Projekt oznakowania nawigacyjnych niebezpieczeństw na podejściu do Portu Północnego Gdańsk

1. Koncepcja zapewnienia bezpieczeństwa żeglugi wynikająca z zagrożeń niebezpieczeństwami nawigacyjnymi na podejściu do portu.

Zabezpieczenie podejścia do portu odpowiednimi znakami nawigacyjnymi, zgodnie ze standardem międzynarodowym jest konieczne w celu umożliwienia bezpiecznej żeglugi w obszarze i podejścia do portu bez stwarzana zagrożenia dla siebie jak i innych użytkowników toru wodnego.

Warunki meteorologiczne i widoczność.

Poziom wody: Wahania poziomu wody w Zatoce Gdańskiej zależą od kierunku i siły wiatru i mogą dochodzić do 1,0m . Najwyższy obserwowany stan wody przewyższa średni o 120cm. Przy silnych wiatrach północnych. Najniższy obserwowany stan wody jest o 1,0m niższy od stanu średniego i występuje przy długotrwałych wiatrach południowych.

Klimat :  dość ciepłe łagodne zimy, umiarkowanie ciepłe lata, stosunkowo silne częste wiatry - późną wiosną zimne, jesień sucha i pogodna, wiosna zazwyczaj chłodna i długa.

Ciśnienie : zależne od ogólnej sytuacji atmosferycznej przy intensywnej działalności cyklonalnej, rzeczywiste wartości ciśnienia wykazują duża zmienność zarówno z dnia na dzień jak i z miesiąca na miesiąc. W skrajnych przypadkach obserwuje się z dnia na dzień zmiany rzędu kilkudziesięciu hPa.

Wiatr: średnio w ciągu roku przeważają wiatry w południowo – zachodnie i zachodnie; częstość ich występowania wynosi 35%-50%. Wiosną – wschodnie i północno- wschodnie , Latem- SW- NW, Jesienią- południowo- zachodnie, Zimą – zachodnie i południowo- zachodnie . Najbardziej niekorzystnymi dla pracy portu są silne wiatry północno-wschodnie,podczas których lub bezpośrednio po nich może wystąpić falowanie uniemożliwiające okresowo przeładunek.

Sztormy – występują najczęściej od października do marca.

Wilgotność względna – powietrze utrzymuje się średnio w granicach 82-84%, minimalną wartość osiąga jesienią.

Widzialność – zasięg nie mniejszy niż 5M występuje z częstością od około 60% w miesiącach zimowych ( grudzień- luty) od 70-80% wiosną i jesienią ( marzec- maj, wrzesień- listopad) i ponad 80% latem ( czerwiec- sierpień).

Mgła- Największa w ciągu roku częstość występowania mgły przypada na listopad- kwiecień. Latem mgły występują najrzadziej.

Zachmurzenie – zachmurzenie w ciągu roku jest znaczne. Najmniejsze zachmurzenie występuje w maju i czerwcu.. W pozostałych miesiącach przeciętnie wynosi ono 7/10 , a w grudniu nawet 8/10. Średnia roczna liczba dni pochmurnych wynosi 112-160, a dni pogodnych 22-47.

Pływy i prądy

Występuje przeważnie prąd skierowany na wschód . Po minięciu cypla Hel rozdziela się na odnogi. Jedna kieruje się na południe, a następnie wzdłuż brzegów Zatoki Gdańskiej – na wschód i północny wchód. Druga odnoga wchodzi do Zatoki Puckiej zmieniając kolejno kierunek na zachodni, północny i ponownie południowy. Przeciętna prędkość prądu przy cyplu Hel wynosi około 0,55 węzła. W rejonie Zatoki Pomorskiej – 0,25 węzła, a podczas silnych wiatrów zachodnich do północno – zachodnich – może wzrosnąć do 0,75 węzła. Siła i kierunek prądu na redzie i przed wejściem do portu zależą od siły i kierunku wiatru. Podczas wiatrów wschodnich prąd ma kierunek zachodni,a podczas wiatrów zachodnich- kierunek wschodni, i osiąga prędkość 1 węzła. W Porcie Północnym Gdańsk nie występują pływy.

Warunki lodowe

Lód występuje tu średnio przez około 13-21 dni. W portach Gdańsk i Gdynia lód obserwowany jest średnio przez około 18-26 dni. Długotrwałe wiatry dolądowe mogą napędzić do zatoki dryfujący lód z innych akwenów i wówczas może się on utrzymać w zatoce przez około 87 dni. Maksymalne utrudnienia żeglugowe mogą trwać 10-20 dni. Dzięki lokalizacji przy ujściu rzeki, port i sąsiadujące tereny są przez cały rok wolne od zalodzenia. Nawet w czasie najcięższych zim warunki nawigacyjne są dogodne, co czyni Port Gdańsk jednym z najbardziej przyjaznych portów w regionie Morza Bałtyckiego.

2. Wykaz niebezpieczeństw

Wejście do portu utrudniają rozległe mielizny po obydwu stronach portu. Wchodzącym do portu dużym statkom zwraca się uwagę na konieczność ustabilizowania się na kursie przed wejściem w pierwszą bramkę.

3.Kryteria wyboru znaków pływających i ich wystawienia.

3.1. System ruchu okrętów i warunki pływania.

W Porcie Gdańsk nie występuje zjawisko pływów. Dzięki lokalizacji przy ujściu rzeki, port i sąsiadujące tereny są przez cały rok wolne od zalodzenia. Nawet w czasie najcięższych zim warunki nawigacyjne są dogodne, co czyni Port Gdańsk jednym z najbardziej przyjaznych portów w regionie Morza Bałtyckiego. Na Zatoce Gdańskiej występują liczne wraki ( mapka poniżej ) ale nie stwarzają one bezpośredniego zagrożenia dla żeglugi.

Tor wodny do Gdańska Portu Północnego przebiega wzdłuż linii nabieżnika o kierunku = 253,6° i zasięgu 7 Mm. Parametry toru wodnego: głębokość h = 17 m, szerokość w dnie b = 350 m, długość l = 6300 m. Parametry toru pozwalają na bezpieczne obsługiwanie statków o długości do 350 m i zanurzeniu do 15 m. Północna strona toru wodnego oznakowana jest przez pławę świetlną P-1, wyposażoną dodatkowo w urządzenie radarowe bierne typu RACON. W dalszej kolejności tor wyznaczają stawy świetlne P-5, P-9 i P-l3. Stronę południową toru oznakowują pławy świetlne P-2, P-6, P-10, P-14 i P-18. Zakończenie toru stanowi obrotnica o średnicy 670 m i głębokości 17 m. Część południowa obrotnicy ograniczona jest falochronem wyspowym, za którym rozciąga się akwen portu o głębokości 16 m, którego granice wyznaczają falochron wschodni oraz Pirs Węglowy i Pirs Rudowy.

Pławy MG-A oraz MG-B, wyznaczające granicę głębokiej wody (16,5 m), po północnej stronie spłyceń.

Prowadzący statek winien mieć świadomość, że podczas żeglugi torem podejściowym na odcinku pomiędzy znakami P-l i P-9 może natknąć się na prąd pół-nocny, który powstaje przy występowaniu wiatru południowego o sile przekraczającej 5°B, a przy zbliżaniu się do falochronu północnego – na prąd południowy, który nieregularnie pojawia się między pławą P-13 i falochronem. Prędkość żeglowną na torze podejściowym (w przypadku utworzenia zespołu holowniczego na linach) należy utrzymywać w przedziale 4–6 węzłów, dla zachowania sterowności statku..

Dalby świetlne „P-5”, „P-9” i „P-13” oznakowujące prawą stronę toru usytuowane są na skarpie, w odległości około 25m od bocznej granicy pogłębionego toru.

3.1. Położenie i inne szczegóły oznakowania nawigacyjnego.

Tor podejściowy został oznakowany zgodnie z zaleceniami organizacji IALA o oznakowaniu nawigacyjnym dotyczącym regionu A. A więc prawej stronie oznakowania przypisano pławy i światła koloru zielonego, a dla strony lewej toru wodnego obowiązują światła i pławy w kolorze czerwonym.

Tabela 1 Oznakowanie nawigacyjne na podejściu do Portu Północnego Gdańsk

ZNAK	POZYCJA
Latarnia Port Północny Gdańsk	Φ= 54°23'59,28"
	λ = 18°41'47,04"
Nabieżnik świetlny	Φ = 54° 28,0' N
	λ = 18° 42,0’ E

Typy latarń, pław i innych znaków; pływających i stałych:

Nabieżnik Port Północny:

- światło dolne 54˚23,8’ N 18˚42.2’ E

- światło górne 54˚23.7’ N 18˚41,4’ E

Dalba na końcu pirsu LPG 54˚ 23.8 N 18˚42.5’ E

Na głowicy N falochronu wejściowego 54˚24.2’ N 18˚ 43.9’E

Na głowicy W falochrony wejściowego 54˚23.9’ N 18˚ 43.5’ E

Dalba obok głowicy pomostu węglowego 54˚23.9’ N 18˚ 42.5’ E

Pława świetlna „GW” 54˚23.6’ N 18˚ 46.8’E

3.3. Meteorologiczny zasięg widoczności dla rejonu.

Na otwartych wodach przeważa widzialność dobra i bardzo dobra.

3.4. Parametry manewrowe maksymalnego okrętu.

Tabela 2 Parametry największej dopuszczalnej jednostki na torze

Parametr	Wartość maksymalna
Długość [m]	350
Szerokość [m]	55
Zanurzenie [m]	15
Czas reakcji na komendę na ster [s]	6,0
Prędkość maksymalna na torze [knt]	4

3.5. Głębokość, rzeźba dna i rodzaj gruntu.

W rejonie Gdańska Portu Północnego izobata 20m jest oddalona od brzegu o 3-6 M, a 50m o ok. 9M. Grunt między brzegiem a izobatą 50m to w większości glina , glina z piaskiem i ił; w pobliżu brzegów przeważa piasek. Na zewnątrz izobaty 50m zasadniczym rodzajem gruntu jest szara glina.

Dno na kotwicowiskach

Obydwa kotwicowiska charakteryzują się dnem piaszczystym i są wolne od zanieczyszczeń, które mogłyby stanowić zagrożenie dla przeprowadzenia bezpiecznego manewru kotwiczenia statku. Głębokości na kotwicowisku nr 3 są największe w jego wschodniej części i wynoszą około 30 m, zmniejszając się stopniowo w kierunku zachodnim do 25 m. Przeciętne głębokości na kotwicowisku nr 4 utrzymują się w granicach 25 m.

3.6. Błędy określania pozycji.

Dokładność dla transportu morskiego i prac specjalnych powinna być większa niż 10m i jest określona w rezolucji IMO A953.

Wymagania stawiane przez rezolucję IMO A.953

Faza nawigacji	Wymaganie dokładności	Wymaganie dostępności	Wymaganie ciągłości
Ocean	100m (95%)	99,8% przez 30 dni	NIL
Nawigacja w: wejściach do portów, podejściach do portów, wodach przybrzeżnych z niskim natężeniem ruchu i/lub mniejszym stopniem ryzyka	10m (95%)	99,8% przez 2 lata	99,85% przez 3h
Nawigacja w: wejściach do portów, podejściach do portów, wodach przybrzeżnych z wysokim natężeniem ruchu i/lub wysokim stopniem ryzyka	10m (95%)	99,8% przez 2 lata	99,97% przez 3h

4. Pozycje w stosunku do niebezpieczeństwa i zasięgi widoczności znaków.

Optyczne wykrycie i rozpoznanie znaku oznaczone jest jako t₀≤ 15s, oprócz tego istotny jest czas podjęcia decyzji o wykonaniu manewru i odpowiednich obliczeń: t_p≤30s .W moim przypadku oznaczam niebezpieczne wypłycenie znajdujące się na granicy kotwicowiska nr 4. Liczymy minimalną odległość do granicy niebezpieczeństwa:

Optyczne wykrycie i rozpoznanie.

• t₀ – jest to czas rozpoznania znaku, około 15s.

Podjęcie decyzji i wykonanie manewru.

• tp – jest to czas obliczeń i decyzji o manewrze, około 30s.

Minimalna odległość (Z_min) do granicy niebezpieczeństwa.

Z_min = r + M_(99, 7%)

Gdzie:

• r = promień cyrkulacji pławy;

• M = błąd pozycyjny wystawienia pławy.

A więc można wartość r policzyć z następującego wzoru:

$$r = 0,8\ \sqrt{l^{2} - h^{2}}$$

Gdzie:

• l = najmniejsza długość łańcucha;

l = 2,5x 15m l=37,5m

• h = głębokość w miejscu wystawienia pławy.

h = 1,5x15m h= 22,5m

r = 24m 

Minimalna odległość (Z_min)  do granicy bezpieczeństwa wynosi 28,0 m.

5. Promień cyrkulacji statku.

Taktyczna średnica cyrkulacji :

D_T  = $L^{2} \bullet \frac{T}{10s} = \ 350^{2} \bullet \frac{15}{10 \bullet 100,62} = 1826,17\ m$

Gdzie: s-powierzchnia płetwy sterowej

$$s = \frac{S_{\text{xz}}}{48} = \frac{4830}{48} = 100,62m$$

Gdzie S_xz- powierzchnia rzutu bocznego podwozia

S_xz = ε×L×T=0,92×350×15=4830,0m

𝛆-współczynnik pełnotliwości bocznego rzutu kadłuba

Promień cyrkulacji będzie wynosił R_c= 851m.

Wystawiony został system oznakowania kardynalnego.

a.

D = 31V(t₀ +  t_p ) + R_c

Gdzie:

• V_[w]; t₀ , t_p[min] ; R_c[m];

• t₀₋ czas rozpoznania znaku;

• t_p− czas obliczeń i decyzji o manewrze.

Współczynnik 31 służy do zamiany jednostek ponieważ czas podany jest w tablicach w minutach

Korzystając z Tablic Nawigacyjnych TN-89, możemy odczytać drogę jaką przebył statek podczas 15 sekund rozpoznawania znaku, oraz kolejne pół minuty czasu obliczeń i decyzji o manewrze. Dla 15s i prędkości 4w statek przebył 0,02Mm, a dla pół minuty statek przebył drogę 0,04Mm.A więc do wzoru podstawiamy otrzymane wartości przebytej drogi statku i obliczamy:

D = 31(37,04+74,08) +  851m  = 4295.72m

D = 3Mm .

6. Wybrane oznakowanie.

Znaki kardynalne stosuje się do wskazania, w jakim kierunku kompasowym od znaku znajduje się bezpieczna woda żeglowna. Jako zasadę się stosuje, że znak kardynalny przyjmuje nazwę kwadrantu, w którym jest wyłożony. Znaki kardynalne są wyposażone w białe światło o specjalnym rytmie. Podstawowymi rytmami świecenia są: migający (polski skrót M; angielski skrót Q) lub szybko migający (polski skrót MV; angielski skrót VQ). Światło migające zdefiniowano jako światło o 60 lub 50 błyskach na minutę. Szybko migające - 120 lub 100 błyskach na minutę.

Znak kardynalny malowanym w kolory: czarne-żółte poziome pasy, z dwoma znakami szczytowymi, zwrócone stożkami do siebie. Podstawa znaku jest koloru żółtego . Co oznacza, że znak wystawiony jest na zachód od niebezpieczeństwa.

ZACHODNI ZNAK KARDYNALNY 
Znak szczytowy: dwa czarne stożki, jeden nad drugim wierzchołakami do siebie 
Kolor: żółty z pojedyńczym, szerokim, poziomym, czarnym pasem 
Kształt: kolumnowy lub drążkowy 
Światło:

• Barwa: biała

• Rytm: VQ(9) co 10 sek. lub Q(9) co 15 sek.