Ocena predkosci bezpiecznej statku_ transport XXI w.DOC

WYBÓR BEZPIECZNEJ PRĘDKOŚCI STATKU W AKWENACH OGRANICZONYCH

Dr inż. Grzegorz Rutkowski

Wyższa Szkoła Morska w Gdyni - Katedra Nawigacji,

Aleja Zjednoczenia 3, 81-345 Gdynia, POLSKA

seaquest@wsm.gdynia.pl

ABSTRACT

In this paper author presents the attempt to define the following notions: ‘ship’s safe speed’, ‘critical speed’, ‘limited speed’, ‘reachable speed’, ‘economical speed’ and ‘optimal speed’.  Author also depicts methods  that can be used for estimating ship’s safe speed  in the restricted sea areas  by means of  three-dimensional  model of the ship’s domain.

1.                 WPROWADZENIE

              W niniejszym artykule autor, zgodnie z potrzebami światowego systemu bezpieczeństwa i sprawności transportu, podejmie próbę zdefiniowania prędkości bezpiecznej statku manewrującego w akwenie ograniczonym. Studiując bowiem literaturę dotyczącą wyboru prędkości statku na wodach ograniczonych można dojść do następujących wniosków:

·         Unika się podawania konkretnych wartości prędkości z jaką powinien poruszać się statek w akwenach ograniczonych;

·         Zgodnie z przepisami Międzynarodowego Prawa Drogi Morskiej (MPDM) [5], wytycznymi Lądowych Służb Kontroli i Organizacji Ruchu (w tym służb pilotowych oraz VTS), zaleceniami lokalnych administracji morskich, wytycznymi armatora oraz zasadami tzw. dobrej praktyki morskiej, statek powinien poruszać się zawsze z prędkością bezpieczną. Przepisy te nie precyzują jednak co należy rozumieć pod pojęciem „prędkości bezpiecznej”, oraz jaką jej wartość można by uznać za wartość prędkości bezpiecznej a jaką już za wartość prędkości niebezpiecznej.

·         Prędkość bezpieczna rozumiana według przepisów MPDM nie jest tożsama z prędkością bezpieczną ustaloną według zasad tzw. dobrej praktyki morskiej[1].      

·         Wybór odpowiedniej prędkości statku pozostawia się w gestii osoby kierującej statek (tzn. kapitana), stosującego zasady tzw. „dobrej praktyki morskiej”, przy czym samo pojęcie „dobrej praktyki morskiej”, mimo iż jest ono powszechnie używane i stosowane w przepisach MPDM, nadal nie jest jednoznacznie określone.

·         Przy definiowaniu prędkości statku na wodach ograniczonych wprowadza się słowne (opisowe) określniki prędkości (np. krytyczna, graniczna, osiągalna, zalecana, optymalna itp.), przy czym nie zawsze są one właściwe i jednoznacznie zdefiniowane.

              W niniejszym artykule podjęto więc próbę przeprowadzenia analizy prędkości statku w akwenach ograniczonych oraz (o ile to możliwe)  ustalenia w miarę jednoznacznej definicji prędkości bezpiecznej (optymalnej) w akwenach trudnych pod względem nawigacyjnym.

2.            PRĘDKOŚĆ STATKU NA WODACH OGRANICZONYCH

              W różnych fazach żeglugi istnieją innego rodzaju zakłócenia ruchu statku, które prowadzić mogą do zagrożeń lub awarii. W żegludze oceanicznej istotnym problemem jest wybór prędkości i kursu w stosunku do elementów falowania [2], [3]. Na wodzie płytkiej, w rejonach ograniczonych, główny problem stanowi zakres marginesu bezpieczeństwa statku określony przez model jego trójwymiarowej domeny[2]. W tym przypadku należy rozpatrywać wybór prędkości statku w zależności od zagrożeń w stosunku do trzech jego osi X, Y, Z, gdzie: 

vx              -              to prędkość bezpieczna ze względu na drogę hamowania (zatrzymania statku w

                            odpowiednim czasie) w celu uniknięcia zderzenia, uwzględniająca konieczność

                            zachowania własności manewrowych statku, a zwłaszcza jego zwrotności

                            (zależy od długości domeny statku);

vy              -               to prędkość bezpieczna ze względu na zakłócenia zewnętrzne i ograniczenia

                            pasa ruchu (toru wodnego), uwzględniająca konieczność zachowania własności

                            manewrowych statku a w szczególności jego stateczności kursowej (zależy od

                            szerokości domeny statku);

vz              -               to prędkość bezpieczna ze względu na ograniczoną wartość zapasu wody pod

                            stępką, uwzględniająca maksymalną wartość osiadania statku (zależy od

                            głębokości i wysokości domeny statku).

              Nawigator, podczas żeglugi w akwenie ograniczonym, zanim dokona wyboru odpowiedniej prędkości statku (nastawy silnika) musi uwzględnić wszystkie elementy i czynniki od niej uzależnione i z nią powiązane, a w szczególności charakterystyki manewrowe statku ustalone dla różnych jej wartości.

              Planując prędkość przejścia statku na danym odcinku drogi uwzględnia on rozkład przeszkód nawigacyjnych, założony plan zwrotów i innych manewrów, zagęszczenie ruchu, głębokość akwenu, oraz występowanie takich zakłóceń zewnętrznych jak prąd, wiatr, falowanie. W oparciu o analizę czynników przewidywalnych (zakłóceń ruchu możliwych do określenia) ustala on dla poszczególnych odcinków trasy wstępne wartości prędkości.

              Planowana prędkość przejścia na danym odcinku drogi musi być jednak prędkością bezpieczną, a zatem powinna uwzględniać zarówno sytuacje awaryjne jak i wszystkie te czynniki, których nie da się w danej chwili jednoznacznie określić. Prędkość ta musi zatem zawierać pewien margines bezpieczeństwa zwany rezerwą prędkości na nieprzewidywalne sytuacje nawigacyjne (w tym awaryjne oraz te wywołane przez błędne określenie niektórych czynników lub ich nieuwzględnienie).

              Przy wyborze prędkości statku w akwenach ograniczonych uwzględnić należy także wartość tzw. prędkości krytycznej (critical speed) vk, czyli prędkości wywołującej gwałtowne wzrosty oporów ruchu statku. Utrzymywanie prędkości krytycznej związane jest bowiem z większym zapotrzebowaniem na moc silnika, a więc i większym zużyciem paliwa. Wartość prędkości krytycznej można obliczyć z zależności [4]:

                                                                                                                                   [m/s]                            (1)

              Statek poruszający się w kanale za pomocą własnego napędu nie może przekroczyć pewnej granicznej prędkości. Powodem tego jest fakt, że śruba operuje w warunkach krytycznego przepływu za owrężem. Objętość wody napływająca na śrubę nie jest w stanie (niezależnie od dostarczonej mocy i obrotów silnika) spowodować wzrostu prędkości statku. Prędkość ta pozostaje więc stała tak długo, jak długo przepływ wokół kadłuba pozostaje krytyczny. W literaturze maksymalna wartość prędkości jaką statek może rozwinąć w kanale, z uwagi na ograniczoną moc swojego napędu, nazywa się prędkością graniczną. Prędkość natomiast określającą początkową fazę gwałtownych wzrostów oporów ruchu nazywa się prędkością osiągalną. W tabeli 1 zestawiono wartości prędkości granicznych i osiągalnych obliczone równymi metodami dla czterech kanałów żeglownych. W obliczeniach przyjęto parametry maksymalnych statków mogących tam nawigować.

Tabela  1. Wartości prędkości krytycznych, osiągalnych i dopuszczalnych opracowane dla największych statków morskich, które mogą korzystać z wymienionych kanałów morskich.