Praca zespołu Wyższej Szkoły Morskiej w Szczecinie w ramach projektu The Relation Ship

Zadaniem zespołu Wyższej Szkoły Morskiej w Szczecinie było zaplanowanie podróży dookoła świata dla bezzałogowego trimarana z uwzględnieniem ograniczeń nawigacyjnych, hydrometeorologicznych i statecznościowych oraz dokonanie analizy bezpieczeństwa żeglugi. Opracowane zostały założenia wstępne, wytyczne do procesu planowania podróży, taktyka żeglugi ofensywnej i defensywnej oraz plan podróży dla wszystkich ośmiu etapów rejsu z uwzględnieniem korekty zasilania w energię elektryczną (baterie słoneczne zastąpiono dwoma generatorami spalinowymi).

Etapy rejsu dookoła świata
Kolejność etapów    Port wyjścia i przeznaczenia
I.        Lisbona - Wyspy Kanaryjskie
II.        Wyspy Kanaryjskie - Kapsztad
III.        Kapsztad - Fremantle
IV.        Fremantle - Auckland
V.        Auckland - Punta Arenas
VI.        Punta Arenas - Rio de Janeiro
VII.        Rio de Janeiro - New York
VIII.        New York - Irlandia

Przy opracowaniu trasy rejsu trimarana wzięto pod uwagę:
- bezpieczeństwo nawigacyjne,
- bezpieczeństwo aero-hydrodynamiczne,
- ogólnie pojęte bezpieczeństwo żeglugi.

Na podstawie bardzo ogólnych parametrów trimarana podjęto próbę oceny charakterystyki prędkościowej. Wstępna kalkulacja dała podstawę do stwierdzenia, że trimaran na akwenie bez fali lub w czasie ruchu na długiej fali oceanicznej jest w stanie osiągnąć znaczną prędkość, około 23 węzłów, przy wietrze 7 st. B (ok. 29,3 węzła). Prędkość ta może być osiągnięta przy granicznym kącie przechyłu bocznego < 15 st. i pełnej powierzchni żagli.

Założona charakterystyka biegunowa prędkości umożliwia wyznaczenie średniej prędkości trimarana na poszczególnych odcinkach, z uwzględnieniem konieczności halsowania przy wiatrach przeciwnych.

W oparciu o statystyczne dane pogodowe oraz informacje nawigacyjne dotyczące analizowanego akwenu, przede wszystkim mając na uwadze przebiegające trasy żeglugowe wyznaczono trasę trimarana, w której określono współrzędne geograficzne punktów zwrotu i generalne wartości kursów dla poszczególnych odcinków drogi.

Wyznaczono pasy dozwolonego ruchu trimarana, w których jednostka winna być prowadzona, z uwzględnieniem bezpieczeństwa nawigacyjnego oraz aero-hydrodynamicznego (warunki hydro-meteorologiczne: wiatr, prądy, falowanie). Pas ruchu zwyczajowo ma szerokość około 60 Mm i biegnie w określonym kierunku np. na South lub West od głównej ruty rozumianej jako linia kursu generalnego.

Przy uwzględnieniu pogodowych danych statystycznych wyznaczono średnie prędkości trimarana na każdym odcinku, w poszczególnych etapach. Na tej podstawie oszacowano czasy podróży na poszczególnych odcinkach, co pozwoliło podać informację o całkowitym czasie potrzebnym do realizacji danego etapu.

Podano charakterystyki poszczególnych etapów. Zwrócono uwagę na zagrożenia mogące wystąpić w trakcie pokonywania poszczególnych odcinków. Zamieszczono mapki z wykreślonymi kursami jednostki.

W kompleksowym opracowaniu podróży trimarana zawarto również statystyczne charakterystyki pogodowe dla poszczególnych etapów (kierunki i siła wiatru, falowanie, prądy) oraz wykaz publikacji nautycznych niezbędnych do planowania podróży i jej realizacji, które winny być do dyspozycji ośrodka prowadzącego trimaran.

Poniżej prezentujemy przebieg trasy opracowanych przez zespół WSM etapów.

Po kliknięciu na rysunku można uzyskać jego powiększenie

Szczegóły oraz alternatywne trasy podczas poszczególnych etapów

Efekty pracy zespołu Wyższej Szkoły Morskiej oraz problematyka związana z realizacją projektu zostały zaprezentowana w dniu 5 marca 1998 na Seminarium Naukowym Instytutu Nawigacji Morskiej oraz podczas wizyty J.M. Rektora F.H. Furtwangen Prof. Waltera Zahradnika w dniu 6 maja 1998.

Wykłady były ilustrowane komputerowymi prezentacjami, zawierającymi animacje ruchu trimarana. Animacje pokazywały zachowanie trimarana na fali. Zaznaczono, że pokazane sytuacje mogą się zdarzyć w przypadku w przypadku przekroczenia pewnych krytycznych parametrów, do których zalicza się wysokość, nachylenie, długość i prędkość fali.

Symulacja 1 (sim_1.avi - 23,7 MB) Możliwe wywrócenie bokiem na fali (aut. A. Bak)

Sytuacja wywrócenia trimarana bokiem może się zdarzyć, kiedy wysokość ekstremalnej fali będącej prostopadle do burty trimarana jest równa lub większa niż szerokość trimarana. Zasadniczym elementem krytycznym dla tego rodzaju zagrożenia jest stromość fali. W przeciwieństwie do klasycznych jachtów balastowych, które posiadają dużą stateczność ciężaru, trimaran wykazuje stateczność kształtu, która zapewnia jego prostopadłą do pozycję do powierzchni fali. Nachylenie fal oceanicznych zależy od stopnia uformowani fali oraz prędkości wiatru. Jest to przedstawiane za pomocą współczynnika  ^H/l (wysokość fali/długość fali).

Symulacja 2 (sim_2.avi - 1,3 MB) Przewrót przez dziób I (dziób "wchodzi" w nadchodzącą falę) (aut. T. Stecko)

Większa szybkość trimarana niż prędkość nadchodzącej fali może spowodować przekoziołkowanie trimarana. Sytuacja może się zdażyć kiedy długość fali jest równa lub też większa od długości trimarana.

Symulacja 3 (sim_3.avi - 1,8 MB) Przewrót przez dziób II (aut. T. Stecko)

Ryzyko utraty sterowności, wywrócenie jachtu przy fali o długości 17-23 metrów, o kącie 110-160^o (tzw. broaching). Dwa decydujące czynniki to prędkość trimarana i stromizna fali.

Symulacja 4 (sim_4.avi - 1,7 MB) Przewrót przez rufę (aut. T. Stecko)

Bezpieczeństwo nawigacyjne trimarana na fali od rufy zależy głównie od jego prędkości, która musi być dostosowana do wysokości, długości i stromizny fali.