Studiul privind influența mareei în cadrul manevrelor portuare [306626]

ACADEMIA NAVALĂ „MIRCEA CEL BĂTRÂN”

FACULTATEA DE NAVIGAȚIE ȘI MANAGEMENT NAVAL

LUCRARE DE DISERTAȚIE

ÎNDRUMĂTOR

Lt.Cdor. Conf.univ.dr.ing. LUPU Sergiu

ABSOLVENT: [anonimizat]

2019

ACADEMIA NAVALĂ „MIRCEA CEL BĂTRÂN”

FACULTATEA DE NAVIGAȚIE ȘI MANAGEMENT NAVAL

LUCRARE DE DISERTAȚIE

TEMA: Studiul privind influența mareei în cadrul manevrelor portuare

ÎNDRUMĂTOR

Lt.Cdor. Conf.univ.dr.ing. LUPU Sergiu

ABSOLVENT: [anonimizat]

2019

REZUMAT

Pe 8 octombrie 2017, Islay Trader, o navă de marfă generală înregistrată în Barbados a [anonimizat], Regatul Unit. Nava a dezeșuat aproximativ 12 ore mai târziu și a fost ancorată în apropiere. [anonimizat] a [anonimizat], pentru a descărca marfa. Eșuarea a avut drept cauză principală neglijarea efectului mareei asupra lungimii lanțului de ancoră necesar pentru a menține nava pe poziție.

Pe 13 decembrie 2000, nava Lagik a [anonimizat] 44 de zile. Prova acesteia a atins fundul la o [anonimizat] a scăzut rapid și aceasta s-a așezat și cu pupa pe fundul râului în câteva secunde.

Politica de acces în porturi pentru navele cu pescaj mare care utilizează canalele a [anonimizat], curenți și alți factori se poate baza pe principii deterministe sau probabilistice. Pentru determinarea perioadei în care portul este accesibil în funcție de maree pentru navele care sosesc și pleacă în/din porturile situate pe coasta belgiană și estuarul Western Scheldt, a fost elaborat instrumentul software ProTide (PRObabilistic TIdal window DEtermination) [anonimizat], inclusiv adâncimea necesară a [anonimizat] a fundului, [anonimizat], grosimea straturilor de nămol.

[anonimizat] / sau a perioadei de accesibilitate determinată de maree. [anonimizat] o [anonimizat] a deciziilor pentru o [anonimizat].

Post-procesarea ulterioară permite determinarea perioadelor de accesibilitate în funcție de diferite combinații de criterii și luarea în considerare a unor criterii suplimentare care nu sunt (sau încă nu sunt) [anonimizat]. [anonimizat]-un punct specific sau ca o perioadă de accesibilitate a canalului să fie acceptabilă numai dacă lungimea ei depășește o valoare minimă (de exemplu, 30 sau 60 de minute).

ABSTRACT

Οn 8 Οctοber 2017, the general cargο ship Islay Trader grο[anonimizat], United Kingdοm. [anonimizat]οated abοut 12 hοurs later and anchοred nearby. [anonimizat]οceeded tο Antwerp, Belgium tο discharge cargο. The grοunding was mainly due tο neglecting the tide effect οn the length οf the anchοr cable needed tο keep the ship in place.

The general cargο vessel Lagik grοunded at Pοrt Suttοn Bridge οn the River Nene οn 13 December 2000, οn the last οf a spring flοοd tide, as she entered the swinging basin at the pοrt, tο be swung priοr tο berthing sο blοcking the River Nene and clοsing the pοrt οf Wisbech fοr 44 days. Her bοw grοunded at a distance frοm the οppοsite bank equal tο the ship’s length. The tide then quickly caught her stern and she grοunded aft within a few secοnds.

The access pοlicy tο pοrts fοr deep-drafted ships using channels which are subject tο tides, waves, currents and οther cοmplicating factοrs may be based οn either deterministic οr prοbabilistic principles. Fοr determining tidal windοws fοr vessels arriving at and departing frοm pοrts lοcated at the Belgian cοast and Western Scheldt, a sοftware tοοl PrοTide (PRΟbabilistic TIdal windοw DEterminatiοn) οriginally called PrοTοel has been develοped, which can take accοunt οf several criteria including prοbability οf bοttοm tοuch, grοss under keel clearance, current restrictiοns, maneuverability margin, penetratiοn intο mud layers.

In general, the intrοductiοn οf a prοbabilistic access pοlicy wοuld have a favοrable effect οn the accessibility οf the pοrts in terms οf length οf the tidal windοw and/οr maximum allοwable draft. Hοwever, cοmpared tο a deterministic apprοach, the decisiοn-making algοrithm fοr a prοbabilistic access pοlicy depends οn a significantly larger number οf parameters, which mοreοver οften induce a greater degree οf uncertainty in the results.

Further pοst-prοcessing allοws tο determine tidal windοws accοrding tο different cοmbinatiοns οf criteria, and tο accοunt fοr additiοnal criteria which are nοt (οr nοt yet) implemented intο the main prοgram, e.g. the requirement that the tidal windοw shοuld cοmprise a certain pοint οf time related tο the tide at a reference lοcatiοn, οr that a tidal windοw is οnly acceptable if its length exceeds a minimum value (e.g. 30 οr 60 minutes).

CUPRINS

INTRODUCERE 2

Capitolul -I- PROCEDEE DE DETERMINARE A ELEMENTELOR MAREEI 4

1.1. Noțiuni generale 4

1.2. Terminologia folosită in navigație 11

1.3. Metode de predicție a mareelor 12

Capitolul -II- Eșuarea navei Islay Trader în portul Margate, UK 14

2.1. Breviar 14

2.2. Analiza evenimentelor 15

2.3. Concluzii 18

2.4. Recomandări 19

Capitolul -III- Eșuarea navei Lagik în portul Sutton Bridge, UK 20

3.1. Breviar 20

3.2. Portul Sutton Bridge și bazinul pentru întoarcere 21

3.3. Influența mareei asupra manevrei de intrare-ieșire din port 22

3.4. Analiza evenimentelor 23

3.5. Concluzii 26

3.6. Recomandări 26

Capitolul -IV- Optimizarea determinării perioadei de accesibilitate în porturi și pe canale cu adâncimi reduse determinată de maree 27

4.1. Introducere 27

4.2. Criteriile care limitează tranzitul prin canalul de acces 28

4.3. Instrumentul de calcul al perioadei de accesibilitate determinate de maree 33

4.4. Comparație între politicile de acces probabilistice și deterministe 37

4.5. Rezultatele studiului 40

4.6. Concluzii 41

4.7. Recomandări 42

Concluzii 43

Bibliografie 45

INTRODUCERE

Mareea este o oscilație regulată a nivelului mării sau oceanului, în raport cu o poziție medie, datorată forței combinate de atracție a Lunii și a Soarelui. Aceasta are efecte importante asupra navigației în special în porturi, rade, râuri și canale de acces unde variația nivelului apei poate depăși 19 m (Golful Fundy, America de Nord). Neglijarea efectelor mareei asupra navigației poate avea consecințe grave, așa cum este prezentat în Capitolul II – Eșuarea navei Islay Trader în portul Margate, UK și Capitolul III – Eșuarea navei Lagik în portul Sutton Bridge, UK. Cele două cazuri prezentate de eșuare provocată de efectul mareei au avut cauze diferite, tocmai pentru a evidenția multitudinea de factori care trebuie luați în considerare atunci când se navigă în zonele cu maree.

Având în vedere că accesibilitatea anumitor porturi, râuri sau canale de acces în port este limitată de înălțimea mareei, determinarea cât mai precisă a elementelor acesteia aduce atât beneficii pentru siguranța navigației cât și beneficii economice. Acest studiu își propune să discute criteriile, atât deterministe cât și probabilistice, utilizate în mod obișnuit pentru tranzit prin canalele de acces comparând avantajele și dezavantajele fiecărei metode.

Pentru canalele care fac obiectul acțiunii valurilor, într-un fel sau altul, aspectele probabiliste vor fi incluse întotdeauna în determinarea adâncimii necesare, prin caracterul aleatoriu al acestora. În plus, alți factori care contribuie la poziția relativă dintre chilă și fundul navei – cum ar fi înălțimea mareelor, pescajul navei, efectul de sucțiune, mișcarea verticală a navei datorată vântului, poziția fundului – pot fi sub rezerva unei incertitudini care, de preferință, este luată în considerare în modul probabilistic.

Pentru determinarea rezervei brute de apă sub chilă, la momentul efectuării studiului, se aplică un procedeu determinist în canalele de acces a porturilor situate la coasta flamandă și de-a lungul râului Scheldt. Într-o abordare probabilistică, valoarea minimă a rezervei de apă sub chilă va fi anulată printr-un criteriu bazat pe o probabilitate acceptabilă de contact cu fundul.

Adesea, utilizarea unui canal de acces este permisă numai dacă este îndeplinită o serie de criterii. Într-o abordare deterministă, criteriul principal este formulat ca o valoare minimă pentru rezerva de apă sub chilă în raport cu fundul (navigabil), exprimat ca procentaj al pescajului. Pentru anumite rute și / sau trafic de nave, trebuie impuse și criterii suplimentare de control, cum ar fi un criteriu de curent și / sau un criteriu de penetrare a nămolului de pe fund.

O politică de abordare probabilistică, pe de altă parte, necesită selectarea unei valori pentru o probabilitate acceptabilă de contact cu fundul apei în timpul tranzitului unei singure nave. În general, trebuie selectată o probabilitate acceptabilă pentru un eveniment nedorit, luând în considerare consecințele unui astfel eveniment. În cele din urmă nu este probabilitatea, ci riscul (= probabilitate * consecință) care trebuie să fie limitat.

Pe de o parte, politica de acces deterministă actuală s-a dovedit a fi suficient de sigură, dar, pe de altă parte, se presupune că, în unele cazuri, marja de siguranță poate fi redusă fără a crește riscul global. Reducerea marjei de siguranță poate avea nu numai beneficii economice, cum ar fi perioade de accesibilitate potențial mai mari și / sau pescaje maxime mai mari, dar ar permite, de asemenea, distribuția tranzitului navelor cu pescaj mare în mod mai uniform pe parcursul ciclului mareelor.

În general, introducerea unei politici de acces probabilistic ar avea un efect favorabil asupra accesibilității porturilor în ceea ce privește pescajul maxim admisibil și / sau a perioadei de accesibilitate determinată de maree. Cu toate acestea, comparativ cu o abordare deterministă, algoritmul de luare a deciziilor pentru o politică de acces probabilistic pare să depindă de un număr semnificativ mai mare de parametri, care de multe ori determină un grad mai mare de incertitudine în rezultate.

În acest sens, a fost elaborat instrumentul software ProTide (PRObabilistic TIdal window DEtermination) denumit inițial ProToel, care poate ține cont de mai multe criterii, inclusiv adâncimea necesară a apei sub chilă, probabilitatea de atingere a fundului, rezerva de apă sub chilă, restricțiile determinate de curenți, grosimea straturilor de nămol.

Deși a fost elaborat în mod specific pentru determinarea prin metode probabilistice, pot fi luate în considerare criterii suplimentare, care permit fie combinarea criteriilor probabilistice și deterministe, fie compararea diferitelor tipuri de determinare. Această facilitate a programului a fost exploatată pentru a realiza acest studiu și a evidenția avantajele și dezavantajele fiecărei metode de determinare a perioadei de accesibilitate în port.

Capitolul -I- PROCEDEE DE DETERMINARE A ELEMENTELOR MAREEI

Noțiuni generale

Prin maree (flux și reflux) se înțelege o oscilație regulată a nivelului mării sau oceanului, în raport cu o poziție medie, datorată forței combinate de atracție a Lunii și a Soarelui. Perioada de oscilație are o durată aproximativă de 12h25min, de unde rezultă că în decurs de 24h50min (durata unei zile lunare) se vor produce următoarele faze (Fig. 1.1) într-un punct dat al oceanului sau mării:

a) flux, materializat printr-o creștere treptată a nivelului mării și acoperirea cu apă a unei fâșii din uscat; acesta are ca finalitate o maree înaltă (High Water – H.W.) — în timpul căreia nivelul mării a atins înălțimea maximă și rămâne pentru un scurt timp imobil;

b) reflux, materializat printr-o scădere treptată a nivelului mării și retragerea apelor de pe fâșia de uscat acoperită anterior; se finalizează cu o maree joasă (Low Water – L.W.) — când nivelul mării ocupă o poziție coborâtă, menținându-se de asemenea constant un interval scurt de timp.

Fig. 1.1 – Diagrama mareelor în funcție de poziția Lunii față de Pământ

Ciclul se repetă astfel în mod invariabil. Referindu-ne la întreg globul, mareea este materializată de un val care se propagă pe suprafața oceanelor, odată cu rotirea Pământului în jurul axei sale; în largul oceanului amplitudinea mareei nu trece de 80 cm, în timp ce în apropierea coastelor și în golfurile lungi, înguste și puțin adânci, ajunge chiar până la 19,6 m (Golful Fundy — America de Nord).

Diferența de nivel dintre apa înaltă și apa joasă imediat următoare se numește amplitudinea mareei (Range of tide).

În funcție de perioadă, mareele pot fi:

Semidiurne (12h30min. în zona ecuatorială)

Diurne (24h50min. în zona tropicală)

Semilunare sau de sizigii (14,7 zile)

Lunare sau de perigeu și apogeu (27,5 zile)

În funcție de poziția reciprocă a Lunii, Soarelui și Pământului, deosebim:

Maree la sizigii sau maree vii — cu amplitudini mai mari decât mareele normale

Maree la cuadratură sau maree moarte — cu amplitudini mai mici.

Din combinarea forțelor gravitaționale ale Lunii și a Soarelui cu forța centrifugă de la suprafața Pământului iau naștere forțele generatoare de maree. Forța centrifugă determină mareea pe partea opusă Lunii (Fig. 1.1). Fără această forță, într-o singură zi lunară ar fi prezentă o singură maree înalta și una joasă. În timp ce atracția gravitațională a Lunii este suficient de puternică pentru a atrage mările și oceanele de pe partea Pământului îndreptată către Lună, nu este suficient de puternică pentru a depăși inerția de pe partea opusă a Pământului. Drept urmare, într-o singură zi lunară, sunt prezente două maree înalte și două maree joase, una atunci când Luna este deasupra locului la care se face referire, și una atunci când luna se află pe partea opusă.

Aceste forțe depind de masa Pământului, a Lunii și a Soarelui, de pozițiile lor relative, precum și de declinația (înălțimea unui astru, în grade, deasupra ecuatorului ceresc) Lunii și a Soarelui.

Deși Soarele este de 27 de milioane de ori mai masiv decât Luna, este de asemenea de 390 de ori mai departe. Ca rezultat, Soarele are doar 46% din forța generatoare de maree a Lunii conform National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA).

De aceea, mareele sunt în mare parte datorate Lunii care determină rezultanta forțelor de atracție, fapt care face ca mareele produse de Lună să fie de 2,73 ori mai înalte decât cele produse de Soare.

Mareea lunară

Se presupune că apa oceanului planetar este omogenă iar Luna se rotește în jurului Pământului în planul Ecuatorului (Fig. 1.2). Ca urmare a acțiunii combinate a forței de atracție dintre Pământ și Lună și datorită forței centrifuge create de mișcarea de rotație a Pământului în jurul propriei axe, apa oceanului planetar va căpăta forma unui elipsoid de rotație cu axa mare îndreptată spre Lună.

Fig. 1.2 – Forța de atracție a lunii

Acest elipsoid de rotație este împărțit în două părți egale de către cercul mare PCP’D. De o parte și de alta a acestuia vor acționa: spre Lună (Luna se află la zenit), forța de atracție a Lunii care va forma o maree înaltă, numită maree lunară iar în partea opusă (Luna se află la nadir), va acționa forța centrifugă, care va forma o maree înaltă numită maree antilunară.

Pe cercul mare PCP’D se realizează echilibrul dintre aceste două forțe și ca urmare apare o maree joasă lunară (Luna se află în planul orizontului).

Se poate observa că forțelor generatoare de maree de pe suprafața terestră sunt egale și de sens contrar, deci rezultanta lor este zero, fără a avea niciun efect asupra mișcării Pământului în jurul axei sale și nici pe orbita sa în jurul Soarelui.

Se observă că numai în punctele A și B forțele generatoare de maree sunt perpendiculare pe suprafața Pământului. În toate celelalte puncte de pe glob, forțele generatoare de maree se pot descompune după o direcție verticală și una orizontală. Componenta verticală produce mareea iar cea orizontală produce curenții de maree (Punctul 1.1.4). Dacă Luna ar avea o poziție fixă față de Pământ, atunci punctele A și B vor fi fixe comparativ cu Pământul și numai în aceste două puncte se va produce mareea înaltă. În realitate Luna se mișcă în jurul Pământului, mișcarea sa de revoluție circumterestră având durata de 24h 48m timp solar mediu.

Dacă se consideră un punct M situat nu pe ecuator ci pe o anumită latitudine (Fig. 1.3), din analiza variației forței generatoare de maree în cele patru poziții succesive M0, M1, M2, M3 ocupate de punctul M pe parcursul unei rotații complete a Lunii în jurul Pământului se observă:

a) în punctele M0 și M2 , când Luna se află la culminație, se creează o maree lunară înaltă;

b) în punctele M1 și M3, forța generatoare de maree este zero și aici va avea loc o mareea lunară joasă.

Fig. 1.3 – Variația forței generatoare de maree

Rezultă că în timpul unei zile lunare, forța generatoare de maree în punctul M va avea o variație armonică, cosinusoidală (Fig. 1.4), unde intervalul de timp este exprimat în timp solar mediu.

Fig. 1.4 – Variația zilnică a mareei

Atunci când în decursul unei zile lunare se produc două maxime și două minime, egale între ele, forța generatoare de maree se numește semidiurnă iar mareea este maree semidiurnă.

Diferența dintre ziua lunară și ziua solară face ca ora la care se produce mareea înaltă în același punct de pe glob să varieze. Din această cauză au fost întocmite table de maree care au la bază anumite porturi standard. Pentru celelalte porturi de pe glob, considerate a fi porturi secundare, mareea înaltă și joasă se determină prin calcul în funcție de diferența lor de longitudine.

Mareea produsă de Soare

Similar modului în care Luna generează fenomenul mareelor, Soarele produce la rândul său, datorită forței sale de atracție, un fenomen similar, dar de alte proporții. Pe toate punctele meridianului de pe Pământ unde Soarele se află la zenit se produce o maree solară, în timp ce la antimeridian, unde Soarele se află la nadir, se produce o maree antisolară. De-a lungul cercului mare terestru perpendicular pe axa zenit-nadir se formează o maree joasă solară.

Mareea lunisolară

Sub influența acțiunii însumate de atracție a Lunii și a Soarelui asupra particulelor de apă de la suprafața Pământului ia naștere mareea lunisolară (Fig. 1.5). Faptul că pozițiile relative ale Lunii, Pământului și Soarelui, care dau naștere fazelor Lunii se schimbă continuu, are drept consecință o variație a forțelor generatoare de maree dintr-un anumit punct de pe suprafața Pământului.

Fig. 1.5 – Influența Soarelui și Lunii asupra mareei

În Fig. 1.6 Pământul este reprezentat în planul ecuatorului, având Polul nord proiectat in P, Soarele pe direcția S, iar Luna in pozițiile succesive L1-L8, reprezentând diferite faze.

La Lună nouă și la Lună plină, când Luna se află în L1 la conjuncție cu Soarele și respectiv în L5, la opoziție, forțele generatoare de maree lunară ”l” și solară ”s” sunt concomitente. Astfel se produce o maree înaltă lunisolară în A și B, denumită maree de sizigii, iar în C și D se formează o maree joasă lunisolară.

Fig. 1.6 – Mareea în funcție de fazele lunii

Pe timpul mișcării de rotație a Pământului în sens direct, toate locurile situate de-a lungul unui meridian și antemeridian au maree de sizigii simultan, în momentul culminației Lunii și a Soarelui la meridianul locului. În ipoteza admisă, că Luna și Soarele se mențin în planul ecuatorului ceresc, amplitudinea mareei este maximă la ecuatorul terestru și descrește odată cu creșterea latitudinii.

Când Luna se află la cuadratură, la primul pătrar în L3 și la ultimul pătrar în L7, axa mare a elipsoidului mareei lunare orientată pe direcția C-D este perpendiculară pe axa mare a elipsoidului mareei solare, de direcție A-B. La aceste faze ale Lunii, mareele înalte lunare coincid cu mareele joase solare și invers. Ca urmare a acțiunii comune a Lunii și Soarelui se produce o maree înaltă lunisolară în C și D datorită acțiunii unei forțe generatoare de maree lunară ”l”, numită maree de cuadratură; amplitudinea mareei de cuadratură este de circa 4/7 din amplitudinea mareei înalte lunare. În A și B se formează o maree joasă lunisolară, de o amplitudine mai mare decât mareea joasă lunară.

Mareea de cuadratură se produce în momentul culminației superioare sau inferioare a Lunii la meridianul locului.

Din cele arătate mai sus rezultă următoarele concluzii:

Mareele de sizigii și de cuadratură se produc odată cu culminația superioară sau inferioară a Lunii. Deci ora apei înalte la sizigii și la cuadratură este egală cu ora culminației Lunii;

Mareele de sizigii au amplitudini mai mari, datorită însumării forțelor generatoare ale mareei lunare și solare;

Mareele de cuadratură au o amplitudine redusă, deoarece acțiunea Soarelui se opune celei lunare, acțiunea Lunii fiind preponderentă;

Variația înălțimii apei între mareea de sizigii și mareea de cuadratură se numește inegalitate în amplitudine;

În zilele intermediare dintre sizigii (Luna nouă – Luna plină) și cuadraturi (Luna în primul și ultimul pătrar), axele mari ale elipsoidului mareei lunare și solare formează unghiuri diferite; din acțiunea comună a celor doi aștri ia naștere un elipsoid de maree lunisolară.

Mareele înalte lunisolare din intervalul dintre sizigii și cuadraturi într-un anumit loc au o anumită amplitudine de o valoare intermediară față de cea a mareei la sizigii și cuadraturi. Amplitudinea mareei înalte într-un anumit loc are o reducere progresivă zilnică, de la sizigii la cuadraturi, deci între Luna nouă și primul pătrar, precum și între Luna plină și ultimul pătrar.

Din cauza variației atât de complexă cât și din cauza posibilității unei diferențe substanțiale a adâncimii apei în zonele costiere, calculul mareei este o activitate esențială pentru navigatori, iar neglijarea acesteia poate duce la accidente, avarii sau eșuări cu consecințe destul de grave.

Curentul de maree

Un curent de maree este un curent marin periodic care ia naștere în fazele de deplasare pe orizontală a apelor mării în timpul fenomenului de maree. Atât viteza cât și direcția unui astfel de curent se schimbă de la flux la reflux. În rezolvarea problemelor de navigație, acești curenți trebuie diferențiați cu atenție de ceilalți curenți marini, generați diferența de salinitate a apei, de vânt, de presiunea atmosferică sau din alte cauze. Studiul curenților de maree este o activitate foarte important în navigație, pentru determinarea drumului și vitezei navei deasupra fundului.

Viteza curentului de maree (tidal stream rate) crește odată cu amplitudinea mareei, atinge viteza maximă (maximum rate) la apa joasă și la apa înaltă și viteza minimă sau apa staționară (slack water) aproximativ la jumătatea intervalului de timp dintre mareea joasă și cea înaltă, odată cu schimbarea de sens a curentului.

În funcție de faza de desfășurare a mareei, deosebim curentul de flux și curentul de reflux. În cazul mareelor semidiurne, la larg, curentul de flux acționează aproximativ 6 ore înainte și după apa înaltă, iar curentul de reflux 3 ore înainte și după mareea joasă. În zona costieră, când unda de maree întâlnește obstacole cum ar fi coaste de anumite forme și orientări față de cea a undei, momentul exact al schimbării direcției acestuia poate varia considerabil în funcție de condițiile locale.

Aceste influențe pot fi atât de mari, încât momentul schimbării direcției curentului să coincidă cu apa înaltă sau cu cea joasa.

În estuare și pe râuri, în porturi și pe canalele navigabile, vitezele și momentele de schimbare a direcției curenților de maree urmează legi extrem de complexe, cauzate în principal de forma albiei și adâncimea apei ceea ce determină o dificultate cu mult mai mare în observarea și studiul curenților de maree decât a mareelor propriu-zise; astfel, de exemplu, se cunosc cazuri când în mijlocul canalului se înregistrează viteze de 3 – 4 Nd de un anumit sens, în timp ce la mică distanță spre mal, la limitele canalului navigabil, să se constate apă staționară sau chiar un curent slab de sens invers.

Date asupra curenților de maree (direcția și viteza) pentru zonele de navigație se găsesc în tabele speciale imprimate pe hărțile de navigație sau în atlase și cărți pilot.

Terminologia folosită in navigație

În cele urmează sunt prezentați termenii utilizați în navigație pentru maree atât în limba română cat și în limba engleză în cadrul hărților, cărților pilot, tablelor de maree, etc precum și reprezentarea grafică a acestora (Fig. 1.7).

Apă înaltă, AÎ (high water, H.W.). Nivelul maxim al apei atins la mareea înaltă (rise)

Apă joasă, AJ (low water, LW).Nivelul minim al apei la mareea joasă (fall)

Amplitudinea mareei (range of the ride). Diferența de nivel dintre apa înalta și apa joasă imediat următoare.

Maree de sizigii (spring tides). Mareele care se produc după Luna nouă sau luna plină la un interval egal cu vârsta mareei.

Maree de cuadratură (neap tides). Mareele care se produc după primul și ultimul pătrar la un interval de timp egal cu vârsta mareei.

Nivelul de referință al sondajelor sau nivelul zero hartă (chart datum). Nivelul mării fața de care se indică adâncimile în hărțile marine. Față de acesta se indică nivelurile mareelor (tidal levels) cât și înălțimile diferitelor forme de relief care periodic sunt acoperite cu apă sau apar la suprafață. Prin înțelegeri internaționale s-a stabilit că acest nivel să fie cel la care nivelul mării „nu coboară în mod frecvent sub acesta”.

Înălțimea mareei (heigh of the tide) –înălțimea la un moment dat deasupra nivelului zero din hartă. Înălțimea mareei este corecția ce trebuie aplicată adâncimii indicată în punctul unde se află nava pentru a obține adâncimea apei în acel moment. Acesta este pozitivă când nivelul mareei este deasupra nivelului zero din hartă , iar în situații excepționale când este sub acest nivel, ea este negativă.

Nivelul mediu al apei (mean water level) –reprezintă acel nivel mediu al apei la un anumit stadiu al mareei, distingându-se:

Nivelul mediu al apei înalte la sizigii (mean hight water springs- MHWS)

Nivelul mediu al apei joase la sizigii (mean low water springs- MLWS)

Nivelul mediu al apei înalte la cuadratură (mean hight water neaps- MHWN)

Nivelul mediu al apei joase la cuadratură (mean low water neaps- MLWN)

Fig. 1.7 – Reprezentarea terminologiei folosite în navigație pentru maree

Metode de predicție a mareelor

În funcție de algoritmul de calcul, predicțiile mareelor se împart în:

pentru porturile standard – metoda tabelară;

pentru porturile secundare folosind porturile standard – metoda tabelară și metoda armonică simplificată.

La baza calculelor au stat măsurătorile multianuale care s-au dovedit mai precise decât calculele teoretice. Mărimile sunt ajustate cu o periodicitate de circa 19 ani în care combinațiile astronomice se repetă cu o aproximație acceptabilă.

Anual UK publică Admiralty Tide Tables în 4 volume:

– Volumul I – UK și Irlanda;

– Volumul II – Marea Mediterană și Oceanul Atlantic;

– Volumul III – Oceanul Indian și Marea Chinei de Sud;

– Volumul IV – Oceanul Pacific.

Metoda de predicție Standard Ports pentru zonele în care UK deține autoritatea pentru predicțiile fluxului si refluxului

Se aplică pentru zonele în care posibilele predicții sunt bazate pe observații continue pe parcursul ultimului an; în aceste cazuri media nivelului mării este determinată de modificarea condițiilor meteo pentru anul în curs care sunt incluse în calculul predicțiilor. Totuși, aceste schimbări nu se repetă în mod exact de la un an la altul; s-a recomandat, așadar, observarea și analizarea schimbărilor nivelului mării pentru o perioadă de cel puțin 3 ani și în cazul analizelor moderne această metodă a fost adoptată în mod progresiv.

Metoda de predicție Standard Ports pentru zonele în care UK nu deține autoritatea pentru predicțiile fluxului și refluxului

Predicțiile pentru aceste porturi sunt obținute prin schimbul mutual de date între autoritățile naționale responsabile pentru aceste predicții. Metoda predicției nu este întotdeauna cunoscută, dar în principiu respectă același algoritm prezentat mai sus și se poate presupune că în condiții meteo normale predicțiile vor fi adecvate pentru toate cerințele de navigație. Autoritatea legală pentru predicțiile mareei în aceste porturi, incluzând Secondary Port data, revine autorității responsabile corespunzătoare.

Alegerea datelor din Standard Ports pentru utilizare împreuna cu Secondary Ports

Pentru a avea o medie cat mai precisă, este necesar ca datele alese din Standard Port sa aibă caracteristici de flux și reflux similare cu cele alese din Secondary Port. În unele cazuri este posibil ca datele locale din Standard Port să nu corespundă, fiind necesară alegerea unor noi date din Standard Port care pot să difere destul de mult de datele din Secondary Port.

Secondary Port

Predicțiile pentru Second Ports se fac aplicând durata și diferențele de înălțime a predicțiilor unei locații alese în Standard Port sau folosind constanta armonică și Metoda Armonicii Simplificate a predicțiilor fluxului și refluxului. Datele pe care sunt bazate diferențele sunt foarte variabile în calitatea lor. Corecturile moderne sunt de obicei bazate pe observațiile făcute pe parcursul unei luni sau mai mult; unele date sunt bazate pe tabelele cu flux și reflux provenite din alte țari; alte date sunt bazate pe observații făcute câtorva înălțimi de flux și reflux, sau în baza estimărilor făcute în funcție de supravegherea inițială.

Capitolul -II- Eșuarea navei Islay Trader în portul Margate, UK

Breviar

Fig. 2.1 – Nava Islay Trader eșuată

La 0142 UTC, pe 8 octombrie 2017, Islay Trader, o navă de marfă generală înregistrată în Barbados a eșuat în apropiere de portul Margate, Kent, Regatul Unit. Nava a dezeșuat aproximativ 12 ore mai târziu și a fost ancorată în apropiere. În ziua următoare, Islay Trader a luat drum spre portul Antwerp, Belgia, pentru a descărca marfa înainte de a continua la Dordrecht, Olanda, pentru inspecție și reparații. Avariile la navă au fost îndoirea provei (Fig. 2.2) și a unor elemente de osatură, dar nu au existat răniri și nici poluare.

Fig. 2.2 – Avariile la prova navei

Ancora navei a grapat și în timp ce se încerca refacerea manevrei de ancorare, aceasta a eșuat. Din analiza accidentului au rezultat următoarele cauze principale:

Nava a tras ancora, deoarece lungimea cablului de ancorare folosit a fost insuficientă în condițiile de maree din acel moment.

Ofițerul secund nu monitoriza poziția navei și nu știa că nava își târâse ancora până când nu a fost anunțat de VTS Londra.

Comandantul nu a fost informat despre situație pentru că ofițerul secund nu voia să-l deranjeze și era încrezător că ar putea să repoziționeze nava singur.

După ce a ridicat ancora, ofițerul secund devine în nesigur de poziția navei și a fost copleșit de situație.

Practicile de navigație la bordul lui Islay Trader au fost afectate negativ de presiunile care rezultă din faptul că au doar doi ofițeri de cart.

Intervențiile VTS Londra, care aveau ca scop oprirea navei de la eșuare, au fost făcute în timp util și adecvate.

Analiza evenimentelor

În noaptea accidentului vizibilitatea a fost bună, iar starea mării a fost raportată ca fiind calmă. Vântul a fost de la nord-vest la forța Beaufort 6. În timp ce Islay Trader se afla la ancoră, curentul de maree estimat avea direcție vest și a scăzut de la aproximativ 1.8Nd la 2250UTC pe 7 octombrie la 0.8Nd la 0100 UTC în dimineața următoare. Era perioada mareei de sizigii și, pe 8 octombrie, prima apă înaltă prezisă la Margate a avut loc la 0114 UTC (4.9m), iar următoarea apă joasă a avut loc la 0725 UTC (0.7m). Înălțimea estimată a mareei la momentul eșuării a fost de 4,8 metri față de nivelul zero hartă.

După cum reiese din analiza elementelor mareei din portul Margate (Port Standard) generate de aplicația Total Tide pentru perioada premergătoare accidentului (Fig. 2.3), graparea ancorei a început aproximativ la jumătatea apei înalte, eșuarea propriu-zisă având loc imediat după apa înaltă. Acest lucru a agravat situația întrucât amplitudinea de 4,2m a mareei a făcut ca nava să rămână în totalitate pe uscat la mareea joasă (Fig. 2.1), punând și mai multă presiune pe corpul navei și cauzând avarii la osatură.

Fig. 2.3 – Curba mareei generată de aplicația Total Tide pentru portul Margate

Graparea

Între 2253 UTC, pe 7 octombrie și 0047 UTC dimineața următoare, Islay Trader s-a mutat 1,3 mile la vest-nord-vest de poziția inițială de ancorare (Fig. 2.4). Un factor semnificativ care a contribuit la eșecul ancorei navei de a menține nava pe poziție a fost că au fost utilizate doar 3 chei de lanț. Pentru ca o ancoră să-și atingă puterea maximă, suficient lanț de ancoră trebuie să se întindă de-a lungul fundului mării înainte de a se ridica către nara de ancoră. În acest caz, deși fundul nisipos oferă o bună ancorare, schimbarea poziției lanțului cauzată de curentul de maree și de mareea în creștere a fost suficientă pentru a ridica lanțul. În consecință, puterea de menținere a ancorei a fost redusă până când nava a intrat în apele mai puțin adânci spre Margate Sand.

Fig. 2.4. – Evoluția poziției navei

Există mai multe metode care pot fi folosite pentru determinarea lungimii lanțului de ancoră necesar a fi lăsat la apă pe timpul ancorării:

Numărul de chei de lanț = 1,5 √(adâncimea în metri)

Lungimea în metri de lanț = 6 la 10 x (adâncimea în metri)

Aceste formule oferă totuși o gamă de lungimi de lanț și sunt doar orientative. Factori cum ar fi amplitudinea mareelor, curentul de maree, vântul, natura fundului mării, gradul mării, starea navei și durata șederii influențează decizia. Deși lungimea lanțului folosit de Islay Trader a fost de aproape șapte ori mai mare decât adâncimea (12m), când a fost adăugată înălțimea maximă estimată a mareei, aceasta s-a redus la mai puțin de 5 ori adâncimea. Cu înălțimea mareei, lungimea necesară a lanțului de ancoră derivată din formulele de mai sus este cuprinsă între 3,7 și 6,18 chei de lanț

Folosirea a 3 din cele 7 chei de lanț disponibile la ancora din tribord s-a bazat exclusiv pe experiența anterioară a comandantului navei și pe practica sa obișnuită. Din perspectiva lui, nava rămăsese în poziție cele două ore din cartul său. În consecință, au fost trecute cu vederea influențele potențial semnificative ale fluxului și creșterea curentului mareei care au avut loc în timpul cartului ofițerului secund.

Monitorizarea poziției navei

Ofițerul secund a verificat poziția lui Islay Trader când a preluat cartul de la comandant la 2200 UTC, dar nu a verificat-o din nou până când nu a fost avertizat de VTS Londra la 0058 UTC. Prin urmare, el nu știa de mișcarea navei. Deși VRM-urile care au fost amplasate pe radar erau un mijloc rudimentar dar eficient de monitorizare a poziției navei, ofițerul secund nu putea vedea afișajul radar atunci când lucra la hărțile de navigație.

Ofițerul secund ar fi luat în mod inevitabil mai multe pauze în timpul elaborării passage plan-ului și corectării hărților, ceea ce i-ar fi permis să verifice radarul. El nu a făcut acest lucru timp de aproape 3 ore, indicând faptul că poziția navei avea o prioritate foarte scăzută. Din perspectiva ofițerului secund, vasul nu s-a mișcat în timpul cartului comandantului și nu era neapărat conștient de faptul că nivelul mareei era în creștere, iar curentul de maree ​​a crescut. Cu toate acestea, se deduce și faptul că sistemul de alarmă pentru navigație, care era foarte aproape de radarul în banda X, nu funcționa așa cum a fost raportat, în caz contrar, ofițerul secund ar fi văzut ecranul radarului când ar fi resetat alarma, la fiecare 9 minute conform ordinelor comandantului.

Având în vedere ca ofițerului secund i-au fost necesare 19 secunde pentru a răspunde la apelurile VTSO la 0058 UTC și era singur pe comandă, este posibil ca acesta să fi avut un nivel scăzut de atenție, chiar dacă lucra la hărți. Islay Trader a ancorat în vecinătatea lui Murphy's Wharf, iar șederea peste noapte ar fi fost văzută de echipaj ca o ocazie de a se odihni. În plus, cercetările au arătat că vigilența și performanța tind să fie la cel mai scăzut nivel în primele ore ale dimineții, dat fiind că ritmul circadian uman programează corpul la un nivel "normal" de veghe în timpul zilei și de somn noaptea.

Drumul spre sud

Intenția ofițerului secund de a se îndrepta spre sud și apoi de a se întoarce spre vest când baliza cardinală din Margate se afla la travers tribord nu a fost niciodată formalizată ca un plan pe harta de hârtie. În consecință, pe măsură ce nava a început să se îndrepte spre sud cu o viteză de circa 5Nd, ofițerul secund naviga în întuneric bazându-se doar pe observații vizuale, cu o baliză cardinală ca singura referință vizuală. Nava a menținută un drum stabil până când a eșuat aproximativ 22 de minute mai târziu, când a trecut de conturul de 0m, ceea ce era în concordanță cu pescajul său (4,5 m) și înălțimea prezisă a mareei (4,8 m).

Când ofițerul șef a fost sfătuit de VTSO la 0133 UTC să nu meargă mai departe spre sud, Islay Trader se apropia de poziția în care acesta intenționa să gireze spre vest. Faptul că a răspuns print plotarea poziției GPS pe hartă, în loc să țină seama de sfaturile VTS sau să gireze spre vest conform planului, indică faptul că nu știa poziția navei. La acel moment, în timp ce se îndrepta spre sud, în ciuda somațiilor repetate ale VTSO, mecanicul șef și marinarul de la prova, sugerează că ofițerul secund a fost supraîncărcat și copleșit de situație.

Deși între 0136 UTC și 0139 UTC, ofițerul secund a informat VTSO că intenționează să gireze la nord și să pună motoarele pe înapoi, drumul navei a rămas constant și viteza sa nu s-a redus. Este posibil ca atunci când a rotit comenzile motoarelor Schottel la 180˚ pentru a merge înapoi, deoarece funcționarea controlerelor turației motorului ar fi fost mai puțin intuitivă și, sub stres, ofițerul secund ar fi putut muta maneta în direcția greșită.

Concluzii

Islay Trader a tras ancora, deoarece lungimea lanțului de ancoră folosit nu era suficientă în condițiile de maree experimentate.

Ofițerul secund nu monitoriza poziția navei și nu știa că aceasta a târât ancora până când nu a fost anunțat de VTS.

Comandantului nu i sa spus că nava trăsese ancora pentru că ofițerul secund nu voia să-l deranjeze și era încrezător că ar fi putut repoziționa nava el însuși.

După ce a ridicat ancora, ofițerul secund a devenit în curând nesigur de poziția navei și a fost copleșit de situație.

Practicile de navigație la bordul lui Islay Trader au fost afectate negativ de presiunile care rezultă din faptul că au doar doi ofițeri de cart care aveau un program de 6 ore cart, 6 ore odihnă. Acest lucru cumulat cu operațiunile de încărcare/descărcare și pilotaj au condus la nerespectarea regulamentelor internaționale cu privire la timpul de lucru și de odihnă.

Intervențiile VTS Londra pentru a împiedica eșuarea navei au fost făcute la timp și adecvate.

Recomandări

În urma analizei accidentului și a evenimentelor care au condus în mod direct la acesta, armatorul ar trebui să ia măsuri pentru a se asigura că practicile de navigație și de cart la bordul navelor sale sunt menținute la un standard acceptabil, concentrându-se printre altele pe:

Impactul presiunilor și cerințelor operaționale la bordul navelor, cu numai doi ofițeri de cart;

Executarea atentă a planificării ancorajului ținând cont de condițiile meteo și de starea mării pentru toată perioada de ședere la ancoră;

Veghea de ancoră;

Ordinele și supravegherea comandantului asupra echipajului.

Capitolul -III- Eșuarea navei Lagik în portul Sutton Bridge, UK

Breviar

La ora 1932 UTC pe 13 decembrie 2000, nava Lagik veche de 24 de ani a eșuat în portul Sutton Bridge de pe râul Nene. Lagik transporta o încărcătură de 2250,40 tone de produse din oțel pentru a fi descărcate în portul Sutton Bridge. Aceasta naviga pe râul Nene cu pilot la bord în timpul ultimei maree de sizigii. În timp ce intra în bazinul pentru întoarceri din port, pentru a executa manevra de întoarcere și a acosta, prova acesteia a atins fundul la o distanță de malul opus, egală cu lungimea navei. Nivelul apei a scăzut rapid și aceasta s-a așezat și cu pupa pe fundul râului în câteva secunde.

O combinație a greutății încărcăturii sale de oțel și a mareei care a scăzut rapid a determinat ruperea acesteia la aproximativ 2315 în aceeași zi (Fig. 3.1). Apoi s-a afundat din ce în ce mai tare în solul mâlos de pe fundul râului cu fiecare maree ce a urmat (Fig.3.2) și a fost declarată pierdere totală din punct de vedere constructiv. A blocat râul Nene și a închis portul Wisbech timp de 44 de zile.

Fig. 3.1 – Nava Lagik la apă joasă

Fig. 3.2 – Nava Lagik la apă înaltă

Portul Sutton Bridge și bazinul pentru întoarcere

Portul este un port secundar nearmonic situat la 2,5 mile de râul Nene. Intrarea pe râu se află la o distanță de 7,5 mile de la locul de ambarcare pilot, situat în estuarul The Wash. Nene este unul dintre cele mai rapide râuri navigabile din Marea Britanie, cu viteze ale curenților de maree de 6 noduri în timpul mareelor de sizigii. Curenții mareelor de cuadratură depășesc rareori 2 noduri. Amplitudinea mareei variază între 3 și 6 metri.

În portul Sutton Bridge pot fi operate nave cu o capacitate de până la 5000 tone (DWT), o lungime maximă de 120 de metri și un pescaj maxim de 6 metri. Dimensiunea medie a navelor care utilizează portul este de aproximativ 2000 dwt. Aproximativ 500 de nave sunt operate în port anual.

Toate navele care au o lungime de peste 20 de metri trebuie să aibă ambarcat pilot.

Fig. 3.3 – Portul Sutton Bridge, imagine satelit Google Maps

Bazinul pentru întoarceri (Fig.3.3) a fost construit în 1987 și este un bazin în formă de V, făcut pe malul vestic al Nenei, la aproximativ 240 de metri în amonte de dana nr.1. Este lat de aproximativ 85 de metri la intrare și 63 de metri lungime de la intrare până la vârf. Distanța de la vârf până la malul estic al râului, măsurată la nivelul mediu al apei înalte la mareea de sizigii, este de 130 de metri. Lungimea maximă a unei nave care a fost întoarsă în bazin este de 100,7 metri; navele între această lungime și 120 de metri în lungime trebuie să fie remorcate cu pupa înainte în amonte de la intrarea pe râu. Foarte rar navele sunt remorcate cu pupa înainte în aval după ce au fost acostate cu tribordul.

Operatorul portuar, Port Sutton Bridge Ltd, deține bazinul pentru întoarceri și este responsabil pentru menținerea nivelului apei din bazin la o limită acceptabilă. Managerul portului preferă ca nivelul să fie la sau sub 1,5 metri peste nivelul zero hartă.

Influența mareei asupra manevrei de intrare-ieșire din port

În timpul fluxului, navele sunt în mod normal întoarse în ultima parte a acestuia. În cazul în care intrarea în port se face în timpul refluxului, navele pot fi întoarse de îndată ce există suficientă apă.

O navă ajunge la stația pilot sau ridică ancora cu aproximativ două ore înainte de apa înaltă. Ar trebui să ajungă apoi la port chiar înainte de apa înaltă. Nava se apropie de bazinul de întoarcere încet navigând pe centrul râului, cu o viteză de apropiere care depășește cu puțin curentul de maree (Fig. 3.4). Ea este apoi întoarsă la tribord, cu prova în bazin și oprită. Apoi, este împinsă de la pupa de curentul de maree și bow thrusterul este folosit pentru a întoarce prova spre tribord. Nava este apoi întoarsă folosind efectul combinate al mareei și al bow thrusterului.

Fig. 3.4 – Manevra de întoarcere în portul Sutton Bridge

Cârma nu este folosit în mod normal în timpul manevrei, dar motorul este uneori folosit pentru a menține poziția navei. Dacă nava are o lungime de peste 90 de metri și nu are bow thruster, remorcherul Fenlander se află în stand-by pentru a asista la întoarcere. Uneori, un șpring este dat la mal de la tribord. Piloții sunt, totuși, reticenți în a folosi un șpring în cazul în care comunicațiile la bord sunt slabe, deoarece acest lucru poate fi periculos și poate compromite operațiunea. Pentru navele cu o lungime mai mică de 90 de metri, fără un bow thruster, este destul de normal să întoarcă folosind doar o șpring, dar depinde într-o oarecare măsură de condițiile meteorologice și de tipul navei. Este posibilă o întoarcere a unui vas mai mic, fără utilizarea unui remorcher, a unui bow thruster sau a unui șpring, dar această manevră nu este ușoară și necesită o foarte multă pricepere și experiență.

Analiza evenimentelor

Bazinul de întoarcere de la portul Sutton Bridge a fost folosit cu succes de nave de aceeași mărime sau chiar mai mari decât Lagik în numeroase ocazii înainte de accident. În acest caz, întoarcerea a fost făcut numai cu ajutorul bow thrusterului, manevră efectuată de mai multe ori în trecut.

După cum s-a văzut în acest accident, mareea puternică poate prelua foarte repede controlul mișcărilor navei. Distanțele până la mal la fiecare capăt al navei în timpul întoarcerii sunt mici pentru un vas de dimensiunile lui Lagik care utilizează acest bazin de întoarcere și nu există prea mult loc pentru o greșeală. Apropierea de bazin a fost făcută în mod normal, iar pilotul a deținea controlul manevrei imediat înainte de momentul când comandantul a preluat conducerea.

Comandantul are dreptul să preia conducerea navigației de la pilot, dacă acționează în mod rezonabil și cu un motiv bun în circumstanțele date. El are, de asemenea, obligația de a prelua comanda dacă consideră că pilotul este incapabil sau incompetent. Nu au existat nimic în acțiunile pilotului, înainte de preluarea comenzii de către comandant, care să sugereze acest lucru, iar comandantul nu a avut niciun motiv să facă vreo observație pilotului sau să intervină în manevra acestuia anterior. Cu toate acestea, comandantul a fost îngrijorat de faptul că nava nu a avut o viteză suficient pentru a se putea întoarce cu succes în condițiile date (Fig. 3.5).

Fig 3.5 – Interpretare a mișcării reale a navei pe timpul manevrei

(5 – poziția în care a eșuat)

Când comandantul a preluat conducerea, pilotul nu era sigur dacă îl eliberase de la comandă. Pilotul a presupus că a fost eliberat de la comanda navei, pe când comandantul a considerat că nu a făcut acest lucru. Acest lucru a avut loc în cel mai rău moment posibil, când vasul intra în bazinul de întoarcere. Există dovezi contradictorii cu privire la sfaturile date de pilot după ce comandantul a preluat conducerea, și mișcările cârmei, elicei și bow thrusterului din perioada următoare, care erau evident inadecvate pentru condițiile date. Având în vedere dovezile contradictorii, nu se știe dacă comandantul a ignorat sfaturile pilotului sau nu și-a exercitat dreptul de intervenție atunci când a devenit îngrijorat de manevra intenționată de pilot. Ora eșuării a fost 1932 UTC, cu 3 minute înaintea apei înalte.

Odată ce a fost constatat că Lagik a eșuat și că situația era extrem de gravă, avându-se în vedere greutatea încărcăturii navei și nivelul apei în scădere, pilotul și comandantul au folosit un șpring la mal, bow thrusterul și, odată ce a fost gata, remorcherul, totul fără rezultat. O altă parâmă a fost, de asemenea, dată la pupa. A fost nevoie de ceva timp ca echipajul remorcherului să fie chemat, să ajungă la remorcher și să pregătească nava. Între timp, a început refluxul și nava se așeza din ce în ce mai mult pe fundul râului făcând imposibilă scoaterea ei de către remorcher.

Dacă remorcherul era în pregătit pentru utilizare imediată în caz de urgentă, ar fi putut salva nava. După ce vasul a eșuat, comandantul a oprit elicea pentru a o proteja. Pilotul a vrut să încerce să utilizeze motorul pentru a crea o "spălare" în încercarea de a elibera vasul. Comandantul a concluzionat în mod corect că această manevră probabil că ar fi afectat elicea, dar ar fi fost preferabil pierderii navei. Tancul prova era parțial încărcat cu apă de balast. Dacă comandantul ar fi acționat rapid și ar fi instruit mecanicul să pompeze această apă, prova ar fi putut fi eliberate, deși pupa s-ar fi așezat mai tare în mâlul de pe fundul râului. Cu toate acestea, a fost o acțiune care merita luată în considerare deoarece, cu prova pe linia de plutire, remorcherul ar fi putut asistă la dezeșuarea navei.

Fig. 3.5 – Curba mareei generată de aplicația Total Tide pentru portul Sutton Bridge

Mareea se afla la reflux, iar nivelul apei era în scădere, deoarece apa joasă a fost la 0313UTC (Fig. 3.5). Combinația dintre greutatea încărcăturii și reflux a devenit prea mult pentru corpul navei. La aproximativ 2315UTC au fost auzite zgomote venind de la coferdamul de sub cabine. Comandantul s-a îndreptat spre puntea principală și a observat fisuri în punte și în bordaj, devenind astfel evident că osatura navei a cedat (Fig 3.6).

Fig. 3.6 – Nava Lagik în timpul apei înalte după ce s-a rupt

Nava sa afundat din ce în ce mai mult în albia râului, cu fiecare maree și apoi s-a frânt în continuare până când s-a rupt în trei secțiuni separate.

Nene a fost blocată în această poziție care a cauzat închiderea portului Wisbech și a blocat navele aflate deja în port în acest moment. Nu erau vase comerciale mari în Wisbech, însă două nave de pescuit și o serie de ambarcațiuni mici de pescuit și de agrement au fost blocate în port. Bazinul de întoarcere nu a putut fi folosit, iar navele care utilizau portul Sutton Bridge trebuiau să fie remorcate cu pupa înainte fie în aval fie în amonte pe râul Nene. În plus, au fost necesare reparații ale danelor din jurul bazinului de întoarcere care au suferit daune din cauza deviației curentului de maree în timpul celor 44 de zile în care râul a fost blocat.

Concluzii

Râul Nene este unul dintre cele mai rapide râuri navigabile din UK, cu viteze ale curenților de maree ce depășesc 6 Nd pe timpul mareelor de sizigii. Acest lucru, coroborat rutina care a dus la nerespectarea recomandării de a folosi un șpring pe timpul manevrei de întoarcere și a remorcherului nepregătit au condus în final la pierderea navei.

Au contribuit de asemenea lățimea mică a râului, lipsa de comunicare între pilot și comandant, decizia comandantului de a nu folosi motorul pentru a proteja elicea și, poate una dintre cele mai importante cauze, stresul și presiunea cauzate de timpul scurt în care manevra trebuia executată pentru a profita de apa înaltă care permitea întoarcerea.

Recomandări

În urma analizei accidentului și a evenimentelor care au condus în mod direct la acesta se recomandă administrației portuare să efectueze o analiză a evenimentelor și să implementeze toate măsurile de control identificate sub formă de proceduri scrise, inclusiv un plan cuprinzător pentru situații de urgență. În plus, aceasta ar trebuie să se asigure că este efectuată o planificare detaliată privind întreaga operațiune de întoarcere / acostare cât mai curând posibil după ambarcarea pilotului la bord.

În același timp, navlositorul ar trebui să își instruiască ofițerii de punte cu privire la relația cu pilotul și să își revizuiască procedurile privind planificarea manevrelor de întoarcere / acostare și acțiune în caz de eșuare.

Capitolul -IV- Optimizarea determinării perioadei de accesibilitate în porturi și pe canale cu adâncimi reduse determinată de maree

Introducere

Politica de acces în porturi pentru navele cu pescaj mare care utilizează canalele a căror adâncime este influențată de valuri, maree, curenți și alți factori se poate baza pe principii deterministe sau probabilistice. Pentru determinarea perioadei în care portul este accesibil în funcție de maree pentru navele care sosesc și pleacă în/din porturile situate pe coasta belgiană și estuarul Western Scheldt (Fig. 4.1), a fost elaborat instrumentul software ProTide (PRObabilistic TIdal window DEtermination) denumit inițial ProToel, care poate ține cont de mai multe criterii, inclusiv adâncimea necesară a apei sub chilă, probabilitatea de atingere a fundului, rezerva de apă sub chilă, restricțiile determinate de curenți, grosimea straturilor de nămol.

Având în vedere că următorul port al navei Islay Trader după dezeșuare a fost Antwerp, Belgia, studiul privind fezabilitatea introducerii unei politici probabilistice de acces va fi centrat pe portul Antwerp dar și pe celelalte două porturi importante de pe estuar: Flushing (Vlissingen) și Terneuzen (Fig. 4.1). În general, introducerea unei politici de acces probabilistic ar avea un efect favorabil asupra accesibilității porturilor în ceea ce privește pescajul maxim admisibil și / sau a perioadei de accesibilitate determinată de maree. Cu toate acestea, comparativ cu o abordare deterministă, algoritmul de luare a deciziilor pentru o politică de acces probabilistic pare să depindă de un număr semnificativ mai mare de parametri, care de multe ori determină un grad mai mare de incertitudine în rezultate.

Fig. 4.1 – Estuarul Western Scheldt și porturile importante

Pentru canalele care fac obiectul acțiunii valurilor, într-un fel sau altul, aspectele probabiliste vor fi incluse întotdeauna – explicit sau implicit – în determinarea adâncimii necesare, prin caracterul aleatoriu al valurilor. În plus, alți factori care contribuie la poziția relativă dintre chilă și fundul navei – cum ar fi înălțimea mareelor, pescajul navei, efectul de sucțiune, mișcarea verticală a navei datorată vântului, poziția fundului – pot fi sub rezerva unei incertitudini care, de preferință, este luată în considerare în modul probabilistic.

Înainte de a se concentra asupra rezultatelor acestui studiu, lucrarea va discuta criteriile – atât de natură deterministe, cât și probabilistice – utilizate în mod obișnuit pentru tranzit prin canalele de acces și oferă o imagine generală a principiilor teoretice și a structurii bazei de date utilizate de pachetului software numit ProTide, care a fost folosit pentru efectuarea calculelor.

Criteriile care limitează tranzitul prin canalul de acces

Scopul acestui subcapitol este de a furniza o imagine de ansamblu a criteriilor care sunt utilizate în mod obișnuit pentru a garanta tranzitul în siguranță a navelor prin canale cu adâncimi reduse în zonele care fac obiectul acțiunii mareelor. Două tipuri de criterii – dintre care unele pot fi dependente de tipul navei – se pot distinge:

criteriile care vizează evitarea contactului navei cu fundul canalului sau cu structurile de deasupra apei (de exemplu poduri);

criterii care vizează evitarea manevrelor nesigure.

Criteriile pot fi formulate într-un mod determinist sau probabilistic. Fiecare criteriu va fi discutat mai jos, acordându-se atenție situației actuale a traficului maritim către porturile maritime belgiene și către porturile din estuarul Western Scheldt. Prin urmare, contactul cu structurile de deasupra apei nu va fi discutat.

Criteriile de evitare al contactului

Distanța pe verticală dintre chila navei și fundul canalului depinde de o serie de factori legați de navă, de nivelul apei și de fundul canalului.

Factorii legați de navă includ:

starea de încărcare a navei (pescajul pupa, la centru și la prova, inclusiv efectele de încovoiere) în condiții de apă calmă, care poate fi variabilă datorită variațiilor de densitate a apei de-a lungul trecerii navei prin canal;

mișcarea verticală a navei datorită efectului de squat, care depinde de mișcarea orizontală a navei prin apă (deci influențată de curenți), adâncimea apei, lățimea canalului, geometria navei, propulsia navei;

mișcările verticale ale navei cauzate de ruliul indus de forțele centrifuge în girații;

mișcările verticale ale navei (tangaj, ruliu) induse de valuri;

mișcările verticale ale navei cauzate de ruliul indus de vânt.

Factorii dependenți de nivelul apei sunt – cel puțin în canalele de acces maritim care leagă un port cu marea – cauzate în principal de efectele de maree. Acestea din urmă sunt în principal determinate de fenomene astronomice, dar pot fi influențate în mod semnificativ de efectele meteorologice (presiunea aerului, vânturile, …).

În ultimul rând, factorii dependenți de fundul apei sunt legați de caracteristicile acestuia care sunt determinate de natura fundului, de morfologia locală, de programul de întreținere (de exemplu, planurile de dragare) dar și de modul în care sunt efectuate și interpretate sondările batimetrice.

Cea mai simplă modalitate de a formula un criteriu pentru a evita contactul cu fundul constă în selectarea unei valori minime a rezervei brute de apă sub chilă (adică diferența dintre adâncimea apei și pescajul navei statice în apă calmă – spre deosebire de rezerva netă de apă sub chilă care se referă la o navă în mișcare supusă acțiunii valurilor) exprimată fie în metri, fie ca procent din pescajul navei în apă calmă. O astfel de formulare deterministă oferă avantajul că volumul de informații cerut pentru a determina perioada de accesibilitate a portului determinată de maree este mai restrânsă: adâncimea apei pe ruta navei, înălțimea mareei (cel puțin în zonele cu adâncimi mici) în funcție de timp și pescajul navei. Pot fi considerate presupuneri care simplifică calculul, de ex. prin folosirea adâncimilor garantate în locul celor reale, cu excepția zonelor unde adâncimea garantată nu este îndeplinită sau prin luarea în considerare a pescajului în apă dulce pentru rute cu densitate variabilă a apei. Astfel, simplificările implică în general o abordare mai conservatoare și vor duce la o exploatare suboptimală a canalului.

Pentru determinarea rezervei brute de apă sub chilă, la momentul efectuării studiului, se aplică un procedeu determinist în canalele de acces a porturilor situate la coasta flamandă și de-a lungul râului Scheldt, prezentate în Fig. 4.2. Următoarele valori sunt utilizate în prezent:

15,0% din pescaj pentru Scheur Vest (SW) și Scheur East (SO),

12,5% din pescaj pentru Pas van het Zand (PZ) și partea olandeză a Western Scheldt (WS),

10,0% din pescaj pentru partea belgiană a râului Scheldt (SC),

10,0% din pescaj pentru zona exterioară portului Zeebrugge (OH) (ex. în interiorul digurilor)

1,0 m pentru canalul de la Terneuzen la Gent.

O politică de abordare probabilistică, pe de altă parte, necesită selectarea unei valori pentru o probabilitate acceptabilă de contact cu fundul în timpul tranzitului unei singure nave. În general, trebuie selectată o probabilitate acceptabilă pentru un eveniment nedorit, luând în considerare consecințele unui astfel eveniment. În cele din urmă nu este probabilitatea, ci riscul (= probabilitate * consecință) care trebuie să fie limitat.

Fig. 4.2 – Canalele de acces către porturile belgiene (Maritime Access Division, Guvernul Flamand)

Criterii controlabile

O probabilitate a criteriului de atingere a fundului trebuie să fie însoțită de un criteriu suplimentar care să garanteze manevrabilitatea și controlabilitatea navei, deoarece aceste proprietăți sunt afectate în mod semnificativ, cu o scădere a rezervei de apă sub chilă. Un astfel de criteriu poate fi formulat ca o rezervă brută de apă sub chilă (UKC), fie de o marjă de manevrabilitate minimă (MM). Aceasta din urmă este definită ca o distanță medie a rezervei de apă sub chilă pe tot timpul tranzitului, încorporând efectele adâncimii apei, pescajului, squatului, bandării navei, dar excluzând efectele oscilatorii de frecvență mai mare cauzate de acțiunea valurilor, deoarece acestea din urmă se presupune că nu au un efect advers asupra manevrabilității și direcției. PIANC (Permanent International Association of Navigation Congresses) sugerează o marjă de manevrabilitate minimă de 5% din pescaj sau 0,6 m, oricare dintre acestea este mai mare. Criteriul marjei de manevrabilitate va fi superior probabilității criteriului atingerii fundului în cazul condițiilor de vreme favorabile în canale sau în zone protejate de impactul valurilor, cum ar fi râurile și estuarele protejate de diguri.

În zonele de navigație ale căror funduri sunt acoperite cu straturi de nămol lichid, pot fi necesare criterii specifice de controlabilitate. De exemplu, în portul exterior din Zeebrugge, se aplică o condiție operațională suplimentară. Ținând cont de penetrarea verticală a stratului superior de nămol fluid, se consideră că o valoare maximă de 7% din pescaj este acceptabilă pentru manevrarea navelor port-containere cu ajutorul unui remorcher adecvat.

În locuri cu variații considerabile ale curenților, determinați în mare parte de maree, tranzitul în siguranță poate fi efectuat numai în timpul unei fracțiuni din ciclul de maree în timpul căruia sunt îndeplinite condiții acceptabile. Criteriile conexe pot fi legate de o valoare maximă a curentului de maree; ca exemplu, intrarea sau ieșirea navelor de tip LNG în portul Zeebrugge nu este permisă atunci când curentul de maree măsurat la diguri depășește o valoare de 2 noduri (pentru ieșirea navelor mici, convenționale și Q-flex și intrarea navelor LNG) sau 1,5 noduri ( pentru intrarea navelor convenționale, Q-flex și Q-max și ieșirea navelor Q-max), (Gyssens, 2013). Pentru alte nave, 2 noduri sunt considerate limita pentru sosire sau plecare.

Fig. 4.3 – Portul Antwerp: Accesul către ecluzele Zandvliet/Berendrecht și docul Deurganck prin Western Scheldt (WS) și Scheldt (SC)

Ca modalitate alternativă de stabilire a perioadei de accesibilitate a portului determinată de maree, adesea timpul de trecere pe la anumite puncte critice este supus unor limitări în raport cu ciclul mareei. De exemplu, o perioada de accesibilitate pentru vrachierele cu destinația Antwerp – ecluza Berendrecht (Fig. 4.3) este acceptată numai dacă trecerea printr-un anumit punct se face într-un anumit interval de timp față de apa înaltă (de exemplu, 60 de minute după apa înaltă la Prosperpolder, lângă granița belgian-olandeză). În mod similar, intrarea vrachierelor în Sloehaven (Flushing) este permisă numai dacă nava ajunge cu cel mult 70 de minute după apa înaltă la Flushing.

Seturi de criterii

Adesea, utilizarea unui canal de acces este permisă numai dacă este îndeplinită o serie de criterii. Într-o abordare deterministă, criteriul principal este formulat ca o valoare minimă pentru rezerva brută de apă sub chilă în raport cu fundul (navigabil), exprimat ca procentaj al pescajului. Pentru anumite rute și / sau trafic de nave, trebuie impuse și criterii suplimentare de control, cum ar fi un criteriu de curent și / sau un criteriu de penetrare a nămolului de pe fund.

Într-o abordare probabilistică, valoarea minimă a rezervei brute de apă sub chilă va fi anulată printr-un criteriu bazat pe o probabilitate acceptabilă de contact cu fundul. Deși aceleași criterii de controlabilitate ca cele menționate mai sus vor rămâne valabile, va fi necesar și un criteriu suplimentar pentru marja de manevrabilitate.

Instrumentul de calcul al perioadei de accesibilitate determinate de maree

ProToel este o aplicație software pentru determinarea perioadelor de accesibilitate determinate de maree pentru navele care intră sau ies din porturile situate pe coasta belgiană sau în estuarul (Western) Scheldt: Zeebrugge, Flushing, Terneuzen, Antwerp. Deși a fost elaborat în mod specific pentru determinarea prin metode probabilistice, pot fi luate în considerare criterii suplimentare, care permit fie combinarea criteriilor probabilistice și deterministe, fie compararea diferitelor tipuri de determinare. ProToel a fost dezvoltat de Universitatea Ghent (divizia de tehnologie maritimă) în strânsă colaborare cu Flanders Hydraulics Research ca reprezentant al guvernului flamand.

Programul permite unui utilizator să selecteze o navă cu o anumită condiție de încărcare, o rută care trebuie urmată cu un profil de viteză specificat (deasupra fundului sau prin apă) de-a lungul traiectoriei, și un anumit timp (sau o serie de timpi) de plecare. În fiecare punct al rutei, programul calculează rezerva brută de apă sub chilă pe baza datelor despre adâncimi și a nivelului apei, marja de manevrabilitate ținând cont de squat (care este determinat în funcție de viteza navei prin apă) și de probabilitatea de atingere a fundului în funcție de condițiile de val la momentul trecerii prin canal. Rezultatele sunt comparate cu criteriile actuale deterministe.

Bazele de date

ProToel necesită disponibilitatea baze de date interne sau externe. Baza de date a navelor conține date privind squatul (tabele despre efectul de sucțiune și asietă) și comportamentul navei pe valuri (operatori de amplitudine și frecvență pentru oscilația verticală, ruliu și tangaj) pentru o gamă largă de tipuri de nave, dimensiuni principale, condiții de încărcare (pescajul și înălțimea metacentrică), viteze de înaintare și rezerva de apă sub chilă. Baza de date se este construită pe rezultatele testării de modele în bazinul de remorcare pentru manevre în apele cu adâncimi mici (în cooperare cu Flandra Hydraulics Research – Universitatea din Ghent) și pe calculele cu software pentru construcția navelor. Această bază de date poate fi extinsă la alte tipuri de nave sau nave specifice, dacă este necesar. De exemplu, Figura 4.4 prezintă o comparație între o curbă specifică din baza de date ProToel cu rezultatul unui număr mare de formule empirice de determinare a squatului și observații recente privind vrachierele cu destinația Sloehaven.

Fig. 4.4 – Squat-ul în funcție de viteză pentru vrachierul H125 din baza de date ProToel, pescaj 14,5 m, UKC 25%. Pentru Barrass 3 și 4 se afișează, de asemenea, valoarea minimă.

Baza de date cu rute și punctelor de schimbare de drum conține date despre fund: adâncimea (medie) a fundului (nautic), o deviație standard a nivelului fundului, nivelul stratului de noroi lichid. În funcție de aplicație, baza de date poate conține niveluri garantate sau nu, niveluri de proiectare sau date recente din sondajul fundului pentru diferitele canale.

În cele din urmă, baza de date hidro-meteo conține date pentru un număr de locații în funcție de timp: înălțimea mareelor, viteza și direcția curentului, înălțimea valurilor, densitatea apei, vântul. În funcție de aplicație, această bază de date conține prognoze pe termen lung (de exemplu, mareea astronomică și curentul de maree), prognoze pe termen scurt sau date măsurate (istorice). În cazul utilizării variantei de calcul pe termen scurt, previziunile trebuie să fie actualizate în mod regulat, astfel încât în acest caz fișierele de date să fie importate dintr-o bază de date la distanță de pe un server. Dacă se utilizează date istorice, informațiile necesare sunt de obicei stocate într-o bază de date locală.

Datele furnizate de aplicație

Rezultatul calculelor este stocat în format xml și conține toți parametrii necesari pentru a verifica îndeplinirea criteriilor în toate sub-traiectoriile: rezerva brută de apă sub chilă, penetrarea în stratul de nămol, marjă de manevrabilitate, curentul de maree, probabilitatea atingerii fundului etc. Rezultatele pot fi vizualizate direct în ProToel și exportate ca un raport în format pdf. (Fig.4.5a-Fig.4.5c).

În exemplul prezentat (fictiv), probabilitatea atingerii de fundului este neglijabilă pe întreaga perioadă de timp considerată. O abordare deterministă bazată pe valori minime ale rezervei brute de apă sub chilă ar avea ca rezultat o perioadă de accesibilitate a canalului determinată de maree de numai 30 de minute (între 12:51 și 13:21), începând atunci când UKC în sub-traiectoria "Zeetraject" este suficientă și terminându-se din cauza restricțiilor cauzate de curent din "Zeebrugge_Havendammen" (subpunctul 4.2.2 Criterii controlabile). Într-o abordare probabilistică combinată cu o marjă de manevrabilitate minimă, va fi disponibilă o fereastră de 60 de minute, între 12:21 și 13:21, începând atunci când penetrarea în stratul de noroi din sub-traiectoria "Zeebrugge" este acceptabilă. În cazul unui strat de nămol fluid cu o densitate mai mică, perioada de accesibilitate ​​ar crește până la 2 ore și 10 minute, și anume de la 11:11 când marja de manevrabilitate la "Zeetraject" devine suficientă.

Fig. 4.5a – Raport ProToel, care prezintă sub-traiectorii și criterii în funcție de timpul de plecare (09:01-10:31)

Fig. 4.5b – Raport ProToel, care prezintă sub-traiectorii și criterii în funcție de timpul de plecare (10:41-12:11)

Fig. 4.5c – Raport ProToel, care prezintă sub-traiectorii și criterii în funcție de timpul de plecare (12:21-13:51)

Post-procesarea ulterioară permite determinarea perioadelor de accesibilitate în funcție de diferite combinații de criterii și luarea în considerare a unor criterii suplimentare care nu sunt (sau încă nu sunt) implementate în programul principal, de ex. cerința ca într-un anumit moment de pe curba de maree nava să se afle într-un punct specific sau ca o perioadă de accesibilitate a canalului să fie acceptabilă numai dacă lungimea ei depășește o valoare minimă (de exemplu, 30 sau 60 de minute). Această prelucrare ulterioară permite, de asemenea, compararea lungimii perioadei de accesibilitate cu diferite criterii (de exemplu probabilistică vs. deterministă) și pentru a calcula porțiunea din perioada de accesibilitate pentru care un anumit criteriu este dominant.

Comparație între politicile de acces probabilistice și deterministe

Pe de o parte, politica de acces deterministă actuală s-a dovedit a fi suficient de sigură, dar, pe de altă parte, se presupune că, în unele cazuri, marja de siguranță poate fi redusă fără a crește riscul global. Reducerea marjei de siguranță poate avea nu numai beneficii economice, cum ar fi perioade de accesibilitate potențial mai mari și / sau pescaje maxime mai mari, dar ar permite, de asemenea, distribuția tranzitului navelor cu pescaj mare în mod mai uniform pe parcursul ciclului mareelor.

Pentru a evalua beneficiile potențiale și impactul unei treceri de la politica deterministă actuală la o versiune bazată pe principii probabiliste, Common Nautical Authority (reprezentată de Rijkswaterstaat Zeeland) a contractat Universitatea Ghent și Flandra Hydraulics Research să compare ambele politici de acces pentru navele cu pescaj mare, atât pentru port-containere cât și pentru vrachiere, către și de la Flushing, Terneuzen și Antwerp. Pe baza datelor hidro-meteo înregistrate din 2011, sa făcut o comparație între perioadele de accesibilitate determinate de maree, calculate determinist și probabilistic, ​​care ar fi putut fi atribuite tipurilor de nave menționate, pe diferitele rute pentru o gamă de pescaje pentru fiecare ciclu de maree. În acest scop, diferitele criterii au fost evaluate cu ajutorul ProToel pentru fiecare combinație de rută, tip de navă și pescaj pentru timpi de plecare consecutivi cu un interval de 10 minute. Rezultatele calculului au fost post-procesate pentru 683 de cicluri de maree ale anului 2011.

Datele introduse

Rutele și tipurile de nave utilizate pentru acest studiu sunt enumerate în Tabelul 4.1; punctul de plecare pentru toate rutele de intrare și punctul de sosire pentru toate rutele de ieșire este stația pilot Wandelaar. Pentru fiecare rută și tip de navă au fost selectate dimensiunile principale ale navei și pescajul minim și maxim, după cum se arată în Tabelul 4.2. Codul se referă la nava din baza de date ProToel. Dimensiunile orizontale ale vrachierelor pentru Flushing se bazează pe traficul actual spre Sloehaven. Pentru Antwerp, dimensiunile corespund celor mai mari vrachiere care au intrat în ecluza Berendrecht, iar pentru Terneuzen / Ghent se consideră vrachierele de tip Kamsarmax, acestea având lățimea maximă permisă la ecluza Terneuzen West. Cele două tipuri de port-containere au fost la momentul studiului cele mai mari care au intrat de portul Antwerp.

Tabelul 4.1 – Rute și tipuri de nave utilizate în studiu (notațiile sunt definite în Fig. 4.2)

Tabelul 4.2 – Caracteristicile principale ale navelor alese pentru studiu

Datele hidro-meteo folosite ca date de intrare pentru studiu sunt date înregistrate începând din 2011. Date despre valuri sunt disponibile prin HMCZ (Hydro Meteo Centre Zeeland) pentru teritoriul olandez, în timp ce Flemish Banks Monitoring Network a furnizat date pentru partea belgiană (Fig. 4.6). Deoarece ProToel necesită date despre direcția valurilor, s-a preferat utilizarea directă a datelor de la balizele care înregistrează direcția valurilor (notate KWI, BVH) sau combinarea datelor de la balizele care nu înregistrează direcția valurilor (notate SWI, HNTE) cu date de la o baliză din apropiere (notată CAD). Deși valurile în Vlissingen nu ar trebui să afecteze perioada de accesibilitate a porturilor, s-au folosit date despre valuri din mai multe locații din Western Scheldt (HNTE, OVHW, OVVA), în combinație cu o direcție a valului presupusă. Pentru toate aceste locații au fost disponibile date la intervale de timp de 30 de minute.

Fig. 4.6 – Locațiile balizelor: Kwintebank (KWI), Bol van Heist (BVH), Scheur- Wielingen (SWI), Cadzand (CAD), Honte (HNTE), Overloop van Hansweert (OVHW), Overloop van Valkenisse (OVVA).

Datele pentru curenții și nivelul mareei utilizate în acest studiu s-au bazat pe calcule astronomice și nu pe date măsurate. Datele au fost furnizate de HMCZ cu intervale de timp de 10 minute pentru un număr mare de locații de-a lungul rutei. Vitezele curenților de maree sunt de o importanță deosebită pentru acest studiu datorită efectului asupra squatului, care depinde de viteza navei prin apă.

Rezultatele studiului

Pentru fiecare dintre cele 683 de cicluri de maree analizate în acest studiu, perioada de acces în conformitate cu politica actuală și o eventuală politică de acces probabilistică viitoare au fost calculate pentru nave cu diferite pescaje. Dacă lungimea perioadelor obținute cu ambele politici este comparată individual, poate fi reprezentat grafic ca în Figura 4.7a și 4.7b. Fiecare simbol situat deasupra bisectoarei corespunde cu un ciclu de maree în timpul căruia o politică de acces probabilistică ar avea ca rezultat o perioadă de accesibilitate mai mare, în timp ce simbolurile de sub bisectoare corespund ciclurilor de maree cu un rezultat mai puțin avantajos în cazul trecerii la o politică probabilistică. Aparent, efectul este avantajos în majoritatea cazurilor pentru vrachierele către Flushing – Sloehaven, deși în unele dintre acestea, o abordare probabilistică conduce la o perioadă de accesibilitate mai scurtă sau chiar la interzicerea accesului unei nave în cazul utilizării unei politici probabilistice, în timp ce o politică deterministă ar fi atribuit o perioadă de accesibilitate. Acesta din urmă este cazul simbolurilor situate pe axa absciselor. De asemenea, pentru traficul de containere cu plecare din Antwerp, în majoritatea ciclurilor de maree se poate observa un efect benefic a introducerii unei politici probabilistice de acces asupra lungimii perioadei de accesibilitate, deși numărul de cicluri pentru care navele nu pot părăsi portul la pescajul utilizat în calcul este ceva mai mare comparativ cu cazul anterior.

Fig. 4.7a – Comparație între lungimea perioadei de accesibilitate în conformitate cu politica actuală și cu politica probabilistică de acces pentru pescaje diferite (în dm) – vrachiere.

(PBT = probability of bottom touch)

Fig. 4.7b – Comparație între lungimea perioadei de accesibilitate în conformitate cu politica actuală și cu politica probabilistică de acces, pentru pescaje diferite (în dm) – port-containere.

(PBT = probability of bottom touch)

Concluzii

Probabilitatea permisă de atingere a fundului pentru condițiile luate în calcul pentru studiu a fost estimată la 5•10-5, pe baza a 800 de nave cu pescaj mare pe an. Pe de altă parte, rezultatele studiului au arătat că PBT este criteriul dominant pentru începerea sau terminarea perioadei de accesibilitate în doar o fracțiune de cicluri de maree; în multe cazuri, marja de manevrabilitate, un criteriu local actual sau lungimea perioadei de accesibilitate sunt mai importante. O estimare a numărului de nave anual pentru care probabilitatea atingerii fundului ar fi cel mai important criteriu, pe baza rezultatelor studiului discutat mai sus, este de aproximativ 350 de nave. PBT critic de 10-4 care a fost utilizat în studiu este atins numai dacă numărul de nave a căror perioadă de accesibilitate determinată de criteriul PBT este de 400 de nave pe an.

Mai mult decât atât, în limite rezonabile, selectarea unei valori PBT critice pare a avea o importanță limitată, deoarece diferența de nivel al mareei în intervalul de 10 minute între două calcule efectuate cu ProToel conduce în cea mai mare parte la o creștere sau scădere bruscă a PBT.

Comparația dintre metodele probabilistice și deterministe de calculare a perioadei de accesibilitate a portului determinată de maree a condus la următoarele concluzii:

În comparație cu politica actuală de acces determinist, criteriile bazate pe o probabilitate de atingere a fundului în combinație cu o marjă de manevrabilitate minimă determină o creștere clară a accesibilității porturilor implicate, atât în ceea ce privește lungimea perioadei cât și pescajul maxim admisibil;

În ciuda îmbunătățirii globale, o abordare probabilistică conduce la reducerea perioadei într-un număr limitat (mai puțin de 5%) al ciclurilor de maree; în unele cazuri excepționale, o politică probabilistică nu ar permite unei nave să intre pe canal, în timp ce o perioadă de accesibilitate ar fi atribuită în cazul unei politici deterministe;

Într-o fracțiune semnificativă a ciclurilor de maree, limitele perioadei de accesibilitate nu sunt determinate de criteriul PBT, ci de criteriul MM;

Efectul valorii PBT selectate pare să fie marginal, chiar și în acele cazuri pentru care criteriul PBT este dominant;

Dominanța criteriului MM implică importanța valorii minime, pentru care a fost selectat 5% din pescaj, așa cum recomandă PIANC (2014).

Recomandări

Pot fi formulate și câteva recomandări:

O estimare fiabilă și corectă a squatului este de o importanță deosebită, luând în considerare efectul acestuia atât asupra probabilității atingerii fundului, cât și a marjei de manevrabilitate. Folosirea sistemelor de măsurare a poziției de ultimă generație pentru determinarea squatului la bordul navelor ar putea contribui la o determinare mai precisă a acestuia.

În principiu, marja de manevrabilitate, pentru care a fost selectată o valoare minimă de 5% din pescaj, trebuie să fie determinată în funcție de condițiile specifice în care valoare MM poate fi redusă și de caracteristicile de manevră necesare în aceste circumstanțe.

Precizia și fiabilitatea înălțimilor mareei în funcție de timp și de locație sunt esențiale atât pentru o politică deterministă, cât și pentru o politică probabilistică de acces.

Concluzii

Prin maree (flux și reflux) se înțelege o oscilație regulată a nivelului mării sau oceanului, în raport cu o poziție medie, datorată forței combinate de atracție a Lunii și a Soarelui. Perioada de oscilație are o durată aproximativă de 12h25min.

În funcție de algoritmul de calcul, predicțiile mareelor se împart în:

pentru porturile standard – metoda tabelară;

pentru porturile secundare folosind porturile standard – metoda tabelară și metoda armonică simplificată.

Atunci când se ancorează sau acostează în zone cu maree, calculele referitoare la lungimea lanțului de ancoră și la legăturile navei trebuie să țină cont de diferența de nivel al apei

Este necesară acordarea unei atenții sporite monitorizării poziției navei în timpul ancorajului în zonele cu maree.

În cazul în care apare o situație neprevăzută care poate pune în pericol nava, comandantul trebuie anunțat fără ezitare.

Rutina și supraevaluarea propriilor competențe pot determina ignorarea unor recomandări de siguranță, conducând în unele cazuri la accidente.

Comunicarea între comandant și pilot pe timpul manevrelor în port are o importanță deosebită. Aceștia ar trebui să lucreze împreună ca un întreg având în vedere că unul cunoaște foarte bine nava și capabilitățile ei, iar celălalt zona în care se navigă și pericolele existente.

După ambarcarea pilotului la bord, imediat ce este posibil, ar trebui efectuată o planificare detaliată privind manevra navei până la locul de acostare.

Politica de acces în porturi pentru navele cu pescaj mare care utilizează canalele a căror adâncime este influențată de valuri, maree, curenți și alți factori se poate baza pe principii deterministe sau probabilistice.

În general, introducerea unei politici de acces probabilistic ar avea un efect favorabil asupra accesibilității porturilor în ceea ce privește pescajul maxim admisibil și / sau a perioadei de accesibilitate determinată de maree. Cu toate acestea, comparativ cu o abordare deterministă, algoritmul de luare a deciziilor pentru o politică de acces probabilistic pare să depindă de un număr semnificativ mai mare de parametri, care de multe ori determină un grad mai mare de incertitudine în rezultate.

ProToel este o aplicație software pentru determinarea perioadelor de accesibilitate determinate de maree pentru navele care intră sau ies din porturile situate pe coasta belgiană sau în estuarul Western Scheldt.

Rezultatul calculelor este stocat în format xml și conține toți parametrii necesari pentru a verifica îndeplinirea criteriilor în toate sub-traiectoriile: rezerva brută de apă sub chilă, penetrarea în stratul de nămol, marjă de manevrabilitate, curentul de maree, probabilitatea atingerii fundului etc. Rezultatele pot fi vizualizate direct în ProToel și exportate ca un raport în format pdf.

Pe de o parte, politica de acces deterministă actuală s-a dovedit a fi suficient de sigură, dar, pe de altă parte, se presupune că, în unele cazuri, marja de siguranță poate fi redusă fără a crește riscul global. Reducerea marjei de siguranță poate avea nu numai beneficii economice, cum ar fi perioade de accesibilitate potențial mai mari și / sau pescaje maxime mai mari, dar ar permite, de asemenea, distribuția tranzitului navelor cu pescaj mare în mod mai uniform pe parcursul ciclului mareelor.

Rezultatele studiului au arătat că PBT este criteriul dominant pentru începerea sau terminarea perioadei de accesibilitate în doar o fracțiune de cicluri de maree; în multe cazuri, marja de manevrabilitate, un criteriu local actual sau lungimea perioadei de accesibilitate sunt mai importante.

Mai mult decât atât, în limite rezonabile, selectarea unei valori PBT critice pare a avea o importanță limitată, deoarece diferența de nivel al mareei în intervalul de 10 minute între două calcule efectuate cu ProToel conduce în cea mai mare parte la o creștere sau scădere bruscă a PBT.

În comparație cu politica actuală de acces determinist, criteriile bazate pe o probabilitate de atingere a fundului în combinație cu o marjă de manevrabilitate minimă determină o creștere clară a accesibilității porturilor implicate, atât în ceea ce privește lungimea perioadei cât și pescajul maxim admisibil.

În ciuda îmbunătățirii globale, o abordare probabilistică conduce la reducerea perioadei într-un număr limitat (mai puțin de 5%) al ciclurilor de maree;

Pentru introducerea metodei de calcul probabilistice o estimare fiabilă și corectă a squatului este de o importanță deosebită, luând în considerare efectul acestuia atât asupra probabilității atingerii fundului, cât și a marjei de manevrabilitate.

Bibliografie

MAIB, UK, Islay Trader – Accident maritim grav, Raport 9/2018;

MAIB, UK, Lagik – Sutton Bridge, Report 42/2001;

PIANC, Raport final al comisiei internaționale pentru studiul ecluzelor, PIANC, 1986;

PIANC, Raport comun PIANC-IAPH referitor la canalele de acces către port: ghid de de proiectare (volume 2), MARCOM Grup de lucru 30, 1997;

PIANC, Raport nr.106, Inovații în proiectarea ecluzelor, 2009;

PIANC, Raport nr. 121, Ghid de proiectare a canalelor de acces către porturi, 2014;

Dand, I.W. și Lyon, P.R., Elementul de risc pentru canalele de acces în porturi, Int. Conf. on Maritime Technology: Challenges in Safety and Environmental Protection, 1993;

Savenije, R., Politica de acces probabilistică pentru nave cu pescaj mare, PIANC 91, 1996;

van de Kaa, E.J., Criterii de siguranță pentru proiectarea adâncimii canalelor, Third Meeting of the U.S./ Dutch M.O.U. on Dredging and Dredged Material Disposal, Working Group III: Navigation Channels, Charleston, SC, 1984;

Vantorre M., Candries M., Verwilligen J., Optimizarea perioadei de acces determinate de maree pe canale cu limitări de adâncime pentru nave cu pescaj mare folosind o politică de abordare probabilistică, PIANC, 2014;

Vantorre, M., Laforce, E., Eloot, K., Richter, J., Verwilligen, J., Lataire, E. (). Mișcările navei în ape puțini adânci – baza politicii de acces probabilistic, ASME 27th International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering OMAE, 2008;

Vantorre, M., Lataire, E., Candries, M., van Doorn, J & van Heel, D. (2013). An equivalent bottom for navigation above irregular bottoms. Marine and River Dune Dynamics (MARID IV), 15-16 April 2013, Bruges, Belgium;

BĂNICĂ, F., Optimisation of tidal windows, martie 2019, Sesiunea de comunicări științifice a studenților masteranzi MASTER-NAV 2019;

http://maritiemetoegang.be

https://ro.wikipedia.org/wiki/Maree

https://ro.wikipedia.org/wiki/Curent_de_maree

https://www.google.ro/maps/

http://www.vts-scheldt.net