MANEWR OSTATNIEJ CHWILI OCENA I ANALIZA DLA MASOWCA W ZALEŻNOŚCI OD ODLEGŁOŚCI ROZPOCZĘCIA MANEWRU I KĄTA KURSOWEGO

Transkrypt

1 STANISŁAW GÓRSKI PIOTR LIZAKOWSKI ARKADIUSZ ŁUKASZEWICZ Akademia Morska w Gdyni Katedra Nawigacji MANEWR OSTATNIEJ CHWILI OCENA I ANALIZA DLA MASOWCA W ZALEŻNOŚCI OD ODLEGŁOŚCI ROZPOCZĘCIA MANEWRU I KĄTA KURSOWEGO W pracy zostało przedstawione, jak odległość mijania się statków w czasie manewru ostatniej chwili zależy od kąta kursowego i rodzaju wykonanego manewru, a tym samym pozwala na wyznaczenie najskuteczniejszego manewru. Badania przeprowadzono na symulatorze manewrowym VSHIP WSTĘP Manewr ostatniej chwili w celu uniknięcia zderzenia i czas, w którym zostanie on wykonany przez statek niezobowiązany do ustąpienia z drogi, zależą przede wszystkim od odległości, kątów kursowych, w jakich znajdują się obie jednostki, a także od charakterystyk manewrowych i wielkości badanych obiektów. Międzynarodowa konwencja o zapobieganiu zderzeniom na morzu 1972 (Prawidło 17) ratyfikowana przez Polskę jednoznacznie określa postępowanie dwóch statków o napędzie mechanicznym będących na kursach przecinających się. Postępowanie to, czyli wykonany manewr, powinno być bezpieczne i efektywne. Celem artykułu jest określenie rodzaju manewru i minimalnej odległości, w której należy wykonać takie działanie, aby badane modele rozeszły się bezpiecznie, nie ulegając kolizji. Badania zachowania się statków zostały wykonane na symulatorze manewrowym VSHIP Używając tego symulatora, rozmieszczono dwa statki na kątach kursowych od 010 do 120 względem siebie tak, aby bez zmiany kursu i prędkości (z jaką się poruszają) któregokolwiek z nich jednostki te się zderzyły. W badaniach rozpatrywano dwa rodzaje manewrów: kursem (wychylenie steru na prawą burtę lub 24

2 wychylenie steru na lewą burtę) oraz manewr zatrzymania awaryjnego statku (crash stop). 1. CHARAKTERYSTYKI MANEWROWE [2] Zdolności manewrowe statku w przybliżony sposób odzwierciedlają charakterystyki manewrowe statku zawarte w dokumencie The Wheelhouse Poster. Opierając się między innymi na tych informacjach, nawigator może podjąć prawidłową decyzję co do momentu i rodzaju manewru, jaki należy wykonać, by bezpiecznie rozminąć się ze statkiem będącym na jego kursie kolizyjnym. Statkiem, który wykonywał manewry, był masowiec. W tabeli 1 przedstawiono dane statku bulkcarrier, w tabeli 2 nastawy telegrafu maszynowego. Charakterystyki manewrowe dla stanu załadowania statku w 100% były następujące: cyrkulacja wykonana na lewą i prawą burtę dla prędkości PN i CN, zatrzymanie awaryjne (crash stop) dla prędkości CN i PN. Próba cyrkulacji to wykonanie zwrotu o 360º dla zadanego wychylenia steru (w tym wypadku 35º). Dla statku będącego przedmiotem badań taktyczna średnica cyrkulacji wynosi 793 metry przy zwrocie na prawą burtę i 782 na lewą burtę dla CN. Dla PN taktyczna średnica cyrkulacji w prawo wynosi 758 metrów, a w lewo 749 metrów. Cyrkulacje przy CN i PN wykonywane w prawo są około 1,5% większe, co jest wynikiem tego, że statek wyposażony jest w śrubę prawoskrętną. Dane statku Tabela 1 Dane statku Długość [m] 225,6 Szerokość [m] 32,2 Zanurzenie [m] 11,0 Wyporność [T] Prędkość [w] 16,0 Typ silnika wysokoprężny Liczba śrub 1 Typ śruby stała, prawoskrętna Liczba sterów 1 Typ steru profilowany Maksymalne wychylenie steru [º] 35 Ster strumieniowy dziobowy Moc steru [KM]

3 Tabela 2 Nastawy telegrafu maszynowego Nastawa telegrafu Obroty [1/min] Prędkość [węzły] Cała Naprzód CN ,0 Pół Naprzód PN 65 8,0 Wolno Naprzód WN 25 5,0 Bardzo Wolno Naprzód BWN 25 3,0 Cała Wstecz CW -90-8,2 a) 782 m 793 m 336 m 341 m 782 m 788 m b) 749 m 758 m 312 m 316 m 722 m 727 m Rys. 1. Próby cyrkulacji przy prędkości CN (a) i PN (b) oraz maksymalnym wychyleniu płetwy steru na prawą i lewą burtę dla badanego obiektu Działanie boczne śruby powoduje zmianę kursu statku na prawą burtę, co jest szczególnie widoczne w wypadku zatrzymania awaryjnego. Odległość i czas konieczny do zatrzymania statku wynosi odpowiednio: 1866 metrów, 7 minut i 17 sekund dla prędkości początkowej CN (16,0 w), 683 metrów, 4 minuty i 44 sekund dla prędkości początkowej PN (8,0 w). 26

4 Czas przerewersowania silnika w próbie awaryjnego zatrzymania statku (crash stop) z CN na CW wynosi 80 sekund. Natomiast osiągnięcie maksymalnych obrotów wstecz nastąpi po 135 sekundach. Przesunięcie boczne wynosi zaledwie 25 metrów co stanowi 77% szerokości statku. Dla prędkości początkowej 8,0 węzłów czas przerewersowania silnika wynosi 42 sekundy. Czas osiągnięcia maksymalnych obrotów wstecz wynosi 102 sekundy. Przesunięcie boczne to 6 metrów, co odpowiada 19% szerokości omawianego statku. 2. POSTANOWIENIA MIĘDZYNARODOWEGO PRAWA DROGI MORSKIEJ [1] Prawidło 17 MPDM-u: Działanie statku mającego pierwszeństwo drogi jednoznacznie określa obowiązki statków znajdujących się na kursach kolizyjnych: a) i) Jeżeli jeden z dwóch statków ma ustąpić z drogi, to drugi statek powinien zachować swój kurs i szybkość. ii) Ten drugi statek może jednak podjąć działanie w celu uniknięcia zderzenia jedynie własnym manewrem, skoro tylko stanie się oczywiste dla niego, że statek obowiązany do ustąpienia z drogi nie podejmuje właściwego działania stosownie do niniejszych prawideł. b) Jeżeli z jakiejkolwiek przyczyny statek obowiązany do zachowania swego kursu i szybkości znajdzie się tak blisko, że nie można uniknąć zderzenia tylko przez działanie statku ustępującego z drogi, wówczas powinien on podjąć działanie, które najlepiej przyczyni się do uniknięcia zderzenia. c) Statek o napędzie mechanicznym, który w sytuacji przecinania się kursów podejmuje działanie zgodnie z ustępem a)ii) niniejszego prawidła w celu uniknięcia zderzenia z innym statkiem, powinien, jeżeli okoliczności na to pozwalają, nie zmieniać kursu w lewo, jeżeli z lewej jego burty znajduje się statek. d) Niniejsze prawidło nie zwalnia statku mającego ustąpić z drogi od dopełnienia tego obowiązku. Prawidło 17 dokonuje podziału zbliżania się statków na trzy etapy, w których to obowiązki statku mającego pierwszeństwo drogi całkowicie ulegają zmianie. Pierwsza faza spotkania zaczyna się, gdy obowiązują prawidła wymijania, i kończy się w momencie, w którym statek mający obowiązek ustąpienia z drogi nie wywiązuje się z nałożonych nań zadań. W drugim etapie statek mający pierwszeństwo drogi jest zwolniony z obowiązku zachowania kursu i prędkości i ma prawo wykonania manewru poprzez zmianę kursu lub prędkości (albo oba te manewry jednocześnie), tak aby wyłącznie swoim działaniem uniknąć zderzenia. Druga faza trwa dopóty, dopóki statek mający pierwszeństwo drogi ma możliwość podjęcia skutecznego działania (bez 27

5 współudziału statku przeciwnego), które pozwoli na uniknięcie zderzenia. Wyznaczenie przez nawigatora minimalnej odległości, przy której to działanie jest efektywne, uzależnione jest od zdolności manewrowych własnego statku, jego prędkości oraz kąta kursowego, z którego zbliża się druga jednostka. Przekroczenie tej minimalnej odległości oznacza rozpoczęcie trzeciej fazy, w której to statek mający pierwszeństwo drogi ma obowiązek wykonać taki manewr, aby działaniem tym przyczynić się najskuteczniej do uniknięcia zderzenia; jest to manewr ostatniej chwili. 3. POMIARY Symulacje manewrów statku masowca EL Gaucho zostały wykonane przy wykorzystaniu symulatora manewrowego VSHIP 2000 uzyskano w ten sposób istotne dane opisujące zachowanie się badanego modelu w trakcie wykonywanych działań. Przeprowadzone symulacje miały na celu określenie minimalnej bezpiecznej odległości, w której statek ten mający pierwszeństwo drogi jest zobowiązany do wykonania takiego manewru (zmiana swojego kursu lub prędkości), by uniknąć zderzenia z drugim statkiem będącym na jego kursie kolizyjnym. Manewr antykolizyjny wykonywany był tylko przez masowiec, drugi statek poruszał się bez zmiany swojego kursu i szybkości. Rozpoczęcie manewru antykolizyjnego przez masowiec przeprowadzono w różnych odległościach (D) w stosunku do statku zobligowanego do ustąpienia drogi: od 0,5 Mm do 2,0 Mm, oraz dla kątów kursowych od 010 do 120. Jako manewr antykolizyjny rozpatrywano zmianę kursu i prędkości. Zmiana kursu polegała na wychyleniu płetwy steru na prawą lub lewą burtę, zaś zmiana prędkości rozpatrywana była jako wykonanie manewru awaryjnego zatrzymania statku crash stop. Parametrem stałym w trakcie badań był kurs i szybkość statków zobowiązanych do ustąpienia drogi. Rozpatrywane jednostki to kontenerowiec (prędkość 23,2 węzłów, długość 283 metry) oraz statek typu ro-ro (prędkość 19,4 węzłów). Dokładność przeprowadzonych badań była uzależniona od wskazań urządzeń pomiarowych. Wartości minimalnej odległości rozpoczęcia manewru antykolizyjnego, a także odległości, w której oba statki wyminą się bezpiecznie, można było jedynie odczytać z dokładnością do Mm, co oczywiście wpływa na to, że przeprowadzone badania nie są bardzo precyzyjne, jednakże wystarczające do praktyki. Dzięki tym badaniom otrzymano wyniki, na podstawie których dla wybranego momentu (czyli minimalnej odległości, w której wykonano zaplanowane działanie) manewru ostatniej chwili wyznaczono odległość rozejścia się statków w funkcji kąta kursowego, w jakim znajdowały się badane obiekty. 28

6 1) Na rysunkach 2 4 przedstawiono manewr antykolizyjny statku typu masowiec w stosunku do kontenerowca IV generacji. D = 0,5 Mm 0, Rys. 2. Wykres odległości minięcia się statków (d min ) w zależności od kąta kursowego dla momentu wykonania manewru D = 0,5 Mm (badanie masowiec kontenerowiec) 29

7 D = 0,7 Mm Rys. 3. Wykres odległości minięcia się statków (d min ) w zależności od kąta kursowego dla momentu wykonania manewru D = 0,7 Mm (badanie masowiec kontenerowiec). Dmin D = 0,9 = 0,9 Mm Mm Rys. 4. Wykres odległości minięcia się statków (d min ) w zależności od kąta kursowego dla momentu wykonania manewru D = 0,9 Mm (badanie masowiec kontenerowiec) 30

8 2) Na rysunkach 5 7 przedstawiono manewr antykolizyjny statku typu masowiec w stosunku do statku typu ro-ro. D = 0,5 Mm 0, Rys. 5. Wykres odległości minięcia się statków (d min ) w zależności od kąta kursowego dla momentu wykonania manewru D = 0,5 Mm (badanie masowiec ro-ro) D = 0,7 Mm 0, kąt kąt kursowego kursowy [stopnie] Rys. 6. Wykres odległości minięcia się statków (d min ) w zależności od kąta kursowego dla momentu wykonania manewru D = 0,7 Mm (badanie masowiec ro-ro) 31

9 D = 0,9 Mm Dmin [Mm] 0,7 0,6 0, kąt kursowego kursowy [stopnie] Rys. 7. Wykres odległości minięcia się statków (d min ) w zależności od kąta kursowego dla momentu wykonania manewru D = 0,9 Mm (badanie masowiec ro-ro) 3) Na rysunkach 8 10 przedstawiono manewr antykolizyjny masowca w stosunku do drugiego masowca. D = 0,5 Mm 0, Rys. 8. Wykres odległości minięcia się statków (d min ) w zależności od kąta kursowego dla momentu wykonania manewru D = 0,5 Mm (badanie masowiec masowiec) 32

10 D = 0,7 Mm 0,7 0,6 0, Rys. 9. Wykres odległości minięcia się statków (d min ) w zależności od kąta kursowego dla momentu wykonania manewru D = 0,7 Mm (badanie masowiec masowiec) D = 0,9 Mm 1,0 0,8 0, Rys. 10. Wykres odległości minięcia się statków (d min ) w zależności od kąta kursowego dla momentu wykonania manewru D = 0,9 Mm (badanie masowiec masowiec) 33

11 4. WNIOSKI W wyniku przeprowadzonych prób manewrowych i otrzymanych charakterystyk dla statku typu bulkcarrier można wyciągnąć następujące wnioski: 1) Manewr antykolizyjny tego statku w stosunku do kontenerowca IV generacji: Rozpoczęcie manewru ostatniej chwili w odległości D = 0,5 Mm poprzez wychylenie steru na prawą burtę lub zatrzymanie awaryjne statku nie jest korzystnym rozwiązaniem. Manewr crash stop jest nieskuteczny dla wszystkich kątów kursowych, wychylenie steru na prawą burtę ma sens tylko dla kąta kursowego 080. Jedynie wychylenie steru na lewą burtę dla kątów kursowych z przedziału od 020 do 060 spowoduje rozminięcie się statków. Manewr lewo na burtę jest skuteczny dla wszystkich badanych kątów kursowych dla odległości D = 0,7 Mm i większych. Ze wzrostem odległości wykonywanego manewru D zwiększa się również przedział kątów kursowych, dla których wykonanie manewru prawo na burtę celem uniknięcia kolizji jest skuteczne i dla D = 0,9 Mm zawiera się od 050 do 080. Awaryjne zatrzymanie statku skuteczność tego manewru wzrasta wraz ze zwiększaniem się wartości D i jest efektywne dopiero dla D = 0,9 Mm oraz kątów kursowych z przedziału od 060 do 080, czyli dużych. 2) Manewr antykolizyjny masowca w stosunku do statku typu ro-ro: Dla manewru prawo na burtę ze wzrostem D zwiększa się także przedział kątów kursowych, dla których ten manewr jest skuteczny. Dla D = 0,5 Mm są to kąty kursowe od 050 do 090. Manewr lewo na burtę jest skuteczny dla wszystkich badanych kątów kursowych dla odległości D = 0,7 Mm i większych. Manewr crash stop dla D = 0,5 Mm nie może być w ogóle rozważany, jedynie dla D = 0,7 Mm jest on skuteczny dla kątów kursowych od 080 do ) Manewr antykolizyjny masowca w stosunku do drugiego masowca: Dla manewru prawo na burtę ze wzrostem D zwiększa się także przedział kątów kursowych, dla których to badanie jest skuteczne. Na przykład dla D = 0,5 Mm są to kąty kursowe od 060 do 080. Manewr lewo na burtę jest skuteczny dla wszystkich badanych kątów kursowych dla odległości D = 0,7 Mm i większych. Manewr crash stop dla D = 0,5 Mm nie może być w ogóle rozważany, jedynie dla D = 0,7 Mm jest on skuteczny w zakresie kątów kursowych od 080 do

12 LITERATURA 1. Rymarz W., Podręcznik Międzynarodowego Prawa Drogi Morskiej, Trademar, Gdynia Szymoński M., Parolczyk J., Przewodnik metodyczny do ćwiczeń na symulatorze manewrowym VSHIP 2000, Wyższa Szkoła Morska w Gdyni, Gdynia THE LAST MOMENT MANOEUVRE ANALISIS FOR BULKCARRIER DEPENDING ON DISTANCE OF COMMENCING THE MANOEUVRE AND RELATIVE BEARING (Summary) This article is supposed to analyse the last moment manoeuvre for bulkcarrier using Ship Bridge Simulator VSHIP 2000, depending on distance of commencing the manoeuvre and relative bearing. The question we are trying to answer is: how and which manoeuvre is so effective to avoid a collision. 35