«Влияние ураганов на пути судовождения в Северной Атлантике» Дипломная работа Лазарева Ф.М., руководитель – кандидат географических наук, доцент Астреина Л.Б., – ГМУ имени адмирала Ф.Ф. Ушакова, кафедра судовождения, 2022. СЕВЕРОАТЛАНТИЧЕСКИЕ МОРСКИЕ ПУТИ И ШТОРМОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ Между странами континентов ведется интенсивный внешнеторговый обмен. Перевозка внешнеторговых грузов между всеми странами осуществляется преимущественно по морским региональным и океанским путям. Район Северной Атлантики – это район со сложными навигационными условиями плавания. Плавающие льды и айсберги в северной части Атлантики, частые и густые туманы в районе о. Ньюфаундленд (особенно в июне и июле), суровые штормовые условия в зимний период значительно затрудняют судоходство. Главную опасность для всех судов представляет погода, особенно в осенне-зимний период, с октября по март, так как через Северную Атлантику проходят циклоны, зарождающиеся над полуостровом Лабрадор и в районе острова Ньюфаундленд. В районах действия циклонов дуют штормовые ветра и высота волн может достигать 20 – 25 метров, а сами циклоны могут охватывать практически всю Северную Атлантику Максимальная высота и период волн в Северной Атлантике в январе Такие волны представляют реальную угрозу для торговых судов, даже современных и крупнотоннажных судов. Некоторые современные крупные грузовые суда пересекая Северную Атлантику в штормовых условиях получаю значительные повреждения, например 27 декабря 2013 года у крупнотоннажного контейнеровоза «MSC Monterey» дедвейтом 63386 тонн, в корпусе судна появились трещины и он было вынуждено прервать рейс. Однако шторма — это не единственная опасность для судов пересекающих Северную Атлантику по ДБК. Не успевает еще закончиться сезон зимних штормов, как начиная с начала февраля, холодное Лабрадорское течение выносит в Северную Атлантику льды из Канадской Арктики Карта распространения льдов у восточного побережья Канады Даже современные суда оборудованные радиолокаторами должны постоянно вести самое тщательное наблюдение, как того требует Правило 5 МППСС-72 и всегда следовать с безопасной скоростью как того требует Правило 6 МППСС-72, в районах где возможна встреча с айсбергами, потому что небольшие айсберги и их обломки могут быть не обнаружены радиолокатором на безопасном расстоянии, а в самом локаторе может возникнуть неисправность. Кроме перечисленных опасностей безопасности судоходства в Северной Атлантике угрожает также туман. Даже суда с радиолокаторами не всегда могут безопасно разойтись с другими судами и тому пример, столкновение пассажирских лайнеров «Стокгольм» и «Андреа Дориа», которое произошло 25 июня 1956 года к востоку от плавучего маяка «Нантакет» Все перечисленные опасности не позволяют всем судам круглогодично пересекать Северную Атлантику по Дуге Большого Круга. За сотни лет плавания через Атлантику был накоплен богатейший опыт, который моряки всех стран использовали для выбора безопасных путей, в зависимости от времени года. Эти пути указаны в руководстве «Океанские Пути Мира» («Ocean Passages for the World») Приведем пример перехода через Северную Атлантику в условиях урагана Первые сутки после отхода из Аргентины, погода была болееменее нормальная, а 6 января, с утра, судно вошло в центр циклона. Хотя правильнее будет сказать урагана, потому что атмосферное давление продолжало падать, даже тогда, когда стрелка барометра прошла уже все немыслимые, самые низкие значения. Когда стрелка приблизилась к последним двум делениям, я решил запечатлеть это событие для истории и сделал несколько снимков, которые вы можете увидеть на фотографиях Условия образования тропического циклона, перерастающего в ураган, хорошо известны. Он возникает там, где высока температура воды (не менее 26 градусов). Это первое необходимое условие обеспечивает сильное испарение с поверхности океана, насыщение вихря водяным паром. Второе условие - малый градиент (перепад) скорости ветра по высоте вихря, который поддерживает конвективные облачные ячейки (его энергетические "батарейки") и не дает циклону распасться на мелкие вихри. На рисунке внизу представлена схема урагана…и пути ураганов в Северной Атлантике Для более точного определения того, какие навигационные параметры и как именно судоводителю следует изменить, чтобы провести штормование в сравнительно безопасных и благоприятных условиях, в течение длительного времени применялась диаграмма, разработанная Ю. В. Ремизом. По этой диаграмме можно определить наступление явления резонанса по одному из четырёх параметров: высоте волны, силе волнения в баллах, кажущемуся периоду и длине волны. Однако более удобно и быстро можно решать вопрос об образования резонанса, рассчитав индивидуальные для каждого судна диаграммы для различных длин волн и неблагоприятного сочетания скорости судна и курсового угла. На рисунке по оси ОХ расположены значения курсового угла, по оси ОУ указана скорость судна. Графики построены для длин волн от 50 до 250 м и периода резонансной качки 4 с соответственно. Площадь, заключённая между этими графиками, соответствует зоне резонанса. Резонансная диаграмма для периода собственных колебаний: τк = 4 с Проанализировав представленную диаграмму, легко прийти к следующим выводам: – чем больше период собственных колебаний судна, тем сложнее ему попасть в резонанс; – изменение скорости или курсового угла у больших судов приводит к более быстрому их выходу из резонанса, в отличие от судов, обладающих меньшими размерениями; – суда, обладающие высокой скоростью, также имеют меньше шансов попасть в условие резонанса. При использовании всех типов резонансных диаграмм необходимо знать период собственных продольных, поперечных и вертикальных колебаний судна. Данные параметры достаточно хорошо изучены и легко находятся по общеизвестным формулам. Приведем пример влияния урагана на выбор маршрута в условиях действия тропического урагана Рассмотрим переход из пр. Ла-Манш в п. Нью-Йорк, проходивший в сентябре 2021 года. На рисунке представлены варианты маршрута. Вариант 1 - прямой маршрут - не всегда идеален, он может проходить через глаз тайфуна, шторм с высокими волнами или другие небезопасные места, например, с пиратами. Вариант 2 - маршрут, в обход суровых погодных условия может привести к опозданию и сжиганию дополнительного топлива. Вариант 3 - маршрут, который может включать периоды дрейфа, когда судно переживает гораздо лучшую погоду и не расходует много топлива. Да, судно может опоздать, но на протяжении всего рейса судно сжигает меньше бункерного топлива. Обычно лучший вариант для судна - остановиться, дрейфовать и пропустить шторм - особенно когда ставки аренды низкие, а ДТС менее важны, чем экономия топлива. Это позволяет судну оставаться в безопасности, наслаждаться хорошей погодой, избегать сжигания топлива и, в конце концов, сэкономить значительную сумму. В любом случае выбор оптимального маршрута это выбор безопасного с точки зрения здоровья команды и целостности груза, а также экономии времени и денег. На нашем конкретном примере проведем анализ погоды, информация о которой поступила на судно 04.09.2021 г. В нашем случае было необходимо выбрать один из трех маршрутов – рисунок 27. Консультативный анализ и прогноз погоды по маршруту судна представлен ниже. ZCZC MIATCMAT2 ALL TTAA00 KNHC DDHHMM HURRICANE LARRY FORECAST/ADVISORY NUMBER 14 NWS NATIONAL HURRICANE CENTER MIAMI FL AL122021 0300 UTC SAT SEP 04 2021 THERE ARE NO COASTAL WATCHES OR WARNINGS IN EFFECT. HURRICANE CENTER LOCATED NEAR 15.5N 43.3W AT 04/0300Z POSITION ACCURATE WITHIN 15 NM PRESENT MOVEMENT TOWARD THE WEST-NORTHWEST OR 285 DEGREES AT 14 KT ESTIMATED MINIMUM CENTRAL PRESSURE 965 MB EYE DIAMETER 15 NM MAX SUSTAINED WINDS 100 KT WITH GUSTS TO 120 KT. 64 KT....... 30NE 25SE 15SW 25NW. 50 KT....... 70NE 60SE 30SW 60NW. 34 KT.......130NE 110SE 60SW 120NW. 12 FT SEAS..270NE 240SE 210SW 270NW. WINDS AND SEAS VARY GREATLY IN EACH QUADRANT. RADII IN NAUTICAL MILES ARE THE LARGEST RADII EXPECTED ANYWHERE IN THAT QUADRANT. REPEAT...CENTER LOCATED NEAR 15.5N 43.3W AT 04/0300Z AT 04/0000Z CENTER WAS LOCATED NEAR 15.2N 42.7W FORECAST VALID 04/1200Z 16.2N 45.3W MAX WIND 110 KT...GUSTS 135 KT. 64 KT... 35NE 30SE 20SW 30NW. 50 KT... 70NE 60SE 40SW 60NW. 34 KT...130NE 120SE 70SW 130NW. FORECAST VALID 05/0000Z 17.4N 47.6W MAX WIND 115 KT...GUSTS 140 KT. Из прогноза следует, что, если будет выбран самый короткий маршрут, то он пройдет через зону урагана Ларри Ниже представлена информация о координатах центра урагана Ларри. Как следует из анализа и прогноза погоды - рисунок внизу – штормовая погода наблюдалась везде в зоне действия урагана. Наибольшие скорости ветра могли быть в районе Ньюфаундлена 10-11 сентября, что окончательно исключает вариант 1 Представим варианты маршрута и выделим тот, что был в окончательном варианте выбран. 1. От ск. Бишоп (локсодромией) через точку БС (ортодромией) к порту Нью-Йорк (так как это описано в п. 2.66 руководства № 9015 (см. табл. 1); 2. От ск. Бишоп (локсодромией) через точку БЮ (ортодромией) к порту Нью-Йорк (так как это описано в п. 2.66 руководства № 9015 (см. табл. 2); 3. От ск. Бишоп (локсодромией) через точку у Багамских островов (ортодромией) к порту Нью-Йорк (локсодромией) (таблица 3). 007°00,0' W 010°00,0' W 015°00,0' W 020°00,0' W 025°00,0' W 030°00,0' W 035°00,0' W 040°00,0' W 045°00,0' W 050°00,0' W 055°00,0' W 060°00,0' W 065°00,0' W Расстояние , Si, мили 117,1 193,0 191,6 192,0 194,2 198,1 203,9 211,7 221,7 227,2 232,6 238,1 194,4 278,0° 274,9° 271,1° 267,2° 263,4° 259,6° 255,8° 252,0° 248,4° 248,9° 248,9° 248,9° 248,9° 069°00,0' W 183,2 268,7° 40°30,0' N 073°00,0' W Общее расстояние, мили – 2798,8 – Номер точки Широта, φi Долгота, λi А 1 2 3 4 5 6 7 8 B 7 8 9 49°43,2' N 49°59,5' N 50°16,0' N 50°19,6' N 50°10,3' N 49°48,0' N 49°12,1' N 48°22,0' N 47°16,7' N 45°55,0' N 44°33,3' N 43°09,6' N 41°44,0' N C 40°34,0' N D Курс, ЛокКi Примечание Точка у скалы Бишоп – – – – – – – – Точка БС – – – Точка у маяка Нантакет Точка у п. Нью-Йорк Кн = 279,1° Таблица промежуточных точек для варианта №1 Таблица промежуточных точек для варианта №2 Номер точки Широта, φi Долгота, λi Расстояние, Si, мили Курс, ЛокКi Примечание А 1 2 3 4 5 6 7 8 B 7 8 9 49°43,2' N 49°46,8' N 49°42,3' N 49°24,9' N 48°54,1' N 48°09,4' N 47°09,9' N 45°54,5' N 44°21,8' N 42°30,0' N 41°59,8' N 41°29,4' N 40°58,7' N 007°00,0' W 010°00,0' W 015°00,0' W 020°00,0' W 025°00,0' W 030°00,0' W 035°00,0' W 040°00,0' W 045°00,0' W 050°00,0' W 055°00,0' W 060°00,0' W 065°00,0' W 116,4 193,9 195,4 198,6 203,7 210,7 219,7 231,0 244,9 224,9 226,7 228,5 184,1 271,8° 268,7° 264,9° 261,1° 257,3° 253,6° 249,9° 246,3° 242,8° 262,3° 262,3° 262,3° 262,3° Точка у скалы Бишоп – – – – – – – – точка БЮ – – – C 40°34,0' N 069°00,0' W 183,2 268,7° Точка у маяка Нантакет D 40°30,0' N 073°00,0' W – – Точка у порта Нью-Йорк Общее расстояние, мили 2861,7 Кн = 272,9° Таблица промежуточных точек для варианта №3 Номер точки Широта, φi Долгота, λi Расстояние, Si, мили Курс, ЛокКi Примечание А 1 2 3 4 5 B 6 7 8 9 10 11 49°43,2' N 48°50,4' N 47°07,0' N 45°02,4' N 42°34,0' N 39°38,6' N 39°00,0' N 38°51,8' N 38°30,0' N 37°55,0' N 37°06,5' N 36°04,1' N 34°47,1' N 007°00,0' W 010°00,0' W 015°00,0' W 020°00,0' W 025°00,0' W 030°00,0' W 031°00,0' W 035°00,0' W 040°00,0' W 045°00,0' W 050°00,0' W 055°00,0' W 060°00,0' W 128,7 225,9 242,5 262,5 286,2 60,4 186,9 235,2 238,3 242,9 248,9 256,3 265,2 245,8° 242,8° 239,1° 235,6° 232,2° 230,2° 267,5° 264,7° 261,6° 258,5° 255,5° 252,5° 249,7° Точка у скалы Бишоп – – – – – Промежуточная точка – – – – – – C 33°15,0' N 065°00,0' W 369,7 318,5° У Бермудских островов 13 37°51,8' N 070°00,0' W 211,3 318,5° – D 40°30,0' N 073°00,0' W – – Точка у порта Нью-Йорк Общее расстояние, мили 3460,9 Кн = 246,9° Из анализа расчетов следует, что с точки зрения выгоды в расстоянии наиболее предпочтительными является маршрут №1. Однако современные методы выбора маршрута перехода опираются не только на выгоду в расстоянии, необходим также анализ погодных условий и ветроволновых потерь скорости судна, приведенных выше. Определив превышение выбранного маршрута океанской части перехода (вариант №3) над исходным (вариант №1). В связи с гидрометеообстановкой, получим следующее: Исходный: S1=2798,8 м.м Выбранный: S2=3460,9 м.м. Следующим этапом был расчет путевой скорости на этих участках. Высоты волн и курсовые углы волны снимались с карт погоды. Для исходного маршрута №1 (табл.2.8) дистанцией 2798,8 м.м: Vп1=14,4 – (30 х 0,144)=10,08 узл Для выбранного маршрута №3 дистанцией 3460,9 м.м.: Vп2=14.4 – (6 х 0,144)=13,97 узл Зная путевую скорость судна, найдем время плавания на каждом участке и выигрыш времени: Исходный участок (вариант №1): t1=S1/V п1=277,66 час Выбранный участок (вариант №3): t2=S2/V п2=247,73 час. Для танкера-химовоза расход бункера за час плавания со скоростью 14,4 узлов составляет 1,25 т/час в грузу. Расход топлива (Э.Т.) тогда будет рассчитан следующим образом: Вариант №1: Р.Т.= t х 1,25 т/час = 277,66 х 1,25 т/час = 347,073 т. Вариант №3: Р.Т.= t х 1,25 т/час = 247,73 х 1,25 т/час = 309,662 т. Отсюда можно сделать вывод о том, что, если мы будем двигаться выбранным маршрутом (вариант №3), то получим выигрыш во времени 29,93 часов и придем в порт, сэкономив 37,41 тонн топлива, что составляет 20575,5 $. Кроме анализа вариантов маршрута судна рекомендуется произвести расчет резонансных зон по штормовой диаграмме. Рассмотрим, как ведется расчет оптимального маршрута, рекомендованного StormGeo в условиях внетропического урагана на рисунке ниже. В этом маршруте использовался анализ атмосферного давления, в то время как первоначально предполагаемый, более южный маршрут, показанный красным значком судна, подверг бы судно значительно более неблагоприятному воздействию в связи с системой штормов на более низких широтах. Эта информация была задокументирована и отправлена заказчику на утверждение, а затем отправлена капитану судна для исполнения. Сравнение маршрутов. Если бы был выбран исходный маршрут, более тяжелые условия вынудили бы капитана увеличить скорость и, следовательно, потребление, чтобы выдержать запланированное время прибытия. Это могло также означать повреждение судна и имущества, а также угрозу безопасности груза и экипажа. Оптимизированный маршрут, предоставленный StormGeo, позволил сэкономить более 195 тонн мазута с соответствующим сокращением выбросов CO2 на 585 тонн и 64 320 долларов США . В данной работе рассмотрены основные неблагоприятные гидрометеорологические факторы, воздействующие на судно при плавании в штормовых условиях. Представлены статистические данные о тропических циклонах, образовавшихся в Атлантическом океане за 2021 г. Определена тенденция увеличения количества штормовых дней в Атлантике и, как следствие этого, сделан вывод об учащении случаев плавания судов в условиях тропического шторма. Описан резонанс качки как наиболее неблагоприятное, с точки зрения безопасности, влияние штормового волнения на судно. Показаны различные типы резонансных диаграмм как средство предотвращения резонанса качки или выхода из него. Рассчитаны примеры индивидуальных резонансных диаграмм для судов с различными периодами собственных продольных колебаний и сделаны выводы о возможности попадания их в резонанс. Сформулированы основные рекомендации для судов, совершающих переход в зоне потенциального влияния тропического циклона СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!
