50 Scientific Journals 13(85)
Scientific Journals
Zeszyty Naukowe
Maritime University of Szczecin
Akademia Morska w Szczecinie
2008, 13(85) pp. 50‐53 2008, 13(85) s. 50‐53
Wyprzedzanie na akwenach ograniczonych –
gotowość do podjęcia manewru
Overtaking in restricted basins
– readiness to make the manoeuvre
Piotr Lizakowski
Akademia Morska w Gdyni, Katedra Eksploatacji Statku
81-345 Gdynia, al. Jana Pawła II 3, tel. 058 69 01120, e-mail: piotrliz@poczta.onet.pl
Słowa kluczowe: wyprzedzanie, kolizja Abstrakt
Prowadzenie nawigacji na akwenach ograniczonych związane jest z oceną bezpieczeństwa statku, zwłaszcza podczas wykonywania manewrów antykolizyjnych. W pracy przedstawiono czynniki wpływające na manewr wyprzedzania na obszarach o ograniczonej przestrzeni manewrowej. Zaprezentowano wyniki badań manew-rów wyprzedzania przeprowadzonych na modelach redukcyjnych dla statku typu VLCC.
Key words: overtaking, collision Abstract
Navigation in restricted basins is connected with evaluation of vessel’s safety level, especially during anticol-lision manoeuvres. The paper presents the factors, which have influence on anticolanticol-lision manoeuvres in re-stricted area. The results of the researches concerning overtaking manoeuvres carried out on reduction models for a VLCC ship are presented as well.
Wstęp
Żegluga statkiem na akwenach ograniczonych jest związana z dużym ryzykiem, co jest wynikiem przede wszystkim zredukowanej przestrzeni ma-newrowej. Złożoność nawigacji w strefach rozgra-niczenia ruchu lub na torach podejściowych zwięk-sza poziom zagrożenia statku. Błędna ocena mo-mentu rozpoczęcia manewru wyprzedzania oraz nieuwzględnienie ograniczeń w rejonie wąskich przejść przez oficerów i kapitanów może prowadzić do zagrożenia bezpieczeństwa ruchu [1].
Aby zapewnić bezpieczeństwo żeglugi, statki są zobowiązane do respektowania prawideł określo-nych w MPDM [2]. Zawarte tam prawidła określają wzajemne obowiązki statków morskich w różnych sytuacjach, gdzie dana jednostka może być zmuszona do wykonania manewru wyprzedzania. Jednakże przepisy te zawierają tylko zalecenia i wytyczne ogólnego charakteru – działania
antyko-lizyjne powinny być zdecydowane, wykonane wystarczająco wcześnie, aby minięcie się statków nastąpiło w bezpiecznej odległości. Niestety ta odległość i rodzaj manewrów, które należy wyko-nać, nie są zdefiniowane [3].
Wyprzedzanie na akwenach ograniczonych
Manewr wyprzedzania na ograniczonej prze-strzeni nawigacyjnej wiąże się z analizą i uwzględ-nieniem przez nawigatora wielu czynników ograni-czających, które wyznaczą bezpieczną przestrzeń manewrową:
a) czynniki zewnętrzne (CZ):
natężenie ruchu statków, rozkład występo-wania statków różnych typów i wielkości; parametry toru wodnego (szerokość,
głębo-kość, długość);
warunki hydrometeorologiczne (działanie wiatru i fali, stan morza, widzialność);
Wyprzedzanie na akwenach ograniczonych – gotowość do podjęcia manewru
Zeszyty Naukowe 13(85) 51
pora dnia;
b) czynniki statku własnego i obcego (CW):
statek własny (charakterystyki manewrowe, wielkość jednostki – długość, szerokość, za-nurzenie, prędkość, stan załadowania); wyposażenie nawigacyjne statku własnego; parametry statku wyprzedzanego (kurs,
pręd-kość, wielkość jednostki – długość, szero-kość, zanurzenie);
c) czynnik osoby wykonującej manewr (CL): doświadczenie;
wykształcenie, wiedza; stres;
czas pracy – przemęczenie.
Wyprzedzanie statków na akwenach ograniczo-nych będzie funkcją zmienograniczo-nych, które będą decy-dowały o bezpiecznej odległości rozpoczęcia wy-konania tego manewru.
Aby statek mógł wyprzedzić bezpiecznie inną jednostkę znajdującą się na torze wodnym, należy określić minimalną odległość rozpoczęcia wykona-nia tego manewru, a także wartość wychylewykona-nia płe-twy steru wymaganą dla odchylenia, zmiany kursu. Wykonanie manewru wyprzedzania determinują głównie czynniki zewnętrzne – parametry toru wodnego (długość, szerokość, głębokość) oraz sta-tus innych statków [4].
Podczas manewru wyprzedzania należy ocenić, czy minimalna odległość między statkami w trakcie wykonywania manewru jest bezpieczna ze względu na działanie sił hydrodynamicznych, ponieważ odległość ta definiuje strefę zabronioną dla manew-ru wyprzedzania. Na prostoliniowym torze strefa przyjmuje formę pasów.
Badania na modelach redukcyjnych
Pomiary przeprowadzane na symulatorze ma-newrowym [5] pozwalają jedynie na zbadanie stworzonego i zapisanego już w programie modelu, przez co badania symulatorowe nie są całkowicie wiarygodne. Zatem kolejnym krokiem jest weryfi-kacja badań na modelach redukcyjnych. Weryfika-cję przeprowadzono na jeziorze Slim w Iławie. W badaniach wykorzystano model statku VLCC oraz bulk carrier w skali 1:24 (rys. 1).
Czas przerewersowania silnika statku wyprze-dzającego z całej naprzód na całą wstecz wynosi 6 minut i 4 sekundy.
Model statku VLCC „Blue Lady” był jednostką wyprzedzającą, natomiast bulk carrier obiektem wyprzedzanym. Przeprowadzając badania symula-torowe, osoba wykonująca manewr może pozwolić sobie na wyprzedzenie danej jednostki w założonej przez siebie odległości, doprowadzając nawet do
zderzenia statków. Jeżeli to nastąpi, to dowolnie można zmienić badaną wartość i ponownie wyko-nać pomiar. W badaniach symulatorowych prak-tycznie zostaje wyeliminowany czynnik stresu (np. odpowiedzialność za zniszczenie modelu) u osoby wykonującej manewry. Natomiast podczas prób wykonanych na modelach redukcyjnych, gdzie doprowadzenie do zderzenia może spowodo-wać uszkodzenie modeli, czynnik ludzki był jed-nym z głównych elementów mających wpływ na manewr wyprzedzania (jego rodzaj i moment roz-poczęcia).
Tabela 1. Parametry statku i modelu VLCC „Blue Lady” Table 1. Parameters of the ship and of the VLCC “Blue Lady” model
Dane statku Dane modelu
Długość [m] 324,0 13,5 Szerokość [m] 57,0 2,38 Zanurzenie [m] 20,6 0,86 Wyporność [m] 232660 22,84 a) b)
Rys. 1. Modele wykorzystane do badań: a) VLCC – wyprze-dzający; b) bulk carrier – wyprzedzany
Fig. 1. Models used in the research: a) VLCC – overtaking, b) bulk carrier – overtaken
Piotr Lizakowski
52 Scientific Journals 13(85)
Tabela 2. Nastawy telegrafu dla badanych modeli Table 2. Telegraph setting for the examined models
Prędkość [węzły] Telegraf
„Blue Lady” „Warta”
Cała Naprzód 12,5 12,2
Pół Naprzód 10,2 9,5
Wolno Naprzód 6,5 7,0
Bardzo Wolno Naprzód 2,5 3,8 Badania przeprowadzono na zaprojektowanym torze podejściowym, modele poruszały się z róż-nymi prędkościami: statek wyprzedzający – CN, statek wyprzedzany – BWN.
Wyniki uzyskane z badań na modelach reduk-cyjnych różnią się od tych otrzymanych z prób symulacyjnych. Dla nastaw prędkości: statek wy-przedzający CN, statek wyprzedzany BWN, odle-głość krytyczna S oraz odleodle-głość boczna d jest mniejsza niż wartość uzyskana symulatora manew-rowego. Pomiar polegał na wyznaczeniu
minimal-nej odległości S, czyli momentu, w którym należy rozpocząć zmianę kursu statku poprzez wychylenie płetwy steru na prawą burtę (5°, 10°, 20°, 35°) o zadaną wartość tak, by bezpiecznie wyprzedzić drugi statek. Punktem kończącym pomiar było wy-przedzenie drugiej jednostki i ustabilizowanie się modelu na swoim kursie początkowym.
Analiza wyników badań
Przeprowadzenie badań pozwoliło na uzyskanie wyników prezentujących, w jaki sposób odległość rozpoczęcia manewru S zależy od wychylenia płe-twy steru.
Tabela 3. Wyniki badań Table 3. Research results
Odległość rozpoczęcia manewru wyprzedzania S Wychylenie steru α 0,5 L 2/3 L 1 L 1,5 L 2 L 5 0 0 0 28,32 27,12 10 0 0 61,68 56,16 36,96 20 0 0 105,36 48,48 49,68 35 0 0 158,64 126,72 153,60
Otrzymane wyniki pozwalają na wyznaczenie obszaru, którego przekroczenie w wyniku niepra-widłowego manewru spowoduje zderzenie z mode-lem wyprzedzanym lub uniknięcie kolizji przy jed-noczesnym wyjściu poza granicę strefy albo toru wodnego. Wielkość tego obszaru, a tym samym odległość krytyczna S rozpoczęcia manewru wyprzedzania będzie zależała przede wszystkim od prędkości względnej rozpatrywanych jednostek oraz rodzaju manewru (wartość wychylenia płetwy steru o zadany kąt α).
Manewr wyprzedzania dla kąta wychylenia steru a)
b)
Rys. 2. Manewr wyprzedzania na modelach redukcyjnych (a i b)
Fig. 2. Overtaking manoeuvre on the reduction models (a and b) -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 0,5 1 1,5 2 2,5 S [L]
d [m) Alfa 5 Alfa 10 Alfa 20 Alfa 35
Rys. 3. Wykres zależności odległości bocznej d mijania się modeli funkcji odległości S (w długościach L statku) rozpoczę-cia manewru wyprzedzania dla różnych kątów wychylenia steru
Fig. 3. Graph presenting the relation of the side distance d of passing of the function models to the distance S (in ship lengths
L) of the beginning of the overtaking manoeuvre for different
Wyprzedzanie na akwenach ograniczonych – gotowość do podjęcia manewru
Zeszyty Naukowe 13(85) 53
α = 35° jest działaniem niebezpiecznym i ryzy-kownym, zwłaszcza dla jednostek typu VLCC poruszających się z prędkościami CN, ze względu na bardzo duże siły powstające na płetwie, mogące spowodować jego uszkodzenie – a tym samym utratę możliwości sterowania statkiem.
Na podstawie otrzymanych wyników manewr wyprzedzania można opisać w postaci modelu wie-lomianowego:
(
)
4726 , 1 6075 , 0 69 , 3 6721 , 83 001 , 0 + − + + = S d α α (1) gdzie:d – odległość boczna minięcia jednostek, α – kąt wychylenia steru,
S – odległość rozpoczęcia manewru wyprze-dzania. predicted ob se rv ed
Rys. 4. Rozkład wartości obserwowanych i przewidywanych dla badanego parametru d
Fig. 4. Schedule of the values observed and predicted for the examined parameter d
Wartość (R2 = 0,9509) stanowi wskaźnik jakości dopasowania modelu do danych. Dla przedstawio-nego modelu wynosi ona 0,9509, więc prawie cała zmienność zmiennej zależnej może być objaśniona przez zmienne niezależne włączone do modelu.
Wnioski
Na podstawie przeprowadzonych badań można stwierdzić, że manewr wyprzedzania jest zagadnie-niem złożonym, zwłaszcza na akwenach, gdzie
statki są ograniczone parametrami toru wodnego, stref rozgraniczenia ruchu i warunkami hydro-meteorologicznymi. Weryfikacja na modelach re-dukcyjnych wcześniej prowadzonych badań sy-mulatorowych stwarza możliwość na wyznaczenie dozwolonego obszaru, nieprzekroczenie którego pozwoli na bezpieczne wyprzedzenie danej jed-nostki znajdującej się np. na torze wodnym. Obszar ten będzie również informował nawigatora o tym, na jaką minimalną odległość może się zbliżyć tak, by wykonać manewr wyprzedzania, przy uwzględ-nieniu parametrów ograniczających. Zaprezento-wany model opisujący odległość boczną d mijania się jednostek pozwala na dobór odległości S i wy-chylenia steru o kąt α, by bezpiecznie wykonać manewr – uniknięcia kolizji oraz wyjścia poza tor wodny. Badania na modelach redukcyjnych wyka-zały istotny wpływ czynnika ludzkiego na wykona-nie manewru wyprzedzania na akwenach ograni-czonych – gotowość człowieka do podjęcia tego zadania.
Bibliografia
1. LISOWSKI J.: Komputerowe wspomaganie nawigatora z wy-korzystaniem informacji z systemu ARPA. Przegląd Tele-komunikacyjny, Warszawa 2007.
2. RYMARZ W.: Podręcznik Międzynarodowego Prawa Drogi Morskiej. Wydawnictwo Trademar, Gdynia 1995.
3. PIETRZYKOWSKI Z.: Bezpieczeństwo nawigacji na akwenie ograniczonym – domena rozmyta statków różnej wielkości. Zeszyty Naukowe Akademii Morskiej w Szczecinie, Szcze-cin 2006.
4. URIASZ J.: Kształt i rozmiary stref bezpieczeństwa statku. Zeszyty Naukowe Akademii Morskiej w Szczecinie, Szcze-cin 2006.
5. LIZAKOWSKI P.: Określenie odległości krytycznej rozpoczę-cia manewru wyprzedzania w celu uniknięrozpoczę-cia zderzenia stat-ków. XII Międzynarodowa Konferencja Inżynieria Ruchu Morskiego, Świnoujście 2007.
Recenzent: dr hab. inż. Zbigniew Pietrzykowski, prof. AM Akademia Morska w Szczecinie
