|
Wacław Petryński, Maciej Jędrzejko
KOMPENDIUM
wersja 1.0a
Właściwości manewrowe dużych statków |
Zamiast wstępu
|
|
Żeglarze-amatorzy na morze wybierają się na krótki stosunkowo czas 2-3 tyg. do 1 miesiąca, bo trudno o dłuższy urlop : ), większą część zaś swego życia spędzają na lądzie. Nic dziwnego, że do realiów morskich próbują często - niekiedy wręcz bezwiednie - przenieść wzorce zachowań lądowych. Kiedy w trakcie jazdy samochodem pojawi się jakieś niebezpieczeństwo, naturalnym odruchem jest naciśnięcie na hamulec. Podobna reakcja w przypadku statku jest jednak dość skomplikowana i czasochłonna. Przede wszystkim statki są największymi środkami transportu, jakie kiedykolwiek zbudował człowiek, ich ogromna masa i bezwładność sprawia, więc że zarówno na wychylenie steru, jak i na manewr maszyną reagują z wielkim opóźnieniem. Zatrzymanie swobodne i wymuszone statku Jedynym odpowiednikiem samochodowego hamulca jest na statku silnik główny, a hamowania - przełączenie maszyny na bieg wsteczny. Mało kto jednak wie że jest to manewr dość złożony, a nawet ryzykowny. Zacytujmy: "Podjęcie decyzji o zatrzymaniu dużego statku pracą (maszyną) wstecz jest ryzykowne ze względów technicznych (możliwość uszkodzenia silnika lub śruby) i może mieć miejsce praktycznie tylko w sytuacjach grożących kolizją lub wejściem na przeszkodę nawigacyjną". W przypadku statków z napędem klasycznym (wolnoobrotowy silnik spalinowy ze stałą śrubą) między silnikiem a śrubą nie ma rozłączalnego sprzęgła czy przekładni. Innymi słowy, wał korbowy silnika jest "na sztywno" połączony ze śrubą. Przełączenie na bieg wsteczny polega więc na:
Zazwyczaj ze względów ekonomicznych statki zasadniczo tylko w portach manewrują na droższym paliwie lekkim (olej napędowy), w morzu idą zaś na paliwie ciężkim (mazut). Dlatego w morzu przed rozpoczęciem manewrów maszyną konieczne jest uprzednie przejście z paliwa ciężkiego na lekkie, co wymaga pewnego czasu (kilka minut).
Przełączenie maszyny z (CN) na (CW) wiąże się z ryzykiem uszkodzenia układu napędowego i bardzo nieprzyjemnymi drganiami całego kadłuba. Nie należy więc do manewrów lubianych przez dowództwo i załogę, nie można też wykonać go niepostrzeżenie. Oprócz czynników technicznych bardzo ważny jest więc czynnik psychologiczny: oficer na mostku na manewr maszyną zdecyduje się albo w dopiero ostateczności; jest więc bardzo prawdopodobne, że jeśli w ogóle to uczyni, zrobi to za późno. Nie bez znaczenia są też takie okoliczności, jak np. obsada mostku (bywa, że jest ona bardzo szczupła, a na przelotach oceanicznych często statek prowadzi jedynie sternik automatyczny). Średnie rzeczywiste parametry zatrzymania swobodnego (przez zatrzymanie maszyny CN-STOP)
Średnie rzeczywiste parametry zatrzymania wymuszonego (przez przełączenie maszyny z cała naprzód CN na cała wstecz CW)
Średnie rzeczywiste parametry zatrzymania wymuszonego (przez przełączenie maszyny CN-CW) statków o napędzie turbinowym
Należy podkreślić, że przytoczone dane dotyczą manewru wcześniej zapowiedzianego. W praktyce droga zatrzymania statku turbinowego może sięgnąć 20 długości.
Podsumowując, PRAKTYCZNIE manewr CN-CW nie jest wykonywany (!) i żeglarz nie powinien liczyć na to, że nawet w sytuacji kolizyjnej duży statek wykona manewr CN-CW. Jednakże nawet gdyby statek wykonał taki manewr, to jego skuteczność jest ograniczona, a brak możliwości kontrolowania przezeń swego kursu mógłby stanowić poważne dodatkowe źródło zagrożenia. Dlatego w praktyce statki w sytuacji awaryjnej korzystają raczej z hamowania cyrkulacją o czym niżej. Zwrotność Statku Minimalna średnica skrętu dużego statku wynosi ok. 4,0 - 5,0 długości statku. W przypadku statku długości 200 m średnica cyrkulacji wynosi więc ok. 800-1000 m. Są to wartości statystyczne; w przypadku konkretnego statku typu B 517/2 minimalna średnica krążenia wynosi ok. 600 m, co odpowiada 3 długościom statku. Należy jednak podkreślić, że jest to średnica cyrkulacji ustalonej, czyli mierzonej w sytuacji, gdy statek już porusza się po okręgu - jest to jednak sytuacja teoretyczna. Jeśli natomiast statek musi ominąć konkretna przeszkodę, to bardzo istotny jest tu parametr określany jako przesunięcie czołowe, czyli mierzona wzdłuż pierwotnego kursu odległość od miejsca wyłożenia steru do miejsca, w którym kurs statku zmienił się o 90°. Krótko mówiąc statek po wyłożeniu steru nie wchodzi natychmiast na kurs po okręgu, ze względu na bezwładność ogromnej masy. Gdyby tak było przesuniecie czołowe równałoby się promieniowi cyrkulacji; w rzeczywistości jednak, ze względu na bezwładność statku, przesunięcie czołowe może być mniej więcej dwukrotnie większe. Przesunięcie czołowe statku B-517/2 wynosi ok. 700 m, czyli 3,5 długości statku. Zatrzymywanie równoczesnym manewrem ster + maszyna Jednym ze skutków wprowadzenia statku w ciasną cyrkulację jest znaczna utrata prędkości. Żeglarze dobrze znają to zjawisko - wykorzystuje się je np. przy podejściu do boi z fordewindu, gdy wskutek ciasnej cyrkulacji jacht staje w miejscu. Jeżeli więc najpierw - dopóki maszyna pracuje do przodu i statek słucha steru - na statku zostanie wyłożony ster, później zaś maszyna zostanie przełączona na CW, wówczas przesunięcie czołowe może wynieść mniej więcej połowę drogi zatrzymywania wymuszonego. Równoczesny manewr sterem i maszyną byłby więc najskuteczniejszym sposobem zatrzymania statku. JEDNAKŻE! ze względów, o których wspomniano wcześniej, w praktyce się tego nie stosuje. Najczęściej hamowanie ogranicza się do manewru sterem oraz ewentualnie zmniejszeniem obrotów lub zatrzymaniem maszyny. Zaoczenie statku Wzór na odległość od widnokręgu: 
H - wysokość oczu żeglarza nad poziomem morza w metrach; D - odległość do widnokręgu w milach morskich; 2,08 - współczynnik wynikający z krzywizny Ziemi i średnich warunków atmosferycznych) Odległość jachtu od przedmiotu
D = D1 + D2
D1 - odległość żeglarza od widnokręgu D2 - odległość przedmiotu od widnokręgu Jeżeli zatem oczy żeglarza znajdują się na wysokości 3 m, a wysokość elementu, który właśnie obserwuje, wynosi 20 m, to odległość zaoczenia wyniesie: D=D1+D2 
W takiej sytuacji od pojawienia się na widnokręgu np. topu masztu statku idącego z prędkością 16 w. na zderzenie ze stojącym na kotwicy jachtem do zderzenia upłynie niespełna 50 minut. Jeżeli jednak jacht idzie, również na zderzenie, z prędkością 6w. - wówczas czas ten skraca się do niespełna 35 minut. UWAGA! W tym przypadku czynnikiem ograniczającym widzialność jest głównie krzywizna Ziemi, nie zaś przejrzystość (która oczywiście znacznie zmniejsza widzialność - np. zamglenie). W przypadku żeglarza stojącego na pokładzie - przy założeniu, że wysokość jego oczu nad poziomem morza wynosi około 3 m - odległość "oczy żeglarza"- widnokrąg (miejsce styku morza z niebem) wynosi 3,6 Mm! (patrz wzór na D). Jeżeli jednak żeglarz siedzi i wysokość jego oczu wynosi np. 2 m, wówczas odległość ta wynosi 2,9 Mm. Jest więc oczywiste że sternik zobaczy statek później niż oficer stojący przy zejściówce. Gorzej jak oficer próbuje obserwować na siedząco... Ostrość wzroku oficera znakomicie poprawia lornetka lecz nie zmniejszy się dzięki niej krzywizna Ziemi. Dura lex sed lex - czyli problemy prawne Międzynarodowe Prawo Drogi Morskiej - MPDM (MPZZM) Większość moich znajomych którzy postanowili wejść w krąg żeglarzy - ludzi których nie sposób nazwać normalnymi i zdrowymi na umyśle - któż bowiem zamiast w ciepłym łóżeczku przy kominku ciepłe piwko grzać postanawia z własnej i nieprzymuszonej woli jechać daleko od domu, marznąć na mokrym pokładzie o 0400 nad ranem, przebierać się z ciuchów mokrych w wilgotne, doznawać torsji, mimo że nie zgrzeszył dnia poprzedniego opilstwem, doznawać licznych urazów mechanicznych w niewygodnej - zawsze zbyt małej koi, z której cieknie słona woda prosto na nos, ze nie wspomnę i innych czynnościach, które na lądzie w ciepłym domku jest robić znacznie łatwiej, a co ważniejsze - przyjemniej :). Otóż kiedy biorą się do nauki przed egzaminem - dreszczem obrzydzenia przejmuje ich myśl o nauce "przepisów". Egzamin z tego przedmiotu często wydaje się nie do przejścia i budzi uzasadnioną grozę we wszystkich bez wyjątku tym bardziej, że zwykle z przepisów pytają instruktorzy o bardzo wysokich i budzących respekt stopniach. Spróbujmy chwycić diabła za rogi i pokazać że nie taki straszny... Prawidło 18 (Wzajemne obowiązki statków) Jeżeli prawidła 9, 10 i 13 nie stanowią inaczej to:
(treść prawidła 9b: Statek o długości mniejszej niż 20 m lub statek żaglowy nie powinien przeszkadzać przejściu statku, który może bezpiecznie nawigować tylko w granicach wąskiego przejścia lub toru wodnego). (treść prawidła 10j: Statek o długości mniejszej niż 20 m lub statek żaglowy nie powinien przeszkadzać bezpiecznemu przejściu statku o napędzie mechanicznym, idącego torem kierunkowym). W tym wypadku sprawa jest dość skomplikowana i wchodzi tu w grę prawidło 2b i ogólna zasada, że żaden przepis nie może narzucić statkowi obowiązku, którego ten statek nie jest w stanie wykonać. (treść prawidła 2b: Przy interpretowaniu i stosowaniu niniejszych prawideł należy uwzględnić wszystkie niebezpieczeństwa żeglugi i zderzenia oraz wszelkie szczególne okoliczności, łącznie z możliwościami danych statków, które w celu uniknięcia bezpośredniego niebezpieczeństwa mogą uczynić konieczne odstąpienie od niniejszych prawideł.) Formalnie zatem mały statek żaglowy zachowuje pierwszeństwo, ale nie powinien z niego korzystać. Dlatego na ostatnim seminarium nawigacyjnym w Wyższej Szkole Morskiej (19-20.06.2001) Adam Woźniak przedstawił referat z propozycją, by w przepisach wyraźnie odebrać małemu statkowi żaglowemu prawo drogi w stosunku do dużych statków (tak, jak jest na wodach śródlądowych), bo chociaż prawo to formalnie istnieje, to w praktyce jest fikcją. Żeby skomplikować sprawę jeszcze bardziej to zgodnie z MPZZM każdy statek (jacht) mający prawo drogi ma obowiązek zachowania kursu i prędkości (prawidło 17 a,i). Jednakże obowiązek ten powstaje dopiero wtedy, gdy zaczynają obowiązywać reguły wymijania, czyli - zgodnie z interpretacją - od chwili, kiedy pojawi się cień niebezpieczeństwa ryzyka zderzenia. Dopóki takiego "cienia" nie ma - nie ma obowiązku zachowania kursu i prędkości dlatego należy zawczasu sp.... spod dziobu "dużego" i nie próbować egzekwować prawa drogi, którego w dodatku w tym momencie jeszcze nie mamy. Kiedy jednak doprowadzimy lub dopuścimy do sytuacji nadmiernego zbliżenia, wówczas mamy taki obowiązek i możemy od niego odstąpić dopiero w ostatnim momencie (prawidło 17 b). Sami zauważacie zapewne, że w takiej sytuacji interpretacje mogą być pokrętne i bardzo skomplikowane. Duży może więcej? Niestety zdarza się, że załoga statku, która powinna być na mostku i prowadzić obserwację - włącza autopilota i idzie oglądać np. mecz, licząc na to, że jak się coś pojawi na radarze, to włączy się alarm i zdążą zareagować. Z pewnością w wielu przypadkach jest to krzywdzące przejaskrawienie, ale dla własnego bezpieczeństwa należy tak do tego podchodzić i nie zastanawiać się "czy nas widzi czy nie widzi", bo nawet jeśli widzi, to lepiej na to nie liczyć. W starym dowcipie było "tu się nie ma co zastanawiać tu trzeba s..." pamiętając jednak o zasadach ;-))) (Pr. 7 i 8):
Powszechnie mawia się, że statek widzi jacht lub inny obiekt na radarze. Sformułowanie to kształtuje sposób myślenia o tym zagadnieniu i jest w istocie poważnym źródłem zagrożenia dla żeglarzy nie mających praktyki radarowej. Radar bowiem niczego nie widzi, a jedynie odbiera i uwidacznia na ekranie - i to z rozmaitymi ograniczeniami - echo odbitych fal elektromagnetycznych. Jest to ogromna różnica, a umiejętność poprawnej interpretacji obrazu radarowego (czyli określenia, co mianowicie przedstawia rozkład plam na ekranie radarowym) stanowi ważny i bynajmniej nie łatwy składnik wyszkolenia obserwatora radarowego. Aby jednak jakakolwiek plama pojawiła się na ekranie radarowym, fale wysyłane z anteny muszą się odbić od jakiegoś obiektu i powrócić do tejże anteny. Zasady odbicia są takie, jak w zwierciadle, możliwe jest więc takie ustawienie powierzchni odbijających, że fale do anteny nie wrócą: to zjawisko jest wykorzystane w budowie samolotów bojowych niewykrywalnych przez radar. Dla własnego bezpieczeństwa dobrze jest wiedzieć, że na radarze statkowym częstokroć jachtu albo nie widać, albo przypomina on echo np. większych fal. Im bliżej środka ekranu monitora radaru (czyli im mniejsza odległość statku od jachtu) tym bardziej echa o słabym nasileniu (np. echo jachtu!) giną wśród ech fal. Radar "nie widzi" słabych ech daleko od statku, natomiast blisko statku "widzi" dziesiątki słabych ech które tworzą "mleczko" na monitorze radaru dookoła statku utrudniając właściwą interpretację obrazu. Dlatego radary wyposażane są w urządzenie ZRW (zasięgowa regulacja wzmocnienia), które tym silniej tłumi echa, im są one bliższe statkowi. Dzięki niemu obraz na ekranie radarowym jest klarowniejszy, ale z drugiej strony ZRW może całkiem wytłumić słabe, bliskie echa - w tym również echo jachtu ... Lepiej radzą sobie z tym nowoczesne radary z cyfrową analizą zobrazowania. Niemniej ważnym urządzeniem zwiększającym siłę odbicia jest reflektor radarowy. Przy stosunkowo niewielkich rozmiarach daje echo takie, jak od znacznie większego przedmiotu. Miarą skuteczności reflektora radarowego jest tzw. równoważna powierzchnia odbicia, czyli stosunek mocy odbitej od danego obiektu do mocy odbitej od kuli o powierzchni przekroju 1 m2 wykonanej z materiału idealnie odbijającego fale radarowe. Dla przykładu płyta stalowa o powierzchni 1 m2, ustawiona prostopadle do kierunku rozchodzenia się fal, ma równoważną powierzchnię odbicia równą 1200 m2, ale przy ustawieniu pod innym kątem wartość ta spada praktycznie do zera. Dlatego niezmiernie ważne jest, aby reflektor radarowy z równym natężeniem odbijał ale we wszystkich kierunkach, co jednakże nie jest osiągalne. W przypadku najczęściej stosowanego na jachtach reflektora ośmiokątnego (zbudowanego z trzech prostopadłych do siebie kwadratowych lub okrągłych metalowych płaszczyzn odbijających) ważne jest, aby:
"Optymalna minimalna odległość wykrycia, jakiej życzą sobie duże statki, wynosi około 6 Mm, tymczasem jachty bez reflektorów stają się widzialne z odległości średnio trzykrotnie mniejszych. Często występują różne czynniki, które mogą spowodować niewykrycie jachtu w ogóle". [kpt. W. Kon] Warto wspomnieć o nowoczesnym systemie antykolizyjnym ARPA. Jest to sprzężone z radarem komputerowe urządzenie antykolizyjne. Włącza się to-to i się awanturuje, jeśli któreś z ech idzie na zbliżenie. Niebezpieczeństwo polega na tym, że to echo musi najpierw zostać odebrane, aby komputer mógł analizować jego ruch. Jeżeli zatem zostanie wytłumione na przykład przez ZRW, to ARPA nie zadziała i nie ostrzeże przed nadmiernym zbliżeniem. Niestety, na statkach wyposażonych w ARPA często bywa tak, że nikogo nie ma na mostku i marynarze liczą na to, że w razie czego będzie alarm. Niestety tylko duże statki dają echo na tyle silne, że ARPA zadziała z całą pewnością. Dla nawigatorów na dużych statkach najbardziej niepokojące jest i drażniące są echa dostrzegane z małych odległości. Zmuszają one często do natychmiastowej i bardzo "niewygodnej" akcji, która może być zupełnie w gruncie rzeczy zbyteczna. Bywało, że "duży" podejmował akcję dla wyminięcia, jak się później okazało, jakiegoś "drobiazgu", co wywołało zagrożenie zderzeniem z innymi dużymi statkami, a nawet do takiego zderzenia doprowadzało. Dlatego konflikt floty handlowej z żeglarzami morskimi trwał będzie po wsze czasy. Sytuacja poprawi się kiedy będzie nas stać by na każdym jachcie zamontować transponder radarowy - urządzenie, które pod wpływem sygnału radarowego biegnącego ze statku wysyła swój sygnał, w którym może być zakodowana każda informacja począwszy od wielkości jednostki i jej stanu technicznego a skończywszy na pozdrowieniach noworocznych od załogi jachtu ;-))) - tylko kwestia techniki :-) (tzw. transpondery odzewowe i system AIS) żeglarzu kiedy na morzu leje deszcz to możesz naprawdę zacząć się bać! (cytat słów wypowiedzianych przez pewnego oficera promu "Rogalin" który nie znosi "żyglarzów" "jak psów", a który mimo to umożliwił mi obejrzenie mostka, poopowiadał o radarach, podczas przeprawy do Szwecji w wakacje 2001r za co mu serdecznie dziękuję) Tak więc co godne zapamiętania - bardzo poważnym utrudnieniem bywa również ulewny deszcz, który często zaciera zupełnie nawet silne echo odbite od reflektora radarowego. Istnieją urządzenia zwane rozróżnialnikami, które wprawdzie powodują pewne "wyostrzenie" obrazu, ale również zmniejszają czułość radaru. (Pr.7c MPDM) Nie wolno dokonywać oceny sytuacji na podstawie skąpych informacji, szczególnie skąpych informacji radarowych Podsumowanie Warto pamiętać że:
... jeśli statek zatrzyma silnik (silnik stop - hamowanie swobodne) na wysokości Helu kierując się na główki Gdyni, to dzięki ogromnej inercji wynikającej z masy statku (dziesiątki tysięcy ton!) zatrzyma się mniej więcej dopiero po 1/2 drogi i zajmie mu to prawie 1 godzinę (odległość Hel-Gdynia = ok 12Mm). Jeśli do tego dodać fakt, że przy bardzo dobrej widzialności, prawidłowo prowadzonej obserwacji i przy dobrym wzroku obserwatora (lub obserwacji przez lornetkę) jacht może dostrzec statek z odległości ok. 12-13 Mm, a statek idzie na zderzenie z prędkością ok. 16 węzłów, to od momentu pojawienia się statku na widnokręgu do zderzenia z nie posuwającym się po wodzie jachtem mija niespełna 50 minut.
Wacław Petryński, Maciej Jędrzejko
Bibliografia
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
