Grzegorz Rutkowski, Faculty of Navigation, Gdynia Maritime University
Andrzej Królikowski, Polish Naval Academy
OCENA GŁĘBOKOŚCI TORU PODEJŚCIOWEGO NA POŁUDNIE OD ŁAWICY SŁUPSKIEJ W ASPEKCIE OBSŁUGI JEDNOSTEK O MAKSYMALNYCH GABARYTACH – METODA ROZBUDOWANA
Abstract
This paper considers analysis of maximum draught of a merchant vessel, which can maintain safety of navigation in different exterior condition (average and extreme) in Slupsk Trough and keep required under keel clearance, i.e. navigational reserve of depth. To depict maximum draught of a vessel we use practical method which incorporates risk of navigational and three-dimensional model of ship’s domain. Results are compared with guidelines published by Decree of Minister of Transport and Maritime Economy from 01.06.1998 about technical conditions, which should be met by hydro mechanical sea structure, which operate vessels with the given particulars.
Streszczenie
Niniejsze opracowanie obejmuje ocenę maksymalnego zanurzenia statku handlowego, który przy działaniu różnych warunków zewnętrznych (przeciętnych i ekstremalnych) mógłby bezpiecznie prowadzić żeglugę (manewrować) w „Rynnie Słupskiej” zachowując przy tym wymagany zapas wody pod stępką, czyli minimalną rezerwę nawigacyjną głębokości. Do określenia maksymalnego zanurzenia statku posłużymy się metodą praktyczną wykorzystując definicję ryzyka nawigacyjnego oraz model przestrzenny domeny statku. Otrzymane wyniki porównamy z wytycznymi Rozporządzenia Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej z dnia 01.06.1998r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać morskie budowle hydrotechniczne obsługujące statki o określonych gabarytach.
Ocenę rezerwy nawigacyjnej głębokości (zapasu wody pod stępką) dokonano z godnie wytycznymi Rozporządzenia Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej z dnia 01.06.1998r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać morskie budowle hydrotechniczne obsługujące statki o określonych gabarytach. W obliczeniach uwzględniono działanie różnych zakłóceń zewnętrznych (przeciętnych i ekstremalnych) dla przykładowych statków handlowych, a w szczególności:
Ø jednostki typu VLCC lub masowca o gabarytach: długość L=350,0 m, szerokość B=60,0m, zanurzenie na Bałtyku TD=TR=15,00 m, współczynnik pełnotliwości kadłuba CB=0,85.
Ø kontenerowca o gabarytach: długość L=250,0 m, szerokość B=32,0m, zanurzenie TD=TR=12,00 m, współczynnik pełnotliwości kadłuba CB=0,70.
Ø promu pasażerskiego o gabarytach: długość L=140,0 m, szerokość B=16,0m, zanurzenie TD=TR=7,50 m, współczynnik pełnotliwości kadłuba CB=0,65.
Ø kutra rybackiego o gabarytach: długość LOA= 40,0 m, szerokość B=8,5m, zanurzenie TD=TR=4,00 m, współczynnik pełnotliwości kadłuba CB=0,63.
Wytyczne Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej w sprawie głębokości akwenów przy budowlach morskich i ich usytuowanie oraz sumaryczny zapas głębokości wody pod stępką kadłuba statku – metoda rozbudowana
Określenie sumarycznego zapasu głębokości wody Rt należy przeanalizować dla każdej jednostki nawodnej uprawiającej żeglugę w danym akwenie. W każdym przypadku sumaryczny zapas głębokości Rt nie może być jednak mniejszy od minimalnego sumarycznego zapasu głębokości wody Rtmin określonego wcześniej. Ponadto zapas głębokości Rt winien umożliwiać pływalność statku nawet w najniekorzystniejszych warunkach hydrologicznych występujących w akwenie.
Zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej z 1998 r. przy ustalaniu sumarycznego zapasu głębokości Rt należy wziąć pod uwagę sumę następujących elementów składowych:
Rezerwy R1 na niedokładność hydrograficznego pomiaru głębokości wody
Wartość rezerwy R1 zależy od głębokości akwenu. Głębokości na mapach nawigacyjnych podawane są według określonych standardów dokładności. Międzynarodowa Organizacja Hydrograficzna (IHO) przyjęła [14] w 2008 r. następujące standardy (P= 95,4%):
0,25 ÷ 0,34 m dla H= 0 ¸ 30 m;
0,63 ÷ 1,40 m dla H = 30 ¸ 100 m.
Od stycznia 1991 roku na mapach brytyjskich (BA) dokładność danych batymetrycznych określona błędem pomiaru głębokości (P= 95,4%) ma wartość:
[m] (1)
co dla akwenu „Rynny Słupskiej” o głębokościach średnich 20m daje błąd rzędu 0,53m.
Mapy wydawane przez lokalne organa administracji morskiej (inne niż brytyjskie) mogą posiadać odmienne standardy dokładności zgodne z przepisami miejscowymi. I tak zgodnie z opinią S.Gucmy i I.Jagniszczak [3] w praktyce rezerwa nawigacyjna R1 utożsamiana z błędem sondaży, dla akwenu o głębokościach do 20m powinna wynosić 0,20m. Nie popełnimy zatem błędu przyjmując do dalszych rozważań wartość średnią rezerwy R1 na niedokładność hydrograficznego pomiaru głębokości jako 0,35m.
Rezerwy nawigacyjnej R2, tj. minimalnego zapasu wody pod stępką jednostki pływającej, umożliwiającego jej pływalność, zależnego od rodzaju gruntu dna akwenu lub sposobu umocnienia dna przy budowli morskiej
Rezerwa nawigacyjna R2 wynika z niepełnej znajomości głębokości i czystości dna, błędów interpolacji między poszczególnymi sondowaniami oraz skutków ewentualnego zetknięcia się kadłuba z dnem. W praktyce dla akwenów przybrzeżnych nieosłoniętych, narażonych na duże falowanie oraz działanie prądów morskich przy dnie piaszczysto- skalistym (w obrębie Rynny Słupskiej dno jest twarde, piaszczyste z licznymi głazami) z małą gęstością sondaży wartość rezerwy R2 należy przyjąć od 1,00m do 1,50m.
Rezerwy R3 na niskie stany wody, przyjmowanej na podstawie krzywej sumy czasów trwania stanów wody dla danego wodowskazu, sporządzonej w oparciu o wieloletnie notowania, z wprowadzonym do obliczeń poziomem wody trwającym wraz z wyższymi poziomami przez 99% rozpatrywanego czasu lub różnicy pomiędzy poziomem morza SW i poziomem morza SNW
Rezerwa nawigacyjna R3 wynika z obserwowanych wahań poziomu wody w stosunku do zera mapy wywołanych określonymi warunkami hydrometeorologicznymi. Długotrwałe i silne wiatry wiejące w stronę lądu oraz stany powodziowe na rzekach podnoszą poziom wody, natomiast silne wiatry wiejące od lądu oraz niskie stany wody w rzekach obniżają go.
W praktyce dla obszarów wód bezpływowych jakim jest akwen w obrębie Rynny Słupskiej jako rezerwę nawigacyjną R3 można przyjąć wartość 0,30 m (za [7]). Należy jednak pamiętać, iż obserwacje wieloletnie stanu wody w akwenie prowadzone w pobliskich stacjach pomiarowych w Ustce i Łebie potwierdziły dość znaczne (do 0,60m) obniżenia stanu wody od poziomu wody średniej [4]. Zmiany te obserwowane są również w skali roku. Przy najbardziej niekorzystnych warunkach hydrometeorologicznych wartość rezerwy nawigacyjnej R3 należałoby zatem zwiększyć do wartości 0,60m.
Rezerwy R4 na spłycenie dna akwenu, umożliwiającej pełną eksploatację akwenu w okresie pomiędzy podczyszczeniowymi robotami czerpalnymi
W omawianym akwenie nie prowadzi się robót podczyszczeniowych czerpalnych. Dno akwenu uformowane zostało w sposób naturalny, stąd wartość rezerwy nawigacyjnej R4 w dalszych rozważaniach możemy pominąć.
Rezerwy R5 na falowanie wody,
Do wyznaczenia wartości składowej R5 pochodzącej od falowania morskiego stosuje się obecnie kilka metod, są to jednak metody bardzo przybliżone, oddające jedynie z grubsza obraz sytuacji rzeczywistej. Najczęściej stosowanym wzorem empirycznym do określenia zmiany zanurzenia DT5 dla statku nieruchomego na fali jest zależność opracowana przez I.W. Danda oraz A.M.Fergusona (The Squat of Full Ships in Shallow Water, The Naval Architect, No3,1973) oraz zaleca przez A.Nowicki autora książki „Wiedza o manewrowaniu statkami morskimi” (Wydawnictwo Trademar - Gdynia 1999) (Metoda 1):
[m] (2)
gzie: k - współczynnik zależny od stosunku szerokości i długości statku do długości i kąta kursowego fali, zawarty w
granicach od 0,33 do 0,66; hf - wysokość fali [m].
Współczynnik k zależy od stosunku szerokości i długości statku do długości fali oraz kąta kursowego jej nabiegu. Największe wartości przybiera on w przypadku statku ustawionego burtą do fali, którego szerokość jest mniejsza od połowy długości fali. Dla statków dużych w stosunku do rozmiarów fali współczynnik ten przyjmuje minimalne wartości. Pod pojęciem duży należy rozumieć statek spełniający następujące warunki:
Ø Dla kąta nabiegu fali około 000° lub 180° : L ³ l ;
Ø Dla kąta nabiegu fali około 090° : B ³ 0,5l ; gdzie: l - długość fali.
Dla statków w ruchu wartość rezerwy należy zwiększyć [6] zależnie od prędkości o:
...
alfred1980