DOBÓR PRĘDKOŚCI BEZPIECZNEJ ORAZ MANEWRY KOTWICZENIA DLA STATKU TYPU VLCC NA TORZE PODEJŚCIOWYM DO PORTU PÓŁNOCNEGO GDAŃSK

Transkrypt

1 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO nr 17 AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI 2005 SHIVANDRA SINGH JANUSZ PAROLCZYK ARKADIUSZ ŁUKASZEWICZ SŁAWOMIR WOŹNICA JAKA KATEDRA? DOBÓR PRĘDKOŚCI BEZPIECZNEJ ORAZ MANEWRY KOTWICZENIA DLA STATKU TYPU VLCC NA TORZE PODEJŚCIOWYM DO PORTU PÓŁNOCNEGO GDAŃSK WSTĘP Statek typu VLCC (Very Large Crude Oil Carrer), czyli supertankowiec, jest jednostką, którą w obszarach przybrzeżnych, strefach rozgraniczenia ruchu statków, podejścia na kotwicowisko lub w celu brania pilota manewruje się trudniej niż innymi statkami. Powodem są jego parametry oraz zanurzenie (rys. 1). Międzynarodowa konwencja o zapobieganiu zderzeniom na morzu 1972 ratyfikowana przez Polskę oraz przepisy lokalne obowiązujące na redzie i torze podejściowym do portu Gdańsk/Port Północny zobowiązują Polskę do zapewnienia pełnej i efektywnej informacji dotyczącej bezpiecznej żeglugi w obszarach portów polskich. Bezpieczna żegluga to nie tylko pełny obraz sytuacji nawigacyjnej, hydrometeorologicznej oraz manewrowej statku. To również określenie prędkości bezpiecznej, prawidłowo wykonane manewry na torze podejściowym, podejście na kotwicowisko, rzucenie kotwicy oraz podejmowanie pilota. Celem niniejszego artykułu jest określenie prędkości bezpiecznej na torze podejściowym do portu Gdańsk / Port Północny oraz optymalnych manewrów podejścia na kotwicowisko dla statku typu VLCC. Badania zachowania się statku zostały wykonane na symulatorze manewrowym VSHIP Przy użyciu tego symulatora, mapy C-Map No 107A Zone 1 oraz uwzględniając Zarządzenie porządkowe Nr 5 Dyrektora Urzędu Morskiego w Gdyni z dnia 9 maja 2003 r., przeprowadzono kilkadziesiąt prób w różnych warunkach wiatrowych. Próby były wykonywane przy różnych nastawach telegrafu maszynowego (CN Cała Naprzód, PN Pół 95

2 Naprzód, WN Wolno Naprzód, BWN Bardzo Wolno Naprzód). Dokładny opis przeprowadzonych badań został przedstawiony niżej. 1. CHARAKTERYSTYKI MANEWROWE STATKU Jednymi z podstawowych danych, które pomagają nawigatorom morskim podczas żeglugi na obszarach otwartych oraz trudnych pod względem nawigacyjnym, są dane manewrowe statku zawarte w dokumencie The Wheelhouse Poster. Dzięki nim nawigator może podjąć prawidłową decyzję, kiedy i jak wykonać manewr, aby bezpiecznie nawigować na wąskim torze wodnym, podejść na kotwicowisko, podjąć/zdać pilota itp. Poniżej zostały przedstawione dane statku VLCC oraz nastawy telegrafu maszynowego (tabela 1). Dane statku VLCC oraz nastawy telegrafu maszynowego Długość [m] 315,0 Max. wychylenie steru [ ] 35 Szerokość [m] 56,0 Ster strumieniowy nie Zanurzenie [m] 19,4 Cała Naprzód [w] 16,5 Wyporność [T] ,0 Pól Naprzód [w] 8,1 Typ silnika Diesel Wolno Naprzód [w] 6,5 Śruba stała prawoskrętna B Wolno Naprzód [w] 4,7 Liczba sterów 1 Cała Wstecz [w] -4,5 Typ steru Horn Tabela 1 Próba cyrkulacji polega na wykonaniu zwrotu o 360 przy określonym wychyleniu steru (w tym przypadku 35 ). Dla badanego statku taktyczna średnica cyrkulacji wynosi dla CN 851 metrów przy zwrocie na prawą burtę i 837 na lewą. Natomiast dla PN taktyczna średnica cyrkulacji w prawo wynosi 812 metry, a w lewo 799 metrów. Cyrkulacje przy CN i PN wykonane w prawo są o około 1,5% większe. Spowodowane to jest tym, że statek wyposażony jest w śrubę stałą prawoskrętną. Efekt działania siły bocznej śruby jest szczególnie widoczny w przypadku manewru zatrzymania awaryjnego (rys.1). Siła boczna śruby powoduje zmianę kursu statku na prawą burtę. Odległość konieczna do zatrzymania statku wynosi: 4199 metrów dla prędkości początkowej CN (16,5 w), 1277 metrów dla prędkości początkowej PN (8,1 w). W próbie awaryjnego zatrzymania statku (crash stop) z CN na CW czas przerewersowania silnika wynosi 456 sekund. Czas osiągnięcia maksymalnych obrotów wstecz to 1320 sekund (rys.1). Przesunięcie boczne wynosi 380 metrów, co stanowi 6,8 szerokości statku. 96

3 Dla prędkości początkowej 8,1 w czas przerewersowania silnika wynosi 15 sekund, a czas osiągnięcia maksymalnych obrotów wstecz 90 sekund (rys.1). Przesunięcie boczne wynosi 300 metrów, co stanowi 5,4 szerokości badanego statku. z Całej Naprzód na Całą Wstecz h:m:s h:m:s z Pół Naprzód na Całą Wstecz Rys. 1 Trajektoria ruchu statku dla manewru zatrzymania awaryjnego 2. PRZEPISY LOKALNE Urząd Morski w Gdyni opracowuje i wydaje Zarządzenia porządkowe dotyczące ruchu statków na wodach Zatoki Gdańskiej. Statki zachodzące do Portu Północnego Gdańsk muszą dostosować się do powyższych przepisów. W celu zwiększenia bezpieczeństwa żeglugi, zdolności reagowania oraz ochrony środowiska morskiego na wodach Zatoki Gdańskiej został stworzony system nadzoru ruchu statków VTS Zatoka Gdańska (Zarządzenie porządkowe Nr 1 Dyrektora Urzędu Morskiego w Gdyni z dnia 4 marca 2003 r.). Obowiązkowi zgłoszenia się do Centrum VTS i zgłoszenia meldunku podlegają wszystkie statki pasażerskie, statki towarowe o tonażu brutto 150 i więcej oraz wszystkie statki bez względu na tonaż, które przewożą ładunki niebezpieczne lub wskutek wyjątkowych okoliczności stwarzają ryzyko kolizji lub zanieczyszczenia środowiska. Statki znajdujące się w obszarze VTS Zatoka Gdańska powinny utrzymywać stały nasłuch na kanale VHF 71. Statki znajdujące się w obszarze redy lub kotwicowiska portu powinny utrzymywać stały nasłuch na kanale roboczym Kapitanatu Portu Gdańsk: UKF kanały: 14, 16, 70, wzywać: Gdańsk Kapitanat (Gdańsk Port Control). 97

4 Kapitanowie statków o długości 50 m i więcej zobowiązani są do korzystania z usług pilota morskiego (Zarządzenie porządkowe Nr 15 Dyrektora Urzędu Morskiego w Gdyni z dnia 1 grudnia 2003 r.). Statki wchodzące do Portu Północnego winny być obsadzone przez pilota 0,4 Mm na W od pławy PP. Zbiornikowce o długości przekraczającej 200 m lub zanurzeniu większym niż 13 m przewożące ładunki ropopochodne, chemiczne lub gazy ciekłe luzem obowiązane są do korzystania z usług dwóch pilotów. Statki na redzie powinny poruszać się z prędkością bezpieczną, nie większą niż 7 węzłów na redzie oraz 4 węzły w Porcie Północnym (Zarządzenie Porządkowe Dyrektora Urzędu Morskiego w Gdyni Nr 3 z dnia 18 lipca 2000 Dz. Urz.Woj. Pomorskiego Nr 78, poz. 474 Przepisy Portowe). Kapitan Portu może zezwolić statkom na przekroczenie ustalonych prędkości, jeżeli jest to konieczne dla wykonania prawidłowych manewrów lub jeżeli taka konieczność wynika ze szczególnych właściwości technicznych statku. W zezwoleniu tym określa akweny, na których statek może poruszać się z większą prędkością. 3. TOR PODEJŚCIOWY DO PORTU PÓŁNOCNEGO W GDAŃSKU Tor podejściowy do Portu Północnego Gdańsk został wyznaczony przez pasy ruchu jednostronnego, każdy o szerokości jednej mili morskiej. Pasy te powstały po obu stronach strefy rozgraniczenia ruchu o szerokości 0,5 Mm. Wszystkie statki idące do Portu Północnego Gdańsk są zobowiązane wejść w rejon objęty systemem rozgraniczenia ruchu 4 Mm na NW od pławy ZN. Idąc właściwym pasem ruchu jednokierunkowego na trawersie pławy ZN należy położyć się na kursie prowadzącym w kierunku pławy ZS i dalej w pobliże pławy PP, następnie skierować na pogłębiony tor wodny do portu Gdańsk Port Północny. W Porcie Gdańsk są wyznaczone następujące kotwicowiska: a) kotwicowisko nr 3 o powierzchni 1,4 km 2 i głębokości od 13,3 m do 15,5 m, 2 b) kotwicowisko nr 4 o powierzchni 9,6 km i głębokości od 17,4 m do 31,0 m, 2 c) kotwicowisko nr 5 o powierzchni 9,45 km i głębokości od 22,0 m do 35,0 m; Dla badanego statku VLCC wyznaczonym miejscem do kotwiczenia jest kotwicowisko nr 5. Port Gdańsk posiada bardzo korzystne warunki hydrograficzne: w części zewnętrznej, wysuniętej w morze w głębokowodnym Porcie Północnym mogą być przyjmowane największe statki, jakie pływają po Morzu Bałtyckim. W tej części portu mogą być obsługiwane statki przy pirsach o długości od 220 do 765 m i przy zanurzeniu wynoszącym do 15,5 m. Głębokość toru wodnego wynosi 17 m. 98

5 4. WARUNKI HYDROMETEOROLOGICZNE W czasie badań symulacyjnych można zaprojektować dokładne warunki hydrometeorologiczne. Badania przedstawione w kolejnym referacie zgłoszonym na konferencję dotyczą Morskiego Portu Handlowego w Gdyni. Na podstawie Rocznika Meteorologicznego z roku 1999 można ocenić, że roczny przebieg częstości występowania wiatrów na wybrzeżu polskim, w tym w Zatoce Gdańskiej nie odbiega od rozkładów występowania kierunków wiatrów z lat Dla przykładu w okolicach Helu w 1999 roku dominowały wiatry S(17,4%); SW(13,0%) i W(19,0%) [4]. W miesiącach letnich około 40% wiatrów występowało z kierunków W, NW i N. Wiatry słabe poniżej ºB 4 93,6% oraz wiatry silne 6 B 1,0%. Na Helu występowały wiatry o podobnej wartości. W lutym i grudniu średnia prędkość wiatru była wyższa dla wiatru słabego o 0,1 m/s i silnego o 0,5 m/s. Wartości wiatrów na Helu w 1999 roku były następujące: zima 4,4 6,2 m/s, wiosna 3,5 3,8 m/s, lato 3,0 3,5 m/s i jesień 3,2 5,0 m/s [4]. Na podstawie Rocznika Meteorologicznego wartości prądów powierzchniowych stwierdzono, że nie przekraczają one 1,0 m/s w okresie zimowym i 0,5 m/s w okresie letnim. Ze względu na znikome małe wartości prądów powierzchniowych i przydennych w rejonie podejście do portu Gdynia, wielkości te zostały pominięte w dalszym toku rozważań [1]. 5. TEORETYCZNE OKREŚLENIE KRYTERIÓW BEZPIECZNEGO PODEJŚCIA NA KOTWICOWISKO Bezpieczne podejście statku VLCC na kotwicowisko portu gdańskiego z teoretycznego punktu widzenia można podzielić na trzy odcinki: żeglugę na prostoliniowym odcinku toru wodnego, żeglugę na zakolu toru wodnego, podejście do miejsca kotwiczenia. W każdym z powyższych przypadków należy rozpatrzyć podstawowe kryteria oceny bezpieczeństwa nawigacji: rezerwę wody pod stępką oraz szerokość pasa ruchu Rezerwa wody pod stępką Głębokości dla kotwicowiska nr 5 dostępnego dla tego typu statku według przepisów lokalnych wynoszą od 22 do 35 m. Ze względu na zanurzenie statku 19,4 m należy dokładnie przyjrzeć się rezerwie wody pod stępką. Poszczególne składowe rezerwy statycznej są następujące: R 1 rezerwa wody na błąd sondażowy 0,24 m 99

6 R 2 rezerwa nawigacyjna 0,20 m R3 rezerwa na zamulanie 0,10 m R4 rezerwa wody na błąd pływu 0,00 m R5 rezerwa na błąd określania stanu wody 0,10 m R6 rezerwa na błąd określania zanurzenia statku 0,30 m R7 rezerwa na błąd oceny przechyłu statku 0,00 m Rezerwę dynamiczną, na którą wpływ ma osiadanie statku i falowanie morza, pominięto w obliczeniach. Dla statku będącego na kotwicy prędkość dryfu nie ma wpływu na osiadanie. Natomiast rezerwa wody na falowanie bliska jest zeru ze względu na wymiary statku w stosunku do rozmiarów fali. Warunek bezpiecznego kotwiczenia ma następującą postać: H T + R gdzie: H głębokość akwenu [m], T zanurzenie [m], R rezerwa wody pod stępką [m]. Podstawiając obliczone wartości otrzymujemy: 22 19,4 + 0, ,33 Z powyższego wynika, że rezerwa wody pod stępką jest wystarczająca, aby kotwiczenie statku VLCC było bezpieczne. 5.2 Szerokość pasa ruchu Jest to odległość pomiędzy maksymalnymi odchyleniami skrajnych punktów statku od planowanej trajektorii ruchu. Warunek, który musi być spełniony, aby zapewnić bezpieczne przejście, jest następujący [5]: D d gdzie: D szerokość toru wodnego o wymaganej głębokości [m], d szerokość pasa ruchu [m]. Do obliczeń zastosowano metodę Kanału Panamskiego, określając szerokość pasa ruchu (d) w funkcji szerokości statku [5]: d = k B + 2 d gdzie: k współczynnik określony empirycznie równy 1,6, B szerokość konstrukcyjna statku 56 m, d r rezerwa szerokości pasa ruchu 0,6 B = 34 m. r 100

7 Dla następujących danych: k = 1,6, B = 56, d r = 34 otrzymujemy szerokość pasa toru wodnego d = 155 m. W przypadku podejścia na kotwicowisko nr 5 dla Portu Północnego Gdańsk szerokość toru wodnego wynosi 1 Mm. Jest to wystarczająca wartość, aby zapewnić bezpieczne podejście dla badanego statku (d = ~1/10D) 5.3 Wielkość akwenu manewrowego przy kotwiczeniu statku Wielkość obszaru manewrowego przy kotwiczeniu statku ma kształt koła, a wartość promienia (r k ) tego koła można wyliczyć z następującej zależności [5]: gdzie: d max L d nk rk = d max + L + d nk [m] maksymalna odległość dziobu statku od kotwicy [m], długość statku [m], składowa nawigacyjna akwenu manewrowego [m]. Zakładając, że w najtrudniejszych warunkach hydrometeorologicznych zostanie wyrzucony łańcuch kotwiczny o długości około 220 m (8 szakli), to maksymalna odległość dziobu statku (d ) wynosi: max dmax = {l 2 (H + h k ) 2 } d max = 216 m gdzie: l długość łańcucha kotwicznego [m], H głębokość kotwicowiska [m], wysokość kluzy od poziomu wody [m]. [5]: gdzie: h k Składowa nawigacyjna akwenu manewrowego (d M o V k τ t k k 1/2 dnk = 2M o (0,95) + V k (τ k + t k ) [m] nk ) ma następującą postać (0,95) błąd kołowy określenia pozycji podczas manewru zakotwiczenia oraz postoju na kotwicy [m], prędkość dryfowania statku na kotwicy [m/s], częstotliwość kontrolowania pozycji podczas kotwiczenia [s], czas gotowości maszyny [s]. Zakładając, że prędkość dryfowania statku na kotwicy jest nie większa niż 0,5 węzła, częstotliwość kontrolowania pozycji wynosi 1 minutę (ciągła kontrola pozycji), czas gotowości maszyny 20 minut oraz błąd (95%) w poziomie horyzontalnej (φ,λ) na podstawie dokładn ości systemu GPS 10 m, otrzymamy wartość promienia akwenu manewrowego badanego statku: 101

8 r k = ,25 ( ) r k = 866 [m] Porównując otrzymaną wartość z wielkością i kształtem kotwicowiska (rys.2), możemy stwierdzić, że jest ono bezpieczne dla statku typu VLCC. 1,25 Nm 2 Nm r k 1,4 Nm 2,15 Nm Rys.2. Wielkość akwenu manewrowego przy kotwiczeniu na redzie Gdańsk 6. POMIARY Wszystkie próby manewrowe statku typu VLCC Atlantic Star zostały przeprowadzone na symulatorze manewrowym VSHIP Udało się w ten sposób uzyskać potrzebne dane przedstawiające zachowanie się badanego obiektu przy różnych warunkach zewnętrznych. W głównej mierze badania zostały skoncentrowane na próbie zatrzymania statku, co ma istotne znaczenie podczas manewrowaniu na kotwicowiskach. Dzięki tym symulacjom została określona minimalna prędkość, przy której statek VLCC posiada właściwości manewrowe. Kolejnymi parametrami określonymi doświadczalnie były: odległość potrzebna do zatrzymania statku, przesunięcie boczne względem obranego toru ruchu, zmiana kursu oraz czas do całkowitej utraty prędkości. Parametry te zostały określone dla wiatrów wiejących od strony dziobu, rufy, a także prawej i lewej burty. Siła wiatru była zmieniana w przedziałach od ciszy do wartości 30 m/s, co odpowiada 8 0 w skali Beauforta. Efektem tych badań są wykresy trajektorii ruchu modelu, na których podstawie zostały określone właściwości manewrowe statku przy podejściu na kotwicowisko. 102

9 6.1. Określenie prędkości minimalnej Podczas tej próby za prędkość początkową przyjęto 4,7 węzła, co odpowiada nastawie silnika Bardzo Wolno Naprzód (BWN). Dla tej prędkości statek wykazuje dobre właściwości manewrowe tzn. dostrzegalna była reakcja modelu na wychylenie steru, nawet dla wiatrów przekraczających wartość 30 m/s zarówno z prawego jak i lewego trawersu. Jedynym efektem niepożądanym jest dryfowanie statku z wyznaczonego toru. Jednakże dryf ten jest niewielki i za pomocą steru można go skorygować. Wiatry od strony dziobu i rufy wpływały nieznacznie na prędkość statku i nie miały większego wpływu na jego właściwości manewrowe. Badania zostały przeprowadzone dla statku załadowanego w 100%. W przypadku kiedy statek będzie pod balastem, efekt ten będzie się nasilać. Związane jest to z wpływem wiatru na większą powierzchnię boczną nawiewu badanej jednostki oraz zmniejszeniem oporu wody. Wartość prędkości minimalnej została ustalona na poziomie 3 węzłów. Poniżej tej granicy statek nie reaguje na komendy wydawane na ster. Pomiar ten polegał na stopniowej zmianie prędkości i jednoczesnej próbie zmiany kursu Wpływ wiatru Parametrem stałym, potrzebnym do ustalenia ruchu statku podczas podchodzenia na kotwicowisko, niezależnie od warunków zewnętrznych, była prędkość początkowa 4,7 węzłów. W tych warunkach statek ma dobre właściwości manewrowe. Nastawa B W N podczas manewrowania statkiem nie wpływa ujemnie na pracę zespołu napędowego. m b) a) c) m Rys.3. Trajektorie ruchu statku VLCC Atlantic Star podczas próby zatrzymania z minimalnej prędkości manewrowej przy zmianie nastawy pracy silnika na: a) wolno wstecz, b) pół wstecz, c) cała wstecz Kolejnym etapem było przejście z B W N na obroty śruby wstecz. Wartość nastawy Bardzo Wolno Wstecz (BWW) w niewielkim stopniu odbiegała od 103

10 poziomu Wolno Wstecz i dlatego została pominięta w pomiarach. Różnice w wynikach nie były większe niż 5%. Manewr przejścia na Cała Wstecz został również pominięty. Stosuje się go tylko w przypadku awaryjnym, kiedy konieczne jest jak najszybsze zatrzymanie statku. Niestety, może on być przyczyną uszkodzenia układu napędowego statku (silnik, wał, śruba) w wyniku powstania dużych naprężeń. Rezultaty prób zatrzymania statku dla różnych nastaw silnika zostały przedstawione na rysunku 7. Dla obrotów śruby Wolno Wstecz droga potrzebna do zatrzymania z 4,7 węzła wyniosła 870 metrów (2,76 długości statku), a zmiana kąta kursowego 92. Dla wartości Cała Wstecz odległość do zatrzymania wyniosła 342 metry (1,08 długości statku), a zmiana kąta kursowego 46. Na zatrzymanie statku z maksymalnej prędkości 16,5 w potrzeba 4199 metrów przy tzw. crash stopie, czyli przejściu z Całej Naprzód na Całą Wstecz (rys. 3). Odchylenie się od prostoliniowego toru i zmiana kursu w prawo wywołane jest działaniem siły bocznej śruby podczas pracy wstecz Wiatr z dziobu,działanie wiatru od strony dziobu (rys.4) powoduje skrócenie drogi hamowania statku, zmniejszenie przesunięcia bocznego oraz kąta w jakim znajdzie się on po zatrzymaniu. Na zjawisko to ma wpływ siła wiatru działająca na nadbudówkę, czego rezultatem jest utrzymywanie statku w zadanym kierunku, przy jednoczesnym wytrącaniu prędkości. Badany statek jest typowym statkiem nawietrznym. Siła boczna wytworzona przez śrubę jest zdecydowanie większa od działania wiatru w końcowej fazie zatrzymania statku. W przypadku wiatrów o wartościach 15 m/s i 30 m/s statek ustawia się lewą burtą do kierunku wiatru. Uniemożliwia to bezpieczne rzucenie kotwicy. Konieczna jest korekta ustawienia statku względem wiatru, przy pomocy silnika i steru, aby manewr rzucenia kotwicy był prawidłowy Wiatr z rufy W przypadku wiatru od strony rufy (rys.5) odległość potrzebna do zatrzymania wydłuża się do 1300 metrów (4,13 długości statku) przy wietrze 30 m/s, zaś w wypadku ciszy zmniejsza się do 1250 metrów dla nastawy silnika Wolno Wstecz, a zmiana kąta kursowego dochodzi do 135. Dla wartości Pół Wstecz odległość ta nie ulega zmianie w porównaniu z warunkami, kiedy na akwenie panowała cisza. Zwiększenie za to siły wiartu przy tej nastawie dało znaczne zmniejszenie zmiany kąta kursowego, przy której statek się zatrzymał. Kąt kursowy wyniósł 87 dla siły 15 m/s i 58 dla 30 m/s. Działanie wiatru od strony rufy powoduje szybsze skręcanie statku w prawo, a co za tym idzie 104

11 zwiększenie oporów wody na kadłub oraz szybszą utratę prędkości. Statek pomimo prędkości liniowej równej zero nadal się obraca (prędkość przemieszczania się rufy dochodzi do 1,8 węzła). Efekt ten można wykorzystać do ustawienia się dziobem względem wiatru. Jednak i w tym przypadku konieczne będą manewry sterem i silnikiem. m Kierunek wiatru a) c) b) m Rys.4. Trajektorie ruchu statku VLCC Atlantic Star podczas próby zatrzymania (przejście z bardzo wolno naprzód na wolno wstecz) przy wietrze od strony dziobu: a) brak wiatru, b) siła wiatru 15 m/s, c) siła wiatru 30 m/s m b) a) Kierunek wiatru m Rys.5. Trajektorie ruchu statku VLCC Atlantic Star podczas próby zatrzymania (przejście z bardzo wolno naprzód na wolno wstecz) przy wietrze od strony rufy: a) brak wiatru, b) siła wiatru 30 m/s Wiatr z prawej burty Kumulacja siły bocznej śruby, odpowiedzialnej za obrót statku w prawo i siły naporu wiatru na statek, także z prawej burty, powoduje znaczne wcześniejszą zmianę kursu statku i skrócenie drogi do jego pełnego zatrzymania (rys. 6). Im większa siła wiatru, tym odległość potrzebna do 105

12 zatrzymania statku jest mniejsze. Różnice tego parametru trajektorii wynikające ze zmiany nastaw silnika nie przekraczają 150 metrów (Wolno Wstecz, Pół Wstecz). Odpowiada za to ten sam efekt, jak w przypadku, kiedy wiatr jest od strony rufy (zwiększenie oporu wody względem kadłuba). Jednak w tym przypadku zjawisko następuje znacznie wcześniej. Dodatkową zaletą jest ustawienie się statku dziobem do wiatru i dalsze jego hamowanie. Rezultatem tego jest również skrócenie przesunięcia bocznego w stosunku do początkowej trajektorii ruchu badanego modelu: 260 metrów (4,64 szerokości statku) dla wiatru 15 m/s zaś dla 30 m/s 50 metrów odpowiadającego 89% szerokości statku. m a) c) b) Kierunek wiatru Rys.6. Trajektorie ruchu statku VLCC Atlantic Star podczas próby zatrzymania (przejście z bardzo wolno naprzód na wolno wstecz) przy wietrze z prawej burty: a) brak wiatru, b) siła wiatru 15 m/s, c) siła wiatru 30m/s Wiatr z lewej burty m Wartość nastawy silnika ma duże znaczenie na pracę wstecz w przypadku działania wiatru z lewej burty (rys.7). Przy nastawie Wolno Wstecz siła wiatru dla wartości większych niż 10 m/s powoduje wyjątkowo zwrot statku w lewo. Dzieje się to za sprawą tego, że działanie wiatru na obiekt jest większe niż działanie boczne śruby. Natężenie wiatru ma również wpływ na drogę potrzebną do zatrzymania. Im jest większe, tym droga ta jest krótsza. Specyficzne zjawisko nastąpiło dla nastawy Pół Wstecz i wiatru o sile 15 m/s. Siła boczna śruby została skompensowana przez siłę naporu wiatru, w wyniku czego kurs statku zmienił się o 5, a przesunięcie boczne wyniosło 160 metrów (rys. 8). Dla wartości Wolno Wstecz statek odwrócił się dziobem do wiatru. 106

13 m b) a) c) Kierunek wiatru m Rys. 7.. Trajektorie ruchu statku VLCC Atlantic Star podczas próby zatrzymania (przejście z bardzo wolno naprzód na wolno wstecz) przy wietrze z lewej burty: a) brak wiatru, b) siła wiatru 15 m/s, c) siła wiatru 30 m/s m a) Kierunek wiatru b) m Rys. 8. Trajektorie ruchu statku VLCC Atlantic Star podczas próby zatrzymania przy zmianie nastaw silnika (wiatr z lewej burty, 15m/s): a) z bardzo wolno naprzód na wolno wstecz, b) z bardzo wolno naprzód na pół wstecz 7. WNIOSKI Na podstawie przeprowadzonych prób manewrowych statku typu VLCC na torze podejściowym do portu Północnego Gdańsk można wyciągnąć następujące wnioski: Statek tego typu powinien poruszać się w zakresie prędkości Bardzo Wolno Naprzód (4,7 węzła). Zapewnione są wtedy bezpieczne warunki i dobre właściwości manewrowe statku. Sytuacja ta dotyczy zarówno odcinków prostych toru podejściowego do portu Północnego Gdańsk, jak i w miejscach 107

14 wykonywania zwrotów oraz podczas podejścia na kotwicowisko i podejmowania pilota. Wartości wychylenia steru powinny być w przedziale 5 10 w celu ograniczenia zjawiska myszkowania. Prędkości CN (16,5 węzła) i PN (8,1 węzła) nie mogą być brane pod uwagę ze względu na przepisy lokalne, które w obrębie redy portu Północnego Gdańsk dopuszczają prędkości nie przekraczające 7 węzłów. Prędkości powyżej 7 węzłów zwiększają drogę zatrzymania statku nawet czterokrotnie. Przy prędkości BWN (4,7 węzła) statek zachowuje swoje właściwości manewrowe, wystarczające do utrzymania się na torze podejściowym w każdych warunkach hydro-meteorologicznych. Przy dobrych warunkach hydrometeorologicznych minimalna prędkość manewrowa statku wynosi 3 węzły. Prędkość ta może być stosowana poprzez zatrzymanie silnika i użycie samego steru statku ze względu na typ śruby (śruba stała prawoskrętna). Przyczyną jest śruba stała. Przy wietrze powyżej 10 m/s minimalna prędkość manewrowa powinna być przyjęta na poziomie nastawy silnika Bardzo Wolno Naprzód (4,7 węzła). Badany model jest klasycznym statkiem nawietrznym ustawiającym się dziobem do wiatru. W sytuacji podejścia na kotwicowisko oraz podejmowania pilota statek powinien rozpocząć hamowanie silnikiem w odległości około 1200 metrów od wyznaczonego punktu przy wiatrach do 15 m/s. Działanie boczne śruby można skompensować sterem. Przy wiatrach powyżej 15 m/s, większy wpływ na zachowanie się statku mają warunki hydrometeorologiczne. Droga hamowania jest uzależniona od kierunku wiatru. Wydłużenie drogi hamowania (jedna długość statku) występuje przy wiatrach wiejących z kierunków od północnego do wschodniego. Przy silnych wiatrach 8 Beauforta z kierunku wschodniego niezauważalne jest działanie boczne śruby podczas manewru hamowania. Efekt boczny śruby kompensuje siła wiatru. Skrócenie drogi hamowania występuje przy wiatrach wiejących z kierunków od południowego do zachodniego. Dla wiatrów do 15 m/s droga zmniejsza się od 0,5 do 1,0 długości statku, a przy wiatrach dochodzących do 8 Beauforta nawet do dwóch długości. Wiatry wiejące z sektorów południowo-wschodniego i północno-zachodniego nie wpływają na długość drogi hamowania, mają natomiast wpływ na przesunięcie boczne badanej jednostki. Dla wiatrów południowo-wschodnich wynosi ono około jednej szerokości statku, a przy wiatrach północnozachodnich do 200 metrów (wiatr do 15 m/s) i do 400 metrów dla wiatrów bardzo silnych (8 Beauforta). Przy wiatrach północno-zachodnich statek ma większą tendencję skrętu w prawo. 108

15 LITERATURA 1. GUCMA S., JAGNISZCZAK I., Nawigacja morska dla kapitanów, Wyższa Szkoła Morska w Szczecinie, Szczecin South Part of Baltic Sea and Gulf of Riga Baltic Pilot, Volume II, 10th ed., NP 19, SZYMOŃSKI M., PAROLCZYK J., Przewodnik metodyczny do ćwiczeń na symulatorze manewrowym VSHIP 2000, Wyższa Szkoła Morska w Gdyni, Gdynia Warunki środowiskowe polskiej strefy południowego Bałtyku w 2000 roku, Materiały oddziału morskiego, Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej, Gdynia Zatoka Gdańska, Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej, Wydawnictwa Geologiczne, Warszawa