, hoogte en periode onafhankelijk van wat de boot doet) lijken me redelijk hopeloos vanwege alle parameters die je mee moet nemen zoals boven geschetst.

Als je nou niet aan een losse sensor wilt zou ik gewoon eens beginnen met die pitch sensor en je snelheid (log?). Ik maak me sterk dat je daarmee wel een brute verticale snelheid kunt schatten, sin(pitch) * snelheid. Integreren over tijd om golfhoogte te schatten en klaar. Om er vervolgens achter te komen dat dat met ruis nog wel eens heel erg lastig kan worden

De gein is, als het je vooral gaat om die polar kiezen, is nauwkeurigheid waarschijnlijk volledig onbelangrijk zolang je het onderscheid maar kunt maken tussen je seastates. Koppelen van je meting aan je seastate schaal zal nog wel enig pragmatisch schatten vereisen. Ik kan me voorstellen dat je per richtingsegment (apparent wind) een andere scheiding krijgt tussen de categorieen.

Als je die keus één keer gemaakt hebt ben je klaar, toch?

ReinierZeilt schreef : Ik weet het. Schreef ik ook al ("op diep water").
En het was niet voor niks dat ik ook al schreef dat ik het listig vind en ik het spoor wel een keer bijster ben.

redshift schreef :
Het is zeker niet de bedoeling om te koppelen aan welke erkende schaal dan ook. Mijn poging is uitsluitend bedoeld om te loggen hoe de bootsnelheid beïnvloed wordt door de aanwezige golven.
redshift schreef :
Zo belangrijk is het ook weer niet dat ik er extra hardware voor ga installeren. De vraag is kan ik met mijn bestaande instrumenten "iets" over de seastate registreren.
redshift schreef :
Het gaat dus inderdaad vooral voor de gein. Het hele zeilen is per slot voor de gein.
redshift schreef :
Mijn idee is dat niet zozeer de golf hoogte de boot afremt maar de steilheid van de golf. Hoeveel de boot om zijn pitch as moet draaien per tijdseenheid zou daarvoor wel eens een maat kunnen zijn.
Misschien toch maar eens wat raw data loggen en kijken of een integraal van sin(pitch) * snelheid
of de integraal van pitch_t-1-pitch_t iets zinvols oplevert.

Zoals ik al voorstelde de eerste afgeleidde van de pitch eens onderzoeken

Ja, iets met de hoekversnelling zou ook kunnen werken. Ik moet zeggen dat ik geen idee heb hoe representatief dat gaat zijn maar daar ga je achter komen (kan zijn dat je tegen de limiet van het massatraagheidsmoment van de boot aanloopt). Waarschijnlijk zijn beide methodes (dpitch/dt en geschatte golfhoogte) imperfect, maar ik vermoed dat je er best een eindje mee kunt komen.

En wat André voorstelt? Eerst maar eens de boel loggen en dan door MiniTab halen voor een anova avalyse?

Gebruik je heave niet?

Gepost met de officiële Zeilersforum-app

boarderbas schreef :
Als je mij een software licentie cadeau doet wil ik dat best wel doen. Maar anders is er geen haar op mijn hoofd die maar overweegt dat soort bedragen aan dit doel uit te geven.

Ik snap eigenlijk nog niet hoe je dit ‘systeem’ zou willen gebruiken (vooropgesteld dat het lukt om er ‘iets’ voor te maken. Zie mijn eerdere post: ik denk niet dat er met de bestaande apparatuur en zonder dedicated software iets nuttigs uitkomt… Je hebt gelijk dat je boot quapitch het meest reageert op de golfhelling/steilheid, want die wordt bepaald door de golfperiode EN golfhoogte . Echter, de golfsteilheid is voor elke golf anders, en dus ook niet constant. Daarnaast is de pitch-response zeker niet lineair met de golfsteilheid. Om het dan nog wat interessanter te maken is de response ook nog eens een keer afhankelijk van je bootsnelheid, en die wordt dan dus hoe dan ook zowel input als output van je ‘systeem’).

Maar wat ik dus nog niet helemaal snap is: hoe wil je dit in de praktijk gebruiken (al snap ik dat een deel van de lol ervan gewoon het proberen werkend te krijgen is)?
Als ik het goed begrijp: Je wil ‘iets’ maken waarmee je de invloed van golven op je snelheid/polar diagram kan bepalen, en dan verschillende polars maken voor verschillende golfcondities. Dan wil je daarna het juiste polair diagram kiezen zodat je kan bepalen of je in die golfconditie optimaal aan het varen bent qua performance. Maar hoe bepaal je dan wat op dat moment het juiste polair diagram voor de huidige golfconditie is? Dat schat je dan gewoon visueel in ofzo?

Ik vind het overigens wel een erg interessant idee, maar mijn vertrouwen in de haalbaarheid is dus helaas niet zo groot..

3Noreen schreef :
Doel je op een dure SPSS (IBM) licentie? er zijn volgens mij ook wel goedkopere alternatieven voor persoonlijk gebruik.

Dat zou ik wel denken ja: R ( cran.r-project.org/ cq nl.wikipedia.org/wiki/R_(softwarepakket) ) (ook voor academisch/professioneel gebruik trouwens)
En dat lijkt mij ook beter op je behoeften aansluiten dan het Statistical Program for the Social Sciences (SPSS).

Nog een naslagwerk erbij en dan kan je helemaal los.




Link

Er is trouwens een Fin bezig de "added resistance in waves" te modelleren, die daarover schrijft op het boatdesign.net forum: www.boatdesign.net/threads/add...n-waves.49546/page-2
Misschien heb je daar nog wat aan.

Voor wat betreft loggen: heb je de mogelijkheid een IMU ter plaatse van het zwaartepunt van je schip aan te brengen?

JotM schreef :
Ik heb geen losse IMU. De pitch komt van een airmar H2183 waar een IMU in zit. Deze hangt tegen de zwaardkast.

JotM schreef :
super, dank je wel, ik kan dit voor mijn werk wellicht ook goed gebruiken!