MANEWR AWARYJNEGO ZATRZYMANIA STATKU NA TORZE WODNYM

Transkrypt

1 Kajetan Jackowski Akademia Morska w Gdyni MANEWR AWARYJNEGO ZATRZYMANIA STATKU NA TORZE WODNYM Artykuł dotyczy manewru awaryjnego zatrzymania dużego statku na torze wodnym. Przyjęto, że tor wodny został zablokowany przez inny duży statek. Należy więc doprowadzić do zatrzymania poruszającego się statku lub przynajmniej maksymalnie zredukować jego prędkość, tak aby skutki ewentualnej kolizji były minimalne nie wolno jednak dopuścić do wyjścia poza tor, ponieważ zagraża to znacznie poważniejszymi konsekwencjami. Rozpatrywane są dwa warianty manewru: wariant bezpośredniego przesterowania napędu na całą wstecz oraz wariant rozpoczęcia manewru zatrzymania od wyłożenia steru na burtę. Uwzględniono także ewentualne procedury korekcyjne, które mogą okazać się konieczne w trakcie wykonywania manewru awaryjnego zatrzymania statku. Na koniec oceniono przebieg manewru i podano wynikające stąd wnioski. ZAŁOŻENIA WSTĘPNE Rozpatrywany będzie manewr awaryjnego zatrzymania dużego statku (o wyporności rzędu wielu dziesiątek tysięcy ton) poruszającego się po torze wodnym ze zredukowaną prędkością, odpowiadającą nastawie pół naprzód (PN). Zakłada się, że powodem manewru awaryjnego zatrzymania jest zablokowanie toru, na całej jego szerokości, przez inny duży statek lub statki (np. przez jednostki, między którymi doszło do kolizji). Przyjmuje się przy tym, że należy przede wszystkim uniknąć wyjścia poza tor, gdyż oznaczałoby to ryzyko znacznie większych kosztów awarii (wejścia na mieliznę) niż w wypadku zderzenia się z przeszkodą z małą prędkością, nieprzekraczającą 2 węzłów (tj. około 1 m/s). Z powyższych założeń wynika, że szerokość toru jest porównywalna z długością statku (b L), czyli wynosi od około pięciu do ośmiu szerokości statku (b = 5 8B). Trzeba także przyjąć, że odległość od przeszkody w momencie rozpoczęcia manewru jest wystarczająca, żeby był on w ogóle wykonalny z badań symulatorowych wynika, że do skutecznego przeprowadzenia takiego manewru potrzebny jest dystans od siedmiu do dziesięciu długości statku (7 10L).

2 46 ZESZYTY NAUKOWE AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 69, czerwiec UWARUNKOWANIA ROZPATRYWANEGO MANEWRU W momencie rozpoczęcia procedury zatrzymania statek powinien znajdować się w osi toru wodnego, na kursie pokrywającym się z kierunkiem toru. Należy się jednak liczyć z tym, że warunek ten nie będzie spełniony: odejście od osi toru może być rzędu szerokości statku (B), a odchylenie od kursu może wynosić kilka stopni. Statek może też wykazywać tendencję do zmiany kierunku, czyli mieć prędkość kątową (nawet do kilku stopni na minutę) wskutek niedokładności sterowania bądź ze względu na wykonywaną właśnie w tym momencie korektę kursu. Procedura zatrzymywania statku musi też uwzględniać efekt bocznego naporu śruby (przy pracy wstecz), jak również to, czy zatrzymywany statek jest nawietrzny, czy odwietrzny, oraz na ile znacząca może być ta właściwość przy danej sile wiatru i jego kącie kursowym. Ponieważ w praktyce wiedza na ten temat ma charakter bardziej jakościowy niż ilościowy, trudno jest dokładnie przewidzieć, jaka może być wypadkowa reakcja statku pod wpływem wszystkich istotnych czynników, czyli wiatru i bocznego naporu śruby oraz dodatkowo sił hydrodynamicznych oddziałujących na kadłub, pojawiających się na skutek bliskości dna i podwodnych skarp toru wodnego. 2. ZASADNICZE WARIANTY WYKONANIA MANEWRU W zależności od sytuacji początkowej, którą można określić odchyleniem kursu statku od osi toru i jego prędkością kątową, jak również uwzględniając przewidywaną w dalszej fazie zatrzymywania statku tendencję do zwrotu (jako skutek łącznego oddziaływania naporu wiatru oraz bocznego naporu śruby), awaryjny manewr zatrzymania należy rozpoczynać albo od natychmiastowego przesterowania napędu na całą wstecz, albo od wyłożenia steru na burtę w celu skorygowania kursu statku i tendencji do jego zmiany, a dopiero w dalszej kolejności zastopowania napędu i przestawienia pracy śruby na całą wstecz (CW) Zatrzymywanie bezpośrednim przesterowaniem na całą wstecz (CW) Taki wariant manewru wskazany jest wówczas, gdy w chwili jego rozpoczynania statek jest na kursie pokrywającym się z osią toru, a skutki oddziaływania wiatru i bocznego naporu śruby się nie kumulują ( i nie zachodzi obawa, że statek w krótkim czasie będzie wykazywać silną tendencję do niepożądanego zwrotu). Jako pierwsza powinna zostać wydana komenda STOP MASZYNA, a następnie ŚRODEK STER, a po zatrzymaniu śruby (lub po redukcji skoku nastawnego do

3 K. Jackowski, Manewr awaryjnego zatrzymania statku na torze wodnym 47 zera) komenda CAŁA WSTECZ. W trakcie wytracania prędkości należy bacznie obserwować zachowanie statku. Jeżeli natychmiast nie pojawiają się oznaki zmiany kursu, a później prędkość kątowa zwiększa się bardzo powoli, to może się udać przeprowadzenie manewru zatrzymania bez żadnych korekt. Jeżeli jednak sytuacja tego wymaga, bo odejście od kursu staje się znaczne (rzędu 10 lub więcej stopni, przy szybkości statku zdecydowanie powyżej 2 węzłów), a prędkość kątowa zwrotu wciąż wzrasta tak, że groźba wyjścia poza tor staje się ewidentna, należy bez wahania przerwać pracę maszyny wstecz, żeby móc natychmiast wykonać odpowiedni manewr korekcyjny. Wariant bezpośredniego zatrzymania nastawą CW można również zastosować w sytuacji, gdy statek przejawia lekką tendencję do skręcania na jedną z burt, jeżeli można się spodziewać, że zostanie ona wkrótce skompensowana w odpowiedni sposób przez działanie wiatru lub efekt bocznego naporu śruby (lub oba te czynniki jednocześnie) Zatrzymywanie poprzedzone wyłożeniem steru na burtę Jeżeli ocena sytuacji w momencie początkowym wskazuje, że najprawdopodobniej statek w trakcie zatrzymywania wyjdzie poza tor po stronie swojej prawej (lub też lewej) burty, to manewr awaryjnego zatrzymania należy rozpocząć od wyłożenia steru na burtę przeciwną i przytrzymania go tak długo, aż osiągnie się stan początkowy pozwalający zastosować skutecznie nastawę CW. Trzeba podkreślić, że nie należy się obawiać rozpoczynania manewru zatrzymania statku od wyłożenia steru na burtę, gdyż nie oznacza to wydłużenia drogi zatrzymania, a wręcz przeciwnie spowodowany tym spadek prędkości statku jest większy niż w wypadku zastopowania napędu. Przebieg procedury manewrowej powinien być następujący: daje się komendę STER PRAWO (lub LEWO) NA BURTĘ i trzyma się ster w tym położeniu do chwili przezwyciężenia niekorzystnej tendencji do zwrotu, po czym należy dać komendę STOP MASZYNA, utrzymując wciąż ster wychylony na burtę, dotąd aż uzyska się odpowiednie warunki do pracy maszyną wstecz np. kurs statku jeszcze odchylony o 2 3 stopnie od osi toru, ale z tendencją do powrotu na właściwy kurs; natomiast powrotna prędkość kątowa powinna wkrótce potem spaść do zera (dzięki efektowi nawietrzności lub odwietrzności albo też wskutek bocznego naporu śruby, lub obu tych czynników łącznie). Po uzyskaniu pożądanych warunków należy dać komendę CAŁA WSTECZ dalszy ciąg procedury zatrzymania przebiega jak w podpunkcie Korekty kursu w trakcie manewru Jeśli podczas zatrzymywania statku nastąpi znaczące odejście od osi kanału, z narastającą prędkością kątową, tak że wyjście poza tor wydaje się nieuchronne, należy przerwać pracę napędu wstecz i dokonać odpowiedniej korekty. Procedurę

4 48 ZESZYTY NAUKOWE AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 69, czerwiec 2011 korekcyjną rozpoczyna komenda STOP MASZYNA i do momentu, aż obroty spadną do zera (lub osiągnięty zostanie zerowy skok śruby nastawnej), ster powinien pozostawać niewychylony. (Wychylanie steru podczas pracy napędu wstecz przy ruchu statku naprzód i z wciąż jeszcze znaczną prędkością, jest błędem, ponieważ reakcja statku może być nieprzewidywalna i trudna do skompensowania). Natychmiast po zatrzymaniu napędu powinna paść komenda STER LEWO (lub PRAWO) NA BURTĘ, tak aby rozpocząć powrót na środek toru wodnego i dopiero po osiągnięciu pełnego wyłożenia steru na burtę (lecz nie wcześniej, gdyż oznacza to niepotrzebny wzrost prędkości!) należy zastosować uderzenie napędem, dając komendę PÓŁ NAPRZÓD aż do chwili, gdy dziób statku zostanie skierowany mniej więcej na środek zagradzającej tor wodny przeszkody. Wtedy należy zakończyć manewr korekcyjny, dając komendę STOP MASZYNA, a po zatrzymaniu napędu ŚRODEK STER i ponownie CAŁA WSTECZ. W razie potrzeby takie korekty można przeprowadzić nawet dwukrotnie. Większa liczba korekt skutkować będzie najprawdopodobniej tym, że nie uda się uniknąć uderzenia w przeszkodę, ale jeżeli uda się zredukować prędkość do 1 2 węzłów lub poniżej, to można jeszcze uznać taki manewr za poprawny, a negatywne skutki awarii za minimalne. Należy dodać, że bez względu na sytuację, w jakiej znajdzie się statek, jeżeli jego prędkość spadnie poniżej 3 węzłów, to jakikolwiek manewr korekcyjny traci sens, ponieważ jego wykonanie zajmuje więcej czasu niż doprowadzenie do całkowitego zatrzymania nieprzerwaną pracą napędu CW. Wyjątkiem może być próba uchronienia statku przed wyjściem poza tor i utknięciem rufą na mieliźnie, czyli przed dodatkowymi konsekwencjami w postaci uszkodzeń steru i śruby choć trzeba dodać, że przy tak małej prędkości (poniżej 3 węzłów) korekta może okazać się nieco spóźniona i nieskuteczna. Dlatego też dodatkowe zagrożenia wynikające z wyjścia poza tor wodny należy antycypować znacznie wcześniej przy podejmowaniu pierwszego manewru korekcyjnego. 3. OCENA PRZEBIEGU MANEWRU I WNIOSKI Omawiany manewr zatrzymania awaryjnego, podobnie jak manewr testowy CN CW (tzw. crash stop), można scharakteryzować przesunięciem czołowym PC (wzdłuż osi toru wodnego), przesunięciem bocznym (prostopadle do osi toru) oraz dewiacją kątową, czyli odchyleniem kursu statku w momencie zatrzymania od kierunku toru na odcinku zatrzymania. Zasadniczym celem manewru jest minimalizacja przesunięcia bocznego (PB), nawet kosztem nieznacznego wydłużenia drogi zatrzymania, czyli przesunięcia czołowego (PC). Osiąga się to poprzez ciągłą kontrolę dewiacji kątowej i utrzymywanie jej w założonych granicach, a więc stosowanie niezbędnych manewrów korekcyjnych aż do końcowej fazy zatrzymania, gdy prędkość spada poniżej 2 3 węzłów. Do tego momentu powinno się utrzymywać odchylenie kątowe bliskie zeru. Podchodząc pragmatycznie do tej kwestii, można to ująć następująco: jeżeli do chwili podjęcia decyzji o korekcie manewru wiatr oraz boczny napór śruby i inne siły hydrodynamiczne spowodowały odchyle-

5 K. Jackowski, Manewr awaryjnego zatrzymania statku na torze wodnym 49 nie od kursu centralnego (wzdłuż osi toru) o np. 8 i wskutek tego środek ciężkości statku odsunął się od osi toru np. o 1½ szerokości statku (czyli PB = 1½ B), to celem manewru korekcyjnego powinno być spowodowanie odchylenia kursowego o około 8 na burtę przeciwną, gdyż można przypuszczać, że wkrótce wymieniane wcześniej czynniki zredukują to odchylenie do zera, a więc statek powróci na kurs centralny, a jego środek ciężkości znajdzie się ponownie na osi kanału. Trzeba jeszcze odnotować, że ze spadkiem prędkości statku maleją siły hydrodynamicznych odziaływań między kadłubem statku a dnem i podwodnymi skarpami toru, ale napór wiatru i boczny napór śruby pozostają bez zmian, powodując taki sam dryf kadłuba i zbliżone odchylenie od kursu na coraz krótszych odcinkach drogi zatrzymania. Należy się starać to przewidzieć i uwzględnić w dokonywanym manewrze korekcyjnym, tak aby nie była potrzebna potem kolejna korekta. W podanym wyżej przykładzie 8-stopniowego odejścia od kursu korekta może wynosić 10 lub 12 na przeciwną burtę, a nawet więcej, jeśli takie odchylenie nastąpiło już w początkowej fazie zatrzymania awaryjnego i prędkość statku jest jeszcze dość duża, np. 6 8 węzłów. Trudno jest jednak wypracować i podać ścisłe i uniwersalne reguły działania. Przyczyny tego są dwojakie. Po pierwsze, statki w zależności od typu, a nawet ten sam statek w określonych stanach załadowania, mają bardzo różną podatność na działanie wszyskich wymienionych wcześniej czynników, zakłócających i utrudniających przeprowadzenie manewru. Odmienne także będą oddziaływania hydrodynamiczne na kadłub statku na odcinkach toru wodnego różniących się podwodnym profilem przekroju poprzecznego. Po drugie, co potwierdzają nie tylko badania prowadzone na symulatorze, ale także praktyczne ćwiczenia symulatorowe, na przebieg procesu zatrzymania statku (trajektoria zatrzymania) mają duży wpływ zarówno nieznaczne zmiany warunków początkowych, jak i stosunkowo niewielkie, losowe fluktuacje czynników oddziałujących na wektor ruchu kadłuba statku. Dla ćwiczących procedury manewrowania stwarza to niekiedy wrażenie, że w identycznych warunkach statek zachowuje się zupełnie inaczej, jak gdyby jego charakterystyki manewrowe uległy dość istotnym zmianom. Można więc stwierdzić, że konkretyzowanie i uściślanie procedur postępowania dla manewru awaryjnego zatrzymania statku na torze wodnym jest możliwe przy zastosowaniu metod heurystycznych, natomiast badania teoretyczne powinny umożliwić właściwy dobór i selekcję tych metod. LITERATURA 1. Gucma S., Inżynieria ruchu morskiego, Okrętownictwo i Żegluga, Gdańsk Handling of Large Ships and Ships with Unusual Manoeuvring Charakteristics, Ship Handling Research and Training Centre, Iława Jackowski K., Wykorzystanie charakterystyk manewrowych statku w celu poprawy bezpieczeństwa, III Seminarium Bezpieczeństwo w transporcie morskim, Akademia Morska w Gdyni, Gdynia, maj 2007.

6 50 ZESZYTY NAUKOWE AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 69, czerwiec Nowicki A., Wiedza o manewrowaniu statkami morskimi, Trademar, Gdynia Manewry awaryjne statku VLCC przy podejściu do Portu Północnego w Gdańsku analiza z wykorzystaniem symulatora manewrowego VSHIP 2000, prace KES, 349 / DS / 08, A.M. Gdynia, styczeń EMERGENCY STOPPING MANOEUVRE OF A LARGE VESSEL IN A FAIRWAY Summary The paper deals with the problem of emergency stopping of a large vessel in a fairway, which has been blocked by another big ship. It is assumed that the proceeding vessel must be stopped, or at least its speed must be reduced to such extent that an effect of a collision with an obstructing ship will not be destructive the stopping vessel, however, must not leave the fairway, as consequences of this may be very serious. There are considered two variants of emergency stopping manoeuvre: to reverse immediately engine to full astern or begin the manoeuvre by putting rudder hard-a-port or hard-to- -starboard. Some indispensable corrective procedures while carrying on the emergency manouvre are also taken into account. In the last paragraph accomplishment of the manoeuvre is evaluated and some inferences are given.