Prace Wydziału Nawigacyjnego Akademii Morskiej W Gdyni

PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI

Zeszyt 33

Gdynia 2018 KOLEGIUM REDAKCYJNE: Jacek JANUSZEWSKI Krzysztof KOŁOWROCKI Leszek SMOLAREK Cezary SPECHT Henryk ŚNIEGOCKI

REDAKTOR NAUKOWY: Leszek SMOLAREK REDAKTOR NACZELNY: Agnieszka BLOKUS REDAKTOR TECHNICZNO-JĘZYKOWY (JĘZ. ANG.): Joanna SZŁAPCZYŃSKA

RECENZENCI: dr hab. inż. Teresa ABRAMOWICZ-GERIGK, prof. UMG, Uniwersytet Morski w Gdyni dr hab. inż. KRZYSZTOF CZAPLEWSKI, prof. UMG, Uniwersytet Morski w Gdyni prof. dr hab. inż. ZBIGNIEW DĄBROWSKI, Politechnika Warszawska dr inż. PRZEMYSŁAW DZIULA, Uniwersytet Morski w Gdyni prof. dr hab. ANDRZEJ S. GRZELAKOWSKI, Uniwersytet Morski w Gdyni dr hab. MACIEJ MATCZAK, prof. UMG, Uniwersytet Morski w Gdyni dr hab. inż. JAKUB MONTEWKA, prof. UMG, Uniwersytet Morski w Gdyni dr hab.inż. LECH ROWIŃSKI, prof. nadzw. PG, Politechnika Gdańska dr inż. KRZYSZTOF RUDZKI, Uniwersytet Morski w Gdyni dr hab. inż. of. TADEUSZ STUPAK, Uniwersytet Morski w Gdyni dr hab. inż. kpt. ż.w. RYSZARD WAWRUCH, prof. UMG, Uniwersytet Morski w Gdyni

Wszyskie artykuły zamieszczone w niniejszym numerze zostały zrecenzowane

REDAKCJA I KOREKTA: Ewa GIEDZIUN SKŁAD KOMPUTEROWY: Jolanta BIAŁOUS PROJEKT OKŁADKI: Marek KOŁODZIEJ

WYDAWCA: UNIWERSYTET MORSKI W GDYNI ul. Morska 81-87 81-225 Gdynia www.umg.edu.pl

Wszelkie prawa autorskie i wydawnicze zastrzeżone

ISSN 1730-1114

SPIS TREŚCI

Przedmowa ...... 5

M. JURDZIŃSKI Informacje manewrowe statku w planowaniu nawigacji w rejonach ograniczonych...... 9

A. KARCZEWSKI Analiza wybranych metod obliczeniowych i eksperymentalnych R. SZMAGLIŃSKI wyznaczania charakterystyk amplitudowych jachtu żaglowego na fali regularnej ...... 21

E. KSIĄŻKIEWICZ Znos wiatrowy tratwy ratunkowej...... 33

A. MALINOWSKA Rewizja przybliżonych metod obliczania oporu całkowitego A. KARCZEWSKI kadłuba z wykorzystaniem badań modelowych wybranego H. PRUSZKO jachtu żaglowego...... 42

M. PUŁKOWNIK Wskaźniki oceny bezpieczeństwa w ruchu drogowym ...... 53

B. RADOŃ-ZAJĄCZKOWSKA J. KOZAK Wytrzymałość drobnych elementów olinowania J. KOWALSKI ruchomego wykonanych z Dyneemy ...... 63

J. ROESKE Analiza kolizji statków w wąskim przejściu o dużym natężeniu ruchu – znaczenie systemu rozgraniczenia ruchu oraz służby kontroli ruchu w Cieśninie Dardanele...... 77

A. SALOMON Zwyczaje i uzanse morskie w pracy spedytora ...... 94

G. WOŚ Teraźniejszość i przyszłość autonomicznej nawigacji ...... 112

PRZEDMOWA

Inicjatorem powstania „Prac Wydziału Nawigacyjnego Akademii Morskiej w Gdyni” i jednocześnie pierwszym, długoletnim redaktorem naczelnym był dr hab. Michał Holec, prof. nadzw. AMG. Pierwszy Zeszyt „Prac Wydziału Nawigacyjnego” ukazał się w 1995 roku i od tego czasu kolejne numery powstawały co najmniej raz w roku, prezentując głównie artykuły pracowników katedr Wydziału Nawigacyjnego, ale także naukowców z innych ośrodków akademickich oraz praktyków. W trosce o rozwój przyszłej młodej kadry w kolejnych zeszytach naukowych zaczęły pojawiać się prace studentów Wydziału Nawigacyjnego Akademii Morskiej w Gdyni oraz studentów innych uczelni, prezentowane na przykład w ramach studenckich konferencji w Polsce i na forum międzynarodowym. Są to zarówno publikacje współtworzone przez studentów i prowadzących ich naukow- ców, jak i samodzielne prace studentów. Wśród autorów publikacji znajdują się członkowie kół naukowych Akademii Morskiej w Gdyni (obecnie Uniwersytetu Morskiego w Gdyni). Wymienić tutaj można Koło Naukowe „Nawigator” działające przy Katedrze Nawigacji na Wydziale Nawigacyjnym od 2007 roku, Koło Naukowe Innowacyjnych Systemów Transportowo-Logistycznych (ISTL), działające przy Katedrze Transportu i Logistyki na Wydziale Nawigacyjnym oraz Koło Naukowe „Nautica” na Wydziale Mechanicznym. W gronie autorów znajdują się też studenci, reprezentujący Koło Naukowe CAD/CAE Studentów PG „PIKSEL”, funkcjonujące na Wydziale Oceanotechniki i Okrętownictwa Politech- niki Gdańskiej. Od 2016 roku wśród artykułów publikowanych w „Pracach Wydziału Nawigacyjnego” znajdują się publikacje powstałe na podstawie wystąpień studentów podczas konferencji „Osiągnięcia Studenckich Kół Naukowych Uczelni Technicznych” – STUKNUT, organizowanych przez Wydział Oceanotechniki i Okrętownictwa Politechniki Gdańskiej. W ten sposób „Prace Wydziału Nawiga- cyjnego Akademii Morskiej w Gdyni” przyczyniają się do prezentacji osiągnięć studentów w ramach działających na uczelniach wyższych kół naukowych. W bieżącym roku z przyjemnością przekazujemy w ręce Czytelników 33. Zeszyt „Prac Wydziału Nawigacyjnego”, mając nadzieję, że wśród artykułów znajdą się takie, które zainteresują pracowników Uniwersytetu Morskiego w Gdyni, innych uczelni wyższych, jak i będą pomocą bądź inspiracją dla studentów. W pierwszym artykule M. Jurdziński, należący do grona stałych autorów „Prac Wydziału Nawigacyjnego”, przedstawia zakres informacji o manewrowaniu statku w rejonach ograniczonych. Artykuł zawiera zestawienie manewrów, które mogą być pomocne w planowaniu realizacji nawigacji w rejonach ograniczonych oraz opisuje różne parametry zakłóceń zewnętrznych działających na statek. Ponadto dołącza wymagane informacje manewrowe statku, określone przez Między- narodową Organizację Morską, opisujące m.in. zakres oraz sposób podawania informacji o parametrach manewrowych statku. 6 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 33, 2018

Kolejny raz wśród artykułów publikowanych w „Pracach Wydziału Nawi- gacyjnego” znajdują się teksty powstałe na podstawie wystąpień studentów podczas IV Konferencji „Osiągnięcia Studenckich Kół Naukowych Uczelni Technicznych” – STUKNUT 2018. Jednym z nich jest artykuł autorów A. Karczewskiego i R. Szmaglińskiego, którzy przeprowadzili analizę porów- nawczą wybranych metod obliczeniowych i eksperymentalnych wyznaczania charakterystyk amplitudowych jachtu żaglowego. Autorzy wykonali symulacje komputerowe przy użyciu modelu numerycznego według teorii paskowej oraz przeprowadzili badania modelowe w celu walidacji obu metod, co pozwoliło na sprawdzenie wybranych właściwości projektowanej bryły w środowisku cyfrowym, bez konieczności wykonywania modelu fizycznego kadłuba. Trzeci artykuł, autorstwa E. Książkiewicz, porusza zagadnienie bezpieczeń- stwa transportu morskiego, podkreślając znaczenie prawidłowego wyznaczania obszaru poszukiwań w czasie akcji ratunkowej. Autorka, odnosząc się do definicji znosu wiatrowego, naporu wiatrowego i oporu hydrodynamicznego, opisuje prognozowanie znosu wiatrowego tratwy ratunkowej oraz zachowanie się tratwy podczas holowania. Wiedza ta, jak zaznacza autorka, może znacząco wpłynąć na szybkość i sprawność przeprowadzanych akcji ratowniczych. Czwarty artykuł powstał również w ramach IV Konferencji „Osiągnięcia Studenckich Kół Naukowych Uczelni Technicznych” – STUKNUT 2018. A. Malinowska, A. Karczewski i H. Pruszko przeprowadzili weryfikację wybranych przybliżonych metod prognozowania oporu całkowitego kadłuba na podstawie badań systematycznej serii kadłubów jachtów żaglowych w latach od 1973 do 2010, znanych jako The Delft Systematic Yacht Hull Series (DSYHS). Praca zawiera wyniki otrzymane na podstawie wzorów przybliżonych, obliczeń numerycznych i badań modelowych dla wybranego jachtu żaglowego o nowoczesnym kształcie kadłuba. Wykorzystane do badań eksperymenty zostały przeprowadzone z zastosowaniem metod pomiarowych, opracowanych na basenie modelowym Wydziału Oceanotechniki i Okrętownictwa Politechniki Gdańskiej. Kolejny artykuł, poruszając szerokie zagadnienie bezpieczeństwa ruchu drogowego, prezentuje przegląd wskaźników wykorzystywanych do oceny bez- pieczeństwa ruchu drogowego w Polsce i wybranych krajach europejskich. M. Pułkownik, członek Koła Naukowego Innowacyjnych Systemów Transportowo- Logistycznych, opisuje tendencję wykorzystywania wąskiej grupy wskaźników do tworzenia kompleksowych systemów zarządzania bezpieczeństwem na drogach oraz przedstawia wnioski na temat wykorzystywanych w praktyce europejskiej metod oceny bezpieczeństwa ruchu drogowego. W szóstym artykule B. Radoń-Zajączkowska, J. Kozak i J. Kowalski badają wytrzymałość drobnych elementów olinowania ruchomego w konstrukcji takielunku jachtu. Wykorzystując rozwój materiałów w oceanotechnice, autorzy analizują możliwość wplatania nowoczesnych lin, wykonanych z Dyneemy, przy budowie jachtów. W celu sprawdzenia nośności poszczególnych technik plecenia, w Laboratorium Konstrukcji Oceanotechnicznych na Wydziale Oceanotechniki i Okrętownictwa przeprowadzone zostały badania trzech grup splotów. Porównano

Wstęp 7

ich wytrzymałość na podstawie wyników statycznych prób rozciągania, podając interpretacje pod względem statystycznym. Wyniki tych badań zostały także zaprezentowane podczas konferencji STUKNUT 2018. Artykuł J. Roeske, przedstawiający analizę kolizji statku pasażerskiego „Celestyal Crystal” z chemikaliowcem „STI Pimlico”, powstał w ramach sympozjum naukowego „Analiza wypadków morskich z różnych perspektyw”, zorganizowanego przez Koło Naukowe „Nawigator”. Artykuł zawiera dokładny opis tego wypadku morskiego, który miał miejsce w wąskim przejściu o dużym natężeniu ruchu, w Cieśninie Dardanele 27 czerwca 2015 roku. Autor podkreśla szczególne znaczenie systemów rozgraniczenia ruchu oraz komunikacji ze służbą kontroli ruchu. W kolejnym artykule scharakteryzowano najważniejsze, aktualnie obowią- zujące oraz najczęściej stosowane zbiory zwyczajów i uzansów morskich, stosowanych w pracy spedytora. A. Salomon szczegółowo opisał Reguły Hasko- Visbijskie, Reguły Hamburskie, Reguły Yorku-Antwerpii, zwyczaje i uzanse dotyczące ilości towarów, terminów dostaw, a także przewozu morskiego. Ostatnia z publikacji dotyczy szeroko pojętej automatyzacji na statkach handlowych oraz projektów autonomicznych i bezzałogowych statków. Powstała ona na podstawie materiałów IV Sympozjum Morskiego Kół Naukowych Akademii Morskiej w Gdyni. Autorka opisuje poziomy automatyzacji i analizuje możliwość wprowadzenia autonomicznych jednostek do żeglugi w aspekcie ekonomicznym, regulacji prawnych oraz zagrożeń. Niestety, od 2019 roku publikacja kolejnych zeszytów „Prac Wydziału Nawigacyjnego Akademii Morskiej w Gdyni”, najprawdopodobniej zostanie zawieszona i prezentowany 33. Zeszyt może okazać się ostatnim wydaniem. W związku z tym chciałabym podziękować dr. hab. Leszkowi Smolarkowi, Dziekanowi Wydziału Nawigacyjnego, będącemu jednocześnie redaktorem nauko- wym „Prac Wydziału Nawigacyjnego”, za możliwość współtworzenia czasopisma i współpracę, oraz redaktor dr hab. inż. Joannie Szłapczyńskiej, za pomoc i życzli- wość przy jego redagowaniu. Ponadto chciałabym pożegnać się z Czytelnikami i podziękować wszystkim, dzięki którym czasopismo mogło się ukazywać, w szczególności pracownikom Wydawnictwa Uniwersytetu Morskiego w Gdyni, Recenzentom, Członkom Kolegium Redakcyjnego oraz oczywiście Autorom.

Z poważaniem, Agnieszka Blokus Redaktor naczelny „Prac Wydziału Nawigacyjnego Akademii Morskiej w Gdyni”

MIROSŁAW JURDZIŃSKI doi: 10.12716/1002.33.01 Uniwersytet Morski w Gdyni Katedra Nawigacji ORCID 0000-0003-1087-9250

INFORMACJE MANEWROWE STATKU W PLANOWANIU NAWIGACJI W REJONACH OGRANICZONYCH

W pracy przedstawiono zakres informacji o manewrowaniu statku morskiego oraz jego stanach eksploatacyjnych w rejonach ograniczonych. Omówiono model ruchu statku oraz różne parametry zakłóceń zewnętrznych działających na statek. Przedstawiono zakres informacji o manewrach statku zalecanych przez Międzynarodową Organizacje Morską. Na zakończenie zaprezentowano złotą regułę manewrowania statkiem. Słowa kluczowe: manewrowanie statkiem, planowanie nawigacji, rejony ograniczone.

WSTĘP

Zgodnie z Konwencją SOLAS kapitan każdego statku w żegludze między- narodowej zobowiązany jest do przygotowania planu podróży morskiej od nabrzeża portu A do nabrzeża portu B. W czasie nawigacji w portach A i B statek dwa razy znajduje się w fazie żeglugi na wodach ograniczonych. W tych trudnych nawigacyjnie rejonach statek intensywnie manewruje z pilotem na pokładzie. Proces wykorzystania systemu napędowego rozpoczyna się od momentów cumowania od nabrzeża A i trwa do momentu wyjścia statku na wody otwarte poza żeglugą przybrzeżną, wówczas statek płynie z prędkością eksploatacyjną na obrotach morskich. Następna intensywna faza manewrowania statku zaczyna się w momencie zmniejszania prędkości i zmianie paliwa na lekkie (na silnikach Diesla). Dalszy ciąg manewrów następuje po przyjęciu na pokład pilota prowadzącego statek do nabrzeża portu B (rys. 1 i 3). Zakres manewrów w rejonach płytkich i ograniczonych zależy od wielu czynników zewnętrznych środowiska oraz obszaru pływania, jak również od parametrów techniczno-eksploatacyjnych statku, w tym wielkości parametrów geometrycznych oraz stanu technicznego systemów napędowych (tab. 1). Tam zakłócenia zewnętrzne wektora ruchu statku zmieniają się dynamicznie, toteż przygotowany plan manewrów musi być precyzyjny i niezawodny. Ruch w rejonach ograniczonych jest spowolniony, stąd statek jest bardziej narażony na zakłócenia zewnętrzne, mogące powodować zwiększony znos czy zwiększony dryf. 10 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 33, 2018

Tabela 1 Elementy mające wpływ na efekt manewrowania statkiem*

Czynniki zewnętrzne Czynniki wewnętrzne Głębokość wody Rodzaj silnika głównego (SG) Odległość od niebezpieczeństw nawigacyjnych Prędkość Stan morza, falowanie Liczba sterów Prądy pływowe, stałe Liczba śrub Wiatry Zanurzenie (balast, pełny) Zalodzenie powierzchni morza Przegłęb (pomoc holowników, pilota) Parametry geometryczne Widzialność (LBT – długość, szerokość, zanurzenie) Natężenie ruchu Charakterystyki manewrowe

* W tabeli nie uwzględniono czynnika ludzkiego.

1. SYTUACJE EKSPLOATACYJNE STATKU W REJONACH OGRANICZONYCH

Manewrowanie statkiem w rejonach ograniczonych jest bardziej utrudnione w stosunku do rejonów na wodach otwartych. Badania statystyczne awaryjności statków wykazały, że liczba awarii w rejonach ograniczonych wyraźnie wzrasta w stosunku do innych obszarów morskich. Najwięcej awarii doznają statki promy (ro-ro) oraz statki drobnicowe [Shigunow i Papanikolaou 2014]. Proces nawigacji statku w rejonach ograniczonych obejmuje następujące sytuacje (rys. 1): • ruch statku na spokojnej wodzie z dostatecznym zapasem wody pod stępką; • ruch statku na wietrze; • ruch statku na prądzie; • ruch statku na fali; • ruch statku na wietrze, prądzie i fali; • ruch statku na płytkowodziu; • ruch statku blisko ściany nabrzeża; • ruch statku w kanale; • ruch statku w dryfie bez użycia napędu; • pływanie w rejonach ograniczonej widzialności; • pływanie w rejonach o powierzchni pokrytej lodami; • postój statku na kotwicy; • postój statku na beczkach (pławach); • statek zacumowany do nabrzeża przy stałej głębokości lub zmianach głębokości wody (pływy).

W każdym przypadku statek musi mieć określoną znaną pozycję z założoną dokładnością.

M. Jurdziński, Informacje manewrowe statku w planowaniu nawigacji w rejonach ograniczonych 11

Żegluga przybrzeżna

Płytkowodzie

Redukcja prędkości

Pilot

REDA WARIANT A

Kotwicowisko

Holowniki

Wiatr WARIANT B

Prądy pływowe

Kotwicowisko zapasowe Tor pogłębiony

WARIANT C Parametry toru

WARIANT B Obrotnica

Rys. 1. Wstępny plan nawigacji wejścia statku do portu Źródło: opracowanie własne.

12 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 33, 2018

Statki manewrujące w rejonach ograniczonych muszą spełniać następujące kryteria manewrowe: • zdolność ruchu (utrzymanie prędkości); • zdolność zatrzymania statku w określonej odległości; • zdolność cyrkulacji; • zdolność zmiany kursu w czasie; • zdolność sterowania przy małych prędkościach ruchu; • zdolność utrzymania kursu przy małych prędkościach ruchu. Kryteria określane są dla zakłóceń i bez zakłóceń. Proces manewrowania w rejonach ograniczonych można opisać za pomocą uproszczonego modelu przedstawionego na rysunku 2.

Z(t) wektor zakłóceń zewnętrznych

wektor napędu wektor ruchu P(ϕ,λ) M(t) Statek (Vd, KDd) PE, moc SG Rys. 2. Uproszczony model ruchu statku Źródło: opracowanie własne.

Wyjściowy wektor ruchu ulega zmianie w zależności od wartości zakłóceń Z(t) oraz wektora napędu M(t). Jeżeli chodzi o wektor ruchu, to mogą zachodzić następujące sytuacje manewrowe, jak: • M(t) > Z(t) statek manewruje bez ograniczeń; • M(t) = 0 statek nie posiada czynnego napędu jest w swobodnym dryfie; • M(t) < Z(t) statek nie może poruszać się bez zewnętrznej pomocy jak holowniki, statek jest w niebezpieczeństwie kolizji lub wejścia na mieliznę.

2. ZJAWISKA PŁYWANIA STATKU NA PŁYTKOWODZIU

Statek, wpływając na płytkie wody, doświadcza wielu zjawisk wymienionych poniżej. 1. Oznaki i wpływ płytkowodzia w ruchu statku; − wibracje, − spadek prędkości, − wyższe fale dziobowe, − przesunięcie punktu Pivota (PP) w kierunku rufy (oporne sterowanie), − zmiana trymu (osiadanie), − wyprzedzanie statku przez fale dziobowe,

M. Jurdziński, Informacje manewrowe statku w planowaniu nawigacji w rejonach ograniczonych 13

− droga zatrzymania statku wydłużona, − niebezpieczeństwo awarii wejścia na mieliznę. Należy liczyć się z efektami, których doznaje statek w ruchu na wodach płytkich i ograniczonych, jak: 1. Efekt płytkowodzia: − następuje ogólny wpływ na zmiany ruchu statku, − występuje zjawisko osiadania statku w ruchu, wzrost oporu, − formy falowania zwiększają opory statku, − pojawia się odczucie ograniczenia szerokości i głębokości oporu rejonu pływania (kanały, rzeki). 2. Efekt kanałowy: − efekt płycizny, zjawisko zassania do brzegu ściany kanału (nabrzeża), − spadek prędkości statku, − utrudnione zwroty na krzywiznę toru w kanale, − trudne manewry zakrętu przy działaniu prądu. 3. Podział głębokości wody do zanurzenia statku: − H/T = 1,2 woda bardzo płytka, duży wzrost osiadania, − H/T = 1,5 woda płytka, wzrost osiadania, − H/T < 3 średnia głębokość, − H/T > 5 woda bardzo głęboka.

Z badań, prób i symulacji pływania dużych statków na płytkowodziu wynikają następujące wnioski [Crane 1979; Coevorden i Quadvlieg 2003]: 1. Następuje zniekształcenie opływu wody kadłuba na płytkowodziu. Zapas wody na poziomie 20% zanurzenia powoduje zwiększenie cyrkulacji statku do 75%. Zapas wody pod stępką na płytkowodziu ma decydujący wpływ na wymiary cyrkulacji. 2. Zaobserwowano duży wpływ płytkowodzia na drogę zatrzymania dużego tankowca. Tankowiec jednośrubowy w momencie zatrzymania z prędkością 3,5 węzła zmienił kurs o 88 stopni w prawo (śruba prawoskrętna) dla H/T = 1,2). 3. Krótkie uderzenia silnikiem (kicking – gwałtowny krótki zwrot obrotów śruby) na VLCC statku wolno poruszającym się do przodu wyraźnie podnosi sterowność statku. 4. Z prób wynika, że VLCC (Very Large Crude Carrier) jest zdolny do manewrowania nawet poniżej 1,5 węzła. 5. Asymetrie krzywych cyrkulacji wynikają z pracy jednej śruby napędowej (prawoskrętnej lub lewoskrętnej). 6. Statki znacznie osiadają na płytkowodziu, zmieniając przegłębienie na dziób lub rufę. 7. Opływ wody wokół kadłuba na płytkowodziu powoduje ograniczenia w stero- waniu.

14 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 33, 2018

3. ZMIANA WARUNKÓW EKSPLOATACJI STATKU NA PŁYTKOWODZIU

W rejonach ograniczonych stosowane są takie czynniki, jak: 1. Ciągła gotowość do manewrów silnikiem i sterem. 2. Gotowość włączenia dodatkowego generatora zasilającego statek energią elektryczną. 3. Konieczność obsługi wszystkich pomocy nawigacyjnych przez obsadę mostka. 4. Gotowość do użytku syreny okrętowej, świateł nawigacyjnych i innych znaków dziennych. 5. Sprawność systemów łączności czynnych, wewnętrznych i zewnętrznych oraz alarmów. 6. UKF czynny bez ograniczeń. 7. Reflektor, lornetki na mostku w dzień i w nocy. 8. Gotowość do rzucenia kotwicy. 9. Gotowe czynne gaśnice na dziobie i rufie oraz gotowość lin holowniczych wraz z rzutkami na dziobie i rufie na statkach z ładunkiem niebezpiecznym. 10. Statek bez przegłębu na dziób, śruba zanurzona. 11. Przegłęby statku takie, aby nawigator z mostka mógł widzieć przestrzeń przed dziobem oraz bez zakłóceń sterować i manewrować. 12. Każdy statek powinien mieć instrukcje dotyczące działania w przypadku awarii statku. 13. Zgodność kwalifikacji oficerów i załogi z Konwencją STCW (IMO).

4. ZŁOTA REGUŁA MANEWROWANIA

Zaplanowanie manewrowania statkiem w rejonach ograniczonych należy do najtrudniejszych w całym procesie planowania podróży. Każdy statek inaczej reaguje na manewry na płytkowodziu. W celu ilustracji trudności manewrów przy cumowaniu podano tzw. złotą regułę manewrowania (rys. 3). 1. Unikać dużych prędkości przy współpracy z holownikami, gdy używany jest dziobowy ster strumieniowy w wąskim, płytkim przejściu w pobliżu innych statków. 2. Testować ruch wsteczny i czekać na moment ruchu statku wstecz przed zatrzymaniem pracy silnika wstecz. 3. Stosować krótkie manewry silnikiem do przodu w celu zwiększenia skutecz- ności sterowania na małych prędkościach. 4. Pamiętać w czasie manewrowania, że punkt Pivota jest przed śródokręciem w czasie ruchu statku do przodu. 5. Nie zapominać, że punkt Pivota zmienia swoje położenie w kierunku działania zakłóceń od prądu i wiatru oraz w kierunku ruchu statku.

M. Jurdziński, Informacje manewrowe statku w planowaniu nawigacji w rejonach ograniczonych 15

6. Pamiętać, że przy małych prędkościach statku wiatr i prąd bardziej wpływają na zdolność manewrowania statku, a statek o dużej powierzchni wynurzonej jest bardziej podatny na dryf. 7. Pamiętać, że zmiany zanurzenia i przegłębu statku zmieniają charakterystykę manewrową statku.

Odcumowanie Do portu B

Obroty morskie Port A na głębokich wodach Zdanie pilota Wyjście z portu na tor pogłębiony

Cumowanie Tor pogłębiony

Port B Od portu A Holowniki Manewry Obniżanie prędkości Obrotnica do pilota (zmiana paliwa)

Rys. 3. Sekwencje manewrowe w rejonach podejścia do portu

4.1. Planowanie manewrowania dużym statkiem w rejonach ograniczonych

Planowanie manewrowania dużym statkiem w rejonach ograniczonych wymaga analizy następujących parametrów manewrowości statku: 1. Droga i czas potrzebny na redukcję prędkości na podejściu do rejonu płytko- wodzia i rejonu ograniczonego. 2. Minimalna prędkość stosowna do kontroli ruchu w określonych warunkach żeglugi (na ograniczonym obszarze redy lub pogłębionym torze wodnym). 3. Maksymalna bezpieczna prędkość ruchu na pogłębionym torze wodnym bez holowników przy istniejących zakłóceniach zewnętrznych (prąd, wiatr, falowanie). 4. Maksymalna prędkość statku w rejonach ograniczonych ze względu na wartość zapasu wody pod stępką (ograniczone osiadanie). 5. Metody obrotu statku przed podejściem do nabrzeża (samodzielnie, z holownikiem). 6. Procedury cumowania statku do pławy lub nabrzeża. 7. Prędkość i kontrola zbliżania statku do nabrzeża z udziałem holowników. 8. Procedura kotwiczenia statku, manewry kotwiczne.

16 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 33, 2018

5. ZESTAWIENIE MANEWRÓW, KTÓRE MOGĄ BYĆ POMOCNE W PLANOWANIU REALIZACJI NAWIGACJI W REJONACH OGRANICZONYCH

Przygotowanie wejścia w rejony ograniczone na każdym statku zaczyna się od realizacji planu podróży morskiej. Jednym z ważnych elementów bezpieczeń- stwa nawigacji jest przygotowanie silnika głównego oraz systemów sterowania. Na dużych statkach, gdzie silniki główne (SG) napędzane są paliwem ciężkim, stosowana jest zmiana zasilania SG paliwem lekkim. Drugim ważnym elementem jest proces zwolnienia prędkości statku oraz znajomość parametru zatrzymania statku, którego wartość należy zweryfikować. Podobnie należy dopracować pozostałe elementy manewrowe. Dotyczy to również manewrów w celu unikania kolizji. Poniżej podano zestaw manewrów do realizacji planowania nawigacji [www.pl.scribe.com/doc/17316315/maneuvering]. 1. Charakterystyki manewrowe na wodzie głębokiej: − możliwości zmiany kursu, − cyrkulacja pod balastem, − cyrkulacja pod ładunkiem, − przyspieszenie cyrkulacji pod balastem, − przyspieszenie cyrkulacji pod ładunkiem, − przyspieszenie zmiany kursu pod balastem, − przyspieszenie zmiany kursu pod ładunkiem, − test „myszkowania”, − manewry „zyg-zag” dla różnych wychyleń steru, − manewry „człowiek za burtą” pod balastem i pod ładunkiem, − przyspieszenie zatrzymania na głębokiej wodzie, − charakterystyka zatrzymania na głębokiej wodzie, − charakterystyka zatrzymania pod balastem, − charakterystyka przyspieszenia ruchu pod balastem i pod ładunkiem. 2. Manewrowanie na płytkowodziu: − cyrkulacja pod balastem, − osiadanie w funkcji prędkości statku, − maksymalne osiadanie na prędkości, − przyrost zanurzenia na przechyle. 3. Manewrowanie na wietrze: − wolny dryf na wietrze. 4. Manewrowanie bezpieczeństwa cała wstecz: − porównanie manewrowości w warunkach niebezpieczeństwa pod balastem i pod ładunkiem. 5. Możliwości działania sterów strumieniowych.

M. Jurdziński, Informacje manewrowe statku w planowaniu nawigacji w rejonach ograniczonych 17

6. WYMAGANE INFORMACJE MANEWROWE W PUBLIKACJACH IMO [DET NORSKE VERITAS 2003]

Informacje manewrowe statku zostały opracowane przez Międzynarodową Organizację Morską w dokumencie A.601(15). Dane są tam następujące informacje: 1. Zakres informacji o próbach oraz ich stosowaniu przez statek morski w żeglu- dze międzynarodowej zawarto w dokumencie Res.A.751(18) [IMO 1993]. 2. Standardy manewrowania statku, również w dokumencie MSC/Circ.644 [IMO 2013]. 3. Uwagi wyjaśniające sposoby wykorzystania standardów na statku. 4. Informacje o charakterystykach manewrowych statków – Anex Res.A.601(15) [IMO 1987]. Opisane są tam trzy pozycje, gdzie powinny być umieszczone informacje o manewrowości statku do użytku nawigatora na mostku: − karta pilotowa (Pilot Card – C), − tablica na mostku (Wheelhouse Poster), − poradnik manewrowy (Manoeuvring Booklet). 2. Zakres informacji o parametrach manewrowych statku obejmuje: 2.1. Zdolność ruchu (prędkości statku). Informacje o prędkości statku mają być aktualne, zdolności ruchu statku w różnych nastawach silnika głównego. Próby mają obejmować prędkości na czterech nastawieniach silnika: − cała naprzód, − cała wstecz, − wolno naprzód, − wolno wstecz. 2.2. Zdolność zatrzymania statku. Informacje o tych zdolnościach powinny być sporządzone na podstawie zrealizowanych prób ruchu statku oraz udostępniane na statku. Próby powinny obejmować zatrzymanie statku z całej naprzód, zastosowanie ruchem silnika wstecz następująco: − stała moc wstecz, − przy zatrzymaniu pracy silnika. 2.3. Zdolność zwrotu statku. Informacje o zdolności zwrotu statku powinny być określone przy prędkoś- ciach całych naprzód. Próby zmian kursu należy wykonać w lewo i w prawo przy wychyleniu steru o maksymalne kąty, przy stałych niezmiennych nastawach pracy silnika głównego na całej naprzód w prawo, a po zatrzymaniu statku na całej naprzód w lewo ustawionym sterem. Następnie przeprowadzić próbę na pół naprzód z prędkości zerowej przy maksymalnych wychyleniach steru w prawo i w lewo. 2.4. Zdolność zmiany kursu.

18 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 33, 2018

Informacje na każdym statku powinny obejmować próby dla całej naprzód i wolno naprzód przy wychyleniach steru 10° i 20°. Próba „zygzakowa” stanowi pomoc do oceny zdolności zmian kursu statku. 2.5. Zdolność sterowania statku przy małych prędkościach ruchu. Informacje te określa się przy bardzo małych stałych prędkościach, tj. takich, przy których statek jeszcze reaguje na ster pod balastem i pod pełnym ładunkiem. 2.6. Zdolność stateczności kursowej. Informacje o stabilności kursu wykonuje się na podstawie krzywej spiralnej w lewo i w prawo. 2.7. Dodatkowe systemy pomocnicze. Czas obrotu stojącego statku o 90° za pomocą działania steru strumienio- wego. Określenie prędkości do przodu, przy której ster strumieniowy jeszcze pracuje efektywnie. 2.8. Manewry człowieka za burtą (krzywe Williamsona).

6.1. Prezentacja informacji manewrowych statku

Informacje o manewrowości danego statku muszą być widoczne dla obsady mostka oraz pilotów wchodzących na mostek statku w rejonach ograniczonych. 1. Karta pilotowa (Pilot Card). Na karcie umieszczonej w czołowej ścianie mostka powinna być umieszczona tablica, na której napisane są aktualne parametry manewrowe statku, zgodnie z załącznikiem 1 Rezolucji IMO A.605(15). 2. Tablica na mostku (Wheelhouse Poster). Całokształt aktualnych informacji dotyczących charakterystyk manewrowych statku, które winny być napisane na tablicy na stałe umieszczonej na mostku. Dane powinny być zgodne z informacją IMO w rezolucji A.601(15), załącznik 2. 3. Poradnik manewrowy (Manoeuvring Booklet). Ten poradnik, zawierający cały komplet charakterystyk manewrowych statku, powinien znajdować się na statku i być łatwo dostępny dla oficerów nawigacyjnych (pokładowych). W poradniku powinny być wszystkie informacje zawarte w tablicy na mostku (WP) oraz inne informacje o manewrowości statku. Informacje tam zawarte powinny pochodzić z prób i winny być studiowane przez obsługę mostka. Zakres informacji zawartych w Manoeuvring Booklet znajduje się w publikacji IMO Rezolucji A.601(15), załącznik 3.

WNIOSKI

W każdej podróży morskiej proces planowania i realizacji manewrowania odbywa się dwukrotnie w trudnych nawigacyjnie fazach żeglugi, w obszarach podejścia do portów. Manewrowanie statkiem przebiega w rejonach ograniczonych z udziałem kilku stron jak: piloci, szyprowie holowników, cumownicy na lądzie

M. Jurdziński, Informacje manewrowe statku w planowaniu nawigacji w rejonach ograniczonych 19 oraz załogi statków. Dodatkowe utrudnienia mogą stwarzać złe warunki środo- wiskowe, zakłócające i utrudniające bezpieczny ruch statku na zaplanowanej trasie. W tych warunkach wzrasta ryzyko powstania awarii statku i zanieczyszczenia środowiska morskiego. Ryzyko powstania awarii może wynikać z błędnego planowania manewrów z powodu braku pewnych informacji o stanie zakłóceń środowiskowych w rejonie manewrowania. Bezpieczne manewrowanie statkiem wymaga znajomości poszczególnych elementów charakterystyki manewrowej statku, związanych z [Kuala 2014]: • utrzymaniem stałego kursu statku w ruchu na ograniczonym torze wodnym; • zdolnością zmiany kursu w rejonie ograniczonym; • utrzymaniem stabilności kursu statku przy małych prędkościach; • zdolnością zatrzymania statku na założonej odległości. Posiadanie ograniczonych informacji o charakterystyce manewrowania statku, w warunkach zakłóceń zewnętrznych działających na statek, może powodować wzrost zagrożenia awarii statku. W punkcie 6 wymienione zostały wymagane informacje manewrowe statku, określone przez Międzynarodową Organizację Morską, opisujące m.in. zakres oraz sposób podawania informacji o parametrach manewrowych statku.

LITERATURA

1. Coevorden P., Quadvlieg F.H.H.A., 2003, Manoeuvring criteria: more than IMO A751 requirement alone! MARSIM International Conference on Marine Simulation and Ship Manoeuvrability, Kanazawa, Japan. 2. Crane C.L., 1973, Maneuvering safety of large tankers: Stopping, turning and speed selection, Transactions of SNAME, vol. 81, s. 218–242. 3. Crane C.L., 1979, Maneuvering trials of a 278 000 DWT tanker in shallow and deep waters, Transactions of SNAME, vol. 87, s. 251–283. 4. Det Norske Veritas, 2003, Rules for classification of ships, Part 6, Chapter 8, Nautical Safety. 5. IMO, 1987, Rezolucja A.601(15), aneks 1, 2, 3. 6. IMO, 1993, Rezolucja A.751(18). 7. IMO, 2013, MSC/Circ. 644. 8. ITTC, 2008, Dictionary of ship hydrodynamics, The International Towing Tank Conference. 9. Kuala J.A.M., 2014, Revised simulation model for a very large Crude Carrier [VLLC], NTNU, Trondheim. 10. Shigunow V., Papanikolaou A., 2014, Criteria for minimum powering and maneuverability in adverse weather conditions, The 14th ISSW, 29.09–1.10, www.shipstab.org/files/Proceedings/ ISSW. 11. Standard Club, 2012, A master’s guide to berthing, 2nd Edition, http://www.standard-club. com/media/24148/AMastersGuidetoBerthing2ndedition-2.pdf. 12. www. pl.scribe.com/doc/17316315/maneuvering – Booklet – simple.

20 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 33, 2018

SHIP MANOEUVRING INFORMATION FOR NAVIGATION PLANNING IN RESTRICTED WATERS

Summary

This paper relates to manoeuvring information used for passage planning in restricted waters. Different phases of ship movements in terms of external disturbances have been discussed. Required information for passage planning published in the IMO (International Maritime Organization) documents has been presented. Finally, the golden rule of ship manoeuverability as a berthing guidance for ship masters has been given. Keywords: ship manoeuvring, navigation planning, restricted waters.

ARTUR KARCZEWSKI, DOI: 10.12716/1002.33.02 RADOSŁAW SZMAGLIŃSKI Politechnika Gdańska Wydział Oceanotechniki i Okrętownictwa

ANALIZA WYBRANYCH METOD OBLICZENIOWYCH I EKSPERYMENTALNYCH WYZNACZANIA CHARAKTERYSTYK AMPLITUDOWYCH JACHTU ŻAGLOWEGO NA FALI REGULARNEJ

W artykule zaprezentowano wyniki analizy porównawczej charakterystyk amplitudowych właściwości morskich kadłuba jachtu żaglowego na fali regularnej, uzyskanych trzema metodami. Dwie z nich opierały się na podejściu obliczeniowym, trzecia zaś na klasycznym eksperymencie, przeprowadzo- nym na basenie modelowym. Zrewidowano użyteczność formuł empirycznych, opracowanych na bazie badań kadłubów jachtowych serii Delft. Wykonano symulacje komputerowe przy użyciu modelu numerycznego według teorii paskowej oraz wykonano badania modelowe w celu walidacji obu metod. Dla wybranych warunków falowania porównano zachowania jachtu, które są charakterystyczne dla jego pływania w warunkach sfalowanej powierzchni akwenu wodnego, czyli nurzanie i kiwanie. Zbadano również przyrost oporu kadłuba od falowania. Słowa kluczowe: jacht żaglowy, opór dodatkowy na fali, metody przybliżone, badania modelowe, basen modelowy, właściwości morskie.

WSTĘP

Zgodnie ze Stasiakiem dzielność morska obiektu pływającego, czyli jego zdolność do bezpiecznego i wystarczająco efektywnego funkcjonowania w każdych warunkach morskich, zależy przede wszystkim od kształtu kadłuba [Stasiak 2003]. W związku z tym na etapie projektowania jego geometrii powinno się przewi- dywać i brać pod uwagę te zachowania, które są charakterystyczne dla pływania w warunkach wzburzonego morza. Zasadniczym i bezpośrednim skutkiem oddzia- ływania fali na każdy typ statku są kołysania, czyli oscylacyjne ruchy w każdym z sześciu stopni swobody. Kołysania i falowanie są zawsze źródłem całego szeregu niepożądanych zjawisk (zalewanie pokładu, dodatkowe obciążenia dynamiczne kadłuba, przyspieszenia, wzrost oporu itp.), które stanowią zagrożenie dla bezpie- czeństwa i efektywności żeglugi, dlatego optymalizacja kształtu kadłuba powinna być przeprowadzana z użyciem procedur i metod, w których zasadniczą rolę odgrywają praktycznie użyteczne modele właściwości morskich. Powszechnie używa się liniowego modelu reakcji statku na nieregularne falowanie morza, którego podstawą są założenia, że układ fala – obiekt pływający jest dynamicznym układem liniowym, a falowanie nieregularne morza jest nieskończoną sumą elementarnych fal harmonicznych o rozkładzie losowym. W praktyce oddziaływanie morza na jacht można scharakteryzować zasadą super- 22 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 33, 2018 pozycji, poprzez złożenie sinusoidalnych fal regularnych o określonej amplitudzie i częstotliwości oraz falowania nieregularnego, scharakteryzowanego funkcją gęstości widmowej. Oznacza to, że problem prognozowania właściwości morskich w zakresie prognoz krótkoterminowych sprowadza się z hydromechanicznego punktu widzenia do wyznaczania charakterystyk amplitudowych tych właściwości, co można robić albo metodą badań modelowych albo obliczeń. Z praktycznego punktu widzenia skupia się to na wyznaczaniu:  amplitud nurzań – pionowych ruchów środka ciężkości;  amplitud kołysań wzdłużnych – obrotów wokół osi poprzecznej, przechodzącej przez środek ciężkości;  oporu dodatkowego; dla falowania regularnego o założonej wysokości fali oraz dla kursu jachtu względem propagacji falowania dla wybranej prędkości postępowej. Tak wyzna- czone wielkości mogą być podstawą do dalszych rozważań na temat prognoz krótkoterminowego zachowania jachtu dla wybranego akwenu, na bazie jego widma falowania. Ponieważ w procesie projektowym pożądane jest, aby stosować metody niewymagające długotrwałych obliczeń i zaangażowania dużej mocy obliczeniowej, przyjęto, że właściwe jest wybranie metod o nieskomplikowanej formie matematycznej. W przypadku oporu dodatkowego od fali, dla jachtów żaglowych formuły takie zostały określone w ramach badań Delft Systematic Yacht Hull Series (DSYHS). Wyróżniają się one prostą i elegancką strukturą, opartą na zestawie kilku stosunków parametrów głównych kadłuba i zbiorze współczynników regresyjnych, co pozwala na korzystanie z nich nawet bez konieczności używania komputera [Huetz i Alessandrini 2011]. Natomiast dla charakterystyk ruchów kadłuba, ale również wspomnianego wcześniej przyrostu oporu, istnieje wiele dostępnych narzędzi numerycznych (programów komputerowych) do predykcji właściwości morskich statku. Większość z nich wykorzystuje jedną z najbardziej efektywnych metod w tym zakresie – metodę paskową [Lloyd 1989]. Jednak mimo że w ostatnich latach miał miejsce dynamiczny rozwój technik komputerowych zarówno w warstwie sprzętowej, jak i oprogramowania, nadal dla potwierdzenia prognoz obliczeniowych finalną weryfikację wykonuje się z zastosowaniem metod eksperymentalnych. Badania przeprowadza się na basenie holowniczym z użyciem geometrycznie podobnego modelu statku rzeczywistego w skali. Należy zwrócić również uwagę na dość ograniczoną liczbę publikacji, poświę- conych analizie dzielności morskiej jachtów w zakresie jej włączenia do procesu projektowego, opartego na nieskomplikowanych metodach obliczeniowych, które mogą być wykorzystywane np. przez projektantów amatorów. Niniejsza publikacja ma częściowo uzupełnić tę lukę. A. Karczewski, R. Szmagliński, Analiza wybranych metod obliczeniowych i eksperymentalnych... 23

1. CEL BADAŃ

Podstawowym celem badań była analiza porównawcza wyznaczania wybranych właściwości morskich, określonych na podstawie wzorów empirycznych poprzez porównanie otrzymanych na ich podstawie wyników z rezultatami symulacji komputerowych i badań eksperymentalnych, wykonanych na basenie holowniczym. Na potrzeby rewizji badawczej właściwości morskie rozumiane były jako charakterystyki amplitudowe ruchów i współczynnika przyrostu oporu na falach regularnych. Dla tak określonych charakterystyk, po dobraniu widma falowania oraz parametrów fali nieregularnej – wysokości fali H1/3 i okresu falowania T możliwe jest uzyskanie prognoz krótkoterminowych dla falowania nieregularnego. Ogólny program badań zawierał następujące czynności: wyselekcjonowanie przydatnej metody uproszczonej na bazie studium literatury przedmiotu, o prostej matematycznej strukturze, możliwej do zaadaptowania do arkusza obliczeniowego oraz wykonanie symulacji numerycznych i badań modelowych. Prace zostały przeprowadzone dla kadłuba współczesnego jachtu żaglowego. Obliczenia numeryczne wykonano przy użyciu nowoczesnych narzędzi komputerowych (metoda paskowa wraz z modyfikacjami). Badania modelowe przeprowadzono na basenie holowniczym dla modelu jachtu w skali.

2. OBIEKT BADAŃ

Obiektem badań był 43-stopowy współczesny jacht turystyczny, którego projekt opracowywany jest w stoczni Delphia Yacht z Olecka [Kijewski 2017]. Na rysunku 1 zaprezentowano model cyfrowy kadłuba jachtu, dostarczony przez producenta w ramach prowadzonych badań, dostosowany do wymogów metod obliczeniowych. Można zauważyć cechy kształtu, będące wyróżnikiem nowoczesnego jachtingu, takie jak: odwrotna dziobnica, szeroka i wyporna część rufowa oraz wyraźna linia załamania przekrojów poprzecznych powyżej obła.

Rys. 1. Model powierzchniowy bryły kadłuba 24 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 33, 2018

3. PROGRAM BADAŃ

W programie badań zdefiniowano opisane poniżej metody, poddane analizie porównawczej i użyte w dalszej części artykułu do analizy właściwości morskich jachtu. W punkcie 4.2 i 4.3 wskazano metody obliczeniowe wykorzystane w analizie. Dodatkowo w celu walidacji modeli numerycznych przeprowadzono badania eksperymentalne w basenie modelowym, co opisano w punkcie 5. Natomiast w punkcie 4.4 opisano warunki obciążeń (falowanie morskie), dla których przeprowadzono badania.

3.1. Wielkości analizowane

Przyjęto następujący schemat analizy. Dla wielkości oporu dodatkowego od falowania porównano charakterystyki amplitudowe otrzymane na podstawie metody przybliżonej (oznaczonej jako PC; pkt 4.2), metod zaawansowanych (oznaczonych jako CS; pkt 4.3) i badań modelowych (oznaczonych jako EFD; pkt 5). W przypadku charakterystyk ruchów jachtu na fali zrewidowano metodę zaawansowaną (CS; pkt 4.3) przez wyniki eksperymentalne (EFD; pkt 5). Otrzymane charakterystyki amplitudowe przedstawiono w formie bezwymiarowych funkcji przenoszenia zgodnie ze wzorami podanymi poniżej:

 kołysania wzdłużne 휙퐴: 휙퐴(휔)∙푔 퐻휙,휁(휔) = 2 (1.1) 휁퐴(휔)∙휔

 nurzania zA:

푧퐴(휔) 퐻푧,휁(휔) = (1.2) 휁퐴(휔)

 opór dodatkowy Raw :

∆푅푊(휔)∙퐿푊퐿 푅푎푤(휔) = 2 2 (1.3) 휁퐴(휔) ∙휚∙푔∙퐵푊퐿 gdzie: H – bezwymiarowe charakterystyki amplitudowe,  – częstotliwość kołowa fali, 휁퐴 – amplituda fali, 휙퐴 – amplituda kołysań, 푧퐴 – amplituda nurzań, ∆푅푊 – przyrost oporu na fali, g – przyspieszenie ziemskie, ρ – gęstość wody, 퐿푊퐿 – długość na wodnicy pływania, 퐵푊퐿 – szerokość na wodnicy pływania. A. Karczewski, R. Szmagliński, Analiza wybranych metod obliczeniowych i eksperymentalnych... 25

3.2. Metoda obliczeniowa uproszczona

Przyjęta metoda bazuje na pracach Reumera z 1997 roku [Reumer 1997], rozszerzonych przez projekt Hommy w 2003 roku [Homma 2003]. Opracowany wielomian regresyjny został wyprowadzony dla jachtów z serii DELFT (Delft Systematic Yacht Hull Series – DSYHS) i pozwala na określenie charakterystyki amplitudowej H (Response Amplitude Operator – RAO) dla oporu dodatkowego od fali (Added Resistance in Waves – Raw) w formie bezwymiarowej. Formuła ma następującą postać (1.4) [Keuning, Vermeulen i ten Have 2006]: 2 3 2 푅푎푤 퐿푤푙 퐿푤푙 퐿푤푙 퐿푤푙 퐿푤푙 2 = 푎0 + 푎1 ( 1⁄ ) + 푎2 ( 1⁄ ) + 푎3 ( 1⁄ ) + 푎4 ( ) + 푎5 ( ) + 휌∙푔∙퐿푤푙∙휁 훻 3 훻 3 훻 3 퐵푤푙 퐵푤푙 퐵 푎 ( 푤푙) + 푎 퐶 + 푎 퐶 2 + 푎 퐶 3 (1.4) 6 푇 7 푃 8 푃 9 푃 gdzie: a0-:-9 – współczynniki regresyjne, Raw – opór dodatkowy [N], ∇ – objętość wyporności [m3], ρ – gęstość ośrodka [kg/m3], g – przyspieszenie ziemskie, 9,81 [m/s2], Lwl – długość na linii wodnej [m], Bwl – szerokość na linii wodnej [m], T – zanurzenie kadłuba [m], Cp – współczynnik pełnotliwości walcowej [-]. Zbiór współczynników jest dość obszerny. Współczynniki zostały określone dla kombinacji wielkości, takich jak:  Liczba Froude’a, [-]: 0,20, 0,25, 0,30, 0,35, 0,40 i 0,45;  kąt natarcia fali [º]: 100, 120, 140, 160 i 180;  promienie bezwładności jako procent Lw [m4]: 0,20, 0,25 i 0,30;  stosunek długości fali / długości statku [-]: 0,5, 0,6 ...... 4.0.

Do obliczeń przyjęto następujące wartości definiujące wielkość współczynni- ków wielomianu:  kąt natarcia fali – 180o;  promień bezwładności – 0,25 LWL;  ponieważ wartość Liczby Froude’a dla jachtu badanego wynosi FN = 0,373, to przyjęto wartości średnie dla wartości pomiędzy 0,35 i 0,40.

3.3. Metoda obliczeniowa zaawansowana

Jako metodę zawansowaną przyjęto metodę obliczeniową, opartą na teorii paskowej (ang. strip theory) opracowaną przez Salvesena [Salvesen, Tuck i Faltinsen 1970].Na podstawie opublikowanych wyników badań [Bentley 2016] można stwierdzić, że metoda pozwala na uzyskanie wartości obliczeń o dokładności około 10–15% w odniesieniu do przemieszczeń (nurzanie i kiwanie wzdłużne) i 20–30% 26 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 33, 2018 dla oporu dodatkowego. Do wyznaczenia oporu dodatkowego użyto metod: Havelocka [Havelock 1942] i Gerritsma-Beukelman II [Gerritsma i Beukelman 1972], przyjmując ich wartość średnią na potrzeby niniejszej rewizji. Chociaż metoda paskowa obowiązuje tylko dla długich i smukłych kadłubów, eksperymenty wykazały, że może być również z powodzeniem stosowana dla statków, których stosunek długości do szerokości jest większy od 3 [Kornev 2012]. W przypadku obiektu badań wielkość ta wynosi 3.3.

3.4. Przypadki obliczeniowe

Parametry falowania regularnego dobrano tak, aby objąć wszystkie lub prawie wszystkie znaczące odpowiedzi badanego modelu, co dla stosunku długości fali do 휆 długości linii wodnej oznaczało następujący zakres wartości – ∈ ≤ 0.65, 4.1 ≥. 퐿 Jednocześnie, ze względu na wymogi badań eksperymentalnych, przyjęto taką wysokość fali regularnej, aby zachować kompromis pomiędzy koniecznością zachowania liniowego charakteru układu „fala – model” a potrzebą operowania na tyle dużymi wartościami mierzonymi, aby względny błąd pomiaru był możliwie 휍 mały. W skali modelu przyjęto wysokość fali równą 푊 ≅ 0,025 m, co po 2 przeliczeniu na jednostkę pełnoskalową dało wartość 0,31 m. Przy tak ustalonych warunkach falowania wykonano obliczenia i pomiary dla prędkości postępowej jachtu rzeczywistego równej vS = 8,0 węzła, co było równoważne dla modelu wartości vM = 1,614 m/s.

4. WALIDACJA METOD OBLICZENIOWYCH

Dla walidacji metod obliczeniowych wykonano badania eksperymentalne w basenie holowniczym. Chociaż w chwili obecnej badania modelowe nadal zapewniają najbardziej niezawodne wyniki określania właściwości morskich, a także pozwalają na weryfikację poprawność projektowanego kształtu kadłuba [Michalski 2013], to ze względu na długotrwałość i koszty wytwarzania modelu fizycznego oraz ograniczoną dostępność do obiektów badawczych, w przypadku jachtów żaglowych wykonuje się je stosunkowo rzadko i wyłącznie dla już „finalnej” bryły kadłuba.

4.1. Warunki badań eksperymentalnych

Badaniom poddano geometrycznie podobny model jachtu, wykonany w skali 1:6,5. Badania przeprowadzono na basenie holowniczym Wydziału Oceanotech- niki i Okrętownictwa Politechniki Gdańskiej. Zakres badań obejmował pomiar dla warunków wody zafalowanej (fala czołowa regularna) wielkości, takich jak: opór od falowania morskiego, amplitudy ruchów: nurzań i kołysań wzdłużnych dla ustalonych w programie badań prędkości postępowej modelu i charakterystyki falowania. A. Karczewski, R. Szmagliński, Analiza wybranych metod obliczeniowych i eksperymentalnych... 27

4.2. Sposób przeprowadzenia pomiarów

Eksperyment wymagał użycia szeregu czujników do pomiaru następujących parametrów opisujących ruch modelu na fali:  profil fali – sonda falowa umieszczona w obszarze pomiarowym dla holowa- nego modelu;  opór – czujnik siły o zakresie ±200 N;  kołysania wzdłużne – czujnik kąta umieszczony na dnie modelu;  nurzania – czujnik liniowy mierzący pośrednio nurzania w miejscu wzdłużnego położenia środku wyporu modelu;  prędkość modelu – czujnik prędkości. Model holowano za pomocą uchwytu, umożliwiającego swobodne ruchy pionowe i kołysania wzdłużne modelu. Uchwyt związano z modelem poprzez czujnik siły w miejscu wzdłużnego położenia środku wyporu modelu. Wyniki pomiarów w funkcji czasu rejestrowano na komputerze pomiarowym. Model podczas badań przedstawiono na rysunku 2.

Rys. 2. Model w trakcie badań

5. WYNIKI BADAŃ

W obliczeniach oporu dodatkowego, czyli oporu wynikającego z oddziały- wania fal morskich, użyto metody łączonej średniej. W pierwszym kroku wykorzystano metodę Havelocka i Gerritsma-Beukelman II, następnie obliczono ich wartość średnią, który to wynik przyjęto do dalszej analizy porównawczej. Podobny sposób zaproponowano w publikacji, w przypadku, gdy stosowane metody nie są bezpośrednio wskazane dla danego typu obiektów [Karczewski i Kozak 2018]. 28 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 33, 2018

Porównanie wyników numerycznych z eksperymentalnymi pokazano graficz- nie na rysunku 3 oraz tabelarycznie jako średni błąd względny eksperymentalnej wartości oporu w tabeli 1. Dla obu metod w zakresie długości fali równej długości na wodnicy i nie dłuższej niż 50% tej wartości, odchyłki pomiędzy eksperymentem fizycznym a metodami obliczeniowymi nie przekraczają 20%. Charakter przebiegu charakterystyk funkcji przenoszenia jest również geometrycznie zbliżony, co oznacza występowanie maksimów dla podobnych wartości częstotliwości falowania, około 1,8 [rad/s]. Zbieżność wyników pomiędzy metodą uproszczoną (PC) a badaniami modelowymi (EFD) wskazuje na możliwości wykorzystania jej w procesie projektowym bez użycia skomplikowanych narzędzi numerycznych.

Rys. 3. Bezwymiarowe charakterystyki amplitudowe oporu dodatkowego

Tabela 1 Błąd względny pomiędzy wynikami obliczeniowymi i eksperymentem 휆/퐿 EFD vs. PC EFD vs. CS [–] 0,64 85% 16%

1,00 26% 16% 1,44 1% 7% 1,65 10% 15% 1,96 18% 81% 2,56 46% 219%

A. Karczewski, R. Szmagliński, Analiza wybranych metod obliczeniowych i eksperymentalnych... 29

Na rysunkach 4 i 5 zaprezentowano porównanie wyników charakterystyk amplitudowych nurzań i kiwań wzdłużnych, wyznaczonych z symulacji komputerowych oraz z badań eksperymentalnych, wykonanych w basenie modelowym. Wyniki ruchów kadłuba przedstawiono w formie bezwymiarowych funkcji przenoszenia (RAO). Niezależnie od metody charakterystyki mają zbliżony przebieg. Istnieje niewielkie przesunięcie w położeniu maksimów funkcji, co może wynikać z braku modelowania występujących zjawisk nieliniowych. Względne błędy pomiędzy wynikami numerycznymi i eksperymentalnymi w przedziale częstotli- wości falowej 1,1–2,75 [rad/s], co odpowiada zakresowi stosunku długości fali do 휆 długości na linii wodnej jachtu ∈ ≤ 0.65, 4.0 ≥, nie odbiegają niewiele od 퐿 spodziewanych wartości i oscylują w wartościach do 20%. Wartości maksymalne występują w przedziale od 1,7 do 1,8 [rad/s], co odpowiada długości fali o 50% większej niż długość na linii wodnej jachtu.

Rys. 4. Bezwymiarowe charakterystyki amplitudowe ruchów w pionie – nurzań

Rys. 5.Bezwymiarowe charakterystyki amplitudowe przemieszczeń kątowych – kołysań 30 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 33, 2018

Szczegółowe procentowe różnice, w postaci błędu względnego, pomiędzy wynikami eksperymentalnymi i symulacjami numerycznymi umieszczono w tabeli 2. Tabela 2 Błąd względny pomiędzy wynikami obliczeniowymi i eksperymentem

ω H-ZA H-ΦA [2π/s] EFD vs. CS EFD vs. CS 3,72 27,2% 55,3% 2,79 34,8% 3,1% 2,23 18,0% 23,1% 1,86 1,5% 9,0% 1,74 12,4% 3,6% 1,59 20,5% 8,1% 1,39 18,4% 11,7% 1,24 17,7% 16,9% 1,12 13,4% 13,1%

PODSUMOWANIE

W niniejszym artykule przeprowadzono analizę porównawczą wybranych dostępnych metod określenia charakterystyk przydatnych do predykcji właściwości morskich modelowego jachtu żaglowego. Przyjęto, że metodami walidowanymi są metody obliczeniowe, które mogą być wykorzystywane w procesie projektowania kształtu kadłuba, dla jego optymalizacji lub opracowywania wariantowego. Takie podejście pozwala na sprawdzenie wybranych właściwości projektowanej bryły w środowisku cyfrowym, bez konieczności wykonywania modelu fizycznego kadłuba. Obniża to koszty całego procesu, skraca jego czas i umożliwia automa- tyzację procesu przez jego algorytmizację [Karczewski i Kozak 2017]. Metoda uproszczona, opisana przez wielomian regresyjny, oraz symulacje komputerowe na bazie metody paskowej zostały sprawdzone z wykorzystaniem niezależnych wyników uzyskanych w badaniach eksperymentalnych w basenie holowniczym. Uzyskano dobrą zbieżność wyników analizowanych właściwości morskich, co potwierdziło poprawność modeli obliczeniowych analizowanego jachtu oraz potencjalną przydatność wyselekcjonowanych metod do użycia w procesie projektowym. Należy zwrócić uwagę, że porównanie ograniczono wyłącznie do charakterystyk amplitudowych dla falowania regularnego. Znając jednak liniowy charakter właściwości morskich, stanowią one fundament dla prognoz krótko- i długo- terminowych zachowania jachtu poruszającego się na danym akwenie żeglugo- wym. Takie podejście pozwala również na jakościową ocenę projektowanego kształtu kadłuba, co stanowi dużą zaletę podczas procesu jego tworzenia, bez względu na zmieniające się w czasie co do wartości jego charakterystyki A. Karczewski, R. Szmagliński, Analiza wybranych metod obliczeniowych i eksperymentalnych... 31 techniczne. W takim przypadku projekt potrzebuje narzędzi wspomagających ocenę opracowywanego rozwiązania nie zawsze w sposób bezpośredni i bez- względny, a raczej poprzez wskazanie skłonności rozwoju danej cechy.

PODZIĘKOWANIA

Badanie przeprowadzono w ramach umowy z Centrum Badawczo-Rozwojo- wym Delphia Yachts w Olecku, które jest właścicielem projektu badanego jachtu. Projekt jest częścią pracy magisterskiej opracowywanej na Wydziale Oceanotechniki i Okrętownictwa Politechniki Gdańskiej. Artykuł powstał na podstawie wystąpienia podczas IV Konferencji „Osiągnię- cia Studenckich Kół Naukowych Uczelni Technicznych” – STUKNUT 2018, zorganizowanej przez Wydział Oceanotechniki i Okrętownictwa Politechniki Gdańskiej.

LITERATURA

1. Bentley, 2016, User Manual MAXSURF Motions,Bentley System. 2. Gerritsma J., Beukelman W., 1972, Analysis of the resistance increase in waves of a fat cargo ship, ISP, vol. 19, no. 2017. 3. Havelock T., 1942, Drifting force on a ship among waves, Philosophical Magazine, no. 33. 4. Homma N., 2003, Added resistance due to waves, Shiphydromechanics Laboratory, Delft University of Technology, Delft, Netherlands. 5. Huetz, L., Alessandrini, B., 2011, Systematic study of the hydrodynamic forces on a sailing yacht hull using parametric design and CFD, Rotterdam, Netherlands. 6. Karczewski A., Kozak J., 2017. Variants method approach to the preliminary ship design, Mechanik, nr 12, s. 1196–1198. 7. Karczewski A., Kozak J., 2018, Comparison of selected parametric methods for prediction of inland waterways ship hull resistance in towing tank test, Polish Maritime Research, SO1, s. 63–67. 8. Keuning J., Vermeulen K., ten Have H., 2006, An approximation method for the added resistance in waves, MDY06, Madrid, Spain. 9. Kijewski J., 2017, Delphia zapowiada nowe jachty, https://www.jachting.com. 10. Kornev N., 2012, Ship dynamics in waves (strip theory II), Faculty of Mechanical Engineering and Marine Technology, Rostock, Germany. 11. Lloyd A.R.J.M., 1989, Lloyd, Seakeeping – ship behaviour in rough weather, A R J M Lloyds, 26 Sprithead Avenue, Gosport, United Kingdom. 12. Michalski J., 2013, Podstawy teorii projektowania okrętów, Wydawnictwo Politechniki Gdań- skiej, Gdańsk. 13. Reumer J., 1997, MSc Thesis: A design of a polynomial expression for the RAO of added resistance of a sailing yacht in waves, Shiphydromechanics Laboratory, Delft University of Technology, Delft, Netherlands. 32 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 33, 2018

14. Salvesen N., Tuck O., Faltinsen O., 1970, Ship motions and sea loads,Transactions, Society of Naval Architects and Marine Engineers, no. 78, s. 250–287. 15. Stasiak J., 2003, Krótkoterminowe prognozy ruchów i oporu statku poruszającego się na czołowych falowaniach nieregularnych, Wydział Oceanotechniki i Okrętownictwa Politechniki Gdańskiej, Gdańsk.

THE ANALYSIS OF THE SELECTED CALCULATION AND EXPERIMENTAL METHODS OF DETERMINING THE AMPLITUDE OPERATORS OF THE YACHT IN REGULAR WAVES

Summary

This paper presents the results of a comparison analysis for seakeeping performance in regular waves obtained by three methods. Two of them were based on a computational approach, the third was based on an experiment carried out in a model pool. The usefulness of empirical formulas developed on the basis of the Delft yacht hulls has been revised. Computer simulations were performed using a numerical model according to strip theory, and model tests were performed to validate both methods. For selected wave characteristics, heave and pitch motions was compared. The added resistance in waves was also examined. Keywords: sailing yacht, added resistance, approximate methods, towing tank, seakeeping.

EDYTA KSIĄŻKIEWICZ DOI: 10.12716/1002.33.03 Uniwersytet Morski w Gdyni Katedra Eksploatacji Statku Wydział Nawigacyjny ORCID 0000-0003-2185-8412

ZNOS WIATROWY TRATWY RATUNKOWEJ

W artykule poruszono zagadnienie bezpieczeństwa transportu morskiego, na które bezpośrednio mają wpływ: bezpieczeństwo eksploatowanych obiektów morskich, niezawodność środków ratunkowych oraz szybkość i sprawność przeprowadzanych akcji ratowniczych. Sukces akcji ratowniczej uzależniony jest od prawidłowego wyznaczenia obszaru poszukiwań, który uwzględnia znos wiatrowy działający na dryfujący środek ratunkowy – w tym przypadku tratwę ratunkową. Artykuł nawiązuje do definicji znosu wiatrowego, oporu hydrodynamicznego, naporu wiatrowego oraz ich prawidłowego wyznaczania na podstawie przeprowadzonych badań modelowych. Znajomość oporu hydrodynamicznego tratwy ratunkowej oraz jej charakterystyk aerodynamicznych pozwala przewidzieć znos wiatrowy oraz zachowanie tratwy podczas holowania. Wiedza ta prawidłowo wykorzystana do tworzenia coraz to nowych aktualizacji może znacząco wpłynąć na szybkość i sprawność przeprowadzanych akcji ratowniczych. Słowa kluczowe: znos wiatrowy, napór aerodynamiczny, opór hydrodynamiczny, tratwa ratunkowa.

WSTĘP

W dobie dynamicznie rozwijającego się transportu morskiego coraz większe znaczenie ma bezpieczeństwo. Niestety, zdarzenia zagrażające zdrowiu i życiu ludzi zdarzają się od zawsze i nie można ich wyeliminować, należy więc dążyć do zapewnienia odpowiednio wysokiego poziomu bezpieczeństwa rozbitków na morzu. Zgodnie ze statystykami wypadków morskich na przełomie ostatnich lat panuje długotrwały trend spadkowy liczby utraconych statków, a co za tym idzie, statki są coraz bardziej bezpieczne (tab. 1). Środki ratunkowe są ważnymi elementami systemu bezpieczeństwa morskiego. Jednym z podstawowych środków ratunkowych wykorzystywanym w transporcie morskim jest tratwa ratunkowa, która zalicza się do dryfujących środków ratunkowych. Dryfujące środki ratunkowe (DSR) mają za zadanie zapewnić rozbitkom warunki, umożliwiające przeżycie do czasu nadejścia pomocy. Dryfujące środki ratunkowe muszą spełniać międzynarodowe przepisy kodeksu LSA (ang. Life Saving Appliances Code), które precyzują minimalne wymagania dotyczące ich właściwości. Wykorzystywane obecnie środki ratunkowe zapew- niają bezpieczeństwo rozbitków w ograniczonym zakresie, dlatego też konieczna jest minimalizacja czasu poszukiwań DSR, pozwalająca na sprecyzowanie obszaru poszukiwań w trakcie akcji ratunkowej. By tego dokonać, należy odpowiednio uwzględnić znos wiatrowy, działający na dryfujący środek ratunkowy.

34 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 33, 2018

Tabela 1 Liczba utraconych statków według rodzaju w latach 2001–2012

Źródło: http://www.portalmorski.pl/stocznie-statki/22667-poprawa-bezpieczenstwa-statkow-i-zeglugi. Teoria znosu tratew ratunkowych znana jest od dawna, natomiast od czasu publikacji w 1944 roku pracy autorstwa Pingree na ten temat zagadnienie znosu zyskało na znaczeniu [Pingree 1944]. Następstwem owej publikacji były liczne badania i raporty, na podstawie których możliwa była aktualizacja procedur ratowniczych. Aktualizacje wdrażano w liczne systemy komputerowe, wykorzystywane podczas akcji ratowniczych na morzu w celu ograniczenia obszaru poszukiwań i wyznaczania drogi dryfu poszukiwanych obiektów. Powyższe czynności bezpośrednio przekładają się na szybkość, efektywność przeprowadzanej akcji ratowniczej i zwiększenie poziomu bezpieczeństwa panują- cego na morzu.

1. ZNOS WIATROWY TRATWY RATUNKOWEJ

W dostępnej literaturze przedmiotu znaleźć można następujące definicje znosu wiatrowego obiektów dryfujących:  znos wiatrowy dryfującego środka ratunkowego jest ruchem tego obiektu po wodzie na skutek działania siły naporu wiatru na część nadwodną obiektu pływającego. (W myśl tej definicji należałoby zakładać, że kierunek znosu wiatrowego jest zgodny z kierunkiem działającego wiatru, gdyż tylko od niego zależy); E. Książkiewicz, Znos wiatrowy tratwy ratunkowej 35

 znos wiatrowy dryfującego środka ratunkowego jest ruchem obiektu po wodzie, wywołanym oddziaływaniem wiatru i fali na obiekt dryfujący;  według definicji Z. Burciu znos wiatrowy jest ruchem obiektu po wodzie na skutek działania wiatru i fali, a prędkość i kierunek znosu poddawane są zakłóceniom, spowodowanym przez „ruchy własne tratwy“ i jej stan eksploatacyjny. Przez ruchy własne tratwy należy rozumieć zaburzenia, wynikające ze zmien- ności liniowych współczynników aerodynamicznych w układzie strumieniowym. Tymczasem stan eksploatacyjny tratwy jest bezpośrednio uzależniony od sposobu obsadzenia tratwy, liczby osób oraz stanu zamocowania dryfkotwy [Burciu 2012]. Dryfujące środki ratunkowe, pływając na granicy dwóch ośrodków: powietrza i wody, poddawane są oddziaływaniu sił naporu wiatru i oporu hydrodynamicznego. Podczas znosu tratwy ratunkowej zachodzi równość pomiędzy siłą naporu wiatru działającą na część nadwodną obiektu a siłą oporu hydrodynamicznego, działającą na jej część podwodną (rys. 1).

Kierunek wiatru

Kąt zalewania α

Rys. 1. Działanie sił na tratwę ratunkową będącą w ruchu [Burciu 2012] Źródło: Z. Burciu, 2012, Niezawodność akcji ratowniczej w transporcie morskim, Oficyna Wydawnicza Politech- niki Warszawskiej, Warszawa, s.183.

퐹푁 = 퐹푂, (1.1) gdzie: FN – siła naporu wiatru działająca na część nadwodną obiektu dryfującego, FO – siła oporu hydrodynamicznego, działająca na część podwodną obiektu dryfu- jącego. 36 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 33, 2018

2. NAPÓR WIATROWY TRATWY RATUNKOWEJ

Napór wiatrowy, oddziałujący na tratwę ratunkową bezpośrednio, uzależniony jest od rozmiarów i kształtu nadwodnej części tratwy, a także od wartości i kierunku względnej prędkości powietrza. Napór wiatrowy można wyrazić wzorem: 2 퐹푁 = 퐶푋 ∗ 퐴푇 ∗ 푉 ∗ 휌/2, (2.1) gdzie: 퐶푋 – współczynnik oporu powietrza zależny od kształtu nadwodnej części tratwy, 퐴푇 – rzut powierzchni nadwodnej na kierunek wiatru, 푉 – względna prędkość wiatru, 휌 – gęstość powietrza. Wartość oddziałującego na tratwę naporu wiatrowego zależna jest od wspólczynnika oporu powietrza, na którego wartość mają bezpośredni wpływ kąt natarcia wiatru oraz kształt nadwodnej części tratwy (rys. 2).

Rys. 2. Prędkość i kąt natarcia wiatru względnego na tratwę ratunkową Źródło: opracowanie własne. Względna prędkość wiatru jest równa sumie wektorowej średniej prędkości bezwzględnej wiatru i prędkości przeciwnej do prędkości tratwy ratunkowej. → =→ − → (2.2) 푉푟 푉푤 푉

W klasycznych obliczeniach oporu kadłuba przy bezwietrznej pogodzie ITTC zaleca obliczanie współczynnika oporu powietrza ze wzoru: 퐴 퐶 = 0,001 ∗ , (2.3) 푋 푆

E. Książkiewicz, Znos wiatrowy tratwy ratunkowej 37 gdzie: A – powierzchnia nadwodna obiektu pływającego, S – powierzchnia zwilżona obiektu pływającego. Współczynnik oporu powietrza wpływa na wartość obliczeniową naporu wiatrowego, natomiast ten przekłada się na powstawanie momentu przechylają- cego, który znacząco wpływa na późniejsze zachowanie dryfującego środka ratunkowego. Moment przechylający od wiatru można wyznaczyć metodą eksperymen- talną, wykonując odpowiednie badania modelowe w tunelu aerodynamicznym. Na Uniwersytecie Morskim w Gdyni przeprowadzono takowe badania celem zamodelowania sił aerodynamicznych, oddziałujących na tratwę ratunkową.

2.1. Model siły naporu wiatrowego

Badania siły naporu wiatrowego, oddziałującego na tratwę ratunkową, przeprowadzono w tunelu aerodynamicznym w Laboratorium Aerodynamicznym Małych Prędkości Instytutu Lotnictwa w Warszawie (rys. 3).

Rys. 3. Tratwa ratunkowa 6-osobowa w tunelu aerodynamicznym [Burciu 2012]

Źródło: Z. Burciu, 2012, Niezawodność akcji ratowniczej w transporcie morskim, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, s. 184. Podczas badań modelowych dokonano pomiaru składowych obciążeń aerodynamicznych. Badania wykazały, że ruchy własne tratwy wywołane są przez zaburzenia związane ze zmiennością liniowych współczynników aerodynamicznych w ukła- dzie strumieniowym [Burciu 2012].

38 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 33, 2018

Ciśnienie spiętrzenia oblicza się następująco:

휌∗푉2 푝 = , (2.4) 2 gdzie 휌 – gęstość powietrza (w standardowych warunkach wynosi 1,233 kg/m3).

Rzeczywista siła naporu wiatrowego 퐹푁 w zależności od prędkości wiatru wynosi [Burciu 2012]:

x 휌∗푉2 퐹 = ∗ , (2.5) 푁 q 2 x gdzie – zredukowana wartość siły naporu w układzie strumieniowym. q Przeprowadzone badania pozwoliły wyznaczyć opór aerodynamiczny, oddzia- łujący na tratwę ratunkową dla zadanego zakresu prędkości wiatru. Ponadto badania potwierdziły przypuszczenia, iż nie można znaleźć prostej zależności pomiędzy charakterem opływu mało aerodynamicznego kształtu tratwy z odkształcalnym namiotem a prędkością wiatru [Burciu 2012].

3. OPÓR HYDRODYNAMICZNY TRATWY RATUNKOWEJ

Opór hydrodynamiczny oddziałuje na podwodną część obiektu pływającego, będącego w ruchu, jego wielkość zależy od prędkości poruszającego się obiektu i jego powierzchni zwilżonej. Wektor siły oporu hydrodynamicznego działa równolegle do kierunku ruchu obiektu względem płynu, natomiast zwrot ma zawsze przeciwny do kierunku ruchu tratwy. Składowa pozioma siły hydro- dynamicznej, działająca w płaszczyźnie symetrii obiektu, zwana jest oporem obiektu pływającego (rys. 1).Opór ten zależy od wielkości i kształtu podwodzia, prędkości obiektu, stanu morza oraz rozkładu mas wewnątrz obiektu. Opór całkowity 퐹푂, oddziałujący na obiekt pływający, jest sumą oporów składowych: falowego, tarcia, ciśnienia oraz oporu dodatkowego [Smolarek 2007]

퐹푂(푉푡푟) = 푅푓 + 푅푡 + 푅푐 + 푅푑, (3.1) gdzie: 퐹푂(푉푡푟) – opór całkowity tratwy ratunkowej, 푅푓 – opór falowy, 푅푡 – opór tarcia, 푅푐 – opór ciśnienia, 푅푑 – opór dodatkowy (w przypadku tratwy ratunkowej opór dodatkowy występuje na skutek zamocowania dryfkotwy oraz komór balastowych). Opór hydrodynamiczny obiektu pływającego może zostać wyznaczony za pomocą obliczeń – przeprowadzenie odpowiednich badań numerycznych oraz metodą eksperymentalną– na basenie modelowym. E. Książkiewicz, Znos wiatrowy tratwy ratunkowej 39

3.1. Badania modelowe oporu hydrodynamicznego tratwy ratunkowej

Badania hydrodynamiczne pneumatycznej tratwy ratunkowej przeprowadzono na basenie holowniczym, w Ośrodku Hydromechaniki Okrętu Centrum Techniki Okrętowej w Gdańsku (rys. 4).

Rys. 4. Tratwa ratunkowa podczas badań oporu na basenie modelowym CTO [Wawrzusiszyn 2015] Źródło: M. Wawrzusiszyn, 2015, Opór holowanej tratwy, Raport Techniczny CTO, nr RH-2015/T-06.

Badania hydrodynamiczne zostały przeprowadzone dla holowanej tratwy ratunkowej z balastem odpowiadającym 1 i 8 osobom, dla prędkości holowania 0,7 m/s oraz 1,5 m/s w warunkach wody spokojnej. Prędkość 1,5 m/s została przyjęta zgodnie z wymaganiami kodeksu LSA [Kodeks LSA 2017]. Dodatkowo przeprowadzono badania dla tratwy ratunkowej wyposażonej w dryfkotwę, przy stanie załadowania 8 osób oraz prędkości holowania 1,5 m/s. Przebiegi czasowe zarejestrowanych wyników oporu holowanej tratwy przedstawia rysunek 5 [Kornacka 2015; Wawrzusiszyn 2015; Abramowicz-Gerigk i in. 2017]. Siły na powyższym wykresie zostały pomierzone przy użyciu dynamometru, którego zakres pomiarowy wynosił 1500 [N]. Podczas badań tratwa zachowywała się stabilnie, zarówno wyposażona w dryfkotwę, jak i bez niej. Zastosowanie dryfkotwy zwiększyło opór holowania tratwy o około 32%. Badania na basenie modelowym przeprowadzono na modelu pełnowymia- rowym, dzięki czemu wyeliminowano efekt skali. Należy pamiętać, iż eksperyment wykonano w warunkach idealnych, odbiegających od rzeczywistych warunków panujących na morzu [Abramowicz-Gerigk i in. 2017].

40 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 33, 2018

opór [N]

1600

1500

1400

1300

1200

1100

1000

900

800

700

600 V=0.7m/s, 82.5kg V=1.5m/s, 82.5kg V=0.7m/s, 660kg V=1.5m/s, 660kg 500 V=0.7m/s, 660kg + drift anchor V=1.5m/s, 660kg + drift anchor

400

300

200

100

0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 czas[s] Rys. 5. Wyniki eksperymentalne oporu holowania tratwy – zestawienie przebiegów czasowych [Abramowicz-Gerigki in. 2017] Źródło: T. Abramowicz-Gerigk, Z. Burciu, E. Kornacka, J. Jachowski, M. Wawrzusiszyn, 2017, Experimental and numerical investigation of towing resistance of the innovative pneumatic life raft, Polish Maritime Research, vol. 24, no. 2(94), s. 40–47.

PODSUMOWANIE

Sukces akcji ratowniczej uzależniony jest od prawidłowego wyznaczenia obszaru poszukiwań, który uwzględnia znos wiatrowy, działający na tratwę ratunkową.Znajomość oporu tratwy i jej charakterystyk aerodynamicznych umożli- wia prawidłowe prognozowanie znosu wiatrowego, zachowania się tratwy podczas holowania oraz określenia niezawodności tratwy ratunkowej. Wiedza ta może znacząco wpłynąć na szybkość i sprawność przeprowadzanych akcji ratowniczych oraz w efekcie na bezpieczeństwo panujące na morzu. Dlatego też tak ważne jest zgłębianie wiedzy dotyczącej znosu wiatrowego, czynników, jakie go determinują, oraz przeprowadzanie badań, które zweryfikują przyjęte założenia i pozwolą two- rzyć nowe modele, wykorzystywane podczas wyznaczania obszaru poszukiwań. E. Książkiewicz, Znos wiatrowy tratwy ratunkowej 41

LITERATURA

1. Abramowicz-Gerigk T., Burciu Z., 2014a, Inflatable life raft design for operation – novel solutions, 20th International Conference on Hydrodynamics in Ship Design and Operation HYDRONAV'2014, Wrocław. 2. Abramowicz-Gerigk T., Burciu Z., 2014b, Safety assessment of maritime transport – Bayesian risk-based approach in different fields of maritime transport, Proceedings of IMAM 2013, 15th International Congress of the International Maritime Association of the Mediterranean (IMAM), Spain. Developments in Maritime Transportation and Exploitation of Sea Resources, Guedes Soares, Lopez Pena (eds.), vol. 2, Taylor&Francis Group, London, UK, s. 699–703. 3. Abramowicz-Gerigk T., Burciu Z., Kornacka E., Jachowski J., Stefurak W., 2015, Innovative liferaft, TransNav – The International Journal on Marine Navigation and Safety of Sea Transportation, vol. 9, no. 4, s. 573–577. 4. Abramowicz-Gerigk T., Burciu Z., Kornacka E., Jachowski J., Wawrzusiszyn M. 2017, Experimental and numerical investigation of towing resistance of the innovative pneumatic life raft, Polish Maritime Research, vol. 24, no. 2(94), s. 40–47. 5. Burciu Z., 2003, Modelowanie obszarów poszukiwania w aspekcie bezpieczeństwa transportu ludzi na morzu, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa. 6. Burciu Z., 2012,Niezawodność akcji ratowniczej w transporcie morskim, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa. 7. Dudziak J., 2008, Teoria okrętu, wyd. 2 popr., Gdańsk. 8. Kodeks LSA, 2017, Life Saving Appliances, Including LSA code. 9. Kornacka E., 2015, Badanie eksperymentalne oporu pneumatycznej tratwy ratunkowej, Prace Wydziału Nawigacyjnego Akademii Morskiej w Gdyni, z. 30, Gdynia, s. 128–138. 10. Kornacka E., 2016, Innowacyjne rozwiązania zbiorowych środków ratunkowych w transporcie morskim, w: Kwasiborska A. (red.), Transport lotniczy i jego otoczenie, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, s. 215–226. 11. Pingree F. de W., 1944, Forethoughts on rubber rafts, Woods Hole Oceanographic Institution, Woods Hole, MA, USA. 12. Smolarek L., 2007, Modelowanie bezpieczeństwa dryfujących środków ratunkowych w transporcie morskim, Prace Naukowe, Transport, z. 58, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszaw- skiej, Warszawa. 13. Wawrzusiszyn M., 2015, Opór holowanej tratwy, Raport Techniczny CTO, nr RH-2015/T-06. 14. http://www.portalmorski.pl/stocznie-statki/22667-poprawa-bezpieczenstwa-statkow-i-zeglugi.

LEEWAY OF LIFE RAFT

Summary

The article deals with the issue of maritime transport safety, which is directly influenced by the safety of marine operations, the reliability of rescue means, and the speed and efficiency of rescue operations. The success of the rescue operation depends on the correct designation of the search area, taking into account the windmill on the drifting rescue device – in this case the life raft. The article refers to the definition of leeway, hydrodynamic resistance, wind pressure and their correct determination based on the conducted model tests. Knowledge of the hydrodynamic resistance of the life-raft and its aerodynamic characteristics allows for predicting the wind speed and the behavior of the raft during towing. This knowledge, properly used to create new updates can significantly affect the speed of the rescue operations. Keywords: leeway, wind resistance, hydrodynamic resistance, life raft. ANNA MALINOWSKA doi: 10.12716/1002.33.04 ARTUR KARCZEWSKI HANNA PRUSZKO Politechnika Gdańska Wydział Oceanotechniki i Okrętownictwa

REWIZJA PRZYBLIŻONYCH METOD OBLICZANIA OPORU CAŁKOWITEGO KADŁUBA Z WYKORZYSTANIEM BADAŃ MODELOWYCH WYBRANEGO JACHTU ŻAGLOWEGO

Rewizja opiera się na weryfikacji wybranych przybliżonych metod prognozowania oporu całkowitego gołego kadłuba, opracowanych w wyniku badań systematycznej serii kadłubów jachtów żaglowych w latach 1973–2010, znanych jako The Delft Systematic Yacht Hull Series (DSYHS). Zademonstro- wano wyniki otrzymane z wykorzystaniem wzorów przybliżonych (Metoda Delft), obliczeń numerycznych (CFD) i badań modelowych dla wybranego jachtu żaglowego o nowoczesnym kształcie kadłuba wraz z ich dyskusją. Słowa kluczowe: jacht, opór kadłuba, metody przybliżone, regresja, CFD, badania modelowe.

WSTĘP

Od dawna podejmowane są próby znalezienia prostej i satysfakcjonującej metody oszacowania oporu kadłuba na wczesnych etapach procesu projektowania statku. Obecnie próby te opierają się na trzech podstawowych sposobach, takich jak: obliczenia na podstawie formuł przybliżonych, symulacje numeryczne w mechanice płynów (ang. Computational Fluid Dynamics – CFD) oraz eksperymenty fizyczne na modelu statku w skali (tzw. badania modelowe). Najbardziej pożądane przez projektantów są metody przybliżone, wymagające najmniejszych nakładów finansowych i czasowych. W literaturze przedmiotu można znaleźć wiele formuł o prostej strukturze algorytmicznej, łatwych w implementacji do arkusza kalkulacyjnego, szczególnie w odniesieniu do statków motorowych [Zborowski 1972; Michalski 2007; Larsson, Eliasson i Orych 2014; Karczewski, Kozak 2018]. Kilka z nich zagnieżdżono w modułach szeroko obecnie stosowanych programów, wspomagających projektowanie wstępne okrętu, np. MaxSurf moduł Resistance, RhinoCeros + Orca3D, Aveva czy Delftship. Wyniki tych obliczeń należy jednak traktować jako wartości przybliżone. Przytaczane formuły często przydatne są wyłącznie dla danego rodzaju statków, typu i aranżacji kadłuba oraz dla pewnego zestawu parametrów głównych. W artykule przedstawiono wybrane przybliżone metody prognozowania oporu statku o napędzie wiatrowym oraz ich weryfikację przez badania na basenie numerycznym (CFD) i fizycznym na podstawie geometrii i danych współczesnego A. Malinowska, A. Karczewski, H. Pruszko, Rewizja przybliżonych metod obliczania oporu całkowitego kadłuba... 43 jachtu żaglowego [Kijewski 2017]. Badania zostały przeprowadzone na Wydziale Oceanotechniki i Okrętownictwa Politechniki Gdańskiej przy współpracy Centrum Badawczo-Rozwojowego Delphia Yachts w Olecku.

1. OPÓR GOŁEGO KADŁUBA

Współcześnie podstawowa dekompozycja oporu gołego kadłuba RT polega na wydzieleniu dwóch odrębnych składowych, które charakteryzują się różnymi zjawiskami. Wyróżnia się opór resztowy RR(FN),zależny od liczby Froude’a i opór lepkości RV (RN), zależny od liczby Reynoldsa, zgodnie z formułą (1.1):

푅푇(퐹푁, 푅푁) = 푅푅(퐹푁) + 푅푉(푅푁) (1.1) Przyjmuje się, że opór lepkości równoważny jest oporowi ekwiwalentnej płaskiej płyty o tej samej powierzchni zwilżonej, zgodnie ze wzorem (1.2):

1 푅 = 휌(1 + 푘)퐶 푆 푣2 (1.2) 푉 2 퐹 푊 gdzie: ρ – gęstość ośrodka [kg/m3], (1+k) – współczynnik kształtu kadłuba, CF – bezwymiarowy współczynnik oporu tarcia ekwiwalentnej płaskiej płyty [-], 2 SW – powierzchnia zwilżona kadłuba [m ], v – prędkość statku [m/s]. Natomiast formuła na wartość oporu resztowego w przypadku metod przybli- żonych jest najczęściej wynikiem aproksymacji wyników z badań serii obiektów pływających danego typu. Dla jachtów żaglowych powszechnie przyjmuje się, że wzory regresyjne opracowane pod koniec XX wieku w ramach badań Delft Systematic Yacht Hull Series (DSYHS) są najbardziej wiarygodnymi i wszech- stronnymi przybliżeniami, dotyczącymi predykcji oporu kadłuba [Huetz i Alessan- drini 2011].

2. ROZWÓJ METODY DELFT

Badania DSYHS zostały zapoczątkowane w 1973 roku przez profesorów Jelle Gerritsma z Uniwersytetu Delft w Holandii oraz Nicka Newmana i Justina Kerwina z Massachusetts Institute of Technology w Bostonie. Prawdopodobnie do chwili obecnej jest to najliczniejsza seria testowanych kadłubów jachtów żaglo- wych. Składa się z około 80 różnych modeli, przetestowanych systematycznie w spójnej procedurze pomiarowej w Laboratorium Hydromechaniki Uniwersytetu Delft w Holandii. Początkowo metody odzwierciedlały stan wiedzy i możliwości obliczeniowe lat siedemdziesiątych. Zostały tak opracowane, aby było możliwe korzystanie z nich bez konieczności używania komputera [Huetz i Alessandrini 2011]. 44 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 33, 2018

Wyróżniały się prostą i elegancką strukturą, opartą na zestawie kilku stosunków parametrów głównych kadłuba i zbiorze współczynników regresyjnych. Od tego czasu mimo rozwoju samej serii kolejnych zaproponowanych formuł, a przede wszystkim wzrostu możliwości obliczeniowych, podejście do zagadnienia pozo- stało takie samo, dzięki czemu proponowane funkcje są łatwe w użyciu, nawet dla projektantów amatorów. Historycznie pierwsza formuła została zaprezentowana w 1975 roku przez Kerwina i obejmowała serię 9 modeli, dla prędkości w zakresie liczby Froude’a FN do 0,45 [Kerwin 1975]. Kolejne przedstawiano w 1981 roku [Gerritsma, Onnink i Versluis 1981] i w 1987 roku [Gerritsma i Keuning 1988]. Bazowały one na serii kadłubów, których geometria nawiązywała do rozwoju myśli projektowej tamtych czasów. Później jeszcze w latach 1996 i 1998 zespół Keuninga uaktualniał formułę [Keuning i Binkhorst 1997; Keuning i Sonnenberg 1998], natomiast ostatnie pro- pozycje zostały opublikowane w 2008 roku [Keuning i Katgert 2008]. Kolejne rewizje wzorów następowały ze względu na znaczące zmiany, zachodzące w dziedzinie projektowania jachtów. Od lat siedemdziesiątych zmienił się kształt kadłuba i części wystających (balastów, sterów), a co za tym idzie, rozkład wyporności po długości jachtu, zmieniły się układy takielunku oraz wymagania użytkowników i prędkości osiągane przez jachty żaglowe [Keuning i Katgert 2008], co łatwo zauważyć, porównując np. linie teoretyczne pierwszych jachtów serii Delft z dzisiejszymi jachtami typu IMOCA. Usprawiedliwiało to i nadal usprawiedliwia dalszy rozwój rodziny badanych kształtów oraz krytyczne podejście do proponowanych funkcji poprzez ciągłe sprawdzanie ich stosowalności dla współcześnie pojawiających się kształtów.

3. OBIEKT BADAŃ

Obiektem badań był jacht turystyczny o długości kadłuba około 43 stóp [Kijewski 2017]. Na rysunku 1 zaprezentowano model krawędziowy bryły kadłuba. Można zauważyć cechy kształtu, będące wyróżnikiem nowoczesnego jachtingu, takie jak: odwrotna dziobnica, szeroka i wyporna część rufowa oraz wyraźna linia załamania przekrojów poprzecznych powyżej obła.

Rys. 1. Model krawędziowy bryły kadłuba

W badaniach przyjęto jeden standardowy stan załadowania, zgodnie z wytycz- nymi normy PN-EN ISO 12217-2 [PN-EN ISO 12217-2:2017], odpowiadający A. Malinowska, A. Karczewski, H. Pruszko, Rewizja przybliżonych metod obliczania oporu całkowitego kadłuba... 45 minimalnemu stanowi załadowania. Początkowo sprawdzano, czy stosunki para- metrów głównych i współczynników bezwymiarowych jachtu leżą w zbiorze wartości określonych dla przebadanej serii jachtów Delft. Wyniki zaprezentowano w formie graficznej na rysunkach 2–5.

Rys. 2. Badany jacht na tle przebadanej serii Delft, wartość współczynników Cp i Cm

Rys. 3. Badany jacht na tle przebadanej serii Delft, wartość stosunków Bwl/Lwl i Bwl/Tc

Rys. 4. Badany jacht na tle przebadanej serii Delft, wartość stosunków V2/3/Aw i V1/3/Lwl 46 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 33, 2018

Rys. 5. Badany jacht na tle przebadanej serii Delft, wartość stosunków LCB/LCF i LCB/Lwl

Forma kadłuba i rozkład wyporności po długości zmienił się radykalnie od czasu ostatnich modyfikacji serii Delft. Współczesne jachty formą wodnic nie przypominają XX-wiecznej smukłej „łuski”, a bardziej „pękate żelazko”, co wyraźnie widać po przyjrzeniu się nowoczesnym jachtom regatowym. Wyraża się to szczególnie poprzez zmianę położenia środka wyporu po długości jachtu, LCB/Lwl, i środka wodnicy, LCF, które wyraźnie przesunęły się ku rufie, przez „utycie” jachtów w części tylnej kadłuba. Dlatego w przypadku badanej jednostki wartości stosunków LCB/Lwl i LCB/LCF znalazły się poza granicą zbioru wyznaczonego przez serię. Pozostałe charakterystyki kształtu znajdują się w zakresie przebadanej rodziny modeli.

4. METODY PRZYBLIŻONE

W odniesieniu do metod przybliżonych rewizji poddano formuły zaadapto- wane i używane w module programu komputerowego MaxSurf Resistance, oznaczone jako Delft I i Delft II, które bazują na publikacjach [Gerritsma, Keuning i Onnink 1991, 1992]. Dodatkowo na podstawie [Keuning i Katgert 2008] dla zakresu prędkości FN > 0,4, wykorzystując autorski arkusz kalkulacyjny, spraw- dzono również stosowalność poniższej formuły (1.3):

2 푅푟ℎ 퐿퐶퐵 ∇푐 ⁄3 퐵푤푙 퐿퐶퐵 퐵푤푙 = 푎 + (푎 ∙ + 푎 ∙ 푥 2 + 푎 ∙ + 푎 ∙ + 푎 ∙ + 푎 ∙ + 푎 ∙ 퐶 ) ∇푐 ∙ 휌 ∙ 𝑔 0 1 퐿푤푙 2 푦 3 퐴푤 4 퐿푤푙 5 퐿퐶퐹 6 푇푐 7 푚 2 ∇푐 ⁄3 ∙ 퐿푤푙 (1.3) gdzie: a0-:-7 – współczynniki regresyjne, Rrh – opór resztowy gołego kadłuba [N], 훻푐 – objętość wyporności [m3], ρ – gęstość ośrodka [kg/m3], g – przyspieszenie ziemskie, 9,81 [m/s2], Lwl – długość na linii wodnej [m], A. Malinowska, A. Karczewski, H. Pruszko, Rewizja przybliżonych metod obliczania oporu całkowitego kadłuba... 47

Bwl – szerokość na linii wodnej [m], Tc – zanurzenie kadłuba [m], LCB – wzdłużne położenie środka wyporu [m], LCF – wzdłużne położenie środka wodnicy [m], Cp – współczynnik pełnotliwości walcowej [-], Aw – powierzchnia wodnicy pływania dla prędkości zero [m2], Cm – współczynnik pełnotliwości owręża [-]. Składowa oporu lepkości została doliczona zgodnie ze wzorem (1.2).

5. SYMULACJE NUMERYCZNE – CFD

Do prognozowania oporu jachtu na wodzie spokojnej w warunkach basenu numerycznego wykorzystany został program STAR CCM+, posługujący się zaimplementowaną wewnętrznie jedną z najbardziej popularnych obecnie i stosowanych w okrętownictwie metod obliczeniowych czyli metodą objętości skończo- nych (Finite Volume Method). Zastosowano model przepływu trójwymiarowego, niestacjonarnego, turbulentnego, dwufazowego. Do modelowania turbulencji wykorzystano solver RANS (Reynolds Avaraged Navier Stokes Equations). Kolejnym istotnym aspektem wykonanych symulacji było odpowiednie uwzględ- nienie powierzchni interakcji między dwoma fazami –wodą i powietrzem. Do tego zastosowany został model VOF (Volume of Fluid), który pozwala ustalić położenie swobodnej powierzchni na podstawie procentowej zawartości danej fazy wewnątrz każdej objętości. We wszystkich symulacjach uwolnione zostały dwa stopnie swobody – podobnie jak podczas badań na basenie modelowym kadłub mógł się nurzać i przegłębiać. Możliwość swobodnych ruchów kadłuba zapewnił model (Dynamic Fluid Body Interaction), który oblicza reakcję bryły sztywnej w odpowiedzi na ciśnienie i siły styczne wywierane przez płyn. Powierzchnia, na której zdefiniowano wlot, została umieszczona dwie długo- ści kadłuba przed dziobem jachtu, wylot trzy długości za rufą, szerokość domeny wynosiła dwie długości jachtu, górna powierzchnia została umieszczona półtorej długości jachtu od swobodnej powierzchni, a dolna dwie długości od swobodnej powierzchni. Na wszystkich powierzchniach ograniczających wirtualny basen modelowy z wyjątkiem wylotu i płaszczyzny symetrii zostały zdefiniowane takie same warunki brzegowe jak na wlocie. Aby właściwie odwzorować geometrię jachtu oraz uchwycić istotne cechy przepływu, siatka obliczeniowa została zagę- szczona wokół kadłuba, na swobodnej powierzchni oraz w śladzie za kadłubem. Łączna suma elementów wyniosła 2 775 976 komórek. Opisaną siatkę zaprezentowano na rysunkach 6 i 7. Symulacje dla prognozy przebiegu krzywej oporu przeprowadzono w zakresie prędkości od 2 do 12 węzłów.

48 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 33, 2018

Rys. 6. Przekrój przez siatkę obliczeniową na swobodnej powierzchni – widok z góry

Rys. 7.Przekrój przez siatkę – widok od rufy (po lewej) i z boku (po prawej)

6. BADANIA MODELOWE

Badaniom poddano kadłub laminatowy, w skali 1:6,5, dostarczony przez Centrum Badawczo-Rozwojowe Delphia Yachts w Olecku. Testy przeprowadzono w basenie holowniczym Wydziału Oceanotechniki i Okrętownictwa PG w Gdańsku. Zakres badań obejmował pomiar oporu, wynurzenia i zmiany kąta przegłębienia w warunkach wody spokojnej w zakresie prędkości holowania vM = 0,4 – 2,5 m/s (vS = 1,0 – 6,7 m/s dla jednostki rzeczywistej). Opór całkowity modelu, RTM, został przeliczony na skalę statku metodą ekstrapolacji trójwymiarowej, będącej rozszerzeniem metody Froude’a, przy założeniu podziału współczynnika oporu całkowitego na opór tarcia zależny tylko od liczby Reynoldsa i współczynnik oporu resztowego (falowy, bryzgowy i ciś- nienia), będący funkcją liczby Froude’a, jak również Reynoldsa (opór ciśnienia) z uwzględnieniem współczynnika kształtu, k, który zwiększa opór tarcia zarówno statku, jak i modelu w stosunku do równoważnych płaskich płyt. Jednakże ze względu na specyfikę kształtu współczynnik k przyjęto jako równy zeru [Grygorowicz i Karczewski 2018]. A. Malinowska, A. Karczewski, H. Pruszko, Rewizja przybliżonych metod obliczania oporu całkowitego kadłuba... 49

Rys. 8. Model jachtu – widok z boku

Rys. 9. Model w trakcie badań –vM = 2,0 m/s

7. WYNIKI

Na potrzeby prezentacji wyników przyjęto następujące oznaczenia dla poszczególnych weryfikowanych metod:  obliczenia wykonane za pomocą metod zaimplementowanych do programu MaxSurf – D I/II;  obliczenia wykonane z użyciem wzoru (1.1)–(1.3) – D IV;  wyniki symulacji numerycznych – CFD;  rezultaty testów na basenie modelowym – BASEN. Wyniki wszystkich oszacowań przedstawiono na wykresie zbiorczym na rysunku 10.

50 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 33, 2018

Rys. 10. Wykres zbiorczy uzyskanych wyników

Na podstawie otrzymanych wartości dla wybranego zakresu prędkości obliczono błąd względny, wyrażony w procentach, odniesiony do wartości oszacowania oporu całkowitego według metod D I/II i D IV, które poddane zostały rewizji. Wyniki umieszczono w tabeli 1. Tabela 1 Porównanie oszacowań poszczególnymi metodami

1000·[푅T/(∇푐∙휌∙𝑔)] D I/II D I/II D I/II D IV D IV vs vs. vs. vs. vs. v [kn] DI/II DIV DIV CFD BASEN CFD BASEN [-] [-] [%] [%] [%] [%] [%]

4 2,8 – – 18 -5 – – 6 8,4 – – 22 4 – – 8 23,2 16,7 28 16 5 -17 -33 10 66,6 73,4 -10 17 1 25 10 12 110,8 121,0 -9 19 2 25 10

gdzie: D I/II – obliczenia wg metod zaimplementowanych do programu MaxSurf, D IV – obliczenia wykonane z użyciem wzoru (1.1)–(1.3), CFD – wyniki symulacji numerycznych, BASEN – rezultaty testów na basenie modelowym

A. Malinowska, A. Karczewski, H. Pruszko, Rewizja przybliżonych metod obliczania oporu całkowitego kadłuba... 51

PODSUMOWANIE

Analizując poszczególne wyniki, stwierdzono, że:  w odniesieniu do rezultatów otrzymanych z badań modelowych, które powszechnie uważa się za najbliższe wartościom oporu rzeczywistego, obliczenia wykonane metodą D I/II można uznać za dokładne i celne oszacowanie oporu gołego kadłuba. Błąd względny w zakresie od 4 do 12 węzłów nie przekroczył 5%. Krzywa oporu w granicach liczby Froude’a, FN, od 0,40 do 0,47 ma wyraźne „wybrzuszenie”, spowodowane przejściem z reżimu pływania wypor- nościowego na półwypornościowe i zmianą stosowanej formuły obliczeniowej. Zgodnie z publikacją [Keuning i Katgert 2008] granica stosowalności poszcze- gólnych wzorów przebiega pomiędzy wartościami 0,45–0,475;  metoda D IV dość dokładnie odpowiada oczekiwaniom w zakresie przejścia progu wypornościowego. Jednak choć sformułowana dość późno(2008) i na podstawie badań przeprowadzonych dla prędkości odpowiadającej FN > 0,60, to w zakresie stosowalności daje wyniki większe niż wartości eksperymentalne o około 10%;  powszechnie uważane za przyszłość predykcji oporu kadłuba metody symulacji numerycznej, CFD, w całym zakresie badanych prędkości szacują opór na poziomie około 20% niższym niż metoda D I/II. Podsumowując, należy stwierdzić, że posiadając wiedzę na temat stosowal- ności wybranej uproszczonej metody dla danego typu kadłuba, można stosunkowo dokładnie oszacować wartość jego oporu hydrodynamicznego. W przypadku metod, które zostały poddane rewizji, spodziewano się, że to formuła wyprowa- dzona stosunkowo niedawno, co do otrzymanych wartości liczbowych, powinna być bliższa badanemu obiektowi, tzn. metoda D IV. Wyniki badań jednak tego nie potwierdziły. Umacnia to tezę o niezbędności przeprowadzania badań modelowych w procesie projektowym, w którym jednym z ograniczeń jest opór kadłuba. Należy przy tym zauważyć, że eksperymenty zostały przeprowadzone z zastosowaniem metod pomiarowych, opracowanych na basenie holowniczym WOiO PG. Przy chęci wprowadzania zmian w formułach przybliżonych, poprzez przeprowadzenie serii badań kształtów kadłubów współczesnych, w testach należałoby ujednolicić sposób pomiaru z procedurami stosowanymi w laboratorium w Delft.

PODZIĘKOWANIA

Badanie przeprowadzono w ramach umowy z Centrum Badawczo-Rozwo- jowym Delphia Yachts w Olecku, które jest właścicielem projektu badanego jachtu. Artykuł powstał na podstawie wystąpienia podczas IV Konferencji „Osiągnięcia Studenckich Kół Naukowych Uczelni Technicznych” – STUKNUT 2018, zorganizowanej przez Wydział Oceanotechniki i Okrętownictwa Politechniki Gdańskiej. 52 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 33, 2018

LITERATURA

1. Gerritsma J., Keuning J., 1988, Performance of light – and heavy – displacement sailing yachts in waves,The 2nd Tampa Bay Sailing Yacht Symposium, St. Petersburg, Russia. 2. Gerritsma J., Keuning J.A., Onnink R., 1991, The Delft Systematic Yacht Hull (Series II) Experiments, SNAME the 10th Chesapeake Sailing Yacht Symposium, Annapolis, MD, USA. 3. Gerritsma J., Keuning J.A., Onnink R., 1992, Sailing yacht performance in calm water and in waves, Proceedings of the 12th HISWA Symposium on Yacht Design and Construction, Delft, Netherlands. 4. Gerritsma J., Onnink R., Versluis A., 1981, Geometry, resistance and stability of the Delft Systematic Yacht Hull Series, Proceedings of the 7th HISWA Symposium, Amsterdam, Netherlands. 5. Grygorowicz M., Karczewski A., 2018, Badania modelowe jachtu DELPHIA NS na wodzie spokojnej i fali regularnej – opracowanie i analiza wyników badań,cz. 1, Wydział Oceano- techniki i Okrętownictwa Politechniki Gdańskiej, Gdańsk. 6. Huetz L., Alessandrini B., 2011, Systematic study of the hydrodynamic forces on a sailing yacht hull using parametric design and cfd, Proceedings of the 30th International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering, Rotterdam, Netherlands. 7. Karczewski A., Kozak J., 2018, Comparison of selected parametric methods for prediction of inland waterways ship hull resistance in towing tank test, Polish Maritime Research, s. 63–67. 8. Kerwin J., 1975, A velocity prediction program for ocean racing yachts, Raport 78–11, Department of Ocean Engineering, MIT, MA, USA. 9. Keuning J., Binkhorst B., 1997, Appendage resistance of a sailing yacht hull, Proceedings of the 13th Chesapeake Sailing Yacht Symposium, Annapolis, MD, USA. 10. Keuning J., Katgert M., 2008, A bare hull resistance prediction method derived from the results of the delft systematic yacht hull series extended to higher speeds, INNOVSAIL, Lorient, France. 11. Keuning J., Sonnenberg U., 1998, Approximation of the hydrodynamic forces on a sailing yacht based on the Delft Systematic Yacht Hull Series, Proceedings of the International HISWA Symposium on Yacht Design and Construction, Amsterdam, Netherlands. 12. Kijewski J., 2017, Delphia zapowiada nowe jachty, https://www.jachting.com. 13. Larsson L., Eliasson R., Orych M., 2014, Podstawy projektowania jachtów, Alma-Press, Gdynia. 14. Michalski J.P., 2007, Metody przydatne do wspomaganego komputerem projektowania wstępnego statków śródlądowych, Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej, Gdańsk. 15. PN-EN ISO 12217-2:2017, Małe statki – Ocena stateczności i pływalności oraz podział na kategorie–Część 2: Jednostki żaglowe o długości kadłuba większej lub równej 6 m, PKN, Warszawa. 16. Zborowski A., 1972, Opór okrętu, Wydawnictwo Uczelniane Politechniki Gdańskiej, Gdańsk.

VERIFICATION OF THE THEORETICAL METHODS FOR THE PREDICTION OF RESISTANCE OF SAILING YACHTS BASED ON THE TOWING TANK TEST

Summary The revision is based on the verification of approximate methods of the prediction of the total resistance of the bare hull developed in the results of a systematic study of a series sailboat hulls from 1973 to 2010 known as The Delft Systematic Yacht Hull Series (DSYHS). Demonstrations were obtained based on approximate formulas (Delft method), numerical calculations (CFD) and the towing tank test for a selected sailing yacht with a modern hull shape along with a discussion of results. Keywords: yacht, hull resistance, approximate methods, regression, CFD, towing tank test. MICHAŁ PUŁKOWNIK doi: 10.12716/1002.33.05 Uniwersytet Morski w Gdyni Wydział Nawigacyjny, Koło Naukowe Innowacyjnych Systemów Transportowo-Logistycznych

WSKAŹNIKI OCENY BEZPIECZEŃSTWA W RUCHU DROGOWYM

Artykuł zawiera przegląd wskaźników wykorzystywanych do oceny bezpieczeństwa ruchu drogowego w Polsce i niektórych krajach europejskich. Opisano w nim tendencję wykorzystywania wąskiej grupy wskaźników do tworzenia kompleksowych systemów zarządzania bezpieczeństwem na drogach. Słowa kluczowe: bezpieczeństwo ruchu drogowego, wskaźniki oceny bezpieczeństwa, zarządzanie bezpieczeństwem ruchu drogowego.

WSTĘP

Bezpieczeństwo ruchu drogowego jest zagadnieniem niezwykle obszernym i z tego powodu może zostać poddane wielokierunkowej analizie z wykorzystaniem szeregu metod oraz wskaźników. Te ostatnie, w zależności od zakresu analizy, mogą być reaktywne lub proaktywne. Celem niniejszego artykułu jest próba odpowiedzi na pytanie, na podstawie jakich metod i wskaźników dokonywana jest ocena bezpieczeństwa w ruchu drogowym. Jako metodę badawczą przyjęto analizę zgromadzonej literatury przedmio- towej. Pozwoliło to na zapoznanie się ze stanowiskami badaczy, zajmujących się tematyką bezpieczeństwa transportu. Wyciągnięto syntetyczne wnioski na temat wykorzystywanych w praktyce europejskiej metod oceny bezpieczeństwa ruchu drogowego. W artykule przedstawiono elementarne pojęcia związane z bezpieczeństwem ruchu drogowego. Dokonano również podziału wskaźników i scharakteryzowano stan bezpieczeństwa na drogach europejskich z uwzględnieniem różnic w poziomie rozwoju gospodarczego i społecznego poszczególnych krajów.

1. BEZPIECZEŃSTWO W TRANSPORCIE DROGOWYM – DEFINICJA ORAZ WSKAŹNIKI

1.1. Definicja bezpieczeństwa w transporcie drogowym

Transport drogowy stanowi proces przemieszczania ładunków i osób w przestrzeni przy wykorzystaniu infrastruktury drogowej i środków transportu samo- chodowego w celu zaspokajania potrzeb człowieka. Jest on realizowany w ramach 54 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 33, 2018

systemów transportowych. Jednakże każdy system techniczny narażony jest na awarie, a zatem system transportowy nie jest od nich wolny, tzn. nie jest obiektem niezawodnym. Awarie systemu transportowego (w tym przypadku środków transportu na sieci drogowej) są tożsame z zaistnieniem jednego z następujących zdarzeń niebezpiecznych: kolizja drogowa, wypadek drogowy, katastrofa drogowa. Pojęcia wyjaśnione zostały poniżej: • Zdarzenie niebezpieczne jest zdarzeniem niepożądanym, stanowiącym zagro- żenie dla bezpieczeństwa ruchu drogowego (może być to kolizja drogowa, wypadek drogowy lub katastrofa drogowa) i powodującym straty, które mogą być zarówno materialne, jak i wśród uczestników ruchu drogowego. • Kolizja drogowa jest zdarzeniem niebezpiecznym, powodującym wyłącznie straty materialne. • Wypadek drogowy to zdarzenie, którego skutkiem są straty wśród jego uczestników (zarówno uszczerbek na zdrowiu, jak i śmierć). • Katastrofa drogowa jest to wypadek drogowy z dużą liczbą ofiar śmiertelnych [Jamroz 2011]. Awaria systemu transportowego prowadzi do obniżenia poziomu bezpieczeń- stwa ruchu drogowego. To ostatnie może być rozumiane na wiele sposobów. Jednym z podejść jest interpretacja G. Bothy [2005]: Tradycyjnie bezpieczeństwo ruchu drogowego było postrzegane jako miara liczby wypadków drogowych i ich ofiar, wynikająca z wypadków w pewnym okresie. Liczba wypadków i ofiar jest także wyrażana we wskaźnikach, takich jak liczba ofiar śmiertelnych na pojazdokilometr, liczba zarejestrowanych pojazdów w danej populacji. Te wskaźniki używane są do określania trendów w czasie. Wzrost trendu na ogół oznacza spadek „bezpieczeństwa”, podczas gdy spadek trendu jego wzrost. Bezpieczeństwo ruchu drogowego można rozumieć również jako stopień spełnienia przez system transportowy swoistych wymogów przyjętych w stan- dardach i praktyce zarządzania ryzykiem na drogach. Wymogi mogą przykładowo dotyczyć akceptowalnego przez kierowców poziomu ryzyka. Zgodnie z przedsta- wionym przez Geralda Wilde’a [1982] modelem indywidualnym kompensacji ryzyka, poziom ten jest stabilny i zależny od indywidualnych cech osobowych kierowcy. Założenia modelu wskazują, że obniżenie poziomu ryzyka poprzez rozwiązania konstrukcyjne drogi lub wyposażenie pojazdu w systemy bezpie- czeństwa może zostać skompensowane przez kierowcę poprzez szybszą jazdę. Przykład stanowi wyposażenie pojazdów w system ABS, który poprzez wspoma- ganie hamowania zwiększa poczucie bezpieczeństwa kierowcy. Indywidualne skłonności determinują ewentualne zwiększenie poziomu akceptacji ryzyka, co w tym przypadku przekładać się będzie na szybszą jazdę. Stwierdzić można, że w ruchu drogowym nie występuje sytuacja braku zagrożeń – nie można ich całkowicie wyeliminować. Stopień oddziaływania zagrożeń na bezpieczeństwo w ruchu drogowym jest, zgodnie z modelem Wilde’a, subiektywnie oceniany i kompensowany przez kierowców. Może też stanowić bodziec do zachowania wzmożonej ostrożności.

M. Pułkownik, Wskaźniki oceny bezpieczeństwa w ruchu drogowym 55

1.2. Wymiarowanie bezpieczeństwa – wskaźniki oceny bezpieczeństwa transportu drogowego

Wymiarowaniu bezpieczeństwa ruchu drogowego służą wskaźniki. Są to narzędzia umożliwiające określenie jego poziomu i wskazanie kierunków działań, których podjęcie jest niezbędne dla poprawy bezpieczeństwa uczestników ruchu. Wyróżnia się dwie zasadnicze grupy wskaźników: wyprzedzające i podążające (z ang. leading i lagging) [Jalonen i Salmi 2009]. Wskaźniki wyprzedzające wykorzystywane są do identyfikowania i opisywania czynników oraz sytuacji niebezpiecznych, które mogą doprowadzić do wypadku. Wskaźniki podążające z kolei obejmują narzędzia służące analizie wypadków post factum. Wskaźniki z obydwu grup mogą być konstruowane na podstawie danych statystycznych. W przypadku wskaźników wyprzedzających wykorzystywane są m.in. dane demograficzne oraz dane związane ze zmotoryzowaniem danego regionu, tj. liczba mieszkańców (np. województwa, kraju), liczba pojazdów, liczba sytuacji, w których przekraczana jest dozwolona prędkość, liczba kierowców prowadzących pojazd pod wpływem środków odurzających. Dane gromadzone są przez urzędy statystyczne i policję. Przy użyciu odpowiednio skonstruowanych wskaźników wyprzedzających wskazać można społeczne determinanty wypadków, które rozumiane są jako wzajemne zachowania uczestników ruchu drogowego. Wśród nich wyróżnia się: • kulturę jazdy; • cechy osobowościowe kierowcy, mające wpływ na jego decyzje, zarówno przed włączeniem się do ruchu drogowego – np. decyzja o prowadzeniu pojazdu pod wpływem alkoholu – jak i w trakcie uczestniczenia w nim, np. wykonywanie manewrów zagrażających samemu kierowcy, ale także innym uczestnikom ruchu; • troskę o bezpieczeństwo własne i innych uczestników ruchu – zapinanie pasów bezpieczeństwa przez wszystkie osoby w pojeździe, zakładanie kasków ochronnych przez rowerzystów i elementów odblaskowych – również przez pieszych. Dane na temat wypadków, tj. liczba wypadków oraz ofiarochłonność (w przyjętym okresie), liczba zabitych w wypadkach, zbierane są przez policję. Zgromadzone dane są publikowane, zazwyczaj corocznie, w formie powszechnie dostępnych raportów. Przy użyciu wskaźników podążających możliwe jest uszeregowanie wypadków według ciężkości lub ofiarochłonności. Ciężkość wypadku oznacza stopień strat powstałych w jego wyniku, ofiarochłonność zaś wskazuje na liczbę ofiar zdarzenia. W następnej części artykułu przedstawiono stosowane w praktyce europejskiej wskaźniki bezpieczeństwa ruchu drogowego oraz dokonano ich analizy krytycznej.

56 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 33, 2018

2. PRZEGLĄD WSKAŹNIKÓW SŁUŻĄCYCH OCENIE BEZPIECZEŃSTWA RUCHU DROGOWEGO

2.1. Wskaźniki bezpieczeństwa stosowane w praktyce europejskiej

Powszechny dostęp do baz danych o wypadkach (SEWiK, GUS, Eurostat) umożliwia statystyczny opis konsekwencji i skali wypadków drogowych. Kompleksowość oraz łatwość zastosowania zawartych w niniejszym podrozdziale wskaźników jest przyczyną, dla której do oceny bezpieczeństwa ruchu drogowego w praktyce europejskiej wykorzystywana jest niewielka grupa wskaźników wyprzedzających i podążających. Najczęściej stosowane, wraz z ich ewentualnymi modyfikacjami, przedstawiono poniżej w formie listy. W grupie wskaźników wyprzedzających wyróżnia się [Wicher 2009; Symon 2016]: • liczba pojazdów przekraczających dopuszczalne limity prędkości (główne źródło: Ministerstwo Transportu); • liczba uczestników ruchu w samochodach osobowych z przodu stosujących pasy bezpieczeństwa (główne źródło: SEWiK); • liczba kierowców prowadzących pod wpływem alkoholu. Wymieniono tylko najczęściej stosowane wskaźniki, które mogą być wykorzystywane przy analizowaniu zmian tendencji uczestników ruchu do zachowań niebezpiecznych oraz monitorowania świadomości społecznej, kształtowanej ogólnokrajowymi kampaniami, jak również programami bezpieczeństwa [KRBRD 2013]. W grupie wskaźników podążających wyróżnia się [Wicher 2009; Wegman 2016; Eurostat 2017]: • liczba wypadków drogowych (główne źródło: SEWiK); • liczba rannych w wypadkach drogowych (główne źródło: SEWiK); • liczba ofiar śmiertelnych w wypadkach drogowych (główne źródło: SEWiK); • liczba rannych na 100 wypadków; • liczba ofiar śmiertelnych na 100 wypadków; • liczba ofiar śmiertelnych wypadków drogowych na milion mieszkańców; • liczba ofiar śmiertelnych na 1 miliard pojazdokilometrów; 1 • wskaźnik ciężkich obrażeń na przejechany kilometr ; • liczba ofiar śmiertelnych w wypadkach spowodowanych przez uczestników ruchu pod wpływem alkoholu (główne źródło: SEWiK); • stosunek liczby ofiar zmarłych w ciągu 30 dni od wypadku w wyniku obrażeń odniesionych w wypadku drogowym do liczby wszystkich śmiertelnych ofiar wypadków drogowych [%]; • liczba ofiar śmiertelnych wśród niechronionych uczestników ruchu (główne źródło: SEWiK).

1 W źródłowej publikacji przejechany kilometr utożsamiany jest z pasażerokilometrem.

M. Pułkownik, Wskaźniki oceny bezpieczeństwa w ruchu drogowym 57

Wśród wskaźników podążających powszechnie wykorzystywane są wskaźniki liczby rannych oraz liczby ofiar śmiertelnych na sto wypadków [Symon 2016]. Wskaźniki wyprzedzające oraz podążające są narzędziami oceny stanu bezpieczeństwa ruchu drogowego na danym obszarze. Wynika to z faktu, iż oba wskaźniki w sposób niezwykle czytelny obrazują skalę zmian, które celem podniesienia poziomu bezpieczeństwa użytkowników dróg należy zaimplemen- tować. Działania mogą obejmować zarówno kampanie społeczne na rzecz niwelo- wania skłonności kierowców do zachowań niebezpiecznych, jak i udoskonalanie infrastruktury systemu transportowego w sposób minimalizujący ryzyko wystę- powania zdarzeń niebezpiecznych. Przykładowo może to być wytyczanie zakrętów o możliwie długiej krzywej przejścia między początkiem a końcem łuku, a także promowanie skrzyżowań bezkolizyjnych i wytyczanie buspasów, których zadaniem jest zmniejszanie natężenia ruchu. Jest to zmiana prosta do wdrożenia, a zarazem bardzo istotna, ponieważ wraz ze spadkiem natężenia ruchu obniża się prawdopodobieństwo wystąpienia zdarzenia niebezpiecznego [Botha 2005]. Obecnie spotykaną tendencją zarówno w opisywaniu, jak i prognozowaniu stanu bezpieczeństwa ruchu drogowego, jest tworzenie nie tyle kolejnych wskaźników opartych na danych statystycznych, co konstruowanie systemów zarządzania bezpieczeństwem na drogach. W systemach wykorzystuje się tylko wąski zakres wskaźników, takich jak liczba wypadków, liczba rannych i ofiar śmiertelnych, liczba ofiar śmiertelnych w przeliczeniu na pojazdokilometry. Pozostałą częścią systemu jest ogólny schemat, którego elementy z poziomu szeroko rozumianego zarządzania można podzielić na trzy kategorie [Botha 2005; Leveson 2011]: • regulacje prawne; • komunikacja i zarządzanie kryzysowe; • audyt i działania naprawcze. Do pierwszej grupy zalicza się wytyczanie standardów obowiązujących uczestników ruchu ulicznego: kontrolę stanu technicznego pojazdów, edukację kierowców w kwestii udzielania pierwszej pomocy, a także praktyczne sprawdzanie ich umiejętności podczas kursów i testów oraz badanie sprawności psycho- motorycznej. Drugą grupę stanowią działania, służące bieżącej kontroli bezpieczeństwa oraz sprawnemu udzielaniu pomocy poszkodowanym. Wśród nich wyróżnić można działania informacyjne – powiadamianie kierowców o zmianach przepisów i uregulowań (odbywa się to zwykle za pomocą mediów), prewencyjne – kontrolę pojazdów przez patrole policyjne oraz ratunkowe – udzielanie pomocy ofiarom wypadków przez służby ratownicze skoordynowane z centrum dyspozycyjnym. Działania z trzeciej grupy systemu zarządzania przeprowadzane są jako ostatnie w całym łańcuchu procesu, lecz to dzięki nim w przyszłości poprzednie elementy systemu będą udoskonalone. Celem tych działań jest sprawdzenie, które ogniwa łańcucha zawiodły, oraz poprawa jakości wszystkich niesprawnych elementów. Wśród nich wyróżnić można analizowanie sytuacji drogowej, przyczyn wypadków i wyciąganie wniosków. Na tej podstawie implementowane są ulepszo- ne rozwiązania.

58 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 33, 2018

W analizie porównawczej wskaźników bezpieczeństwa ruchu drogowego, używanych w Polsce i w Europie, należy zwrócić uwagę na fakt, iż niezależnie jaki kraj poddany zostanie analizie, w każdym z nich gromadzone dane statystyczne i budowane na ich podstawie wskaźniki są pod względem kategorii identyczne. Podstawowe bowiem informacje, takie jak liczba rannych czy liczba ofiar śmiertelnych w wypadkach w skali roku, mogą stanowić punkt odniesienia w międzynarodowych zestawieniach. Oczywiście, bazowe dane mogą zostać wykorzystane do tworzenia bardziej rozbudowanych mierników, dopasowanych do potrzeb i zakresu pracy badacza. W kolejnym podrozdziale dokonano krótkiej analizy krytycznej wymienionych w niniejszym rozdziale wskaźników.

2.2. Analiza wskaźników

Przydatność poszczególnych wskaźników bezpieczeństwa zależy od celu, w jakim są stosowane. W przypadku opisywania skłonności uczestników ruchu do zachowań niebezpiecznych, wskaźniki wyprzedzające, takie jak liczba pojazdów przekraczających dopuszczalne limity prędkości, czy liczba uczestników ruchu w samochodach osobowych z przodu stosujących pasy bezpieczeństwa, liczba kierowców prowadzących pod wpływem alkoholu stanowią właściwe narzędzia analizy. Ich zaletą jest fakt, że, dysponując danymi statystycznymi, można czy- telnie wskazać odsetek uczestników ruchu, charakteryzujący się inklinacjami do zachowań niebezpiecznych, a na tej podstawie ustalać kierunki działań, uwzględ- nione w krajowych i międzynarodowych programach bezpieczeństwa [KE 2011; KRBRD 2013]. Potencjalnie, wskaźniki wyprzedzające, a mówiąc ściślej, wpływ czynników przez nie opisywanych, mogą przyczyniać się do zwiększenia poziomu bezpieczeństwa na drogach. Wskaźniki te powszechnie stosowane są z powodzeniem w transporcie lotniczym, również w transporcie morskim powzięto pewne kroki w tym kierunku [Jalonen i Salmi 2009]. Dzięki kampaniom społecznym skonstruowanym na podstawie ww. wskaźników możliwe jest podnoszenie świadomości społeczeństwa. Istotne jest także pobudzanie w nim potrzeby dbania o bezpieczeństwo i podnoszenia jego poziomu poprzez najprostsze odruchy, np. zapinanie pasów przed włączeniem się do ruchu drogowego. Wadą tych wskaź- ników jest konieczność żmudnego i nie zawsze łatwego gromadzenia danych, więc także ich dokładność. Wśród wskaźników podążających wyróżnić można m.in. podgrupę wskaź- ników podstawowych, obrazujących liczbę i konsekwencje zdarzeń niebezpiecznych. Należą do nich liczba wypadków, liczba rannych w wypadkach i liczba ofiar śmiertelnych wypadków drogowych. Natomiast pozostałe wskaźniki są ich pochodnymi. Zaletą wskaźników zarówno podstawowych, jak i pochodnych, jest ich szeroki wachlarz, umożliwiający badanie poziomu bezpieczeństwa pod wybranym kątem. Ponadto wskaźniki te mogą służyć określeniu wpływu, opisanych na początku tego podrozdziału, tendencji uczestników ruchu na poziom bezpieczeń- stwa ruchu drogowego, np. liczba ofiar śmiertelnych w wypadkach spowodo-

M. Pułkownik, Wskaźniki oceny bezpieczeństwa w ruchu drogowym 59

wanych przez uczestników ruchu pod wpływem alkoholu. Wadą obu podgrup jest nieprecyzyjne wskazanie różnic poziomu bezpieczeństwa w przypadku badania grupy krajów. Wyniki badań prowadzić mogą do zawężonych wniosków i z tego względu nie mogą zostać przyjęte bezkrytycznie, bez uwzględnienia różnic w poziomie rozwoju opisywanych państw. Różnice te dotyczą przede wszystkim infrastruktury drogowej, struktury wiekowej pojazdów i odmiennej kultury jazdy, wyrażającej się w odpowiedzialnym użytkowaniu dróg [WHO 2015]. W następnym podrozdziale zawarto krótki opis stanu bezpieczeństwa ruchu drogowego w Unii Europejskiej, wykorzystujący dostępne dane statystyczne [Eurostat 2017].

2.3. Charakterystyka poziomu bezpieczeństwa ruchu drogowego w wybranych krajach europejskich

Bezpieczeństwo ruchu drogowego kształtowane jest przez wiele czynników. Jak stwierdzono w podrozdziałach 2.1 i 2.2, jego stan określać można różnymi narzędziami. Na rysunku 1 zaprezentowano zestawienie państw europejskich według jednego wybranego wskaźnika, a mianowicie liczby ofiar śmiertelnych wypadków drogowych na milion mieszkańców. Pozwoliło to na zniwelowanie różnic wielkości badanych krajów pod względem ich powierzchni i liczby mieszkańców, a w konsekwencji, na uzyskanie bardziej obiektywnych wyników.

Rys. 1. Wartości wskaźnika liczby ofiar śmiertelnych wypadków drogowych na milion mieszkańców w wybranych krajach europejskich w roku 2014 Źródło: http://ec.europa.eu/eurostat/statistics-explained/index.php/Road_safety_statistics_at_regional_level (dostęp 24.06.2017).

60 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 33, 2018

Rysunek 1 jest podstawą do stwierdzenia, że dzięki zniwelowaniu różnicy wielkości krajów przez zastosowanie odpowiedniego wskaźnika różnica między liczbą ofiar śmiertelnych wypadków w Polsce i Luksemburgu nie jest tak diametralna, jak w przypadku porównywania wyłącznie liczby wypadków. Niestety, Polska wciąż należy do grupy krajów zajmujących najwyższe miejsca w międzynarodowych zestawieniach bezpieczeństwa drogowego. Należą do niej przede wszystkim kraje dawnego bloku komunistycznego, takie jak Bułgaria, Litwa, Rumunia i Łotwa. W ostatnim z wymienionych krajów, pomimo że jest najmniejszy spośród powyższej czwórki, odnotowano w roku 2014 ponad 100 wypadków w przeliczeniu na milion mieszkańców. Najmniejsze wartości zobrazo- wanego na rysunku 1 wskaźnika zanotowano w Szwecji, Wielkiej Brytanii, Norwegii i Szwajcarii. Jest to grupa krajów prowadzących restrykcyjną politykę transportową. Przykładem może być wprowadzona dwie dekady temu w Szwecji „Wizja Zero”, której efektem jest wysoki poziom bezpieczeństwa ruchu drogowego [WHO 2015]. Przyczynami dużych różnic w poziomie bezpieczeństwa ruchu drogowego w Szwecji czy Wielkiej Brytanii lub na Łotwie są wymienione w podrozdziale 2.2 czynniki infrastrukturalne, techniczne i społeczne. W tym miejscu nasuwa się pewna prawidłowość: im zamożniejsze społeczeństwo danego kraju, tym nowszymi i w konsekwencji wyposażonymi w wyższej klasy systemy bezpieczeń- stwa aktywnego i biernego pojazdami porusza się po drogach. Do takich pojazdów należą te, które w testach bezpieczeństwa EuroNCAP2 uzyskują wysokie oceny. Potwierdzeniem istoty jakości pojazdów poruszających się po drogach jest wynik raportu ETSC [2001], który mówi, że pojazdy osiągające wyższe oceny podczas testów EuroNCAP są przyczyną około 30% mniej śmiertelnych lub poważnych obrażeń niż pojazdy ocenione niżej. Niekwestionowanym liderem bezpieczeństwa drogowego w Europie jest utrzymująca swoją pozycję od lat Szwecja. W skali Unii Europejskiej Polska należy do grupy państw o najwyższych wskaźnikach wypadkowości. Na poziomie regionalnym i na przestrzeni ostatniej dekady widoczna jest w Polsce wyraźna poprawa bezpieczeństwa ruchu drogowego, potwierdzona coraz niższymi wartoś- ciami wskaźników wypadkowości [Symon 2016]. Pozytywny (spadkowy) i jedno- cześnie drastycznie różniący się wartościami wskaźników (notowanymi w Polsce i w Szwecji) trend wynika z o wiele niższego w Polsce poziomu bezpieczeństwa na początku badanego okresu. W całej Skandynawii bowiem doświadczenie w prowadzeniu skutecznej polityki bezpieczeństwa transportu jest znacznie większe niż w Polsce. Jednakże osiągnięcie poziomu bezpieczeństwa porównywal- nego z poziomem liderów rankingów wymaga zarówno dalszej pracy i zaangażo- wania decydentów na szczeblu administracyjnym, jak i chęci podniesienia poziomu bezpieczeństwa przez społeczeństwo. Z pewnością do poziomu bezpieczeństwa

2 EuroNCAP (European New Car Assessment Programme) jest niezależną organizacją sprawdzającą systemy bezpieczeństwa biernego w nowych samochodach, poddając je serii testów i oceniając później w pięciogwiazdkowej skali.

M. Pułkownik, Wskaźniki oceny bezpieczeństwa w ruchu drogowym 61

państw skandynawskich zbliży Polskę konsekwentne wprowadzanie w życie założeń Narodowego Programu Bezpieczeństwa Ruchu Drogowego 2013–2020 [KRBRD 2013].

PODSUMOWANIE

Zgodnie z celem niniejszego artykułu w poszczególnych jego częściach przedstawiono metody i wskaźniki oceny bezpieczeństwa w ruchu drogowym. W wyniku przeglądu literatury przedmiotu i opracowań stwierdzić można, że pomimo wad najczęściej stosowanymi wskaźnikami oceny stanu bezpieczeństwa ruchu drogowego są wskaźniki podążające. Niedoskonałości tych narzędzi odzwierciedlają się przeważnie w niemiarodajnych wynikach, zwłaszcza w kon- tekście porównań międzynarodowych. Z tego powodu dobrą praktyką jest stosowanie wskaźników względnych, których wartości zmieniają się zależnie od układu odniesienia. Rejestrowanie sytuacji niebezpiecznych, potencjalnie mogących prowadzić do wypadku oraz opracowywanie na tej podstawie odpowiednich wskaźników wyprzedzających jest szeroko praktykowane w innych gałęziach transportu (np. w transporcie lotniczym). Dopiero analiza wskaźników wyprze- dzających oraz podążających pozwala na uzyskanie pełnego obrazu stanu bezpie- czeństwa w analizowanym systemie, umożliwiając opracowanie odpowiednich działań, skutkujących faktyczną poprawą bezpieczeństwa ruchu drogowego. Stanowi to podstawę do tworzenia systemów zarządzania bezpieczeństwem w ruchu drogowym.

LITERATURA

1. Botha G., 2005, Measuring road traffic safety performance, 24th South African Transport Conference, Pretoria, South Africa. 2. ETSC, 2001, European Transport Safety Council, Transport safety performance indicators, Brussels, Belgium. 3. Eurostat, Road safety statistics at regional level, http://www.ec.europa.eu/eurostat/statisticsexplained/ index.php/Road_safety_statistics_at_regional_level (dostęp 24.06.2017). 4. Jalonen R., Salmi K., 2009, Safety performance indicators for maritime safety management, Espoo, Finland. 5. Jamroz K., 2011, Metoda zarządzania ryzykiem w inżynierii drogowej, Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej, Gdańsk. 6. KE, 2011, Komisja Europejska, Biała księga transportu, Luksemburg. 7. KRBRD, 2013, Krajowa Rada Bezpieczeństwa Ruchu Drogowego, Narodowy Program Bezpie- czeństwa Ruchu Drogowego 2013-2020, http://www.krbrd.gov.pl/pl/narodowy-program-brd.html (dostęp 24.06.2017). 8. Leveson N.G., 2011, Engineering a safer world – systems thinking applied to safety, Cambridge, MIT Press, MA, USA.

62 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 33, 2018

9. Symon E., 2016, Wypadki drogowe w Polsce w 2015 roku, Warszawa. 10. Wegman F., 2016, The future of road safety: A worldwide perspective, IATSS Research, Delft, Netherlands. 11. WHO, 2015, Global status report on road safety 2015, Italy. 12. Wicher J., 2009, Wskaźniki wypadkowości, Zeszyty Naukowe Instytutu Pojazdów Politechniki Warszawskiej, nr 4(76), Warszawa. 13. Wilde G.J., 1982, The theory of risk homeostasis: Implications for safety and health, risk analysis, vol. 2, no. 4, NJ, USA.

METHODS AND INDICATORS OF SAFETY ASSESSMENT IN ROAD TRAFFIC

Summary The paper contains overview of indicators used to estimate road safety level in Poland and some European countries. Tendency to use narrow group of indicators to create congeneric road safety management systems has been characterised. Literature study enabled presentation of different methods, statements and opinions of researchers from several countries. Keywords: road safety, indicators of safety assessment, road safety management.

BARBARA RADOŃ-ZAJĄCZKOWSKA doi: 10.12716/1002.33.06 JANUSZ KOZAK, JAKUB KOWALSKI Politechnika Gdańska Katedra Technologii Obiektów Pływających, Systemów Jakości i Materiałoznawstwa

WYTRZYMAŁOŚĆ DROBNYCH ELEMENTÓW OLINOWANIA RUCHOMEGO WYKONANYCH Z DYNEEMY

Rozwój materiałów w oceanotechnice otwiera nowe możliwości w budowie jachtów. Poniższy artykuł porusza kwestie wplatania nowoczesnych lin typu HMPE (ang. high-modulus polyethylene) w konstrukcje takielunku jachtu, a dokładniej w część olinowania ruchomego. Dzięki specjalnej konstrukcji liny bez oplotu zbudowanej z 12 splotek utworzonej przez ich przeplatanie, możliwe jest konstruowanie drobnych elementów nośnych, takich jak miękkie oczka, zawiesia bezkońcowe i pojedyncze lub miękkie szekle zaledwie w kilka minut. Celem pracy jest sprawdzenie nośności poszcze- gólnych technik plecenia w statycznej próbie rozciągania. Przebadano trzy grupy splotów, porównano ich wyniki pod względem wytrzymałościowym i statystycznym. Po analizie rezultatów wyznaczono najbardziej niezawodne techniki sporządzania węzłów i splotów na linie wyprodukowanej przez firmę Lancelin, model PURE DYNEEMA Racing Braid o średnicy 5 mm. Słowa kluczowe: osprzęt żaglowy, takielunek, olinowanie ruchome, splot, Dyneema, zawiesie, HMPE.

WSTĘP

HMPE jest to włókno o równolegle zorientowanych cząsteczkach wytłoczo- nego żelu polietylenowego o wysokim module i wysokiej wytrzymałości na rozciąganie [PN-EN ISO 1968:2006]. Ma handlową nazwę Dyneema lub Spectra. Charakteryzuje się niezwykle wysokim stosunkiem wytrzymałości włókien do ich masy, dużą odpornością na ścieranie i niską absorpcją wilgoci. Materiał ten, ze względu na swoje właściwości, jest często wykorzystywany w budowie jachtów. Wraz ze wzrostem popularności drobnych elementów olinowania, zbudowanych z HMPE, w związku z niskim stopniem trudności wykonania, bardzo wysoką wytrzymałością na rozciąganie i niewielkim kosztem materiału, pojawiło się w Internecie wiele instrukcji zachęcających do samodzielnego wykonania wspomnianych elementów. Wiele informacji jest niepełnych, niesprawdzonych lub wręcz wykluczających się nawzajem. W poniższej pracy przedstawiono najczęściej spotykane konstrukcje, opisano różnice między nimi i wskazano, jak wpływają one na wytrzymałość otrzymanych wyrobów. 64 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 33, 2018

1. OPIS BADANYCH ELEMENTÓW

Przedmiotem badań są trzy rodzaje elementów plecionych, zbudowanych z dyneemy, wchodzących w skład elementów nośnych. Według definicji stanowią one część liny w postaci pętli, która przechodzi wokół części nieruchomej lub łączy się z hakiem podnośnika albo łączy się z innymi obiektami i przenosi przyłożoną siłę do innych obiektów, gdy lina jest naprężona [PN-EN ISO 1968:2006]. Są to: 1. Zawiesie pojedyncze – odcinek liny uformowany w zawiesie, jak ukazuje rysunek 1, poprzez utworzenie oczek na każdym końcu tego odcinka [PN-EN ISO 1968:2006]. Splot ten służy najczęściej jako element nośny do przenoszenia lub podwieszania rozmaitych elementów takielunku. Przykład takiego zastosowania przedstawia rysunek 2. Konstrukcja ta może być również wykorzystana jako obiekt pomocniczy do budowania innych elementów olinowania, takich jak zawiesie bezkońcowe lub miękka szekla.

Rys. 1. Zawiesie pojedyncze Źródło: opracowanie własne.

Rys. 2. Konstrukcja zbudowana z zawiesi pojedynczych Źródło: opracowanie własne.

2. Zawiesie bezkońcowe – bezkońcowe połączenie zakończeń jednej liny połą- czeniem krótkim na styk lub długim [PN-EN ISO 1968:2006]. Przykład takiego zawiesia z przeszyciem prezentuje rysunek 3. Zastosowań tego rodzaju splotu jest wiele jak np. funkcja zawiesia czy przedłużenia oczek miękkich. Coraz

B. Radoń-Zajączkowska, J. Kozak, J. Kowalski, Wytrzymałość drobnych elementów olinowania ruchomego... 65

częściej również odnajduje się te konstrukcje w charakterze elementów nośnych do mocowań bloków, bloczków, kości czy ringów do przeprowadzania liny. Niekiedy całe konstrukcje talii zbudowane są na zawiesiach bezkońcowych. Przykład taki obrazuje rysunek 4.

Rys. 3. Zawiesie bezkońcowe Źródło: opracowanie własne.

Rys. 4. Konstrukcja talii obciągacza bomu Źródło: opracowanie własne. 3. Miękka szekla – jest to element nośny, służący do łączenia lin ze sobą lub z innymi częściami osprzętu jachtów. W formie zamkniętej posiada kształt zawiesia bezkońcowego, w formie otwartej jest fragmentem liny zakończonej z jednej strony oczkiem miękkim, a z drugiej węzłem. Ilustrację miękkiej szekli z węzłem typu oversize przedstawia rysunek 5, a szeklę zwieńczoną węzłem diamentowym w praktyce – rysunek 6.

66 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 33, 2018

Rys. 5. Miękka szekla Źródło: opracowanie własne.

Rys. 6. Miękka szekla jako łącznik pomiędzy nokiem bomu a topenantą Źródło: opracowanie własne.

2. PRZEBIEG BADAŃ

Badania zostały przeprowadzone w Laboratorium Konstrukcji Oceanotech- nicznych na Wydziale Oceanotechniki i Okrętownictwa na maszynie wytrzymało- ściowej ZD 10/90 do prób statycznych o zakresie P = 100 kN, przestrzeń robocza dla prób rozciągania: 400 × 900 mm, szybkość odsuwu dolnej głowicy mocującej 10–30 mm/min, posiadającej świadectwo wzorcowania nr 6W1/84.1/08 wydane przez Okręgowy Urząd Miar w Gdańsku. Wszystkie próbki miały identyczne warunki badań, różniły się jedynie techniką splotu. Do zamocowania zawiesi i miękkich szekli posłużyły stalowe szekle typu omega ze średnicą sworznia, wynoszącą 10 mm [PN-EN ISO 2307:2010]. Jako prędkość rozciągania wybrano 10 mm/min. Do badań użyto liny typu HMPE, wyprodukowanej przez firmę Lancelin, model PURE DYNEEMA Racing Braid o średnicy 5 mm i wytrzyma- łości na zrywanie 22,05 kN. Stronę z katalogu producenta wybranej liny przedstawia rysunek 7.

B. Radoń-Zajączkowska, J. Kozak, J. Kowalski, Wytrzymałość drobnych elementów olinowania ruchomego... 67

Rys. 7. Karta katalogowa liny użytej do badań Źródło: http://www.lancelin.com/catalogue/NAUTISME_ENG/mobile/index.html#p=17.

2.1. Zawiesia pojedyncze

Konstrukcja zawiesia pojedynczego z odcinka dyneemy nie jest skompliko- waną operacją. Po obu stronach fragmentu liny znajdują się miękkie oczka zabez- pieczone stoperem, a wolny koniec liny zostaje wpleciony do wnętrza liny pracują- cej. Przykładowe próbki ukazuje rysunek 8. W literaturze przedmiotu można znaleźć informacje, że fragment ten powinien wynosić między 20 a 100-krotnością średnicy danej liny. Aby znaleźć idealny kompromis pomiędzy wytrzymałością splotu a ekonomicznym uzasadnieniem długości wplatanej liny, wykonano 5 populacji po 5 próbek każda. Zbadano zawiesia z wplotem o długości 10, 20, 30, 40, 50-krotnej średnicy badanej liny w sposób, jaki przedstawia rysunek 9.

68 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 33, 2018

Rys. 8. Przygotowane próbki Rys. 9. Próbka w trakcie badań Źródło: opracowanie własne.

Zaobserwowano dwie reakcje testowanych splotów. Dwie pierwsze populacje, w których wplot wynosił kolejno 5 i 10 cm długości, uległy rozpleceniu, tak jak przedstawia to rysunek 10. Próbki, w których wpleciony odcinek wolnego końca liny wynosił między 15 a 25 cm, nie rozplotły się, a włókna pękły w sposób, jaki obrazuje rysunek 11.

Rys. 10. Próbka po rozpleceniu Rys. 11. Próbka po zerwaniu Źródło: opracowanie własne.

Wyniki próby statycznego rozciągania zawiesi pojedynczych z różną długo- ścią wplecionego końca liny pokazuje rysunek 12. Zgodnie z normą PN-EN ISO 2307:2010 wyniki pomiarów można uznać, jeżeli siła zrywająca przekracza 50% nominalnej wartości, wyznaczonej dla danej liny przez producenta.

B. Radoń-Zajączkowska, J. Kozak, J. Kowalski, Wytrzymałość drobnych elementów olinowania ruchomego... 69

Rys. 12. Wykres wyników badań zawiesi pojedynczych Źródło: opracowanie własne na podstawie wyników badań.

Wyniki dwóch pierwszych prób należy więc odrzucić. Trzy kolejne populacje, w których wpleciono kolejno 30, 40, 50-krotność średnicy liny, spełniły wymagania normy i nie rozplotły się pod działaniem sił zrywających. Szukając informacji w ogólnodostępnych materiałach na stronach producentów lin, różnych blogach czy filmach instruktażowych na YouTube, spotyka się różne zasady obliczania długości wplotu. Nie ma jednak żadnych informacji na temat obniżenia granicy wytrzymałości na rozciąganie. Lina tak zapleciona obniża swoje cechy wytrzymałościowe niemal o połowę. Na podstawie poniższych badań można stwierdzić, że pracując z liną Lancelin model PURE DYNEEMA Racing Braid o średnicy 5 mm, minimalna długość wplotu wynosi 15 cm. Im dłuższy odcinek wplecionej liny, tym lepsze cechy wytrzymałościowe i mniejszy rozrzut wyników, co potwierdza analiza statystyczna. W tabeli 1 przedstawiono wyniki analizy statystycznej badania zawiesi pojedynczych. Tabela 1 Analiza statystyczna zawiesi pojedynczych

odchylanie rodzaj próbki: przedział ufności T współczynnik wartość średnia mediana standardowe z STUDENTA dla sd zmienności wartość siły zrywającej badanych próby ZAWIESIE próbek [kN] POJEDYNCZE 1 ∑ · · 1 długość wplecionego odcinka liny Me sd Pmin Pmax v 10 x fi = 5 cm 4,10 4,60 4,80 5,25 5,60 4,87 4,80 0,58 3,67 6,07 11,92% 20 x fi = 10 cm 9,85 8,80 9,80 10,20 12,00 10,13 9,80 1,17 7,72 12,54 11,53% 30 x fi = 15 cm 12,60 11,80 13,00 13,60 14,20 13,04 13,00 0,92 11,14 14,94 7,06% 40 x fi = 20 cm 14,20 14,90 15,10 15,40 15,50 15,02 15,10 0,52 13,96 16,08 3,44% 50 x fi = 25 cm 15,00 15,70 15,80 16,00 16,20 15,74 15,80 0,46 14,80 16,68 2,90%

70 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 33, 2018

Wartości wykorzystane w tabeli analizy statystycznej są następujące: xi – wynik badania, x – wartość średniej arytmetycznej, Me – mediana, sd – wartość odchylenia standardowego z próby, P – przedział ufności, v – współczynnik zmienności, n – liczba wszystkich elementów próby, tα – wartość krytyczna rozkładu T Studenta. Wyniki przedstawione w tabeli 1 zawierają wartości sił zrywających próbki, miary położenia i zróżnicowania rozkładu. Do obliczeń, zważywszy na niewielką liczbę próbek, wybrano model rozkładu Studenta. Obliczono wartość odchylenia standardowego z próby, czyli bezwzględną miarę zróżnicowania wyników, oraz współczynnik zmienności, określający siłę rozproszenia cechy. Dzięki wyzna- czeniu tej względnej miary zróżnicowania można porównać wyniki, odnoszące się do różnych populacji próbek. Na rysunku 12 można zaobserwować wykładniczy charakter układania się wyników prób. Badane zawiesia różnią się długością wplecionego wolnego odcinka liny, w równych odstępach co 5 cm. Testy zakończono na długości 25 cm z powodu ograniczeń geometrią maszyny. Zaobserwowano wykładniczy charakter rozkładu mediany. Wzrost długości wplotu o 5 cm początkowo znacząco poprawia wyniki. Podczas piątej próby polepszenie jest już niewielkie. Drugi wniosek wynikający z powyższej analizy ukazuje, że im dłuższy wplot, tym rozproszenie wyników jest mniejsze. Graficzne przedstawienie wartości ma swoje potwierdzenie w wynikach analizy statystycznej. Na potrzeby badań przyjęto współczynnik ufności 1 – α wynoszący 0,99. Wykorzystując wzory rozkładu Studenta, obliczono przedziały ufności wartości minimalnych i maksymalnych spodziewanej wytrzymałości konstruowanych elementów.

2.2. Zawiesia bezkońcowe

Istnieje wiele różnych sposobów zaplecenia liny w pętlę. W poniższych badaniach skupiono się na czterech przypadkach: jednym sposobie klasycznym z przeszyciem oraz trzech różnych kombinacjach pętli powstałych z odpowiedniego przeplecenia zawiesia pojedynczego. Przygotowane próbki prezentuje rysunek 13.

B. Radoń-Zajączkowska, J. Kozak, J. Kowalski, Wytrzymałość drobnych elementów olinowania ruchomego... 71

Rys. 13. Zawiesie bezkońcowe (od lewej) z przeszyciem, typu S, typu U, typu 8 Źródło: opracowanie własne.

Przebieg próby rozciągania statycznego pętli typu U przedstawia rysunek 14. Widać na nim, jak przebiega niszczenie próbki. W przypadku tego splotu wszystkie badane przykłady pękły w identyczny sposób.

Rys. 14. Przebieg badań siły zrywającej na zawiesiu bezkońcowym typu U Źródło: opracowanie własne.

Wyniki prób zawiesi bezkońcowych przedstawia rysunek 15. Populacja oznaczona numerem 1 dotyczy klasycznego zawiesia z przeszyciem. Kolejne elementy, o numerach 2 ,3, 4, różnią się między sobą jedynie rodzajem połączenia. Wszystkie powstały na bazie zawiesia pojedynczego. Wyniki wszystkich prób spełniają warunek, wynikający z normy PN-EN ISO 2307:2010.

72 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 33, 2018

Rys. 15. Wykres wyników badań zawiesi bezkońcowych Źródło: opracowanie własne na podstawie wyników badań.

W tabeli 2 przedstawiono wyniki analizy statystycznej badania zawiesi bez- końcowych. Tabela 2 Analiza statystyczna zawiesi bezkońcowych

odchylanie rodzaj próbki: przedział ufności T współczynnik wartość średnia mediana standardowe z STUDENTA dla sd zmienności wartość siły zrywającej badanych próbek próby ZAWIESIE [kN] 1 BEZKOŃCOWE ∑ · · 1 nazwa splotu Me sd Pmin Pmax v ZAWIESIE SZYTE 24,00 25,10 26,30 26,40 27,00 25,76 26,30 1,20 23,29 28,23 4,66% ZAWIESIE S 46,00 50,00 52,00 52,50 53,00 50,70 52,00 2,86 44,80 56,60 5,65% ZAWIESIE U 42,00 42,00 44,00 46,50 47,50 44,40 44,00 2,53 39,18 49,62 5,71% ZAWIESIE 8 47,00 49,50 50,00 50,50 51,50 49,70 50,00 1,68 46,24 53,16 3,38%

Wyniki badań nie są uszeregowane w sposób charakterystyczny, gdyż kolejność poddawanych testom próbek jest przypadkowa. Zawiesia z przeszyciem osiągnęły wyniki w zakresie 24,00–27,00 kN i charakteryzują się niskim rozpro- szeniem, poniżej 5%. Kolejne trzy populacje zapleciono na bazie zawiesi pojedynczych. Wyniki prób zawierają się w granicach 42,00-53,00 kN. Zawiesie bezkoń- cowe typu 8 charakteryzuje się największym skupieniem wyników i wynosi 3,38%, w odniesieniu do wartości średniej. Na potrzeby badań przyjęto współczynnik ufności 1 – α wynoszący 0,99. Wykorzystując wzory rozkładu Studenta, obliczono przedziały ufności wartości minimalnych i maksymalnych spodziewanej wytrzy- małości konstruowanych elementów.

B. Radoń-Zajączkowska, J. Kozak, J. Kowalski, Wytrzymałość drobnych elementów olinowania ruchomego... 73

2.3. Miękkie szekle

Liczba instrukcji wykonania miękkich szekli, zamieszczonych w Internecie, jest niezliczona. Poza klasyczną szeklą z węzłem diamentowym (ang. Diamond knot), zaczęły pojawiać się nowe pomysły jak szekla z węzłem guzikowym (ang. Button knot) czy szekla z węzłem oversize, zbudowana z zawiesia pojedynczego. Rysunek 16 przedstawia poniżej cztery rodzaje szekli, które wytypowano do badań wytrzymałościowych.

Rys. 16. Miękkie szekle (od lewej): z węzłem półprzeplecionym, z węzłem diamentowym, z węzłem oversize i węzłem guzikowym Źródło: opracowanie własne.

Rysunek 17 przedstawia proces zrywania szelki z najczęściej spotykanym węzłem – diamentowym. Wszystkie próbki tego typu uległy zniszczeniu w podobny sposób. Po osiągnięciu siły granicznej węzeł rozplata się.

Rys. 17. Przebieg badań miękkich szekli z węzłem diamentowym Źródło: opracowanie własne.

Poprawne wykonanie węzła powinno być gwarantem dobrej wytrzymałości szekli. Niestety, niekiedy sama konstrukcja węzła jest wadliwa jak w przypadku szekli z węzłem półprzeplecionym (z czerwonym sznurkiem). Wyniki, które

74 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 33, 2018

przedstawia rysunek 18, w pierwszej populacji próbek nie są jednoznaczne i mają znaczny rozrzut. Jest to konstrukcja, którą należy wykluczyć w dalszych rozwa- żaniach. Szekla z węzłem diamentowym jest najbardziej rozpowszechnionym modelem i znajduje swoje miejsce w katalogach producentów lin jako pełno- prawny produkt. Po badaniach niszczących okazuje się jednak, że istnieją sploty dużo bardziej wytrzymałe. Pierwszym z nich jest szelka zbudowana z zawiesia pojedynczego, z węzłem oversize. Prawdziwym liderem jest jednak szekla z węzłem guzikowym. Przenosi ona siły ponaddwukrotnie wyższe niż obciążenie graniczne liny przewidziane przez producenta.

Rys. 18. Wykres wyników badań miękkich szekli Źródło: opracowanie własne na podstawie wyników badań.

W tabeli 3 przedstawiono wyniki analizy statystycznej badania miękkich szekli. Tabela 3 Analiza statystyczna miękkich szekli

odchylanie rodzaj próbki: przedział ufności T współczynnik mediana standardowe z STUDENTA dla sd zmienności wartość siły zrywającej badanych próbek wartość średnia próby MIĘKKIE SZEKLE [kN] 1 ∑ · · 1 nazwa węzła Me sd Pmin Pmax v PÓŁPRZEPLECIONY 9,30 16,20 17,90 32,10 32,90 21,68 17,90 10,39 0,28 43,08 47,94% DIAMENTOWY 31,60 32,20 32,80 34,90 35,00 33,30 32,80 1,57 30,08 36,52 4,70% OVERSIZE 42,00 44,00 45,50 49,00 50,00 46,10 45,50 3,36 39,18 53,02 7,29% GUZIKOWY 46,00 47,00 50,00 52,00 52,50 49,50 50,00 2,92 43,50 55,50 5,89%

Z punktu widzenia opisu statystycznego najlepszy wynik osiągnęły próby szekli z węzłem diamentowym. Współczynnik zmienności wynosi jedynie 4,7%. Najwyższe wartości pod względem wytrzymałościowym uzyskały szekle zakoń- czone węzłem guzikowym. Rozproszenie wyników w tym przypadku wyniosło poniżej 6%. Szekla z węzłem półprzeplecionym nie spełniła wymagań normy PN-EN ISO 2307:2010, więc pozycja została odrzucona. Potwierdzeniem niepra- widłowości wyników może być miara rozrzutu, wynosząca prawie 50% dla tego

B. Radoń-Zajączkowska, J. Kozak, J. Kowalski, Wytrzymałość drobnych elementów olinowania ruchomego... 75

przypadku. Na potrzeby badań przyjęto współczynnik ufności 1 – α wynoszący 0,99. Wykorzystując wzory rozkładu Studenta, obliczono przedziały ufności wartości minimalnych i maksymalnych spodziewanej wytrzymałości konstruowanych elementów.

PODSUMOWANIE

Powyższy artykuł porusza tematykę wplatania nowych materiałów w takielunek jachtu. Przedstawia różne formy i techniki zaplotu małych elementów olinowania ruchomego wykonanych z dyneemy, porównuje ich wytrzymałość na podstawie wyników statycznych prób rozciągania oraz podaje interpretacje pod względem statystycznym. Zawiesia pojedyncze wykazują wzrost wytrzymałości wraz z wydłużeniem wplatanego odcinka liny. Poprawie ulega również skupienie wyników. Najlepszym rezultatem charakteryzuje się próbka z wplotem o długości 25 cm, odpowiadająca 50-krotności średnicy badanej liny. Wartości siły zrywającej zawierają się w przedziale 15,00–16,20 kN, a rozproszenie wyników wynosi jedynie 2,9%. Zawiesia bezkońcowe nie mają jednego parametru, który by bezpośrednio decydował o wytrzymałości splotu. Porównano jedną konstrukcję szytą i trzy plecione typu U, S, 8, różniące się techniką przeplotu. Najwyższe wartości siły zrywającej osiągnęła próbka pleciona typu 8. Wyniki zawierają się w przedziale 47,00–51,50 kN, a miara rozrzutu wynosi 3,38%. Czynnikiem jednoznacznie wpływającym na wytrzymałość miękkich szekli jest rodzaj zastosowanego węzła. Najlepsze wyniki osiągnęła szekla zakończona węzłem guzikowym. Wartości siły zrywającej zawierają się w przedziale 46,00– 52,50 kN, a rozproszenie wyników wynosi 5,89% Pomimo bardzo korzystnych rezultatów opracowania statystycznego wyników prób rozciągania statycznego należy pamiętać, że zaplecione liny są dziełem ludzkich rąk, a przez to obarczone są potencjalnym błędem. W trakcie planowania odpowiednich rozwiązań i technologii splotu należy trafnie ocenić ryzyko danego zastosowania, odpowiednio dobrać materiał, z którego wykonana jest lina, jej średnicę i prawidłowy do danej sytuacji współczynnik bezpieczeństwa. Według prawideł wydanych przez Cordage Institute [CI 1401-15 2015], współczynnik bezpieczeństwa powinien wynosić między 5:1 a 12:1. Przykładem może być test przeprowadzony na zawiesiu bezkońcowym typu 8. Pomimo znakomitych wyników prób rozciągania statycznego, wynoszących powyżej 47,00 kN, zakłada- jąc współczynnik bezpieczeństwa 10:1, wybrana konstrukcja pracować będzie w zakresie sił do 4,7 kN. Drobne elementy olinowania wykonane z dyneemy będą wypierać klasyczne materiały, jak np. stalowe zawiesia czy szekle ze względu na niewielką wagę produktów, niski koszt i łatwość wykonania splotów, prostotę użytkowania, oraz wysoką kulturę pracy – są bezpieczne dla dłoni.

76 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 33, 2018

Zadaniem inżynierów i projektantów jest poszerzanie wiedzy na temat nowych materiałów oraz możliwości aplikacji danego splotu, by zapewnić pełne bezpieczeństwo użytkowanych konstrukcji.

Artykuł powstał w ramach IV Konferencji „Osiągnięcia Studenckich Kół Naukowych Uczelni Technicznych” – STUKNUT 2018, zorganizowanej przez Wydział Oceanotechniki i Okrętownictwa Politechniki Gdańskiej.

LITERATURA

1. ANIMATED KNOTS by Grog, https://www.animatedknots.com/softshackle/index.php (dostęp 6.09.2018). 2. ATLANTIC BRAIDS, http://atlanticbraids.com/splicing-instructions/ (dostęp 10.09.2018). 3. BALANCE COMMUNITY, http://www.balancecommunity.com/slack-science/comparison-softshackle-methods/ (dostęp 21.09.2018). 4. CI 1401-15 2015, Recommended Safety Practices for Use of Fiber Rope, Cordage Institute Guideline, October. 5. IMPROVED SOFT SHACKLE, https://www.youtube.com/watch?v=K0eZz36PRYI (dostęp 23.08.2018). 6. PN-EN ISO 1968:2006, Liny włókienne i wyroby powroźnicze, terminologia. 7. PN-EN ISO 2307:2010, Liny włókienne – wyznaczanie niektórych własności fizycznych i mecha- nicznych. Wersja angielska. 8. http://www.lancelin.com/ (dostęp 27.08.2018). 9. http://www.lancelin.com/catalogue/NAUTISME_ENG/mobile/index.html#p=17 (dostęp 15.09.2018).

STRENGTH OF SMALL SPLICED ELEMENTS OF RUNNING RIGGING MADE OF DYNEEMA

Summary The development of materials in ocean engineering opens new possibilities in the field of yachts construction. The following article discusses the issue of placing modern high-modulus polyethylene (HMPE) ropes in the construction of the rigging of the yacht, and more specifically in the part of running rigging. Thanks to the special no cover construction of the 12 strands rope, created by their interlacing, it is possible to construct small load-bearing elements such as loops, slings or soft shackles in just a few minutes. The purpose of my work is to check the carrying capacity of individual plaiting techniques in a static tensile test. Three groups of spliced elements were tested, their results were compared in terms of strength and statistics. After analyzing the results, the most reliable techniques for making knots and splices on a rope manufactured by Lancelin, the PURE DYNEEMA Racing Braid model with a diameter of 5 mm, were determined. Keywords: sailing equipment, rigging, running rigging, weave, Dyneema, loop, soft shackle, HMPE.

JAN ROESKE doi: 10.12716/1002.33.07 Uniwersytet Morski w Gdyni Wydział Nawigacyjny Koło Naukowe „Nawigator”

ANALIZA KOLIZJI STATKÓW W WĄSKIM PRZEJŚCIU O DUŻYM NATĘŻENIU RUCHU – ZNACZENIE SYSTEMU ROZGRANICZENIA RUCHU ORAZ SŁUŻBY KONTROLI RUCHU W CIEŚNINIE DARDANELE

W artykule przeprowadzono analizę kolizji statku pasażerskiego „Celestyal Crystal” z chemikaliowcem „STI Pimlico” w Cieśninie Dardanele, 27 czerwca 2015 roku. Dokładny opis poważnego wypadku morskiego w aspekcie prawideł MPZZM oraz analiza manewru ostatniej chwili uwzględ- niają większość czynników wpływających na bezpieczeństwo żeglugi. W publikacji przedstawiono również szczególne znaczenie systemów rozgraniczenia ruchu (TSS) oraz komunikacji ze służbą kontroli ruchu (VTS) na akwenach uznanych za trudne nawigacyjnie ze względu na ograniczoną szerokość toru wodnego i duże natężenie ruchu statków. Słowa kluczowe: analiza wypadku morskiego, systemy rozgraniczenia ruchu (TSS), służba kontroli ruchu (VTS), akweny ograniczone, wąskie przejścia, Cieśnina Dardanele, duże natężenie ruchu, statek pasażerski, chemikaliowiec, manewr ostatniej chwili.

WSTĘP

W nocy z 26 na 27 czerwca 2015 roku przez Cieśninę Dardanele przepływał statek pasażerski „Celestyal Crystal”, bandery maltańskiej, z 852 pasażerami, 382 osobami załogi oraz pilotem na mostku. W tym samym czasie przeciwnym torem kierunkowym w systemie rozgraniczenia ruchu zmierzał chemikaliowiec „STI Pimlico” bandery Wysp Marshalla z ładunkiem 30 000 ton benzyny. Po zejściu pilota ze statku „Celestyal Crystal” oraz kapitana z mostka kapitańskiego jednostka przy prędkości 14,5 w rozpoczęła manewr wyprzedzania. O godz. 01:24 statek „Celestyal Crystal” wpłynął w strefę rozgraniczenia ruchu, ignorując i nie stosując się do ostrzeżeń służby kontroli ruchu, przeciął ją, w konsekwencji niebezpiecznie zbliżając się z prędkością 9,6 w do płynącego z naprzeciwka statku „STI Pimlico”. Po wykonaniu nieskutecznego manewru ostatniej chwili statki zderzyły się o godz. 01:26 [Marine Safety Investigation Unit 2016]. W wyniku wypadku 4 osoby zostały lekko ranne (pasażerowie statku „Celestyal Crystal”) oraz doszło do niewielkiego wycieku ładunku do morza ze statku „STI Pimlico”. Obie jednostki doznały uszkodzeń, które uniemożliwiły dalsze kontynuowanie żeglugi, co pozwala na zaklasyfikowanie kolizji jako poważnego wypadku morskiego [Ustawa o Państwowej Komisji Badania Wypadków Morskich 2012].

78 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 33, 2018

1. DANE TECHNICZNE I WYPOSAŻENIE STATKÓW

1.1. Charakterystyka statku „Celestyal Crystal”

„Celestyal Crystal” to statek pasażerski pływający pod banderą maltańską, z portem macierzystym Valletta, należący od 2007 r. do cypryjskiego armatora Cristal Trading Opco LLC, powszechnie znanego jako „Celestyal Cruises”. Jednostka została zbudowana w fińskiej stoczni Wartsila Ab, w Turku, w 1980 r. jako „cruiseferry” pod nazwą „Viking Saga”. W 1988 r. poddano ją konwersji na statek wycieczkowy. „Celestyal Crystal” po przebudowie w 1995 r. charakteryzuje się: pojemnością brutto – 25 611, nośnością – 1703 t, długością całkowitą – 158,88 m, szerokością całkowitą – 25,20 m, wysokością boczną – 15,56 m i maksymalnym zanurzeniem – 5,91 m. Napęd statku stanowią cztery 12-cylidrowe, 4-suwowe silniki Diesla o mocy 4751 kW każdy i prędkości obrotowej 500 obr/min. Jednostkę wyposażono w 2 śruby nastawne 170 obr/min oraz 2 dziobowe stery strumieniowe o mocy 590 kW. Powyższe parametry pozwalają na osiągnięcie maksymalnej prędkości równej 21,0 w [Marine Safety Investigation Unit 2016]. Statek ma stalowy kadłub o podwójnym poszyciu, co zapewnia mu klasę lodową 1A (według DNV LG). Maksymalna liczba pasażerów obejmuje 1409 osób przy minimalnej bezpiecznej obsadzie 20 osób załogi.

Rys. 1. Statek „Celestyal Crystal” Fot. J. Roeske.

1.2. Wyposażenie i układ mostka na MV „Celestyal Crystal”

Wyposażeniee nawigacyjne statku „Celestyal Crystal” składa się z: dwóch odbiorników globalnego systemu pozycyjnego (GPS), żyrokompasu i kompasów magnetycznych, dwóch radarów pracujących w paśmie S – firmy SAM Electronic i w paśmie X producenta Kelvina Hughesa z automatycznym nakresem radarowym – funkcja ARPA, systemu automatycznej identyfikacji (AIS), logu dopplerow- skiego, alarmowego systemu wachtowego na mostku nawigacyjnym (BNWAS),

J. Roeske, Analiza kolizji statków w wąskim przejściu o dużym natężeniu ruchu – znaczenie systemu... 79

autopilota, echosondy, rejestratora danych podróży (VDR) oraz panelu łączności GMDSS. Mostek kapitański jest wyposażony w podwojony system obrazowania elektronicznych map i informacji nawigacyjnych typu SAM Electronic Chart Display and Information System, który był używany jako podstawowy sposób nawigacji. Powodem dodatkowego utrzymywania papierowych map morskich były kwestie zawodności ECDIS sprzętu/oprogramowania i niepełnego pokrycia elektronicznymi mapami nawigacyjnymi (ENC) akwenów morskich. W chwili zderzenia wszystkie urządzenia nawigacyjne działały prawidłowo z wyjątkiem radaru umieszczonego na dziobie, który zgodnie z wymogami Konwencji SOLAS/1974 nie był obowiązkowy. Mostek nawigacyjny na statku „Celestyal Crystal” jest wyposażony w system mostka zintegrowanego. Główny panel dowodzenia obejmuje radary, ECDIS, VHF radio, kontrolery i wskaźniki silnika, sterów strumieniowych i autopilota. Stół nawigacyjny znajduje się w prawej części głównego panelu dowodzenia, a panel łączności GMDSS – po lewej stronie, w tylnej części mostka nawigacyjnego. ECDIS i dwa ekrany radarowe umieszczone są w przedniej części panelu dowodzenia. Prawy wyświetlacz radarowy pokazuje zobrazowanie pochodzące od radaru zamontowanego na dziobie – wyłączony w czasie wypadku. Kolejny wyświetlacz radarowy zamontowany jest na końcu centralnej części głównego panelu dowodzenia. Stanowisko sternika znajduje się nad dziobową grodzią zderzeniową, przed głównym panelem dowodzenia, tuż przed oknami mostka, niewysoko nad poziomem podłogi. Miejsce sternika jest wyposażone w repetytor żyrokompasu, wskaźniki wychyleń steru oraz wskaźnik prędkości zwrotu (ROT). Widok do przodu z tego miejsca jest znacznie ograniczony [Marine Safety Investigation Unit 2016].

Rys. 2. Widok głównego panelu dowodzenia Rys. 3. Statek „STI Pimlico” „Celestyal Crystal” Źródło: Robert J. Smith (shipspotting.com). Źródło: Malta Transport Centre.

80 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 33, 2018

1.3. STI Pimlico

„STI Pimlico” to chemikaliowiec należący do armatora Scorpio Ship Management SAM, bandery Wysp Marshalla z portem macierzystym Majuro. Jest to nowoczesna jednostka zbudowana w 2014 r. w stoczni Hyundai Mipo Dockyard Co. Ltd., w Korei. Głównymi parametrami technicznymi, charakteryzującymi statek są: pojemność brutto – 24 162, nośność – 38 734 t, długość całkowita – 184,00 m, szerokość całkowita – 27,40 m, maksymalne zanurzenie – 5,91 m. Chemikaliowiec wyposażony jest w 6-cylindrowy silnik wolnoobrotowy o napędzie bezpośrednim o mocy 10 680 kW i prędkości obrotowej 117 obr/min. oraz w jedną śrubę o skoku stałym i może osiągać maksymalną prędkość równą 14,0 w. Jednostka przystosowana jest do przewozu ładunków płynnych, posiada 6 zbiorników ładunkowych oraz 2 zbiorniki slopowe. Wszystkie zbiorniki rozmieszczone są po obu burtach i rozdzielone grodzią wzdłużną, stalowy kadłub jednostki ma podwójne poszycie [Marine Safety Investigation Unit 2016]. Instytucją klasyfikacyjną dla statku „STI Pimlico”, tak samo jak dla „Celestyal Crystal” jest DNV GL (Det Norske Veritas and Germanischer Lloyd).

2. INFORMACJE O PODRÓŻY

Tabela 1 Informacje o podróży statków

Statek „Celestyal Crystal” „STI Pimlico” Poprzedni port Lavrio, Grecja Tuapse, Rosja Port przeznaczenia Istambuł, Turcja Wielki Port, Malta Rodzaj żeglugi Międzynarodowa, krótkie dystanse Międzynarodowa, oceaniczna Status statku W drodze/porusza się po wodzie W drodze/porusza się po wodzie Informacje o załodze 382 Brak danych Informacje o pasażerach 852 – Informacje o ładunku – 30 000 t, benzyna ciężka

Rys. 4. Uproszczone plany rejsów statków Źródło: J. Roeske, fragment mapy „OpenSeaMap”.

J. Roeske, Analiza kolizji statków w wąskim przejściu o dużym natężeniu ruchu – znaczenie systemu... 81

2.1. Rozpoczęcie rejsu przez statek „Celestyal Crystal”

26 czerwca 2015 r. o godz. 12:00 „Celestyal Crystal” rozpoczął manewry odcumowania i opuszczenia portu Lavrio w Grecji. Przed wyjściem w morze na statku przeprowadzona została próba zamykania grodzi wodoszczelnych, a wszyscy pasażerowie przeszli ćwiczenia alarmowe. Rozpoczął się 7-dniowy rejs po Morzu Śródziemnym i Morzu Czarnym. Kolejnym portem miał być Istambuł w Turcji, z przewidywanym czasem przypłynięcia – ETA: 27 czerwca 2015 r. Średnia prędkość rejsu musiała więc wynieść ok. 16,8 w. Zegary na pokładzie ustawione zostały na UTC+3 [Marine Safety Investigation Unit 2016].

3. INFORMACJE O PODRÓŻY

Kolizja statków „Celestyal Crystal” i „STI Pimlico” miała miejsce 27.06.2015 r. o godz. 01:26 czasu lokalnego. Na miejscu wypadku panowały dobre warunki meteorologiczne. Według prognozy Navarea MET Forecast 27.06.2015 r. 01:00 LT: wiatr: NNE 4–5°B, stan morza: 3, widzialność: dobra, według dziennika pokładowego „Celestyal Crystal” 27.06.2015 r. 24:00 LT: wiatr: NE 2°B, stan morza: 2, widzialność: dobra. Region geograficzny wypadku to Cieśnina Dardanele, dokładnie system rozgraniczenia ruchu (TSS) na współrzędnych geograficznych (φ = 40° 24′N λ = 026° 41′E). Charakter akwenu – wody wewnętrzne, na których oprócz Konwencji COLREG 1972 obowiązywały miejscowe procedury ruchu Maritime Traffic Regulations for the Turkish Straits Law No: 1998.

3.1. Skrót wybranych lokalnych przepisów

Zgodnie z lokalnymi morskimi przepisami [Maritime Traffic Regulations for the Turkish Straits Law No: 1998]: • Pilotaż nie jest obowiązkowy dla statków przechodzących przez całą Cieśninę Dardanele, jednak zalecany ze względu na silne prądy i duże natężenie ruchu. • System rozgraniczenia ruchu (TSS) działa w Cieśninie Dardanele i jest wspierany przez służbę kontroli ruchu (VTS). • Zbiornikowce o długościach między 150 i 200 m są zobligowane do przeka- zania informacji o planie ich przejścia przez Cieśninę Dardanele do VTS nie później niż 24 godziny przed wejściem w cieśninę. • Wejście i wyjście do/z Cieśniny Dardanele musi również zostać zameldowane do VTS. • Zbiornikowce o długości ponad 150 m (ale mniejszej niż 200 m) mogą przecho- dzić przez Cieśniny Dardanele w ciągu dnia i w nocy, pod warunkiem, że w pobliżu nie płynie zbiornikowiec, który jest dłuższy niż 150 m i porusza się w przeciwnym kierunku. • Ograniczenie prędkości w tureckiej cieśninie wynosi 10 węzłów. Jednakże może ona zostać zwiększona po konsultacji z VTS.

82 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 33, 2018

• Statki przepływające przez tureckie cieśniny są zobowiązane do utrzymywania bezpiecznej odległość ośmiu kabli = 0,8 Mm od statków płynących przed nimi. • VTS może nakazać zwiększenie tej odległości, w zależności od rodzaju statku. • Statki nie powinny wyprzedzać innych statków, o ile nie jest to konieczne. • Statek ma obowiązek informować VTS o zamiarze wyprzedzania. • VTS dostarcza informacji o warunkach ruchu i jeśli okoliczności są wystar- czająco bezpieczne, wydana jest zgoda i oba statki (wyprzedzany i wyprze- dzający) zostają poinformowane. • Manewr wyprzedzania powinien być przeprowadzony, kiedy statek znajduje się na prostym odcinku toru kierunkowego w systemie rozgraniczenia ruchu (TSS).

Rys. 5. Cieśnina Dardanele i powiększone miejsce zdarzenia

Źródło: J. Roeske, fragment morskiej mapy wektorowej firmy „Navionics”.

3.2. Skutki wypadku

Wskutek wypadku na żadnym ze statków nie było ofiar śmiertelnych ani osób, które doznały ciężkiego uszczerbku na zdrowiu. Lekko rannych zostało czterech pasażerów ze statku pasażerskiego „Celestyal Crystal”. Wycieczkowiec doznał uszkodzeń w części dziobowej (głównie na prawej burcie): • pokład 2: zniszczenia od wręgu 172 do stewy dziobowej, • pokład 3: zniszczenia od wręgu 173 do stewy dziobowej, • pokład 4: zniszczenia od wręgu 181 do stewy dziobowej, • pokład 5: zniszczenia od wręgu 179 do stewy dziobowej.

J. Roeske, Analiza kolizji statków w wąskim przejściu o dużym natężeniu ruchu – znaczenie systemu... 83

Ponadto doszło do rozdarcia poszycia dziobnicy, poszycia prawej burty w części dziobowej, uszkodzenia: pokładu dziobówki (miejsca zbiórki ewakua- cyjnej A), przydziobnicowej blachy nadburcia, nadburcia dziobówki, gruszki dziobowej (bez rozszczelnienia poszycia), wręgów skrajnika [Marine Safety Investigation Unit 2016].

Rys. 6. Uszkodzenia statku „Celestyal Crystal”

Źródło: Malta Transport Centre.

Na statku „STI Pimlico” na skutek kolizji uszkodzony został rejon śród- okręcia: rozdarte poszycie lewej burty, przebity podwójny kadłub; w tym zbiorniki balastowe, zbiorniki ładunkowe, zniszczony pokład główny, urządzenia pokła- dowe, układy elektryczne, rurociągi [Marine Safety Investigation Unit 2016]. Wypadek miał również negatywny wpływ na środowisko naturalne, gdyż ze zbiorników chemikaliowca do morza wyciekła niewielka ilość benzyny.

Rys. 7. Uszkodzenia statku „STI Pimlico”

Źródło: Beskitas Shipyard.

84 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 33, 2018

Na podstawie powyższych skutków zderzenia statków można zaklasyfikować kolizję statku pasażerskiego „Celestyal Crystal” i chemikaliowca „STI Pimlico” jako poważny wypadek morski. Zgodnie z art. 2.1, pkt 3 Ustawy z dnia 31 sierpnia 2012 r. o Państwowej Komisji Badania Wypadków Morskich, mówiąc o:

3) poważnym wypadku – należy przez to rozumieć wypadek morski inny niż określony w pkt 2, którego skutkiem jest: a) unieruchomienie napędu głównego statku, rozległe uszkodzenie pomieszczeń mieszkalnych, zmiana w zakresie stateczności statku, poważne uszkodzenie konstrukcji statku w podwodnej części kadłuba – powodujące, że statek nie odpowiada wymaganiom określonym w umowach międzynarodowych i stanowi zagrożenie dla bezpieczeństwa osób na nim przebywających lub dla środowiska, czyniące go niezdatnym do kontynuowania podróży lub b) wyrządzenie szkody w środowisku, innej niż szkoda, o której mowa w pkt 2, w tym szkody spowodowanej zanieczyszczeniem środowiska, lub c) awaria, przy której istnieje konieczność holowania statku lub udzie- lenia statkowi pomocy z lądu.

4. OPIS OKOLICZNOŚCI WYPADKU

21:00. 26.06.2015 r. Oficer wachtowy daje polecenie pełnej gotowości w maszynowni na czas redukcji prędkości podczas przyjęcia na pokład pilota przy wejściu do Cieśniny Dardanele. 22:54. 26.06.2015 r. Statek „Celestyal Crystal”, wchodzi w system rozgraniczenia ruchu – „Çanakkale” i zaczyna zwalniać. Statek dowodzony przez kapitana (Grek, 55 lat, 33 lata na morzu, jako kapitan na statkach pasażerskich od 17 lat, od 8 lat u obecnego armatora. Na „Celestyal Crystal” pływał w 2013 r. i powrócił od 11.01.2014 r.). Na mostku znajdował się również oficer oraz dwóch marynarzy (jeden z nich pełnił funkcję sternika). 23:00. 26.06.2015 r. Pilot wchodzi na pokład statku „Celestyal Crystal” i razem z kapitanem wprowadza statek do cieśniny. Statek jest sterowany manualnie, rejs przebiega zgodnie z planem. 24:00. 26.06.2015 r. Zmiana wachty na mostku kapitańskim. Obowiązki wachtowe przejmują: • starszy oficer (Grek, 54 lata, 33 lata na morzu, dyplom kapitana od 8 lat, od 8 lat u obecnego armatora, drugi kontrakt na statku „Celestyal Crystal”, na burcie od 26.11.2014 r.); • marynarz – sternik (Filipińczyk, 51 lat, 22 lata na morzu, dyplom starszego marynarza wachtowego od 3 miesięcy, od 12 lat u obecnego armatora, od 8 lat jako marynarz wachtowy).

J. Roeske, Analiza kolizji statków w wąskim przejściu o dużym natężeniu ruchu – znaczenie systemu... 85

01:08. 27.06.2015 r. Statek „Celestyal Crystal” zbliża się do wyjścia z Cieśniny Dardanele. Pilot wydaje polecenie zmiany kursu na 035°, które zostaje potwierdzone i wykonane. Prędkość statku: 14,7 w. 01:11-01:12. 27.06.2015 r. Kapitan „Celestyal Crystal” zaczyna redukować prędkość statku oraz wydaje polecenie zamontowania sztormtrapu na lewej burcie. 01:13. 26.06.2015 r. Pilot opuszcza mostek kapitański. Statek płynie kursem: 035°, z prędkością 7 w. W pobliżu znajdują się dwa statki płynące w tym samym kierunku co „Celestyal Crystal” oraz jeden płynący w przeciwnym kierunku: „STI Pimlico”. 01:16. 26.06.2015 r. Pilot schodzi z pokładu statku „Celestyal Crystal”, a jednostka zwiększa prędkość. Kapitan rozmawia ze starszym oficerem o sytuacji nawigacyjnej oraz o planach wyprzedzenia statku „Emona” (pierwszy statek przed „Celestyal Crystal”, na prawo od dziobu). 01:18. 27.06.2015 r. Kapitan pyta starszego oficera, czy chciałby przejąć komendę. Po otrzymaniu pozytywnej odpowiedzi przekazuje oficerowi wachtę i opuszcza mostek kapi- tański, zostawiając na nim starszego oficera, praktykanta oraz starszego marynarza wachtowego. Drugi marynarz jest zajęty zabezpieczaniem kotwicy. 01:18-01:22. 27.06.2015 r. Oficer poleca trzymać kurs 033°. 01:22-01:23. 27.06.2015 r. Oficer poleca zmienić kurs na 030°, a minutę później na 028°. W oczekiwaniu na wyprzedzenie statku „Emona” prawą burtą, oficer wachtowy prowadzi obserwację sytuacji nawigacyjnej na radarze i na ECDIS-ie. Praktykant opuszcza mostek kapitański. 01:23. 27.06.2015 r. „Emona” namiar: 060°, odległość: 0,59 Mm, „STI Pimlico” namiar: 034°, odległość: 1,06 Mm Oficer wydaje polecenie zmiany kursu na 026°, po czym opuszcza stanowisko radarowe oraz ECDIS-u i kieruje się do szyb mostka, aby pełnić obserwację wzro- kową wyprzedzanej „Emony”. 01:23:23-01:23:58. 27.06.2015 r. Oficer wachtowy poleca zmianę kursu najpierw z 026° na 024°, potem z 024° na 022° i ostatecznie z 022° na 020°. „Emona” namiar: 066°, odległość: 0,57 Mm, „STI Pimlico” namiar: 033°, odległość: 0,87 Mm. 01:24:00. 27.06.2015 r. VTS wywołuje „Celestyal Crystal” i ostrzega oficera wachtowego o zbliżającym się chemikaliowcu („STI Pimlico”) z lewej burty i poleca, aby utrzymać odpo- wiednią odległość. Oficer wachtowy odpowiada: „Yes, captain, OK”.

86 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 33, 2018

Rys. 8. Zrzut ekranu z pokładowego ECDIS-a – 01:23:29 i 01:23:58 Źródło: Malta Transport Centre.

01:24:33-01:25:00. 27.06.2015 r. VTS ponownie wywołuje „Celestyal Crystal” i poleca oficerowi wachtowemu natychmiastową zmianę kursu w prawo, tak aby minąć się z chemikaliowcem lewymi burtami: „Please, come to your starboard side immediately and pass with inbound vessel port to port, red to red clearly.” Jednak odpowiedź oficera jest negatywna: „It’s not possible now to go to starboard, negative sir”. VTS zadaje szereg pytań oraz serię rozkazów: • “what is your intention?”; • “where are you proceeding?”; • “come to your starboard side immediately”; • “pass with the inbound tanker port to port”. VTS, nie uzyskując odpowiedzi, wkrótce ponownie dwukrotnie pyta „Celestyal Crystal” o jego zamiary: „Where are you proceeding, Celestyal Crystal?”. Następnie wywołuje statek „STI Pimlico” i poleca mu podjąć wszelkie działania w celu uniknięcia kolizji: „Take all necessary precautions, in order to avoid a collision” oraz ponownie wywołuje „Celestyal Crystal”: „Where are you proceeding?”. VTS otrzymuje odpowiedź od oficera wachtowego ze statku „STI Pimlico” o podjęciu działań w celu uniknięcia kolizji. VTS ponownie rozkazuje „Celestyal Crystal” trzymać się w bezpiecznej odległości od chemikaliowca: „(…) be clear from the inbound tanker”. 01:25:17. 27.06.2015 r. „Emona” namiar: 087°, odległość: 0,57 Mm, „STI Pimlico” namiar: 034°, odległość: 0,38 Mm, prędkość: 9,6 w, „Celestyal Crystal” kurs: 021°, prędkość 14,5 w. Oficer wachtowy statku „Celestyal Crystal”: 1. Zmienia nastawy skoku śrub na: „Cała wstecz”– „Full astern” 2. Wydaje komendę „Ster lewo na burtę” – „Hard a port” 3. Zdaje sobie sprawę z błędu i zmienia komendę na: „Ster prawo na burtę” – „Hard a starboard”

J. Roeske, Analiza kolizji statków w wąskim przejściu o dużym natężeniu ruchu – znaczenie systemu... 87

01:26:05. 27.06.2015 r. Dziób statku pasażerskiego „Celestyal Crystal” wbija się w lewą burtę chemikaliowca „STI Pimlico” prawie pod kątem prostym z prędkością 11,5 w.

Rys. 9. Zrzut ekranu z pokładowego ECDIS-a – 01:26:05

Źródło: Malta Transport Centre.

5. GŁÓWNE PRZYCZYNY WYPADKU

1. Poświęcenie całej uwagi i skoncentrowanie się tylko na manewrze wyprzedzania oraz na statku wyprzedzanym, zaniechanie obserwacji radarowej oraz prowadzenie niewystarczającej obserwacji wzrokowej. Opuszczenie stanowiska z głównym panelem dowodzenia poskutkowało niezauważeniem: • zbliżającego się statku widocznego na radarze oraz w systemie AIS; • zbytniego zejścia z kursu aż do przecięcia strefy rozgraniczenia ruchu wyświetlanego na ENC (aktualna pozycja, tor ruchu, linia kursowa i wektor COG własnego statku są wyświetlane na ENC). 2. Decyzja kapitana o manewrze wyprzedzania w cieśninie o zwiększonym natę- żeniu ruchu, przekazanie komendy oficerowi i przedwczesne opuszczenie mostka. 3. Niewystarczająca obsada mostka kapitańskiego na akwenie o zwiększonym natężeniu ruchu. 4. Niewłaściwa ocena sytuacji, zbytnia zmiana kursu w celu zwiększenia odle- głości od wyprzedzanego statku poskutkowała wpłynięciem w strefę rozgraniczenia ruchu (Separation Zone), przecięciem jej i wejściem na przeciwny tor kierunkowy.

88 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 33, 2018

5. Zignorowanie ostrzeżeń oraz zaniechanie wykonania poleceń służby kontroli ruchu VTS. 6. Popełnienie podstawowych błędów w manewrowaniu statkiem tuż przed zderzeniem. Czynniki mogące przyczynić się do wypadku: • psychofizyczny stan załóg statków; • faktyczny stan działania urządzeń nawigacyjnych; • działania podjęte przez „STI Pimlico” w celu uniknięcia zderzenia; • zarządzanie na mostku kapitańskim.

5.1. Analiza wypadku względem prawideł MPZZM

Z analizy wypadku względem prawideł MPZZM wynika, że nie zostały zachowane nw. prawidła [Rymarz 2015].

Prawidło 5 „Obserwacja” Zaniechanie obserwacji z wykorzystaniem środków technicznych przez oficera wachtowego. Odejście od głównego panelu dowodzenia było równoznaczne z zaprzestaniem prowadzenia obserwacji radarowej, brakiem kontroli pozycji statku na mapie elektronicznej ECDIS oraz z niewykorzystywaniem automa- tycznego systemu identyfikacji – AIS. Niewystarczająca obserwacja wzrokowa, spowodowana małą obsadą mostka kapitańskiego na akwenie o zwiększonym natężeniu ruchu (obowiązki sternika i obserwatora są inne i dlatego sternik nie powinien być uważany za obserwatora, zwłaszcza na statku „Celestyal Crystal”, gdzie miejsce sternika ma ograniczone pole widzenia). Skutkiem zaniedbania prawidła 5 było niezauważenie wpłynięcia i przecięcia strefy rozgraniczenia ruchu oraz niespostrzeżenie innego statku lub „zapomnienie” o nim.

Prawidło 6 „Szybkość bezpieczna” „Celestyal Crystal” tuż przed wypadkiem poruszał się z prędkością 14,5 w, mimo że lokalne przepisy ograniczają prędkość w cieśninie do 10,0 w. Istnieje możliwość jej zwiększenia po uzyskaniu zgody od VTS (nie można stwierdzić, czy „Celestyal Crystal” taką zgodę uzyskał). Wiadomo jednak, że podczas ustalania szybkości bezpiecznej nie dochowano należytej staranności przy właściwym uwzględnieniu wszystkich czynników na nią wpływających.

Prawidło 7 „Ryzyko zderzenia” Zaniechanie obserwacji namiaru, którego wartość na „STI Pimlico” była praktycznie stała (zmieniała się od 5 minut przed wypadkiem w zakresie 1°). Niewykorzystanie radaru i ARPA do oceny ryzyka zderzenia z chemikaliowcem oraz brak prowadzenia komunikacji UKF z służbą nadzoru ruchu (VTS), ignorowanie ostrzeżeń o ryzyku zderzenia.

J. Roeske, Analiza kolizji statków w wąskim przejściu o dużym natężeniu ruchu – znaczenie systemu... 89

Prawidło 8 „Działanie w celu uniknięcia zderzenia” Jedynym działaniem wykonanym wystarczająco wcześnie na statku „Celestyal Crystal” w celu uniknięcia zderzenia była odpowiedź na ostrzeżenie VTS: „Yes, captain, OK”. Działania maszyną i sterem na statku były manewrem ostatniej chwili. Nie zostały one podjęte wystarczająco wcześnie i nie były zdecydowane. Zmiany kursu „Celestyal Crystal” były częste i nieznaczne, jednak nie stanowiły one zagrożenia, dopóki statek szedł właściwym torem kierunkowym. Zbyt późne i mało efektywne działanie statku „STI Pimlico” w celu uniknięcia zderzenia również mogło mieć wpływ na kolizję.

Prawidło 10 „Systemy rozgraniczenia ruchu”: „Celestyal Crystal” płynął blisko strefy rozgraniczenia ruchu i przeciął ją po zmianie kursu wpływając na przeciwny tor kierunkowy. Statki powinny iść właściwym torem kierunkowym oraz tak dalece, jak jest to możliwe, trzymać się od strefy rozgraniczenia ruchu. W systemach rozgraniczenia ruchu statki nie są zwolnione z przestrzegania innych prawideł, np. 13 i 15.

Prawidło 13 „Wyprzedzanie” Statek „Celestyal Crystal” trzymał się z dala i zachował bezpieczną odległość od statku wyprzedzanego „Emona” na tyle, na ile było to możliwe na tym akwenie. Decyzja wyprzedzania statku „Emona”, idącego środkiem toru kierunkowego w wąskim przejściu, na odcinku systemu rozgraniczenia ruchu niebędącego linią prostą, była decyzją obarczoną dużym ryzykiem. Nie można stwierdzić, czy „Celestyal Crystal” uzyskał zgodę na wyprzedzanie jednostki „Emona” od służby kontroli ruchu (VTS) oraz czy statek „Emona” został przez VTS poinformowany o manewrze wyprzedzania. Statek wyprzedzany „Emona” utrzymał kurs i pręd- kość, trzymał się środka toru kierunkowego.

Prawidło 15 „Wymijanie się statków na kursach przecinających się” Statki „STI Pimlico” i „Celestyal Crystal” po przecięciu przez statek pasażerski strefy rozgraniczenia ruchu zmierzały ku sobie kursami przecinającymi się. Pomijając obowiązek przestrzegania prawidła 10, również z treści prawidła 15 wynika, że wycieczkowiec powinien ustąpić pierwszeństwa chemikaliowcowi (skręcając w prawo), gdyż ten znajdował się po jego prawej burcie.

Prawidło 16 „Działanie statku ustępującego drogi” Statek „Celestyal Crystal” był zobowiązany niezwłocznie ustąpić z drogi „STI Pimlico”. Działanie to nie zostało podjęte wcześniej, a dopiero 48 sekund przed zderzeniem, co było równoznaczne z wykonaniem manewru ostatniej chwili.

Prawidło 17 „Działanie statku mającego pierwszeństwo” „STI Pimlico”, mimo że był statkiem mającym pierwszeństwo, mógł podjąć działanie w celu uniknięcia zderzenia (skręcając w prawo), kiedy stało się to oczywiste, że statek zobowiązany do ustąpienia pierwszeństwa „Celestyal Crystal” tego nie zrobi. Mimo poleceń od służby nadzoru ruchu statków (VTS) manewr ostatniej chwili przez statek „STI Pimlico” nie został wykonany lub był nieefektywny.

90 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 33, 2018

5.2. Analiza manewru ostatniej chwili

Ostatnią, być może decydującą, przyczyną kolizji statku pasażerskiego „Celestyal Crystal” z chemikaliowcem „STI Pimlico” były błędy w manewrowaniu statkiem podczas wykonywania manewru ostatniej chwili. Decyzja oficera wachtowego o zmianie nastaw skoku obu silników na „cała wstecz” i próba wykonania szybkiego uniku w prawo, poprzez wychylenie steru „lewo na burtę” to trzy wykluczające się działania. Mimo zauważenia pomyłki i skorygowania komendy na ster: „prawo na burtę”, był to nieodwracalny błąd człowieka, gdyż oficer zaczął wykonywać manewr ostatniej chwili 48 sekund przed kolizją. Wyłożenie steru na burtę oraz późniejsze przełożenie steru z burty na burtę zazwyczaj zajmuje ponad 30 sekund, czyli w tej sytuacji większość czasu pozostałego na uniknięcie kolizji. Kolejna wątpliwa decyzja dotyczy zmiany nastaw skoku obu silników na „cała wstecz” mimo chęci wykonania szybkiego zwrotu. Zmiana nastaw śrub, nawet nastawnych, jest procesem długotrwałym. Przy prędkości 14,5 w „naprzód” i wychylonych sterach silniki pracujące „wstecz” tylko spowolniły prędkość zwrotu statku (ROT). Silniki pracujące „wstecz” redukowały prędkość statku, z kolei zmniejszenie szybkości wywołało zmniejszenie sił hydrodynamicznych, działających na płetwy sterowe, gdyż pracujące śruby kierowały strumienie zaśrubowe pod kadłub, a nie na płetwy sterowe. Działała więc na nie tylko siła strumienia wody opływającej kadłub, co w konsekwencji zmniejszyło prędkość zwrotu (ROT) i zwiększyło promień cyrkulacji. Aby zwiększyć skuteczność zwrotu, należało skierować na płetwy sterowe silny strumień wody od śrub napędowych, czyli zwiększyć obroty silnika i zmienić nastawy śrub „naprzód”, przy maksymalnie wychylonych sterach [Nowicki 1999; Wróbel 2013]. Popełnienie powyższych błędów w manewrowaniu mogło być spowodowane zaburzoną i błędną komunikacją na mostku kapitańskim (językiem oficjalnie stosowanym na pokładzie był angielski, jednak nie ma informacji, w jakim języku oficer porozumiewał się ze sternikiem), brakiem elementarnej wiedzy związanej z manewrowaniem statkiem lub paniką i presją w obliczu stresującej sytuacji kolizyjnej. Wykonano badania na symulatorze manewrowo-nawigacyjnym „SimFlex Navigator” z użyciem modelu promu „Dronning Ingrid” o zbliżonych właści- wościach manewrowych i parametrach technicznych (długość 152 m, szerokość 23,70 m, zanurzenie 5,4 m, moc silników 18 978 kW). Na podstawie kilku symulacji można stwierdzić, że nawet przy popełnieniu początkowego błędu wychylenia steru lewo na burtę, po przełożeniu steru prawo na burtę i działaniu silnikami w dwóch wariantach: ustawiając skok lewego silnika cała naprzód, a prawego cała wstecz lub obu silników cała naprzód, kolizji udałoby się uniknąć. Zakładając pierwszy wariant, statki minęłyby się w odległości ok. 20 m, a statek pasażerski zredukowałby prędkość do 9,5 w, w drugim zaś przypadku odległość mijania wzrosłaby do ok. 30 m, jednak prędkość wzrosłaby aż do 16 w.

J. Roeske, Analiza kolizji statków w wąskim przejściu o dużym natężeniu ruchu – znaczenie systemu... 91

Rys. 10. Symulacja manewru ostatniej chwili w dwóch wariantach Źródło: opracowanie własne.

PODSUMOWANIE

Dynamiczny rozwój gospodarki morskiej wpłynął na znaczne zintensyfiko- wanie ruchu statków. W celu zapewnienia bezpieczeństwa żeglugi na akwenach, gdzie koncentrują się szlaki handlowe, zwłaszcza jeśli są to wody ograniczone głębokością – płytkowodzia, szerokością – wąskie przejścia czy trudnymi warun- kami hydrologiczno-meteorologicznymi, ustanowiono systemy rozgraniczenia ruchu – Traffic Separation Scheme. Jednym z takich akwenów jest Cieśnina Dardanele, która jest jedyną drogą wodną łączącą porty Morza Śródziemnego i Morza Marmara, a więc pośrednio również Morza Czarnego. Duże natężenie ruchu statków w tym rejonie, niewielka szerokość (w najwęższym miejscu ok. 1330 m) oraz silne prądy (do 5 w) dopro- wadziły do ustanowienia tam w 1995 r. systemu rozgraniczenia ruchu, a w celu dalszego zwiększania bezpieczeństwa od 31 grudnia 2003 r. swoją działalność rozpoczęła służba kontroli ruchu (World Vessel Traffic Service). Pomimo tak wielu zabezpieczeń 27 czerwca 2015 r. doszło do kolizji statków „Celestyal Crystal” i „STI Pimlico”. Cieśnina Dardanele jest obszarem nawigacyjnie trudnym, co wiąże się z koniecznością wyboru odpowiedniej metody nawigacji. Najlepszym sposobem prowadzenia statku na akwenach ograniczonych jest stosowanie nawigacji pilotowej. Jedną z głównych cech tej metody nawigacji jest korzystanie z usług pilota oraz czasami z funkcji informacyjnej asysty nawigacyjnej u operatora VTS. Nawigacja pilotowa wymaga od załogi ciągłego i bardzo precyzyjnego określania własnej pozycji, co umożliwia utrzymanie statku na zaplanowanej trasie. Oprócz stosowania się do lokalnych przepisów, znajomości zdolności manewrowej statku, do podstaw bezpiecznej nawigacji należy przestrzeganie Międzynarodo- wych Prawideł Zapobiegania Zderzeniom na Morzu, m.in. prawidła 10 oraz umiejętne i efektywne korzystanie z informacji wysyłanych z lądu, m.in. stacji VTS. Żegluga w systemie rozgraniczenia ruchu (TSS) powinna być wcześniej dokładnie zaplanowana, a informacje dotyczące planu nawigacji pilotowej powinny zostać przekazane do VTS, szczególnie gdy jest to akwen objęty nadzorem stacji lądowych [Jurdziński 2001, 2015].

92 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 33, 2018

„Celestyal Crystal” oraz „STI Pimlico” podlegały konwencyjnemu obowiąz- kowi przestrzegania prawidła 10, mimo to statek pasażerski prawdopodobnie nieświadomie złamał prawidło 10b) ii) i przekroczył wewnętrzną granicę toru kierunkowego, przepłynął przez strefę rozgraniczenia ruchu, a następnie już świadomie i bezzasadnie, ignorując ostrzeżenia i polecenia VTS, wpłynął na przeciwny tor kierunkowy, ostatecznie zderzając się z chemikaliowcem. Analiza działań statku „Celestyal Crystal” wskazuje, że może on być uznany za głównego winnego spowodowania poważnego wypadku morskiego. Nawigacja pilotowa prowadzona na statku pasażerskim prawdopodobnie nie została wcześniej zaplanowana i całkowicie opierała się na wiedzy pilota. Przedwczesne zejście pilota i kapitana oraz pozostawienie niewystarczającej obsady na mostku kapitańskim chwilę przed planowanym manewrem wyprzedzania znacznie utrudniło dalsze prowadzenie bezpiecznej nawigacji. Jednak poprzez stosowanie się do chociażby jednego prawidła – prawidła 10b) ii) lub ostatecznie tylko poprzez natychmiastowe wykonywanie zaleceń służby kontroli ruchu, nawet bez dodatkowej analizy odbieranych poleceń przez oficera wachtowego, udałoby się uniknąć kolizji. Rozgraniczenie przeciwnych strumieni ruchu statków, w celu uniknięcia ich spotkań wprost poprzez ustanawianie TSS, zwłaszcza na ograniczonych akwenach o dużym natężeniu ruchu, oraz prowadzenie stałej obserwacji przez utworzone stacje VTS, przekazywanie informacji i ostrzeżeń stanowią działania niezbędne dla zachowania należytego bezpieczeństwa żeglugi. Nie mogą one jednak całkowicie wyeliminować zagrożenia, które powodują same statki, a właściwie oficerowie pełniący na nich wachty. Utrata świadomości rzeczywistej pozycji statku w konsekwencji, niestosowanie się do systemu rozgraniczenia ruchu oraz brak współpracy ze służbą kontroli ruchu to czynniki, które wcześniej czy później muszą doprowadzić do wypadku.

PODZIĘKOWANIA

Artykuł powstał w ramach sympozjum naukowego „Analiza wypadków morskich z różnych perspektyw”, zorganizowanego przez KN „Nawigator”. Badania manewrowe zostały wykonane na symulatorze manewrowo-nawigacyjnym „SimFlex Navigator” dzięki wsparciu kpt. ż. w. Andrzeja Hejmlicha.

LITERATURA

1. Jurdziński M., 2001, Lądowy system wspomagania nawigacji VTS, Wyższa Szkoła Morska w Gdyni, Gdynia. 2. Jurdziński M., 2003, Podstawy nawigacji morskiej, Wydawnictwo Akademii Morskiej w Gdyni, Gdynia. 3. Jurdziński M., 2015, Planowanie nawigacji pilotażowej, Zeszyty Naukowe AMG, nr 92, s. 54–70.

J. Roeske, Analiza kolizji statków w wąskim przejściu o dużym natężeniu ruchu – znaczenie systemu... 93

4. Marine Safety Investigation Unit, 2016, Malta Transport Centre, Marsa MRS 1917, Malta; Joint safety investigation into the collision of the Maltese registered passenger ship CELESTYAL CRYSTAL with the Marshall Islands registered tanker STI PIMLICO in the Çanakkale Strait’s Traffic Separation Scheme on 27 June 2015 201506/030. Report No. 10/2016, (dostęp 11.2017). 5. Maritime Traffic Regulations for the Turkish Straits Law No: 1998. 6. Nowicki A., 1999, Wiedza o manewrowaniu statkami morskimi: podstawy teorii i praktyki, Trademar, Gdynia. 7. Oil Companies International Marine Forum, 2007, Guidelines for Transiting the Turkish Straits August. 8. Rymarz W., 2015, Międzynarodowe Prawo Drogi Morskiej w zarysie, Trademar, Gdynia. 9. Ustawa o Państwowej Komisji Badania Wypadków Morskich z dnia 31 sierpnia 2012 r. 10. Wróbel F., 2013, Vademecum nawigatora, Trademar, Gdynia. 11. www.cruiselawnews.com, (dostęp 11.2017). 12. www.denizhaber.com, (dostęp 11.2017). 13. www.gcaptain.com, (dostęp 11.2017). 14. www.myshiptracking.com, (dostęp 11.2017). 15. www.openseamap.org, (dostęp 11.2017). 16. www.pkbwm.gov.pl, (dostęp 11.2017). 17. www.shipspotting.com, (dostęp 11.2017). 18. www.shipwrecklog.com, (dostęp 11.2017).

SHIP COLLISION ANALYSIS IN THE NARROW PASSAGE WITH HIGH TRAFFIC DENSITY – ROLE OF TRAFFIC SEPARATION SCHEME AND VESSEL TRAFFIC SERVICE IN DARDANELLES

Summary The article presents analysis of the collision between passenger ship „Celestyal Crystal” and chemical tanker „STI Pimlico”in the Çanakkale Strait’s Traffic Separation Scheme on 27 June 2015. The detailed description of accident in the aspect of the COLREG rules and the analysis of the last chance manoeuver shows majority of the factors influencing on the safety in navigation. The role of Traffic Separation Scheme (TSS) and communication with Vessel Traffic Services (VTS) in narrow passages with high traffic density were also presented. Keywords: analysis of ship collisions, Traffic Separation Scheme, Vessel Traffic Service, limited waters, narrow passages, high traffic density, passenger vessel, chemical tanker, Dardanelles.

ADAM SALOMON doi: 10.12716/1002.33.08 Uniwersytet Morski w Gdyni Wydział Nawigacyjny Katedra Transportu i Logistyki ORCID 0000-0001-9005-7585

ZWYCZAJE I UZANSE MORSKIE W PRACY SPEDYTORA

W artykule scharakteryzowano najważniejsze, aktualnie obowiązujące i najczęściej stosowane zbiory zwyczajów i uzansów morskich, stosowanych w pracy spedytora, do których zaliczają się Reguły Hasko-Visbijskie, Reguły Hamburskie i Reguły Yorku-Antwerpii. W końcowej części artykułu omówiono także zwyczaje i uzanse dotyczące terminowości dostaw, ilości towarów i przewozów w transporcie morskim. Słowa kluczowe: zwyczaje handlowe, uzanse handlowe, Reguły Hasko-Visbijskie, Reguły Ham- burskie, Reguły Yorku-Antwerpii.

WSTĘP

Zwyczajami handlowymi (ang. Custom of Trade) nazywa się praktykowane i tradycyjne sposoby postępowania przez strony kontraktu podczas zawierania i realizowania postanowień umów handlowych. Z kolei każdy zwyczaj handlowy, który zostanie zarejestrowany i ogłoszony przez wybraną organizację między- narodową, określa się mianem uzansu handlowego (ang. Usage of Trade). Zwyczaje te określają, która ze stron oraz w jakim stopniu powinna organizować proces transportowy. Podczas negocjacji i spisywania postanowień umowy strony mogą podzielić obowiązki poprzez dokładny ich opis. Taka procedura nie jest jednak stosowana w praktyce. W celu uniknięcia każdorazowego uzgadniania szczegółów można posłużyć się gotowymi formułami handlowymi. Treść używanych zwyczajów i uzansów nie może być przeciwstawna do generalnie obowiązujących przepisów prawa oraz musi mieć jednoznaczną formułę. Należy wiedzieć, że ich zastosowanie jest względnie obowiązujące oraz że stanowią jedynie uzupełnienie norm prawnych. Zwyczaje i uzanse handlowe można podzielić na trzy grupy: branżowe, lokalne i powszechne. Branżowe zwyczaje i uzanse handlowe dzielą się na poszczególne gałęzie transportu i gałęzie gospodarki. Charakteryzują się zastosowaniem w określonej gałęzi, np. tylko w transporcie morskim lub obowiązują jedynie dla handlu określonymi towarami. Lokalne zwyczaje i uzanse handlowe są przystosowane w treści do obowiązywania na wyznaczonym terytorium, np. w danym kraju lub na wybranej giełdzie, aukcji czy w porcie morskim. A. Salomon, Zwyczaje i uzanse morskie w pracy spedytora 95

Powszechne zwyczaje i uzanse handlowe są kompleksowe i mogą być stosowane na całym świecie. Dodatkowo, zwyczaje i uzanse można podzielić na: towarowe – dotyczące obrotu towarowego, przewozowe, rozliczeniowe i ubezpie- czeniowe. Artykuł ma na celu omówienie wybranych zwyczajów i uzansów, aktualnie obowiązujących w handlu morskim (oprócz Incoterms, Combiterms, Jednolitych zwyczajów i praktyki dotyczących akredytyw dokumentowych oraz Jednolitych zwyczajów i praktyki dotyczących inkasa dokumentów handlowych, które zostaną omówione w osobnym artykule). Podział na poszczególne podrozdziały ma pomóc w przedstawieniu ich znaczenia, warunków postępowania, opisu historii powsta- wania oraz zachodzących zmian i perspektyw. Omówiono zwyczaje dotyczące handlu, odnoszące się do wzajemnego stosunku stron kontraktów w handlu międzynarodowym.

1. KONWENCJE PRZEWOZOWE OBOWIĄZUJĄCE W TRANSPORCIE MORSKIM

Każda z gałęzi transportu regulowana jest innymi konwencjami i uwarun- kowaniami. Transport morski normalizowany jest przez Międzynarodową Kon- wencję o ujednostajnieniu niektórych zasad dotyczących konosamentów (ang. International Convention for the Unification of Certain Rules of Law Relating to Bills of Lading), podpisaną w Brukseli dnia 25 sierpnia 1924 r. Polska podpisała i ratyfikowała konwencję i jest ona stosowana jako podstawowy akt prawny, porządkujący kwestie przewozu towarów w transporcie morskim. Konwencja ta nazywana jest Regułami Haskimi 1924. Została dwukrotnie zaktualizowana w 1968 i 1979 roku, poprzez wprowadzenie Protokołów Visbijskich. Od tamtego czasu zmieniono jej nazwę na Reguły Hasko-Visbijskie (RHV). Do umów międzynarodowych, regulujących transport morski, należy też akt o nazwie Konwencja ONZ o przewozie towarów drogą morską (ang. United Nations Convention on the Carriage of Goods by Sea) z 1992 roku, nazywany Regułami Hamburskimi [Budzyński 2017]. Jest ona później wydana i ratyfikowana niż RHV, dzięki czemu reguluje wiele nowszych rozwiązań transportowych oraz wykorzystano w niej dużo wyższą odpowiedzialność przewoźnika morskiego. Większość krajów liczących się w transporcie morskim wstrzymało się z podpi- saniem i ratyfikacją Reguł Hamburskich na rzecz przygotowań nowszej konwencji w tym zakresie – Reguł Rotterdamskich. Również Polska nie jest członkiem Reguł Hamburskich i nie mają one zastosowania w naszym kraju. Do podpisania Konwencji ONZ o przewozie towarów drogą morską przystąpiły głównie kraje rozwijające się, a z krajów europejskich – Austria, Czechy i Węgry, czyli kraje bez dostępu do morza, oraz Rumunia. Aktualnie do konwencji przynależą 34 kraje. Wspomniane Reguły Rotterdamskie stanowi Konwencja Narodów Zjednoczo- nych o umowach międzynarodowego transportu towarów w pełni lub częściowo morzem (ang. United Nations Convention on Contracts for the International Carriage of Goods Wholly or Partly by Sea – The Rotterdam Rules) [Sikorski 2008].

96 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 33, 2018

Zgodnie z ich nazwą obowiązują dla transportu multimodalnego, gdzie na głównej trasie wykorzystywany jest transport morski. W przypadku ich ratyfikacji zastąpiłyby obowiązujące RHV. Polska podpisała Reguły Rotterdamskie w 2009 roku, jednakże do 2018 roku ich jeszcze nie ratyfikowano. Nie mają one mocy prawnej nie tylko w Polsce, do dziś zbyt mało krajów ratyfikowało tę konwencję. Jednak z racji, że podpisało ją wiele państw liczących się w transporcie morskim, z czasem będzie trzeba zebrać minimum 20 ratyfikacji, dzięki czemu nowa konwencja nabierze mocy prawnej i wejdzie w życie. Reguły Rotterdamskie zakładają jeszcze większą odpowiedzialność przewoź- nika w przypadku uszkodzenia lub utraty przewożonego towaru niż Reguły Hamburskie, które i tak podwyższyły tę odpowiedzialność nad określoną w Regułach Hasko-Visbijskich [Salomon 2003]. Można założyć, że dążenie do zwiększonej odpowiedzialności przewoźników może spowodować opóźnianie ratyfikacji w państwach, które będą starały się obronić swoich przewoźników morskich przed większą odpowiedzialnością wobec swoich zleceniodawców. Natomiast w związku z brakiem uregulowań odnośnie do transportu multimodalnego w obecnie stosowanych Regułach Hasko-Visbijskich, wprowadzenie w życie Reguł Rotterdamskich jest bardzo potrzebne. Do uzansów obowiązujących w Polsce zalicza się też Kodeks Morski z 2001 roku. Obejmuje on niezbędne ustalenia odnoszące się do konosamentu, czyli morskiego listu przewozowego i awarii wspólnej. Stanowi uzupełnienie Konwencji RHV, ponieważ zawiera postanowienia, porządkujące nowe rodzaje przewozów morskich, głównie dotyczące transportu multimodalnego oraz normalizuje te zagadnienia, które są omówione w nieratyfikowanych przez Polskę Regułach Hamburskich. Należy przyjąć, że ustawa Kodeks Morski jest aktem krajowym, ma więc zastosowanie jedynie wtedy, gdy jego ustalenia nie są sprzeczne z obowią- zującym prawem międzynarodowym. Ostatnią z konwencji obowiązujących w transporcie morskim są Reguły Yorku-Antwerpii (ang. The York-Antwerp Rules). Są to ujednolicone zasady, ustalające wszystkie zależności awarii wspólnej, po raz pierwszy spisane w 1864 roku. Najnowszą obowiązującą wersję stanowi nowelizacja z 1994 roku. Reguły precyzują sposób rozliczenia awarii wspólnej przez powołanych do tego rzeczo- znawców, czyli inaczej dyspaszerów. Awaria wspólna jest wielowiekowym termi- nem używanym w kodeksie morskim i mówi o ryzyku transportu morskiego i jego podziale między wszystkich właścicieli towarów przewożonych danym statkiem [Salomon 2003]. Według ustaleń awarii wspólnej armator może poświęcić każdy transportowany przez jego statek towar na rzecz ratowania statku lub pozostałego ładunku. Do podjęcia takiej decyzji musi skłonić go rzeczywiste ryzyko, zagrażające statkowi, przewożonemu ładunkowi lub życiu załogi. Decyzja kapitana musi być świadoma i rozmyślna, a jego działanie uzasadnione jest wspólnym interesem wszystkich podmiotów zaangażowanych w dany przewóz i nie jest związane z normalną eksploatacją statku [Ficoń 2010]. Podejmowana jest w przypadku wydarzeń nadzwyczajnych. Dodatkowo konwencja RHV posiada zapis informujący, że działania powodujące zejście z normalnej trasy statku, ale podjęte

A. Salomon, Zwyczaje i uzanse morskie w pracy spedytora 97

w celu ratowania życia lub mienia na morzu, nie będą traktowane jako złamanie postanowień tej konwencji, a przewoźnik nie będzie odpowiadał za ewentualne powstałe szkody, wynikające z całego zajścia [Budzyński 2017].

2. SZCZEGÓŁOWY OPIS REGUŁ HASKO-VISBIJSKICH

Reguły Hasko-Visbijskie składają się z Międzynarodowej Konwencji o ujednostajnieniu niektórych zasad prawnych dotyczących konosamentów, utworzonej w roku 1924 (inaczej zwanej Regułami Haskimi), oraz z następujących po niej aktualizacji. Do aktualizacji tej konwencji zalicza się Protokół Brukselski, wydany w roku 1968, który w Polsce wszedł w życie 12 maja 1980 roku i nazywany jest Regułami Haskimi. Zmiany wprowadzone zostały również za pomocą Protokołu Brukselskiego z 1979 roku, który w Polsce nabrał mocy prawnej 6 października 1984 roku [Salomon 2003]. Reguły Haskie (ang. Haga Rules) ustalono i spisano w 1921 roku podczas konferencji, zgodnie z zamysłem Stowarzyszenia Prawa Międzynarodowego. Porządkują one kwestie ponoszonej odpowiedzialności obu stron, wynikające z tytułu konosamentu. Do momentu wprowadzenia do użytku Reguł Haskich prawo każdego państwa regulowało obowiązki każdej ze stron ponoszone z konosamentu w własny sposób, nie zważając na ogólnie przyjęte normy. W wielu krajach posługiwano się zasadami „porządku publicznego”, bez względu na obowiązujące „dobre obyczaje” [Matysik 1979]. Praktykowane ustalenia często dążyły do stosowania w treści konosamentu klauzul, mówiących o wolności przewoźnika od jakichkolwiek odpowiedzialności za transportowany przez niego towar. Wprowadzenie Reguł Haskich ustabilizowało kwestie odpowiedzialności przewoźnika [Młynarczyk 1998]. Według ich ustaleń armator nie ponosi odpowie- dzialności za ładunek w momencie, gdy szkoda powodowana jest przez oko- liczności, których kapitan statku nie był w stanie uniknąć, pomimo zastosowania należytych starań oraz w przypadku, gdy szkoda doszła do skutku przez niepro- fesjonalne czynności i niewywiązywanie się z obowiązków przez kapitana statku, członka załogi lub inne osoby zatrudnione przez przewoźnika, pełniące funkcję nawigatora lub administratora statku [Marciniak-Neider i Neider 2014]. Konwen- cja chroni przewoźnika przez odpowiedzialnością za szkody spowodowane pożarem na statku, jeśli nie wyniknął z winy przewoźnika, wypadkami na morzu lub pozostałych wodach żeglownych oraz aktami wojennymi lub agresją ze strony władz państwowych. Przewoźnik nie ponosi konsekwencji za zaniechania ze strony wysyłającego, kupującego lub osoby, która działa na ich zlecenie, ale również za niepoinformowanie o właściwościach załadowanego towaru, niewystarczające, uszkodzone opakowanie lub posiadające wady niewidoczne z zewnątrz oraz złe oznakowanie lub jego całkowity brak w przypadku transportu towarów niebezpiecznych. Przede wszystkim konwencja zastrzega odpowiedzialność, gdy celem przewoźnika jest ratowanie lub próby ratowania zdrowia lub życia załogi oraz

98 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 33, 2018

mienia przewożonego statkiem [Budzyński 2017]. W sytuacji, gdy do ładunku należą towary o wysokiej wartości (pieniądze, papiery wartościowe, dzieła sztuki), ale ich wartość nie została zadeklarowana w dokumentach transportowych i podana do wiadomości kapitanowi przy załadunku, zgodnie z zasadami konwencji, prze- woźnik nie ponosi za nie odpowiedzialności. Odszkodowanie należne za poniesione straty uregulowane jest poniższymi przesłankami: • odszkodowanie za całkowicie zniszczone mienie obliczane jest na podstawie zwykłej wartości danego towaru; • wartość odszkodowania za ładunki częściowo uszkodzone obliczana jest jako różnica zwykłej wartości danego towarów w stanie nienaruszonym, a jego wartości po uszkodzeniu; • wartość szkody określa się na podstawie wartości, jaką towar miałby w momencie wyładunku w porcie docelowym, gdyby doszło do wywiązania się z umowy przewozu; • wartość każdego ładunku ustalana jest z wykorzystaniem cen obowiązujących na giełdzie towarowej, a w przypadku braku danych – zgodnie z aktualnymi cenami rynkowymi. Jeżeli nie ma możliwości ustalenia ceny rynkowej ani z giełdy towarowej, należy porównać towary o podobnych parametrach jakościowych i rodzajowych [Salomon 2003]. Jeżeli przewóz organizowany jest z wykorzystaniem konosamentu, którego treść nie zawiera wartości ładunku, odszkodowanie za utratę lub uszkodzenie jednej sztuki lub innej użytej w konosamencie jednostki ładunkowej nie może przewyższyć stawki wyliczonej zgodnie z zasadami, obowiązującymi w tym przedmiocie w umowie międzynarodowej. Dodatkową klauzulą, powodującą zwolnienie przewoźnika od odpowiedzial- ności, jest tzw. ograniczenie odpowiedzialności. Jest to ustawowo przyjęte ograniczenie, powodujące optymalizowanie wysokości wypłacanych odszkodowań do wybranej maksymalnej kwoty [Matysik 1979]. Bardzo często stosowane w praktyce, ponieważ dzięki niemu wysokość wypłacanego odszkodowania przez dłużnika zależna jest od ustalonego limitu nawet wtedy, gdy obliczona wysokość szkody przekroczyła tę granicę. Taki limit może być indywidualnie zmieniony pomiędzy przewoźnikiem a załadowcą za pomocą podpisanego wcześniej poro- zumienia. Każdy przewoźnik, realizując transport, ma możliwość zlecenia części przewozu innemu przewoźnikowi. Może dojść do takiej sytuacji, np. gdy ładunek przewożony jest na trasie, która leży poza zasięgiem działalności przewoźnika lub w przypadku, kiedy nie ma bezpośredniego połączenia morskiego z miejscem przeznaczenia towaru i trzeba zlecić dodatkowo dowóz drogowy lub kolejowy [Młynarczyk 1998]. Odpowiedzialność wynikająca z realizacji transportu wciąż pozostaje w gestii pierwszego przewoźnika i odpowiada on za działania wszystkich przewoźników, którym zlecił dowóz, aż do momentu faktycznej dostawy towaru. Natomiast przewoźnicy działający na jego zlecenie odpowiadają solidarnie za wykonanie całego przewozu.

A. Salomon, Zwyczaje i uzanse morskie w pracy spedytora 99

W Regułach Haskich zawarte są jeszcze ustalenia, mówiące o warunkach, jakie muszą panować w pomieszczeniach przeznaczonych do przewozu towaru, odpowiednim wyposażeniu statku oraz wyznaczają związaną z tym odpowie- dzialność i obowiązki przewoźnika. Sposób i poziom wyznaczonego nadzoru nad procesami ładowania, sztauowania, przewozu i wyładunku jest w nich również szczegółowo opisany. Ponadto zawierają zapisy stanowiące o treści umieszczanej na konosamentach, przypisując stronie wysyłającej odpowiedzialność za rzetelność i poprawność zadeklarowanych danych, opisujących transportowany towar. Odpowiedzialność nie leży po stronie przewoźnika, jeśli szkoda została spowodowana w wyniku jednej lub kilku z poniższych przyczyn: • strajków; • zamieszek i niepokojów cywilnych; • pożaru (niespowodowanego winą przewoźnika); • stanu i działań wojennych; • wypadków na morzu; • usiłowania ratowania życia; • niedbalstwa załogi; • złego opakowania i wad ukrytych towaru. Konwencja brukselska obowiązywała przez bardzo długi czas, bez wprowadzania jakichkolwiek zmian i aktualizacji. Konieczność modyfikacji uwarunko- wana była dostosowaniem się do aktualnej sytuacji panującej na międzynarodo- wym rynku żeglugi. Ostatecznym wynikiem zmian jest Protokół Brukselski, przyjęty do użytku 23 lutego 1968 roku, i nazywany inaczej Regułami Visbijskimi. Są one złożone z 17 artykułów, z których część konkretyzuje zawarte już w Regułach Haskich ustalenia, a część wprowadza do niej duże zmiany [Budzyński 2017]. Reguły Visby w bardzo dokładny i szczegółowy sposób definiują zakres obowiązywania konwencji. Uzgodnienia dotyczą każdego konosamentu, który zostanie wystawiony w przypadku transportu towaru pomiędzy portami jakichkolwiek państw, pod warunkiem, że państwo, w którym został wystawiony, podpisało i ratyfikowało konwencję. Obowiązują również w przypadku, jeśli konosament przewiduje, że ustalenia zawarte w konwencji lub ustawodawstwo nadane przez państwo, które ją stosuje, regulują umowę przewozu, bez uwzględ- nienia przynależności państwowej statku, przewoźnika, załadowcy, odbiorcy lub każdej innej strony zaangażowanej w transport. Jedną ze zmian, które zostały wprowadzone, jest limit odpowiedzialności przewoźnika za uszkodzenie lub całkowitą utratę towaru. Limit zaktualizowano do wartości 10 000 franków Poincarego za pakunek lub inną użytą jednostkę załadunkową albo 30 franków Poincarego za każdy kilogram wagi brutto. Należy jednak przyjąć, że zastosowanie ma wyższa kwota. Użyta przy ustalaniu limitu jednostka, frank Poincarego, odpowiada wartości 65,5 miligramów złota próby 900/1000. Wciąż jednak obowiązuje możliwość indywidualnego ustalenia przez strony wyższego limitu odpowiedzialności [Budzyński 2017].

100 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 33, 2018

W związku z rozwijającą się konteneryzacją w Regułach Visby wprowadzono bardzo istotną definicję, dokładnie określającą, czym jest jednostka ładunku. Dzięki temu rozwiano wątpliwości, czy za jednostkę ładunku uznać pojedynczą sztukę załadowaną do kontenera, opakowanie zbiorcze czy może cały kontener. Jest to tak ważne, ponieważ wpływa na sposób wyliczenia ewentualnego odszkodowania. W regułach ustalono, że jednostką ładunku jest cały kontener lub inny nośnik transportowy (np. paleta), pod warunkiem, że treść konosamentu nie zawiera liczby jednostek załadowanego do kontenera towaru. W związku z takim zapisem za jednostkę ładunku uważa się każdą odnotowaną w konosamencie sztukę towaru. Ostatnią aktualizacją Reguł Hasko-Visbijskich był dodatkowy protokół z 1979 roku, za pomocą którego wprowadzono i zatwierdzono obowiązującą jednostkę przeliczeniową – SDR, wykorzystywaną do obliczania limitu odpowie- dzialności przewoźnika za szkody na ładunkach. Aktualny kurs SDR (XDR) wynosi 4,8974 PLN [https://www.nbp.pl/kursy/kursya.html]. Reguły Hasko-Visbijskie nie zyskały swojej wartości jedynie za sprawą licznych ratyfikacji i liczby państw, które do nich przystąpiły. Ich podstawową zaletą były ustalone zasady odpowiedzialności przewoźnika morskiego, znajdujące praktyczne zastosowanie. Reguły miały swoje odzwierciedlenie również w ustawo- dawstwach ogłoszonych przez państwa, które nie przyłączyły się do konwencji. Wykorzystywano je także bardzo często, za pośrednictwem umowy między stronami biorącymi udział w transporcie morskim, nawet wtedy, gdy nie sporzą- dzano konosamentu [Matysik 1979].

3. SZCZEGÓŁOWY OPIS REGUŁ HAMBURSKICH

Konwencja Narodów Zjednoczonych o Przewozie Towarów Morzem została uchwalona w Hamburgu w 1978 roku i nazwana Regułami Hamburskimi. Jej przygotowanie trwało aż siedem lat. Reguły miały być wprowadzone do użytku w zastępstwie za obowiązujące już Reguły Haskie z 1924 roku, jednak warunkiem ich wejścia w życie była ratyfikacja przez minimum 20 państw. Nastąpiło to w październiku 1991 roku, gdy Konwencję hamburską, jako dwudzieste państwo ratyfikowała Zambia. Dzięki temu konwencja weszła w życie 1 listopada 1992 roku [Budzyński 2017]. Polska nie ratyfikowała Reguł Hamburskich, więc nie mają w Polsce zastosowania. Pomimo obowiązywania nowych reguł, omawiających dużo szerszy zakres materiału, przepisy Konwencji brukselskiej w obecnych czasach wciąż są stosowane w handlu morskim przez większość państw. Taka praktyka może być wykorzystywana przez bardzo długi okres, ponieważ w przypadku handlu morskiego występuje możliwość obowiązywania równolegle kilku zasad przewozu. Sytuacją charakterystyczną, związaną z regułami, jest to, że większość państw, które je ratyfikowało, nie ma większego znaczenia lub związku z transportem morskim na tle światowym. Wejście w życie Reguł Hamburskich przyczyniło się do tego, że niektóre państwa bardzo związane z transportem

A. Salomon, Zwyczaje i uzanse morskie w pracy spedytora 101

morskim postanowiły zatwierdzić reguły Visby, tym samym zwiększając ich znaczenie i ważność [Marciniak-Neider i Neider 2014]. Do takich krajów należała m.in. Kanada, która do Reguł Visby przystąpiła w maju 1993 roku oraz Japonia i Grecja, ratyfikujące konwencję w czerwcu 1993 roku. Konwencja hamburska w swoich ustaleniach uwzględnia użycie transportu multimodalnego, przez co reguluje jego wymogi oraz w precyzyjny sposób rozróżnia znaczenie przewoźnika i faktycznego przewoźnika [Kacperczyk 2009]. Według konwencji przewoźnikiem nazywana jest osoba lub firma, która lub w której imieniu zawarto umowę na przewóz towarów transportem morskim. Faktycznym przewoźnikiem z kolei jest osoba lub firma, której został przekazany przez przewoźnika obowiązek wykonania całości lub części transportu. W Regu- łach Hamburskich zostało też wyjaśnione pojęcie umowy przewozu morzem, która stanowi podstawę dla przewoźnika do podjęcia aranżacji transportu morskiego, z portu do portu, w zamian za opłaty frachtowe [Budzyński 2017]. Umowa, dotycząca przewozu towaru morzem i innymi środkami transportu, również jest zaliczana do umów przewozu morzem, jednak konwencja może być zastosowana jedynie dla odcinka morskiego. Postanowienia normalizują wszystkie umowy przewozu morzem pomiędzy dwoma różnymi krajami, pod warunkiem, że jeden z portów znajduje się w państwie należącym do konwencji hamburskiej albo jeśli konosament lub inny dokument świadczący o zawarciu umowy został utworzony w kraju ratyfikującym konwencję albo powołuje się na jej przepisy. Konwencja definiuje konosament jako dokument potwierdzający realizację umowy przewozu morzem, na podstawie którego przewoźnik poświadcza o przyjęciu towaru na jego statek i obliguje się do wydania towaru w zamian za zwrot dokumentu. Przewoźnik ma obowiązek wystawić konosament, jeśli zażąda tego załadowca [Salomon 2003]. Reguły Hamburskie stosują wyższą odpowiedzialność przewoźnika niż Reguły Hasko-Visbijskie i zmniejszają w znacznym stopniu liczbę sytuacji zwal- niających przewoźnika od odpowiedzialności. Przewoźnik odpowiada za towar od momentu przejęcia go w porcie załadunku aż do wydania w porcie rozładunku. Pomiędzy tymi etapami przewoźnik jest odpowiedzialny za ewentualne straty, uszkodzenia lub opóźnienia w wydaniu ładunku odbiorcy. Zwolnienie od takiej odpowiedzialności może uzyskać, jeśli udowodni, że on i wszystkie zatrudnione przez niego osoby z należytym zaangażowaniem podjęły próby uniknięcia strat lub opóźnień [Budzyński 2017]. Limity odpowiedzialności przewoźnika za stratę lub częściowe zniszczenie towaru zostały ustalone w kwocie 835 SDR za jednostkę ładunku lub 2,5 SDR za kilogram wagi brutto, z zastrzeżeniem, że obowiązuje odszkodowanie wyliczone na wyższą kwotę. Z kolei opóźnienie wydania towaru jest ustalone na poziomie sumy 2,5-krotności płaconego przez klienta frachtu. Obliczona wartość nie może jednak przewyższyć ogólnej sumy frachtu, bazując na całej umowie przewozu morzem. Jednostką przyjętą w konwencji do określania limitu jest SDR, czyli Specjalne Prawo Ciągnienia. Bieżący kurs SDR podaje NBP w tabelach kursów średnich. W przypadku państw, które nie należą do Międzynarodowego Funduszu Walutowego, można wyznaczyć limit odpowiedzialności przewoźnika w wyso- kości 12 500 jednostek monetarnych za jednostkę ładunku lub 37,5 jednostek

102 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 33, 2018

monetarnych za kilogram wagi brutto towaru. Użyta do wyliczeń jednostka monetarna stanowi równowartość 65,5 miligramów złota próby 900/1000 [Marciniak-Neider i Neider 2014]. Reguły Hamburskie uwzględniły bez żadnych zmian postanowienia Protokołu Brukselskiego z 1968 roku, odnoszące się do określenia, czym jest jednostka ładunku w przypadku przewozów kontenerowych lub przy użyciu innych urządzeń transportowych. Załadowca pozostaje odpowiedzialny za przekazanie niepełnych bądź błędnych danych o swoim ładunku (np. niepoprawne zakwalifikowanie towaru niebezpiecznego) i poniesione w związku z tym straty [Kacperczyk 2009]. Konwencja unieważnia prawomocność listów gwarancyjnych lub innych dokumentów, gdzie załadowca deklaruje przyjęcie kosztów ewentualnych strat w imieniu przewoźnika, poniesionych z powodu nieumieszczenia w treści konosamentu klauzul restrykcyjnych. Do nieważnych zaliczają się również postanowienia umów przewozu morzem, które są niezgodne z przepisami konwencji, natomiast na korzyść załadowcy reguły akceptują treść umowy przewozu, powodującą zwięk- szenie odpowiedzialności przewoźnika. Każdy kraj, który zdecydował się na ratyfikowanie konwencji hamburskiej, musi złożyć wypowiedzenie konwencji brukselskiej, w czasie nie dłuższym niż 5 lat od momentu wejścia w życie konwencji hamburskiej, a do tego czasu musi działać zgodnie z przepisami tej konwencji w przypadku realizacji transportu, związanego z państwami, które do niej przystąpiły [Salomon 2003].

4. SZCZEGÓŁOWY OPIS REGUŁ YORKU-ANTWERPII

Reguły Yorku-Antwerpii (ang. The York-Antwerp Rules) są zbiorem zasad dotyczących rozliczania kosztów awarii wspólnej między statek, ładunek i fracht lub opłatę pasażerską. Awaria wspólna obejmuje instytucję prawa morskiego, związaną z transportem morskim i wodnym śródlądowym, której przesłaniem jest podział ryzyka przez wszystkie zaangażowane strony w celu najkorzystniejszego zakończenia transportu morskiego. Ma ona zastosowanie jedynie wtedy, gdy szkoda lub nadprogramowy koszt został spowodowany świadomie i z rozmysłem, mając na celu wspólne bezpieczeństwo i ochronę przed zniszczeniem pozostałej części przewożonego mienia bez uwzględniania, do kogo należy dany towar. Reguły po raz pierwszy zostały utworzone podczas konferencji w Yorku w 1864 roku, po czym ich treść wielokrotnie modyfikowano. Dokument wydany w Yorku miał niewielkie znaczenie. W 1977 roku w Antwerpii, został uzupełniony i poprawiony, tworząc Reguły Yorku-Antwerpii (w skrócie YAR). Ostatni raz zmiany wprowadzono w 2004 roku. Tekst podzielony jest na dwa działy. Pierwszy zawiera siedem artykułów oznaczonych literami od A do G i obejmuje zagadnienia oraz ogólne informacje, dotyczące awarii wspólnej. Druga część podzielona została na 22 artykuły, ponu- merowane cyframi rzymskimi od I do XXII, a ich treść zawiera praktyczne przepisy, oparte na konkretnych sytuacjach awarii wspólnej. We wstępie kon-

A. Salomon, Zwyczaje i uzanse morskie w pracy spedytora 103

wencji zawarta jest reguła interpretacyjna (ang. Rule of interpretation), omawiająca sposób wykorzystywania Reguł Yorku-Antwerpii podczas rozliczania kosztów awarii wspólnej [Kacperczyk 2009]. Zawarte są w niej zastrzeżenia o niepra- widłowym posługiwaniu się regułami i złym rozumieniu praw oraz adnotacja, że każdy z artykułów musi być stosowany indywidualnie, a reguły literowe i nume- rowane są niezależne i nie można ich łączyć. W celu zastosowania konwencji należy najpierw sprawdzić, czy dana awaria wspólna nie kwalifikuje się do któregoś z opisanych przypadków w regułach numerowanych, dopiero po wykluczeniu tej opcji można odnieść się do reguł literowych [Matysik 1979]. Reguły Yorku-Antwerpii nie są konwencją między- narodową, co za tym idzie, nie są uważane za obowiązujące prawo. W celu umoż- liwienia stosowania konwencji w Polsce, do kodeksu morskiego został dodany odpowiedni zapis, wprowadzający konwencję do polskiego prawa morskiego. Stosowanie się do reguł uzależnione jest od woli stron. Z praktycznego punktu widzenia większość dokumentów przewozowych (np. konosamentów) zawiera w swojej treści wzmiankę, że hipotetyczna awaria wspólna będzie rozliczana na podstawie tych właśnie reguł [Budzyński 2017]. Rozliczanie awarii wspólnej jest dość trudne i sporne z punktu widzenia prawa morskiego oraz stosowanej praktyki żeglugowej. Uznaje się, że w czasach bardzo dobrze rozwiniętego rynku ubezpieczeniowego rozliczanie awarii wspólnej zachodzi prawie zawsze między różnymi ubezpieczycielami. Kolejnym wytyka- nym aspektem jest bardzo wysoki poziom komplikacji rozliczeń współczesnego obrotu dewizowego i długi czas rozstrzygania całego procesu (z czym związane są dodatkowe koszty) [Matysik 1979]. Ostatnim sprzeciwem w stosunku do reguł jest niedostosowanie ich treści do aktualnie obowiązujących sposobów organizacji transportu, ze szczególnym uwzględnieniem transportu multimodalnego. Awaria wspólna na tle przepisów odpowiedzialności przewoźnika daje mu przywileje w stosunku do właścicieli przewożonych ładunków. Rzeczoznawcy, zwani dyspaszerami (ang. average adjuster), wyznaczani przez sąd lub inną instytucję, dokonują wyliczeń kosztów i strat, spowodowanych awarią wspólną. Na swojej drodze często napotykają utrudnienia, związane z adekwatną oceną szkód powstałych na skutek awarii [Kacperczyk 2009]. Problemem może być też zakwalifikowanie strat do awarii poszczególnej. Awarią poszczególną nazywana jest każda szkoda, jakiej doświadczył statek lub ładunek na całej trasie podróży morskiej, z wykluczeniem szkód wywołanych zużyciem. Jest ona przeciwieństwem awarii wspólnej i ponosi ją poszkodowany lub ten kto za nią odpowiada. Bazując na artykule 255 kodeksu morskiego, zadaniami dyspaszera są: • stwierdzenie, czy zaszła awaria wspólna; • wyliczenie strat i ich podział między uczestników awarii wspólnej; • wystawienie dokumentu rozliczeniowego, zwanego dyspaszą (ang. average adjustment).

104 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 33, 2018

Dyspaszer w celu dokonania analizy awarii wspólnej powinien dostać zlecenie od armatora. Jednak często zdarza się, że armator zwleka z nadaniem takiego zlecenia, w takim przypadku obowiązuje zlecenie nadane przez jakiegokolwiek uczestnika awarii wspólnej. Uczestnik przy zgłoszeniu powinien dołączyć obo- wiązkowo i niezwłocznie trzy dokumenty: 1. Valuation Form – dokument potwierdzający wartość rzeczy, będącej częścią awarii wspólnej, podpisany przez jej właściciela. 2. General Average Bond – dokument potwierdzający, że uczestnik awarii zobowiązuje się do uiszczenia wyliczonego przez dyspaszera udziału w awarii. 3. General Average Guarantee – list gwarancyjny wydany i podpisany przez ubezpieczyciela, zobowiązujący do pokrycia przez tego ubezpieczyciela kwoty udziału, wyliczonej przez dyspaszera.

5. OKREŚLANIE ILOŚCI TOWARU W KONTRAKTACH

Ilość sprzedanego i przeznaczonego do transportu towaru jest kluczowym szczegółem ustalanym podczas zawierania umowy. Może być sprecyzowana za pomocą wielu jednostek miar wagi, objętości lub w sztukach. Wszystko zależy od rodzaju i policzalności danego towaru oraz jednostek używanych w kraju ekspor- tera i importera. W handlu morskim stosowane są systemy metryczny i anglosaski, które w niektórych przypadkach należy przeliczać. W przypadku, gdy podmiotem umowy handlowej jest towar masowy, jego ilość wyrażana jest w sposób przy- bliżony. Pomaga to uniknąć problemów dotyczących wywiązania się z kontraktu i trudności z realizacją dostawy. Kontrahenci, którzy mogą w ścisły sposób oszacować wolumen towaru, powinni również przewidzieć i ustalić kwestie możli- wego dostarczenia ilości różniącej się od tej wyznaczonej w umowie. Dozwolone odstępstwa w ilości powinno się opisać w transakcji poprzez użycie słowa „około” lub „circa” (ang. about) [Salomon 2011]. Przesłanie tego określenia należy wytłumaczyć w treści kontraktu, jeśli inne zwyczaje i uzanse handlowe nie definiują go w formie powszechnie uznanej. Podczas sprzedaży maszyn, urządzeń lub towarów użytkowych dłuższego zastosowania nie ma możliwości skorzystania z odchylenia ilościowego, z wykluczeniem umów, które mają w swojej treści zapis, wyrażający zgodę na taką ewentualność. Niektóre zwyczaje mają zastosowanie w handlu i transporcie morskim w zależności od wariantów, dających możliwość obniżenia ceny, przede wszystkim bonifikaty [Białecki 1999]. Sprzedający przyznaje bonifikatę po dokonaniu transakcji jako formę rekompensaty z powodu różnicy ilościowej w towarze niewyrównywanej w naturze lub czasami – gorszej jakości towaru, z tytułu nieprawidłowości przekraczających określone normy oraz zmiany stanu towaru. Udzielana jest również w przypadku, gdy wystąpią okoliczności, których strony nie mogły przewidzieć w momencie podpisywania umowy [Salomon 2003].

A. Salomon, Zwyczaje i uzanse morskie w pracy spedytora 105

W związku ze zmianą właściwości lub ubytku naturalnego bonifikata otrzymuje nazwy: • calo lub decalo – bonifikata z tytułu wysychania lub kurczenia się towaru; • fusti – bonifikata z tytułu zanieczyszczeń towaru obcymi ciałami; • leakage – bonifikata z tytułu wycieku płynu przez opakowanie; • decort – bonifikata za gorszy gatunek (w przypadku tekstyliów – brak pełnej miary w sztuce materiału); • besemschon – bonifikata z tytułu ubytków, związanych z przyleganiem lepkiego towaru do opakowania.

6. TERMINOWOŚĆ DOSTAW

Terminowość dostaw jest bardzo istotnym elementem przy organizowaniu transportu, zwłaszcza gdy dostawy są cykliczne i uzależnia się od nich ciągłość produkcji. Kontrahenci już na etapie wybierania typu transportu, który będzie użyty do organizowania przesyłek, powinni zorientować się i wziąć pod uwagę, jak i od czego termin dostawy uzależniony jest np. podczas transportu morskiego [Budzyński 1992]. Pozwala to uniknąć przestojów w produkcji i sporów zwią- zanych z niedostarczeniem towaru na czas. W umowach termin dostawy można określić za pomocą jednego z trzech sposobów: • podając datę lub zakres czasu na dostawę; • korzystając z zwyczajowych sformułowań; • wyznaczając upływ czasu od wybranych etapów. Jeśli eksporter i importer ustalą termin dostawy jako konkretną datę kalen- darzową, będą mogli użyć umownych określeń stawianych przy nazwie miesiąca, przykładowo: primo – oznaczające pierwszy, medio – piętnasty i ultimo – ostatni dzień miesiąca. Dzień dostawy, który wypada w niedzielę lub święto, w rozumieniu zwyczajów dotyczących terminowości, daje możliwość wywiązania się z umowy w kolejnym dniu roboczym [Rymarczyk 2002]. W momencie, gdy kontrakt nie zawiera konkretnej daty kalendarzowej, lecz zakres czasu, w którym dostawa powinna zostać zrealizowana, eksporter może zaaranżować dostawę do 24 godzin ostatniego dnia z wyznaczonego okresu. Wybrane warunki dostawy dają jednak sprzedającemu możliwość zrealizowania jej w dogodnym dla niego terminie, mieszczącym się w danym zakresie czasu. Zwyczaje stosowane w dosta- wach sugerują mimo wszystko zaawizowanie odbiorcy terminu i innych danych na temat dostawy, zanim kupujący stanie przed koniecznością dokonania odbioru [Budzyński 1992]. Awizacje dostaw są bardzo ważne również z punktu widzenia przewoźników, którzy, organizując dostawę, przeznaczają na nią określony czas, a brak informacji w magazynie, mówiących o tym, kto i kiedy przyjedzie, może opóźnić rozładunek towaru lub spowodować, że w ogóle nie będzie możliwości rozładunkowych w danym dniu. Sprzedawca, który zleca dowóz, w takim przypadku z własnej winy poniesie koszt przestoju [Salomon 2011].

106 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 33, 2018

Przy wyborze tego rodzaju terminu dostawy według obowiązujących zwycza- jów stosuje się poniższe określenia: • między (data) a (data); • w ciągu miesiąca / tygodnia od (data); • w ciągu miesiąca (przyjmując okres od 1 do ostatniego dnia danego miesiąca); • na początku miesiąca (sformułowanie oznacza do 1 do 10 dnia miesiąca); • w środku miesiąca (sformułowanie oznacza od 11 do 20 dnia miesiąca); • na koniec miesiąca (sformułowanie oznacza od 21 do ostatniego dnia miesiąca); • w ciągu kwartału; • dostawa najwcześniejszym możliwym statkiem – wypływającym do wybranego portu przeznaczenia. Kontrahenci mogą też zdecydować się na dostawę natychmiastową, w takim momencie do najczęstszych zwrotów należą przykładowo „natychmiast” (ang. immediately) lub „tak szybko jak to możliwe” (ang. as soon as possible). Trzeba jednak rozwinąć pojęcie takiego określenia czasu, gdyż każda ze stron może potraktować je inaczej. Mimo poważnego brzmienia jest nieprecyzyjne i może powodować późniejsze niedomówienia i komplikacje w realizacji dostawy [Salomon 2003]. Ostatnim z możliwych określeń terminu dostawy jest upływ czasu, liczony od wybranego momentu. Takim warunkiem może być rozpoczęcie procesu akre- dytywy, potwierdzenie zamówienia, wpłacenie części należności lub przesłanie szczegółów zamówienia i instrukcji organizacji wysyłki. Terminy uzgodnione w umowach, niezależnie od wybranego sposobu są obowiązujące dla obu stron, a w przypadku opóźnień lub przyspieszeń informacje na ten temat muszą być przekazane importerowi [Dudziński i Knap 1999].

7. ZWYCZAJE I UZANSE REGULUJĄCE ROZLICZANIE CZASU DOZWOLONEGO W TRANSPORCIE MORSKIM (LAYTIME)

Zwyczaje i uzanse regulujące przewozy w transporcie morskim obejmują bardzo wiele zagadnień. Zawierają zasady opisujące: rodzaje umów o przewóz, typy kosztów, definicje służące do określania postoju oraz wymagania dotyczące konosamentów. Są one o wiele częściej stosowane w transporcie morskim, niż w transporcie drogowym, lotniczym czy kolejowym, gdzie obowiązuje prawo obligatoryjne, głównie regulaminy przewozu i taryfy. W transporcie morskim uznaje się i można stosować zasady i uzanse, które są zalecane, a nie obligatoryjne, lecz ich zasięg jest często ograniczany. Mogą być wykorzystane przykładowo wyłącznie w danym porcie, ponieważ tylko tam zostały zaakceptowane jako lokalne uzanse portowe [Rymarczyk 2002]. Do homogenicznych zwyczajów można zaliczyć jedynie te, które dotyczą czarteru. Można je podzielić na dwie grupy – rozliczające czas i dzielące koszty. Do formuł, którymi można się posłużyć w momencie rozliczania czasu dozwolonego na załadunek lub wyładunek, należą:

A. Salomon, Zwyczaje i uzanse morskie w pracy spedytora 107

• running days – dni kalendarzowe bez pominięcia weekendów i świąt; • working days – dni robocze z uwzględnieniem ustawowego wymiaru czasu pracy; • weather working days – dni, w których przeładunek jest możliwy, warunko- wane stanem pogody; • weather permitting – dni, w których przeładunek jest możliwy ze względu na warunki atmosferyczne; • despatch – pośpiech lub szybka obsługa, np. statku w porcie. Określa się tak również premie za przyspieszenie obsługi w porcie. Opłata ta jest przekazywana czarterującemu przez przewoźnika za obsługę statku w czasie krótszym niż przewidywany w umowie okres ładowania. Premię wylicza się jako iloczyn zaoszczędzonego czasu i stawki premii za przyspieszenie (połowa stawki demurrage); • despatch half demurrage (D1/2D, DHD) – stawka premii za przyspieszenia, stanowiąca połowę stawki postojowej. Wysokość opłaty wysyłanej przez armatora do czarterującego za zwolnienie statku przed datą uzgodnionej godziny; • despatch half demurrage (on) all time saved (ATS) – stawka premii przyznanej za przyspieszenia, obowiązującej za cały zaoszczędzony czas o wartości połowy stawki postojowego; • despatch half demurrage discharging only – stawka premii przyznanej za przyspieszenia o wartości połowy stawki postojowego, ale obowiązująca tylko w porcie wyładunku; • despatch half demurrage loading only – stawka premii przyznanej za przyspieszenia o wartości połowy stawki postojowego, ale obowiązująca tylko w porcie załadunku; • Sundays and holidays included (SHINC) – wliczając niedziele i dni świąteczme; • Saturdays, Sundays and holidays included (SSHINC) – wliczając soboty, niedziele i dni świąteczne; • Sundays and holidays excepted (SHEX) – nie wliczając niedziel i dni świą- tecznych; • Saturdays, Sundays and holidays excepted (SASHEX) – nie wliczając sobót, niedziel i dni świątecznych; • Sundays and holidays excepted even if used (SHEXEIU) – nie wliczając niedziel i dni świątecznych, nawet jeśli wówczas zostały wykonane operacje; • Sundays and holidays excepted even if used both ends – nie wliczając niedziel i dni świątecznych, nawet jeśli wówczas zostały wykonane operacje w obu portach – załadunku i rozładunku; • Sundays and holidays excepted unless used – nie wliczając niedziel i dni świątecznych, chyba że wówczas zostały wykonane operacje [Salomon 2011]. Czas dozwolony jest liczony w zależności od otrzymania noty gotowości. Jego naliczanie rozpoczyna się od momentu złożenia noty gotowości, jeśli nota zostanie złożona w godzinach biurowych przed południem, to czas dozwolony

108 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 33, 2018

nalicza się od godziny 13:00 tego samego dnia. Jeżeli jednak złożenie nastąpi w godzinach biurowych popołudniowych, to czas dozwolony będzie naliczany dopiero od godziny 8:00 rano następnego dnia. Do terminów związanych z rozliczaniem czasu zalicza się jeszcze zastrzeżenie „chyba że rozpoczęto wcześniej” (ang. unless commenced earlier). Oznacza to, że czas dozwolony zaczyna się w momencie faktycznego rozpoczęcia załadunku lub rozładunku. Nie wlicza się do niego przerw zastrzeżonych określonymi klauzulami oraz przestojów w przeładunku powstałych z winy przewoźnika. Natomiast wszystkie zaistniałe przerwy, będące w gestii załadowcy lub odbiorcy, nie powo- dują przerwania naliczania czasu dozwolonego [Rymarczyk 2002]. Ostatnią z reguł używanych w transporcie morskim do optymalizowania czasu przeznaczonego na przeładunki jest przestojowe (ang. demurrage), rozliczane między czarterującym a przewoźnikiem. Jeśli przeładunek nie zostanie ukończony w wyznaczonym czasie i jego proces wciąż trwa, za czas przestoju przyjmuje się 14 dni, licząc według bieżących dni i godzin przestojów, wywołanych czynnikami występującymi jedynie w gestii przewoźnika, a za czas przestoju czarterujący winien uiścić opłatę zgodnie z obowiązującą taryfą. W przypadku skrócenia czasu wykorzystanego na przeładunki przewoźnik płaci czarterującemu premię za pośpiech (ang. despatch money), zazwyczaj w wysokości połowy stawki postojowego. Koszt demurrage można zasadniczo podzielić na trzy rodzaje: • Demurrage Payment – standardowa stawka postojowego, wyznaczana w więk- szości przypadków na podstawie dobowych kosztów stałych; • Detention of Vessel – kara za opóźnienie wypłynięcia statku, nakładana na czarterującego za przekroczenie dozwolonego czasu na przeładunek. Stawka takiego odszkodowania jest zazwyczaj wyższa o 50–100% od stawki prze- stojowego; • Statement of Facts – sporządzana przed wypłynięciem statku z portu, ewidencja wszystkich wydarzeń od momentu wejścia statku do portu do jego wypłynięcia. Zwyczaje, określające możliwości podziału kosztów załadunku i wyładunku pomiędzy armatorem a czarterującym, można podzielić na sześć grup: • FIO (Free In and Out) – wszystkie koszty związane z załadunkiem i wyładunkiem leżą po stronie czarterującego; • FIO and Stowed lub FIO and Trimmed – do czarterującego należy koszt załadunku i wyładunku, tak samo jak w pierwszej regule – FIO, do tego doliczany jest również koszt rozmieszczenia ładunku na statku, czyli sztauerki (ang. stow) lub trymerki (ang. trim); • FAS (Free Alongside Ship) – czarterujący ponosi koszty związane z dostarczeniem jego towaru do burty statku; • FOB (Free on Board) – czarterujący obciążany jest kosztami związanymi z dostarczeniem jego towaru do burty statku (tak jak w regule FAS) oraz kosztami załadunku na statek;

A. Salomon, Zwyczaje i uzanse morskie w pracy spedytora 109

• FOB/FOB (Free on Board and Free off Board) – czarterujący jest zobowiązany opłacić koszty za załadunek na statek oraz wyładunek w porcie przeznaczenia; • FOB and Stowed lub FOB and Trimmed – po stronie czarterującego leżą koszty do momentu załadunku jego towaru na statek, dodatkowo ponosi koszt sztauowania lub trymowania towaru na statku [Salomon 2003]. Umowy czarterowe same w sobie stanowią bardzo rozbudowany zbiór zagad- nień technicznych, organizacyjnych, prawnych i ekonomicznych. Powoduje to, że ich treść często zapisywana jest na gotowych, standardowych formularzach odpowiednich dla każdej ze stron i zgodnych z wybranym rodzajem umowy. Przyjęte formularze stworzone zostały przez międzynarodowe organizacje żeglu- gowe, m.in. przez Bałtycką i Międzynarodową Radę Morską (ang. Baltic and International Maritime Council – BIMCO). Zastosowanie tego typu formularzy w praktyce pomaga skrócić czas trwania negocjacji handlowych, zarazem dając możliwość uproszczenia zawarcia umowy czarterowej z technicznego punktu widzenia. Obecnie do użytku dostępne są umowy czarterowe według podziału na typ czarteru: • dla ważniejszych ładunków masowych, np. Intertanktime – przeznaczone do transportu ropy naftowej, Gastime – dla gazów lub Bimchemtime – dla transportu chemikaliów; • dla określonych tras; • uniwersalne, np. Bixtime lub Baltime – utworzone dla czarterów statków kontenerowych. Warunki zawierania umów czarterowych nie podlegają żadnym ustaleniom ani nie reguluje ich treść jakiejkolwiek konwencji międzynarodowej. Daje to możliwość zainteresowanym stronom do zmiany lub uzupełnienia treści zawartych w proponowanych formularzach standardowych. Mogą też zawierać odpowiednie dla siebie umowy, zgodnie z kodeksową zasadą swobody zawierania umów, bazując jedynie na własnych ustaleniach, tworząc kontrakt na indywidualnie przy- gotowanym formularzu [Rymarczyk 2002]. Formuły czarteru mówią o stosunkach pomiędzy załadowcą a przewoźnikiem, natomiast dokument przewozowy (w przypadku transportu morskiego – konosament) reguluje uprawnienia dotyczące ładunku, jakie ma jego prawny właściciel w stosunku do przewoźnika. Duża ranga dokumentów przewozowych sprawiła, że również one, jak i zasady ich dotyczące, musiały zostać ujednolicone w skali międzynarodowej. Po raz pierwszy do ustalenia zasad, mówiących o konosamentach, przystąpiono pod koniec XIX wieku. Jednak dopiero w 1921 roku, dzięki inicjatywie International Law Association, zasady dotyczące odpowiedzialności wynikającej dla każdej ze stron z tytułu konosamentu, ujęto w reguły. Mowa tu o Regułach Haskich, które powszechnie mogły być stosowane dopiero po podpisaniu Konwencji Brukselskiej (mówiącej o ujednoliceniu niektórych zasad dotyczących konosamentów) w 1924 roku.

110 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 33, 2018

PODSUMOWANIE

Reasumując, należy stwierdzić, że zwyczaje i uzanse transportowe czy spedycyjne mają przy zawieraniu kontraktów bardzo duże znaczenie, nawet w przypadku, gdy strony umowy nie powołują się na nie lub zupełnie ich nie znają. Pomagają one w sytuacjach spornych, gdy według sądu zakwestionowany problem nie został jednoznacznie uschematyzowany w przepisach obowiązującego prawa ani w umowie. W takich przypadkach sąd może sprawdzić, czy z okoliczności sprawy wynika, czy strony wyłączyły zwyczaj handlowy. Główną cechą charakte- ryzującą zwyczaje i uzanse jest ich fakultatywność, co oznacza, że mogą być w konkretnych okolicznościach modyfikowane lub całkowicie wyłączane z danej sytuacji. W związku z tym, przy zawieraniu umowy handlowej nie powinno ograniczać się do uregulowań prawa bezwzględnie obowiązującego, ale dobrze jest też zaznajomić się z możliwymi do wykorzystania w danej umowie zwyczajami i uzansami. Zawieranie formuł handlowych w umowach skutkuje zachowaniem ich posta- nowień między kontrahentami, czyli kupującym i sprzedającym. Mają one też wpływ na relacje między zleceniodawcą a przewoźnikiem i spedytorem, ponieważ wybór formuły jest postanowieniem o zakresie realizacji procesu transportowego. Trzeba mieć jednak na uwadze, że stosunki między eksporterem i importerem a przewoźnikiem i spedytorem, czyli zakres obowiązków i odpowiedzialność, ustalane są poprzez umowę przewozu lub umowę spedycji, które regulują odrębne przepisy i postanowienia. Od dawna dąży się do sporządzenia jednorodnej i uniwersalnej wykładni prawa, obowiązującej na całym świecie, oraz do przeprowadzenia kodyfikacji zwyczajów i uzansów handlowych. Aktualnie kontrahenci mogą zawrzeć umowę na podstawie dowolnych wybranych formuł, jednak muszą mieć na uwadze, że interpretacja tak samo brzmiących reguł może się różnić w poszczególnych krajach albo mogą pojawić się sformułowania, których znaczenie nie jest nigdzie zdefiniowane. W celu uniknięcia późniejszych problemów i sporów należy posłu- giwać się uregulowaniami zawartymi w międzynarodowych wykładniach termi- nów handlowych, a w umowach wyraźnie określać, na które formuły się powołuje. Do najczęściej stosowanych i najważniejszych zbiorów należą w transporcie morskim: Reguły Hasko-Visbijskie, Reguły Hamburskie, Reguły Yorku-Antwerpii, zwyczaje i uzanse dotyczące ilości towarów, zwyczaje i uzanse dotyczące termi- nów dostaw oraz zwyczaje i uzanse dotyczące przewozu morskiego (będące przedmiotem analizy w artykule).

A. Salomon, Zwyczaje i uzanse morskie w pracy spedytora 111

LITERATURA

1. Białecki K.P., 1999, Operacje handlu zagranicznego, Polskie Wydawnictwo Ekonomiczne, Warszawa. 2. Budzyński W., 1992, Zawieranie i realizacja kontraktów z partnerem zagranicznym, Centrum Kreowania Liderów, Międzyborów. 3. Budzyński W., 2017, Transport w przedsiębiorstwie – logistyka, spedycja, reklamacje, Poltext, Warszawa. 4. Dudziński J., Knap R., 1999, Handel zagraniczny, Wydawnictwo Zachodniopomorskiej Szkoły Biznesu, Szczecin. 5. Ficoń K., 2010, Logistyka morska. Statki, porty, spedycja, Bel Studio, Warszawa. 6. Kacperczyk R., 2009, Transport i spedycja, cz. 2, Difin S.A., Warszawa. 7. Marciniak-Neider D., Neider J., 2014, Podręcznik spedytora, t. I, Polska Izba Spedycji i Logistyki, Gdynia. 8. Matysik S., 1979, Podręcznik prawa morskiego, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa. 9. Młynarczyk J., 1998, Prawo morskie, Info-Trade, Gdańsk. 10. Rymarczyk J., 2002, Handel zagraniczny – organizacja i technika, Polskie Wydawnictwo Ekonomiczne, Warszawa. 11. Salomon A., 2003, Spedycja w handlu morskim. Procedury i dokumenty, Wydawnictwo Uniwersytetu Gdańskiego, Gdańsk. 12. Salomon A., 2011, Spedycja – teoria, przykłady, ćwiczenia, Wydawnictwo Akademii Morskiej w Gdyni, Gdynia. 13. Sikorski P., 2008, Spedycja w praktyce – wiek XXI, PWT, Warszawa. 14. https://www.nbp.pl/kursy/kursya.html (dostęp 19.04.2018).

THE CUSTOM AND USAGE OF SEA-BORNE TRADE AT THE SEA FREIGHT FORWARDER’S WORK

Summary

The article characterizes the most important, currently applicable and most commonly used collections of maritime custom and usage of trade used in the work of a sea freight forwarder, which include The Haga-Visby Rules, The Hamburg Rules and The York-Antwerp Rules. The final part of the article also discusses maritime custom and usage of trade regarding the conditions of delivery, the quantity of goods and transport of goods in seaborne trade. Keywords: Custom of Trade, Usage of Trade, Haga-Visby Rules, Hamburg Rules, York-Antwerp Rules.

GABRIELA WOŚ doi: 10.12716/1002.33.09 Uniwersytet Morski w Gdyni Wydział Nawigacyjny Koło Naukowe „Nawigator”

TERAŹNIEJSZOŚĆ I PRZYSZŁOŚĆ AUTONOMICZNEJ NAWIGACJI

Wraz z nieustannym postępem techniki automatyzacja obejmuje coraz więcej czynności wykony- wanych do tej pory przez człowieka. Jej głównym celem jest ułatwienie naszego życia i pracy. W artykule przedstawiono aktualną sytuację oraz plany i projekty wprowadzenia szeroko pojętej automatyzacji na statkach handlowych oraz nowej ery nawigacji, którą zapoczątkują jednostki autonomiczne i bezzałogowe. Słowa kluczowe: autonomiczna nawigacja, nowe technologie, sztuczna inteligencja, statki bezzało- gowe, statki autonomiczne.

WSTĘP

Świat, w którym żyjemy, nieustannie się rozwija. Dążymy do polepszenia każdej dziedziny naszego życia. Naukowcy i producenci tworzą nowe funkcjonalne technologie, ułatwiające pracę i zwiększające zyski. Automatyka i sztuczna inteligencja zawładnęły dzisiejszym rynkiem. Przyszedł czas również na transport, zarówno drogowy, jak i morski. Coraz większe zainteresowanie wywołuje temat bezzałogowych, w pełni autonomicznych statków. Pomysł ten może być milowym krokiem postępu w branży morskiej. Przyszłość nadeszła wraz z pierwszym projektem bezzałogowego, w pełni autonomicznego statku – norweskiego kontenerowca „Yara Birkeland”, który już w 2020 roku wyruszy w swoją pierwszą podróż. Nie jest on jednak jedyny; w Danii trwają próby zdalnie sterowanego holownika „Svitzer Hermod”, który za pomocą specjalnych czujników wysyła informacje do centrum zdalnego sterowania. Polecenia z centrum operacyjnego są przesyłane z powrotem do urządzeń sterujących holownikiem, wbudowanych w dynamiczny system pozycjonowania firmy Rolls-Royce. To powoduje, że silniki statku „Svitzer Hermod” sterują pozycjonowaniem i manewrami statku zgodnie z poleceniami osoby znajdującej się w centrum na lądzie [Wingrove 2018]. Projekty związane z automatyczną żeglugą rozpoczęły się już w 2015 roku dzięki firmom Rolls-Royce i FinnFerries. W tym samym roku Instytut Nawiga- cyjny (Nautical Institute) z siedzibą w Londynie również zainteresował się tematem automatyzacji w żegludze, organizując konferencję pt. „Autonomous ships – What does the future holds?”. Inne projekty i badania pojawiły się w Norwegii, Wielkiej Brytanii i Chinach. W 2016 roku norweska administracja morska utworzyła Norweskie Forum dla Autonomicznych Statków (NFAS), które bierze udział w wielu konferencjach G. Woś, Teraźniejszość i przyszłość autonomicznej nawigacji 113

związanych z tym tematem. Norwegia wyznaczyła nawet specjalne miejsce do testowania bezzałogowych statków. Jest nim Trondheimsfjorden – trzeci pod względem długości fiord w Norwegii, który oferuje otwarte wody o stosunkowo niskim natężeniu ruchu i bezpieczne miejsce do testowania nowych technologii. Kolejną skandynawską inicjatywą jest Advanced Autonomous Waterborne Applications (AAWA). Projekt ten powstał w celu opracowania specyfikacji dla całkowicie lub częściowo autonomicznych statków nowej generacji. Zajmuje się on całą gamą zagadnień związanych z autonomiczną żeglugą, w tym aspektami bezpieczeństwa, prawnymi, ekonomicznymi i społecznymi, a także wymaganymi technologiami. Transport morski ma największy udział w przewozach w międzynarodowej wymianie towarowej, szczególnie w przypadku przewozów ładunku na duże odległości. Wykorzystanie autonomicznego statku zminimalizowałoby koszty jego eksploatacji przy maksymalizacji pojemności (lepsze wykorzystanie pojemności kadłuba przez brak pomieszczeń mieszkalnych dla załogi). Postęp i zmiany technologiczne w tej dziedzinie są nieuniknione, jednak nie można pozwolić na zlekceważenie roli człowieka. Historia żeglugi została oznaczona przez ciągłe zmiany i innowacje, od statków żaglowych do statków o napędzie mechanicznym, od drewnianych kadłubów do kadłubów z żelaza i stali, od radiotelegrafii do GMDSS. Jednostka autonomiczna jest definiowana jako następna generacja statków, wykorzystująca nowoczesne technologie systemów sterowania i przesyłania danych. Jednak warto na początek przeanalizować wszystkie korzyści i zagrożenia związane z jej wprowadzeniem.

1. DROGA DO AUTOMATYZACJI ŻEGLUGI

Innowacyjne technologie przyczyniają się do wzrostu zainteresowania jednostkami autonomicznymi. 25 maja 2018 roku, podczas 99. Sesji Komitetu ds. Bezpieczeństwa Morskiego MSC (Maritime Safety Committee) Międzynarodo- wej Organizacji Morskiej IMO (International Maritime Organization), jednostki te zostały zdefiniowane jako morskie nawodne statki autonomiczne MASS (Maritime Autonomous Surface Ships). Progresja nastąpi, zaczynając od zmniejszenia liczby członków załogi statku, aż do całkowitej jej likwidacji. Systemy działające auto- matycznie z wykorzystaniem sztucznej inteligencji przejmą obowiązki, spoczy- wające na oficerze i kapitanie statku. Istotą przyszłej samodzielności takich jednostek jest przetwarzanie danych odebranych z otoczenia, automatyczna orientacja w otoczeniu oraz łączność z pozostałymi jednostkami pływającymi i, ewentualnie, z centrum lądowym zdalnego sterowania ruchem statków. Samodzielną nawigację zapewnią urządzenia zastępujące załogę, jej słuch oraz wzrok. Poprzez wyspecjali- zowane kamery i mikrofony możliwe będzie uzyskanie lepszych efektów obserwacji niż poprzez zmysły człowieka. Jednostki autonomiczne, za pomocą urządzeń, takich jak sonary, radary i lidary (urządzenia działające na podobnej zasadzie jak radar, ale wykorzystujące światło laserowe zamiast mikrofal) oraz 114 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 33, 2018

dzięki samodzielnej interpretacji danych przez nie pozyskanych, będą mogły analizować aktualną sytuację oraz podejmować odpowiednie działania. Łączność satelitarna i system GPS zapewnią wzajemną lokalizację oraz ciągłą łączność z innymi jednostkami i z centrami dowodzenia w przypadku jednostek semiautomatycznych. Istnieje bardzo wiele różnych definicji odnoszących się zarówno do autonomii, jak i inteligentnych maszyn. Sprawność tych maszyn określa się zazwyczaj na podstawie stopnia ich samodzielności. Thomas B. Sheridan oraz W.L. Verplank w publikacji „Human and computer control of undersea teleoperators” przedsta- wili pięć niżej wymienionych poziomów automatyzacji LOA (Levels of Automation), które obejmują zakres od pełnej kontroli urządzenia przez człowieka po pełne sterowanie komputerem [Sheridan i Verplank 1978]: • poziom 1 – statek, który może skorzystać z pomocy zdalnego operatora (pomoc operatora); • poziom 2 – statek, który może być częściowo lub okresowo pozostawiony bez nadzoru (częściowa automatyzacja); • poziom 3 – statek ze zautomatyzowanym systemem napędowym, który może sterować napędem pod warunkiem, że operator może wkroczyć zgodnie z wymaganiami (warunkowa automatyzacja); • poziom 4 – tak jak na poprzednim poziomie, ale dodatkowo zdolny do samodzielnego prowadzenia, bez wkraczania operatora (wysoka automatyzacja); • poziom 5 – statek w pełni autonomiczny, działający w takich samych warunkach i z taką samą zdolnością, jak gdyby był obsadzony załogą (pełna automatyzacja). Aby ułatwić określenie zakresu regulacji, stopnie autonomii zostały również zdefiniowane przez IMO podczas wspomnianej już 99. Sesji Komitetu ds. Bezpie- czeństwa Morskiego. Wyróżnione zostały następujące stopnie autonomii [IMO 2018a]: • stopień 1 – statek ze zautomatyzowanymi procesami i wsparciem decyzji; marynarze są na statku, aby obsługiwać i kontrolować systemy oraz funkcje pokładowe; niektóre operacje mogą być zautomatyzowane; • stopień 2 – zdalnie sterowany statek z marynarzami na pokładzie; statek jest sterowany i obsługiwany z innej lokalizacji, ale marynarze są na jednostce; • stopień 3 – zdalnie sterowany statek bez marynarzy na pokładzie; statek jest sterowany i obsługiwany z innej lokalizacji; • stopień 4 – w pełni autonomiczny statek; system operacyjny statku jest w stanie samodzielnie podejmować decyzje i określać działania. Aby zastąpić człowieka przez maszynę, należy najpierw przeanalizować jego konkretne działania. Raja Parasuraman i Thomas B. Sheridan w publikacji pt. „A model for types and levels of human interaction with automation” połączyli powyższe poziomy i stopnie z odpowiednimi funkcjami, stwarzając czterostop- G. Woś, Teraźniejszość i przyszłość autonomicznej nawigacji 115

niowy model ludzkiego przetwarzania informacji. Obejmuje on: przetwarzanie sensoryczne, percepcję i pamięć operacyjną, podejmowanie decyzji oraz wdrażanie działań [Parasuraman, Sheridan i Wickens 2000].

1.1. Przetwarzanie sensoryczne – urządzenia na statku

Zgodnie z powyższą informacją przetwarzanie sensoryczne jest pierwszym etapem czterostopniowego modelu przetwarzania informacji przez człowieka. Etap ten dotyczy pozyskiwania i rejestracji wielu źródeł informacji. Obejmuje również pozycjonowanie i orientowanie receptorów czuciowych oraz przetwarzanie wy- chwytywanych sygnałów z otaczającego środowiska. Statki autonomiczne mają być wyposażone w takie urządzenia, jak: • radar; • odbiornik systemu GPS; • sonar; • urządzenia statkowe systemu AIS; • echosonda; • system ECDIS; • termokamery (o kącie widzenia 360 stopni); • LIDAR (Light Detection and Raging) – urządzenie działające na podobnej zasadzie jak radar, ale wykorzystujące światło laserowe zamiast mikrofal (rys. 1); • AI + MR (Artificial Intelligence – sztuczna inteligencja + Mixed Reality – mieszana rzeczywistość); • automatyczny system dokowania (czyli system realizujący manewry podejścia do nabrzeża, manewry portowe i cumownicze) (rys. 2).

Rys. 1. Zobrazowanie systemu LIDAR Źródło: https://oceanservice.noaa.gov/facts/lidar.html. 116 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 33, 2018

Rys. 2. Automatyczny system dokowania Źródło: https://www.esa.int/pol/ESA_in_your_country/Poland/Kosmiczna_technologia_bedzie_sterowac_ autonomicznymi_statkami.

Większość z tych urządzeń i systemów jest już używana na statkach, jednak jednostki autonomiczne wymagają lepszych wersji tych urządzeń dostosowanych do ich technologii. Należy zwrócić szczególną uwagę na technologie sztucznej inteligencji oraz tzw. mieszanej rzeczywistości. Są to dwa najważniejsze czynniki składające się na przyszłość autonomicznej nawigacji. Sztuczna inteligencja na mostku będzie miała za zadanie pomóc lub całkowicie zastąpić człowieka. Natomiast technologia MR łączy świat rzeczywisty ze światem stworzonym w komputerze. Jednym z ważniejszych innowacyjnych projektów jest system automa- tycznego dokowania przedstawiony na rysunku 2. Automatyzuje on fazę podejścia do nabrzeża. System ten uruchamia się w odpowiedniej odległości od planowanego miejsca cumowania. Wraz ze zbliżaniem się do nabrzeża redukuje prędkość oraz uruchamia moduł ustawiania i dokowania jednostki aż do momentu zacumowania. System wykorzystuje wspomniane wyżej czujniki (radar i lidar) do oceny odległości od konstrukcji portowych. Operacje cumowania i odcumowania na autonomicznych statkach będą więc mogły być w pełni autonomiczne. Firma Microsoft stworzyła sprzęt w tej technologii – Hololens – hełm nakładający na obraz realny hologramy (rys. 3) [Microsoft 2018]. Ten innowacyjny wynalazek znajdzie zastosowanie w brzegowych stacjach operacyjnych, gdzie poprzez hologramy statków pływających autonomicznie będzie można kontrolo- wać jego drogę, usterki oraz znacząco zwiększyć bezpieczeństwo nawigacji (rys. 4). G. Woś, Teraźniejszość i przyszłość autonomicznej nawigacji 117

Rys. 3. Microsoft Hololens Źródło: https://news.microsoft.com/apac/features/technology-and-the-sea-autonomous-ships-and-digital- captains/.

Rys. 4. Zobrazowanie projektu brzegowego centrum kontroli według projektu firmy Rolls Royce Źródło: http://crew-center.com/rolls-royce-presents-future-maritime-control-center-sci-fi-or-reality.

118 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 33, 2018

1.2. Percepcja i pamięć operacyjna

Percepcja i pamięć operacyjna stanowią kolejne stopnie ludzkiego przetwarzania informacji. Obejmują one świadome postrzeganie, organizację oraz inter- pretację uzyskanych informacji. Jest to etap poprzedzający podejmowanie decyzji, w którym człowiek rozważa wszystkie opcje rozwiązania w zaistniałej sytuacji. Kapitan i oficerowie znajdujący się na statku wykorzystują na tym etapie wszystkie urządzenia dostępne na statku, swoje zmysły (wzrok, słuch) oraz własne doświad- czenie zdobyte na przestrzeni lat. Według wcześniej podanej informacji dwa ostatnie etapy modelu przetwarzania informacji przez człowieka obejmują podjęcie decyzji oraz jej wdrożenie w życie [Parasuraman, Sheridan i Wickens 2000]. Na sesjach IMO Komitet MSC prowadzi dyskusje nad tym, czy możliwe jest zastąpienie wszystkich etapów ludzkiego przetwarzania informacji przez maszyny i sztuczną inteligencję oraz czy można stworzyć algorytm, który będzie dostoso- wywał swoje działania do dynamicznie zmieniającej się sytuacji. Można wgrać do systemu wszystkie przepisy, procedury postępowania, konkretne sytuacje i konkretne działania z nimi związane, ale nie da się przewidzieć żywiołu, jakim jest morze. Trudno również uwzględnić decyzje podejmowane przez człowieka na podstawie jego doświadczenia, szczególnie w sytuacjach niebezpiecznych. Jest to poważny problem stawiany autonomicznej nawigacji. W ankiecie, zawartej w publikacji Federacji Nautilus (Nautilus Federation) „Future proofed”, aż 85% profesjonalistów z branży morskiej uznało bezzałogowe statki za zagrożenie dla bezpieczeństwa na morzu [Nautilus Federation 2018]. Powstające statki na początku będą pływać z wykorzystaniem tzw. autonomii regulowanej, czyli kontrolowanej przez operatorów. Statki zdalnie sterowane będą wykonywać autonomicznie okre- ślone działania, w zależności od stopnia ich trudności i złożoności. W niektórych przypadkach, takich jak żegluga na otwartym morzu, statek może być w pełni autonomiczny, podczas gdy w innych etapach rejsu lub na określonych akwenach (np. wąskie przejścia i akweny o dużym natężeniu ruchu) wymagać będzie ścisłego nadzoru i podejmowania decyzji, a nawet obsługi ze strony operatora znajdującego się w lądowym centrum dowodzenia.

2. ZAGROŻENIA

Istnieje wiele wyzwań stawianych automatyzacji żeglugi. Należy przygotować się również na niebezpieczeństwa, jakie wiążą się z wprowadzeniem tego typu jednostek. Federacja Nautilus przeprowadziła badania, poruszające zagadnienia w omawianej dziedzinie technologii, w których wzięło udział prawie 900 profesjo- nalistów z branży morskiej z ponad 12 różnych krajów. Zapytani o największe zagrożenia, utrudniające wprowadzenie do eksploatacji statków autonomicznych, wyróżnili [Nautilus Federation 2018]: • problem cyberbezpieczeństwa (odporności na ataki hakerskie i piractwo); • niezawodność systemów łączności i wymiany danych; G. Woś, Teraźniejszość i przyszłość autonomicznej nawigacji 119

• kwestie formalno-prawne; • jakość oprogramowania; • akceptację społeczną; • opozycję ze strony doświadczonych marynarzy; • kwestie nadzoru; • trening i kwalifikacje osób zatrudnionych w brzegowych centrach dowodzenia; • wykonalność techniczną. Na pierwszym miejscu ankietowani wymienili zagrożenie piractwem. Techno- logia informacyjna ułatwia radiokomunikację i przepływ danych w branży transportowej, ale jednocześnie wystawia na niebezpieczeństwa przestępczości cyfrowej. Zhakowanie i przejęcie całej sieci firmy transportowej wywołałoby ogromne straty, tak jak miało to miejsce w przypadku zaatakowania jednego z największych przewoźników kontenerowych A.P. Moller Maersk, gdzie wirus „Petya” sparaliżował wszystkie jego działania i doprowadził do zamknięcia syste- mów informatycznych spółki w biurach na całym świecie [Moller 2017]. Wraz z rozwojem technologii oraz zwiększeniem autonomiczności statków rośnie zainteresowanie „cyberpiratów”. Możliwość zhakowania dużych firm morskich może zainteresować również terrorystów. W ankiecie pojawiły się także obawy o ciągłą i nieprzerwaną łączność między statkiem i lądowymi operatorami. Po zadaniu pytania, czy nowe technologie, które zastąpią marynarzy, będą korzystne dla żeglugi, aż 67% ankietowanych odpowiedziało przecząco, ale ponad 83% uznało że nowa technologia ma potencjał do poprawy warunków pracy na morzu [Nautilus Federation 2018].

3. REGULACJE PRAWNE

Prawo morskie określa kluczowe kwestie związane m.in. z obszarami morskimi, po których mogą poruszać się konkretne statki, z obowiązkami państw wobec jednostek pływających pod ich banderą oraz uprawnieniami państw nad- brzeżnych. Najważniejsze międzynarodowe akty prawne, których postanowienia należy przeanalizować i ewentualnie znowelizować przed wprowadzeniem autonomicznych jednostek, są to m.in.: • Międzynarodowa konwencja o bezpieczeństwie życia na morzu, SOLAS (International Convention for the Safety of Life at Sea) [IMO 2018c]; • Międzynarodowa konwencja o wymaganiach w zakresie wyszkolenia marynarzy, wydawania im świadectw oraz pełnienia wacht, STCW (International Convention on Standards of Training, Certification and Watchkeeping) [IMO 2011]; • Konwencja w sprawie międzynarodowych przepisów o zapobieganiu zderzeniom na morzu, COLREG (Convention on the International Regulations for Preventing Collisions at Sea) [IMO 2009]. 120 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 33, 2018

W załączniku do konwencji SOLAS (International Convention for Safety and Life at Sea), uchwalonej przez Międzynarodową Organizację Morską IMO w 1974 roku w celu poprawy bezpieczeństwa żeglugi, wielokrotnie później modyfiko- wanym i rozszerzanym, znajdują się przepisy na temat budowy i wyposażenia statków, zarządzania bezpieczną ich eksploatacją, minimalnej załogi oraz bezpie- czeństwa żeglugi. Zawiera on rozdziały, w których zawarte są szczegółowe regulacje w tym zakresie. Autonomiczne statki bezzałogowe spełnią na pewno wszystkie wymagania techniczne. Problematyczna będzie jednak możliwość wy- wiązania się przez nie z obowiązku udzielania pomocy na morzu oraz procedur postępowania w sytuacjach zagrożenia. Wszystkie te przepisy i procedury wyma- gają konkretnych działań człowieka, np. podczas alarmów czy monitorowania mechanizmów statkowych. Kolejna ważna konwencja – COLREG – zawiera w załączniku międzynarodo- we przepisy o zapobieganiu zdarzeniom na morzu (MPZZM), które będą również dotyczyć statków bezzałogowych. Stanowi to duże wyzwanie, ponieważ przepisy te nie są jednoznaczne, zawierają wiele nieprecyzyjnych pojęć, które mogą być różnie interpretowane w zależności od doświadczenia osoby prowadzącej statek, a także odwołują się do zasad dobrej i zwykłej praktyki morskiej nieunormowanej aktami prawnymi. Zdaniem niektórych państw członkowskich IMO, wprowadzenie statków autonomicznych będzie wymagało uprzedniej zmiany części postanowień MPZZM. Konwencja STCW zawiera przepisy dotyczące szkolenia marynarzy, wydawania świadectw oraz pełnienia wacht. Należy głównie zwrócić uwagę na dodatkowe szkolenia, odnoszące się do nowych technologii, oraz kwestię pełnienia wacht. W związku z tym konwencja będzie wymagać koniecznych zmian, uwzględniających zredukowanie liczby członków załogi lub całkowity jej brak oraz kwalifikacje osób sterujących statki semiautonomicznymi z ośrodków lądowych. Bardzo ważnym aspektem prawnym jest również kwestia minimalnej obsady statku, wymaganej przez konwencję SOLAS, oraz zagadnienie odpowiedzialności prawnej za skutki wypadków, spowodowanych przez statki autonomiczne lub półautonomiczne. W biuletynie Maritime Knowledge Centre CAB (Current Awareness Bulletin) IMO z maja 2018 roku zawarta jest informacja, że organizacja rozpoczęła dyskusje nad tymi tematami [IMO 2018b]. Uzgodniła ona definicję morskich nawodnych statków autonomicznych MASS (Maritime Autonomous Surface Ships), a także zakres zmian, jakich należy dokonać w aktualnie obowią- zujących międzynarodowych aktach prawnych przed wprowadzeniem MASS. Analizuje również wiele zagadnień związanych z MASS, w tym aspekty: ludzki, bezpieczeństwa, interakcji z portami, pilotażu, postępowania w sytuacjach awaryj- nych oraz ochrony środowiska morskiego. Komitet Bezpieczeństwa Morskiego IMO rozpoczął wieloletnie prace na temat statków autonomicznych, w których zwraca szczególną uwagę na odpowiedzialność za wypadki morskich nawodnych statków autonomicznych oraz konsekwencje tych wypadków dla środowiska naturalnego i przewożonego ładunku. G. Woś, Teraźniejszość i przyszłość autonomicznej nawigacji 121

Reasumując, wszystkie wyżej wymienione konwencje zostały opracowane przy założeniu, że na statku znajduje się odpowiednio liczna i przeszkolona załoga, toteż aktualne przepisy prawne nie są dostosowane do jednostek bezzałogowych. Wymienione ograniczenia nie są jednak nie do pokonania, ponieważ konwencje można nowelizować. Aby nowe przepisy weszły w życie, potrzebne są najpierw jednoznaczne decyzje, umożliwiające wprowadzenie takich jednostek do żeglugi. Sformułowanie i wdrożenie wymaganych zmian, szczególnie w zakresie konwencji COLREG, zajmie kilka lub kilkanaście lat.

4. ASPEKTY EKONOMICZNE

Ostateczny sukces statków autonomicznych zależy od ich wpływu na zyski przedsiębiorstw żeglugowych. Armatorzy przyjmą statki bezzałogowe wtedy, gdy będą one oferować korzyści ekonomiczne. Niestety, moment, w którym te jednostki będą prowadziły do oszczędności, poprzedzają znaczne koszty inwesty- cyjne: budowy statków autonomicznych (będą one około trzykrotnie wyższe niż zwykłych statków [Nautilus Federation 2018]) i brzegowych centrów operacyjnych oraz zatrudnienia odpowiednio przeszkolonego i wykwalifikowanego personelu lądowego (w przypadku jednostek semiautomatycznych). Najważniejszą zaletą statków autonomicznych są niższe koszty operacyjne. Obecnie płace załogi oraz inne koszty jej utrzymania stanowią około 50% łącznych kosztów operacyjnych. Wiele urządzeń oraz systemów znajduje się na statku po to, aby zapewnić załodze odpowiednie warunki mieszkalne oraz zaspokoić podstawowe potrzeby socjalne. Zredukowanie lub całkowite usunięcie załogi będzie prowadzić do znacznych oszczędności. Szacowany aktualnie koszt posiadania i eksploatacji autonomicznego masowca w okresie 25 lat jest o 4,3 mln USD niższy niż w przypadku konwencjonalnie obsługiwanego statku.

5. PRZYSZŁOŚĆ NADESZŁA

Firma Yara International oraz morski oddział koncernu technologicznego Kongsberg stworzyli projekt pierwszego autonomicznego, zasilanego całkowicie elektrycznie i finalnie bezzałogowego kontenerowca dowozowego (fider) o nazwie „Yara Birkeland” (rys. 5). Według informacji, opublikowanych przez obie firmy, statek ten ma być napędzany energią z akumulatorów oraz, jak przewiduje projekt, nie ma być źródłem szkodliwych emisji. „Yara Birkeland” będzie przewoziła ładunek nawozów między fabryką w Posgrunn a portami Brevik i Larvik (oddalonymi o 14 i 26 km). Co roku fabryka ta wysyła około 20 tysięcy kontene- rów transportowanych przez ciężarówki, które wracają do bazy puste (w sumie 40 tysięcy przejazdów). Statek pozwoli na odciążenie tras drogowych oraz, dzięki ekonomicznemu zasilaniu, zredukuje emisję spalin. Zmniejszy, a nawet zlikwiduje wypadki ciężarówek, a tym samym zwiększy bezpieczeństwo transportu lądowego. 122 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 33, 2018

„Yara Birkeland” będzie na początku działać blisko norweskiego wybrzeża, realizując regularne krótkie podróże (o długości około 68 km) pomiędzy trzema portami na południu kraju. Pierwsze rejsy statku będą nadzorowane przez załogę, ulokowaną na tymczasowym mostku w jednym ze 100 kontenerów przewożonych na pokładzie, ale w niedługim czasie jednostka ma stać się w pełni autonomiczna. Wprowadzenie jednostki do żeglugi szacuje się na 2020 rok [Kongsberg 2017; Skredderberget 2018]. Firma Rolls Royce (powszechnie kojarzona z należącą do BMW marką luksusowych samochodów i z produkcją silników lotniczych) oraz ESA (Europejska Agencja Kosmiczna) podczas odbywającego się w Amsterdamie sympozjum (Autonomous Ship Technology Symposium) w 2016 roku, przedstawiły własną kon- cepcję floty zrobotyzowanych statków transportowych. Oba podmioty zgodziły się zbadać, jak innowacyjne technologie kosmiczne mogą zostać użyte do zbudowania autonomicznych i zdalnie sterowanych statków. Partnerstwo firmy Rolls Royce oraz Europejskiej Agencji Kosmicznej pozwoli na wykorzystanie usług sateli- tarnych w takich obszarach, jak sztuczna inteligencja na statkach, operacje morskie, nawigacja, logistyka ładunków, bezpieczeństwo morskie oraz łączność załogi i pasażerów [ESA 2017]. Oscar Lavender, pracownik firmy Rolls Royce, podczas międzynarodowej konferencji dotyczącej efektywności statków (International Conference on Ship Efficiency) w 2017 roku, przedstawił najbliższą przyszłość autonomicznej żeglugi. Według niego zdalnie sterowane jednostki typu offshore pojawią się na wodach na przełomie lat 2020–2025, a autonomiczne oceaniczne statki towarowe – przed rokiem 2030 [German Society for Maritime Technology 2017].

Rys. 5. Norweski kontenerowiec „Yara Birkeland” Źródło: https://www.km.kongsberg.com/ks/web/nokbg0240.nsf/AllWeb/4B8113B707A50A4FC125811D00407045? OpenDocument.

G. Woś, Teraźniejszość i przyszłość autonomicznej nawigacji 123

W 2016 roku powstał również, finansowany przez Unię Europejską, projekt MUNIN (Maritime Unmanned Navigation through Intelligence in Networks). Serwis CORDIS (Community Research and Development Information Service) w kwietniu 2017 roku opublikował skrócone wyniki tego projektu, którego celem było opracowanie technicznej koncepcji statków autonomicznych i ocena jej wykonalności. Zespół MUNIN opracował prototypy podsystemów, w tym modu- łów pokładowych i przeznaczonych do obsługi na lądzie [CORDIS 2017]. Właśnie dzięki temu projektowi autonomiczny transport morski stał się w ogóle możliwy.

PODSUMOWANIE

Rozwój techniczny jest nieunikniony, nie można go powstrzymać. Autono- miczne statki bezzałogowe mają znaczny potencjał. Zanim jednak zostaną one wprowadzone powszechnie do eksploatacji, konieczne będzie przeanalizowanie i zminimalizowanie zagrożeń z nimi związanych. Oprócz rozwoju technicznego potrzebne są również zmiany prawa oraz standardów i wymogów w zakresie zarzą- dzania bezpieczeństwem morskim. Z każdą kolejną inwestycją oraz projektem stawiamy krok w kierunku nowej ery nawigacji i żeglugi morskiej.

Artykuł został napisany na podstawie wystąpienia podczas IV Sympozjum Morskiego Kół Naukowych Akademii Morskiej w Gdyni, zorganizowanego przez opiekunów Kół Naukowych Akademii Morskiej w Gdyni (obecnie Uniwersytetu Morskiego w Gdyni).

LITERATURA

1. CORDIS, 2017, MUNIN – wyniki projektu w skrócie, https://cordis.europa.eu/result/rcn/ 169600_pl.html (dostęp 28.11.2018). 2. ESA, 2017, European Space Agency, Kosmiczna technologia będzie sterować autonomicznymi statkami, https://www.esa.int/pol/ESA_in_your_country/Poland/Kosmiczna_technologia_bedzie_ sterowac_autonomicznymi_statkami/(print) (dostęp 28.11.2018). 3. German Society for Maritime Technology, 2017, Ship Efficiency 2017 Programme, International Conference on Ship Efficiency, https://www.ship-efficiency.org/2017/programme.html (dostęp 28.11.2018). 4. IMO, 2009, International Maritime Organization, COLREG: Convention on the International Regulations for Preventing Collisions at Sea, London. 5. IMO, 2011, International Maritime Organization, International Convention on Standards of Training, Certification and Watchkeeping for Seafarers (STCW), London. 6. IMO, 2018a, International Maritime Organization, 99th session 16-25 May 2018, http://www.imo.org/ en/MediaCentre/MeetingSummaries/MSC/Pages/MSC-99th-session.aspx (dostęp 28.11.2018). 7. IMO, 2018b, International Maritime Organization, Current Awareness Bulletin, Maritime Knowledge Centre MKC. 124 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 33, 2018

8. IMO, 2018c, International Maritime Organization, International Convention for the Safety of Life at Sea, London. 9. Kongsberg, 2017, YARA and KONGSBERG enter into partnership to build world's first autonomous and zero emissions ship, https://www.km.kongsberg.com/ks/web/nokbg0238.nsf/ AllWeb/98A8C576AEFC85AFC125811A0037F6C4?OpenDocument (dostęp 28.11.2018). 10. Microsoft, 2018, Technology and the sea – Autonomous ships and digital captains, https://news. microsoft.com/apac/features/technology-and-the-sea-autonomous-ships-and-digital-captains/ (dostęp 28.11.2018). 11. Moller A.P., 2017, News Release; Cyber attack update, Maersk A/S, http://investor.maersk.com/ news-releases/news-release-details/cyber-attack-update (dostęp 28.11.2018). 12. Nautilus Federation, 2018, Future proofed? London. 13. Parasuraman R., Sheridan T.B., Wickens Ch.D., 2000, A model for types and levels of human interaction with automation, IEEE Systems, Man, and Cybernetics Society, vol. 30, no. 3, s. 286–297. 14. Sheridan T.B., Verplank W.L., 1978, Human and computer control of undersea teleoperators, Cambridge, Massachusetts Institute of Technology, Man-Machine Systems Laboratory, MA, USA. 15. Skredderberget A., 2018, The first ever zero emission, autonomous ship, https://www.yara.com/ knowledge-grows/game-changer-for-the-environment/ (dostęp 28.11.2018). 16. Wingrove M., 2018, Svitzer set to continue remote control tug trials into 2019, https://www. tugtechnologyandbusiness.com/news (dostęp 28.11.2018). 17. http://crew-center.com/rolls-royce-presents-future-maritime-control-center-sci-fi-or-reality.

PRESENT AND THE FUTURE OF AUTONOMOUS NAVIGATION

Summary

Along with the continuous progress of technology, automation absorbs more and more activities performed so far by human. Its main purpose is to facilitate our life and work. The publication presents the current situation and projects for the introduction of broadly understood automation on commercial vessels and a new era of navigation, which will be initiated by unmanned and autonomous vessels. Keywords: autonomous navigation, progress of technology, artificial intelligence, unmanned ships, autonomous vessels.