Analiza stanu kontroli dokładności i niezawodność wskaźników kursu jako czynnik bezpieczeństwa nawigacji

Transkrypt

1 ŁUSZNIKOW Eugeniusz 1 PLESKACZ Krzysztof Analiza stanu kontroli dokładności i niezawodność wskaźników kursu jako czynnik bezpieczeństwa nawigacji WSTĘP Najważniejszym zadaniem stawianym przed nawigatorem jest określenie i realizacja drogi statku pomiędzy portami. Zadanie to musi spełniać dwa podstawowe kryteria, którymi są: kryterium bezpieczeństwa i czasu. Głównie od nich zależą ekonomiczne wskaźniki eksploatacji statku. Efektywność rozwiązania tego zagadnienia zależy przede wszystkim od dokładności i niezawodności informacji wejściowych, które stanowią podstawę do podejmowania dalszych decyzji. Optymalizację wyników uzyskuje się wykorzystując żyroskopowe i magnetyczne wskaźniki kursu, które stanowią pierwotne źródło danych o kierunkach. Dostarczają one informacji dla systemów utrzymujących statek na kursie oraz systemów pozycjonowania i antykolizyjnych. Współczesna nauka do określenia kursu statku wykorzystuje różne prawa fizyki. Znajdują one zastosowanie w kompasach żyroskopowych, magnetycznych oraz satelitarnych. Aktualnie obowiązujące przepisy dopuszczają lub wręcz wymagają stosowania jedynie dwóch rodzajów kompasów: żyroskopowych i magnetycznych. Sytuacja we współczesnej flocie wygląda tak, że z jednej strony istnieją bardzo wysokie wymagania w stosunku do metod i jakości kontroli wskaźników kursu na statkach morskich w warunkach eksploatacyjnych, a z drugiej pojawia się ograniczenie liczebności załóg, nadmiar obowiązków oraz niedostosowanie istniejących procedur do współczesnego wyposażenia statków. Powoduje to odstępstwa od przestrzegania przepisów. Powstał specyficzny dualizm, gdzie z jednej strony istnieje poczucie obowiązku i konieczności przestrzegania tychże przepisów, szczególnie pod presją licznych kontroli, z drugiej hierarchia ważności działań, powoduje dyskomfort psychiczny u nawigatorów. Historia żeglugi światowej zna wiele wypadków spowodowanych nieprawidłowo prowadzoną lub wręcz ignorowaną koniecznością kontroli wskaźników kursu. Podczas zwykłej eksploatacji statku powszechnie wykorzystywane są żyrokompasy, jako dokładniejsze wskaźniki kursu. Jednakże doświadczenia własne autorów oraz przeprowadzone badania wśród kierowników działu pokładowego: starszych oficerów i kapitanów, wskazują jednoznacznie, że każdemu z badanych, w liczbie 1, posiadających średni staż w zawodzie - 16 lat, przynajmniej raz w trakcie pracy na statku uległ awarii żyrokompas. Musieli wówczas oprzeć nawigację o mniej dokładny, ale w pełni autonomiczny, wskaźnik kursu, jaki stanowi kompas magnetyczny. Układ: żyrokompas + kompas magnetyczny spełnia wszystkie wymagania w aspekcie przepisów, ekonomii i bezpieczeństwa nawigacji. Niewykryta lub wykryta z opóźnieniem awaria żyrokompasu często była przyczyną wypadków morskich. Awarią XX-go wieku w rozumieniu powyższych rozważań było wejście na skały, w rejonie Kanału La Manche supertankowca, Torrey Canyon. W wyniku awarii ton ropy naftowej wyciekło do morza. Przyczyną katastrofy była niewykryta awaria żyrokompasu. Z powodu gęstej mgły panowały wówczas warunki ograniczonej widzialności. Podobnych awarii, może z mniejszymi skutkami współczesna nawigacja notuje bardzo wiele. Świadczą o tym statystyki awaryjności floty światowej. Tylko w 01 roku, w obszarze odpowiedzialności PMoU, inspektorzy w porę wykryli 6814 nieprawidłowości z dziedziny bezpieczeństwa nawigacji [10]. 1 E.M. Łusznikow, kpt. ż. w., dr hab. profesor Akademii Morskiej w Szczecinie, Polska, Szczecin, e.lusznikow@am.szczecin.pl K. Pleskacz, kpt. ż. w., dr. inż. Akademia Morska w Szczecinie, Polska, Szczecin, k.pleskacz@am.szczecin.pl 764

2 Rys. 1. Katastrofa supertankowca Torrey Canyon w Kanale La Manche i strefa rozlewu olejowego [1] Przepisy międzynarodowe w zderzeniu z praktyką rejestracji wskazań kompasów prowadzoną na współczesnych statkach handlowych Zarówno kompasy magnetyczne jak i żyrokompasy podlegają przepisom zawartym w Konwencji SOLAS. Zestawienie obowiązujących przepisów międzynarodowych, wymagań i norm dotyczących metod badań, odnoszących się do eksploatacji wskaźników kursu będących na wyposażeniu współczesnych statków handlowych zawarte jest w Dzienniku Ustaw Nr 119, z dnia 10 czerwca 011 r. Wszystkie statki niezależnie od wielkości powinny posiadać: odpowiednio skompensowany kompas magnetyczny lub inne urządzenie niezależne od źródła zasilania, określające kurs statku i pokazujące jego odczyt na głównym miejscu sterowania [rozdział V, prawidło 19, ustęp.1.1]; namiernik lub inne urządzenie niezależne od źródła zasilania zdolne do określenia namiaru w zakresie 360 stopni [rozdział V, prawidło 19, ustęp.1.]; ciągle dostępne środki zapewniające poprawianie kursu i namiaru magnetycznego do rzeczywistego [rozdział V, prawidło 19, ustęp.1.3]; zapasowy kompas magnetyczny, wymienny z kompasem wymienionym w ustępie.1.1, lub inne urządzenie spełniające funkcje wymienione w ustępie.1.1, z możliwością wymiany lub podwojenia wyposażenia. Ten wymóg nie dotyczy statków o pojemności brutto 150 lub mniejszej [rozdział V, prawidło 19, ustęp.3.1]; statki o pojemności brutto 500 i większej powinny posiadać żyrokompas lub inne urządzenie zdolne do określania i pokazywania kursu przez statkowe urządzenia niemagnetyczne oraz do przekazywania informacji o kursie, jako dane wejściowe do urządzeń radarowych, systemów automatycznej identyfikacji lub automatycznych urządzeń śledzenia ech radarowych [rozdział V, prawidło 19, ustęp.5.1]; statki spełniające przepisy prawidła 19 o posiadaniu żyrokompasu powinny również być wyposażone w repetytor żyrokompasu lub inne urządzenie zapewniające wizualizację informacji o kursie na awaryjnym stanowisku sterowania, jeśli takie istnieje [ustęp.5.], oraz namiernik żyrokompasu lub inne urządzenie do brania namiarów w sektorze 360 przy użyciu żyrokompasu lub innego urządzenia wymienionego w ustępie 1. W Konwencji STCW znajdują się wymagania w zakresie wyszkolenia załóg i pełnienia wacht morskich. W części 4 Pełnienie wachty na morzu, w ustępie, ujęte są zagadnienia, co, do których oficer przejmujący wachtę powinien upewnić się osobiście. Jest to między innymi stan operacyjny wszystkich urządzeń nawigacyjnych, które są lub mogą być używane podczas wachty. Dotyczy to również ewentualnych błędów wskazań żyrokompasów i kompasów magnetycznych. W ustępie 34 zawarto wymagania dotyczące kontroli, jakie powinien przeprowadzać regularnie oficer wachtowy. Powinien on upewnić się, czy przynajmniej raz podczas trwania wachty i kiedy to 765

3 możliwe, po każdej ważniejszej zmianie kursu, jest określony błąd kompasu głównego. Powinien sprawdzić prawidłową synchronizację powtarzaczy i kompasu głównego Najważniejszym dokumentem na statku jest Dziennik Okrętowy. Powinien on zawierać wszystkie informacje służące do rejestracji i odtworzenia przebiegu podróży. Wraz z mapą są jedynymi dokumentem uznawanym przez wszystkie organizacje morskie. Zapisy w dzienniku umożliwiają odtworzenie wszelkich zdarzeń, które miały miejsce podczas rejsu. Kadet już od samego początku powinien wiedzieć, że jakiekolwiek zafałszowanie informacji zapisywanej w dzienniku okrętowym jest złamaniem prawa, a co najgorsze dobrej praktyki morskiej. Zapisy w dzienniku okrętowym powinny być traktowane z największą uwagą i zawsze odzwierciedlać rzeczywisty przebieg podróży. Celem wyeliminowania rutynowej, codziennej kontroli jakości pracy wskaźników kursu na niektórych współczesnych statkach stosowane są systemy zautomatyzowane. Porównują one wskazania z żyrokompasu i kompasu magnetycznego. W przypadku różnicy większej niż graniczna, ustawiona przez operatora aktywowany jest alarm. Jednakże nadal jest to wzajemne porównywanie dwóch źródeł informacji. Należy pamiętać, że porównanie dwóch źródeł informacji zapewnia możliwości kontroli układu na poziomie elementu o gorszej dokładności. Zwykle jest to kompas magnetyczny. Przeprowadzone przez autorów badania wykazały, że główną i wielokrotnie jedyną stosowaną w praktyce metodą kontroli dokładności i niezawodności wskaźników kursu jest właśnie porównywanie ich wzajemnych wskazań. Zachowując zasadę obiektywności i dokonując zapisów wskazań żyrokompasu oraz kompasu magnetycznego powinny pojawić się różnice pomiędzy wartościami kursów rzeczywistych uzyskanych z obu urządzeń. Już a priori wiadomo, że nieuwzględnione lub nieskompensowane błędy stałe oraz błędy losowe muszą spowodować różnicę kursów rzeczywistych odczytanych z żyrokompasu i kompasu magnetycznego. Dodatkowo dochodzą błędy ludzkie. W naturze nie występują idealni obserwatorzy, środki techniczne oraz idealne warunki obserwacji. Dodatkowo całkowity błąd wskazania żyrokompasu zależy od takich czynników, jak: dokładność uwzględnienia dewiacji prędkościowej, która zależy od dokładności informacji o prędkościach: statku, znosu oraz dryfu; błędy spowodowane manewrowaniem (błędy inercyjne); błędy spowodowane kołysaniem; techniczne błędy ustawień i translacji kursu do repetytorów. Natomiast błąd wskazania kompasu magnetycznego uwarunkowany jest dodatkowo takimi czynnikami, jak: błąd obliczenia deklinacji; błąd określenia dewiacji; błąd niestabilności dewiacji, osobno dla współczynników B i C; błąd strefy nieczułości (suche tarcie); błąd kołysań; techniczny błąd translacji kursu. Błędy systemowe można kompensować, ale zupełne ich wykluczenie jest niemożliwe. Błędy losowe nie podlegają kompensacji z definicji. Średnia różnica wskazań kursów rzeczywistych ( m ) otrzymanych z kompasu magnetycznego i żyrokompasu może być obliczona ze wzoru: КM O m m m m (1) gdzie: mкm m - średni błąd kompasu magnetycznego; - średni błąd żyrokompasu; m - średni błąd obserwatora. O 766

4 Wzór (1) można przekształcić do bardziej szczegółowej postaci: m m КККM m d m mkk m m O () gdzie: m КК - średni błąd kompasu magnetycznego; КM - średni błąd uwzględnienia deklinacji kompasu magnetycznego; m d m - średni błąd uwzględnienia dewiacji kompasu magnetycznego. m - średni błąd żyrokompasu; KK m - średni błąd uwzględnienia poprawki żyrokompasu. Średni błąd rozbieżności kursów rzeczywistych (M) na poziomie ufności Р(95%) określa się wzorem: M (3) mkk m mкк md m m КŻ КM O Z analizy tego wzoru widać, że w dziennikach okrętowych musi występować rozbieżność pomiędzy kursami rzeczywistymi uzyskanymi z żyrokompasu i kompasu magnetycznego. Wartość średnia rozbieżności (m) kursów rzeczywistych dla współczesnych kompasów jest równa ±,4 [, 3, 4, 5]. Wynika z tego, że rozbieżność kursów w co drugiej obserwacji powinna wynosić minimum ±1,5. W co trzeciej obserwacji powinna wynosić więcej niż ±,5, a w co czwartej ±3 i więcej. Są to wartości, których nie może przeoczyć żaden staranny obserwator. Analiza praktyk dotyczących kontroli wskaźników kursu na statkach floty światowej Aby poznać rzeczywisty stan kontroli wskaźników kursu na statkach floty światowej przeanalizowano zapisy 37 dzienników okrętowych, ze statków z 17 różnych państw świata. Wyciągi z dzienników uzyskano od kapitanów zawijających do Szczecina w latach Jeżeli odliczymy pojedyncze wpisy znajdujące się w dziennikach źle zredagowanych lub kompleksowo źle prowadzonych wówczas pozostanie 193 wpisów poddanych analizie. Pod pojęciem pojedynczy wpis należy rozumieć zapisy odnoszące się do jednej, określonej godziny obserwacji, czyli jednej linijki wpisu do dziennika okrętowego. Obróbka statystyczna danych zapisanych w tych dziennikach zaprezentowana w tabeli 1. Pozwoliła ona uzyskać nieoczekiwane wyniki. Stwierdzono, że kursy rzeczywiste uzyskane z żyrokompasu i kompasu magnetycznego, zapisane w tych dziennikach są zgodne, co do wartości, w 100%. Jak już wcześniej udowodniono wiedza naukowa wyklucza taką zbieżność wyników. Powstaje absurdalna sytuacja. Nauka twierdzi jedno, ale praktyka dowodzi absolutnie co innego. Tab. 1. Porównanie kursów rzeczywistych uzyskanych z obserwacji kompasu magnetycznego ( KR żyrokompasowego ( KR ) Ż Lp. Nazwa statku Ilość K KR obserwacji M KR Ż [ ] Uwagi 1 Fast Sam 60 0 Celine Kapitan Zhikharev Vitta Theresa 108 Brak zbędnych danych 5 OW Scandinavia Transwing Zillertal 51 0 M ) i kursu 767

5 Lp. Nazwa statku Ilość K KR obserwacji M KR Ż [ ] Uwagi 8 Steinau Lady Elena Gas Evoluzione Walka Młodych Iceland Cement 17 Brak zbędnych danych 13 Oraness 119 Brak zbędnych danych 14 Flottbek Transmar Hans Lehmann Karina G Clare Christine Pitztal Crystal Topaz Taganrogskiy Zaliv 10 0 Ametyst Finland Fjordstraum Flinterhaven SV.Knyaz Vladimir Fast Sam Ostanhav Gas Arctic Karl Erik 40 Brak zbędnych danych 31 Frisian Ocean Leonid Leonov RMS Ratingen Yigt Bay Elizabeth Lyrika 71 Brak zbędnych danych 37 Dmitry Vavarin 83 Brak zbędnych danych Źródło: opracowanie własne Z filozofii wiemy, że praktyka jest kryterium określającym stan posiadanej wiedzy naukowej. Wszystko wskazuje na to, że współczesny nawigator ignoruje w codziennej pracy wiedzę oraz dobrą praktykę morską, które poznał w procesie edukacji. WNIOSKI Praktyka wypełnienia dzienników okrętowych na współczesnych statkach floty światowej nie odpowiada zasadom bezpieczeństwa nawigacji w aspekcie kontroli wskaźników kursu i prawdziwego odzwierciedlenia informacji niezbędnych do prowadzenia bezpiecznej nawigacji. Dopasowywanie kursu rzeczywistego otrzymanego z kompasu magnetycznego do kursu rzeczywistego z żyrokompasu, wykryte na statkach floty światowej, jest przestępstwem, które eliminuje główny cel wzajemnej kontroli kompasów. Nieprawidłowe działania marynarzy na wszystkich statkach floty światowej powiązane z niewłaściwym i rutynowym postępowaniem w kwestii kontroli wskaźników kursu powinny być napiętnowane i wyeliminowane. Głównymi wykonawcami tego powinny być: uniwersytety, akademie i wszelkiego rodzaju szkoły średnie o profilu morskim. 768

6 Streszczenie Artykuł prezentuje informacje o stanie kontroli dokładności i niezawodności wskaźników kursu na statkach morskich floty światowej. Zawiera analizę kuriozalnych, aczkolwiek powszechnie stosowanych praktyk wykrytych i zbadanych przez autorów, a mogących prowadzić do sytuacji zagrożeń dla zdrowia i życia ludzi oraz w znacznym stopniu zanieczyszczenia środowiska morskiego. Analysis of the control accuracy and reliability indicators of the course as a factor of safety of navigation Abstract The article presents information on the state of control accuracy and reliability indicators of the course on maritime vessels of the world fleet. Contains a study of peculiar, but common practices identified and examined by the authors, and which may lead to a situation of danger to human life and health, and to a large extent of pollution of the marine environment. BIBLIOGRAFIA 1. Jagniszczak I., Łusznikow E.M., Bezpieczeństwo nawigacji. Fundacja promocji przemysłu okrętowego i Gospodarki Morskiej. Gdańsk 010, s Łusznikow Е.М., Bezpieczeństwo nawigacji przy wejściu statku w port Teoria i praktyka nawigacji. Zeszyty BGARF, N8, Kaliningrad 1995, s Łusznikow Е.М., Bezpieczeństwo nawigacji statku morskiego. Wyd. LULU, USA 01, s Łusznikow Е.М., Nawigacyjne bezpieczeństwo żeglugi. BGARF, Kaliningrad 007, s Łusznikow Е.М., O roli wskaźników kursu w bezpieczeństwie nawigacji Teoria i praktyka nawigacji. Zeszyty BGARF, N5, Kaliningrad 1999, s Łusznikow Е.М., Problem wskazania kursu w aspekcie współczesnej nawigacji, 7. Łusznikow Е.М., Ferlas Z., Bezpieczeństwo nawigacji. Szczecin 1999, s Moskov E., Kolizja na oceanie. М. Transport, 1989, s dostęp: dostęp: