012 187 myohovic maglic

8/21/2019 012 187 Myohovic Maglic

1/18

POMORSTVO • Scientic Journal of Maritime Research • 24/2(2010) • str./pp. 229-246 229

Dr. sc. Robert Mohović / P. D.Lovro Maglić, dipl. ing. / B. S.Sveučilište u Rijeci / University of RijekaPomorski akultet u Rijeci /

Faculty of Maritime Studies Rijeka

Studentska 251000 RijekaHrvatska / Croatia

Izvorni znanstveni radO S Pp

UDK / UDC: 629.5.012.44627.728

Primljeno / Received:8. studenog 2010. / 8th November 2010

Odobreno / Accepted:30. studenog 2010. / 30th November 2010

METODE IZRAČUNA DODATNOG ZAGAŽAJA BRODA INJEGOVO PREDVIÐANJE KORISTEĆI AIS U VTS SLUŽBI

MethODS Of calculating the ShiP’S Squat anD itS PreDictiOn uSing aiS in VtS

Sažetak

Predmet ovoga rada je predstavljanje i komparacija metoda izračuna dodatnog zagažaja broda, te njihovo korištenje u VTS službama za predviđanje opasnosti od nasukanja broda. Analizom i komparacijom do

sada upotrebljavanih empirijskih formula za izračun dodatnog zagažaja, navodi se koje metode su pogodni- je za određene vrste brodova i karakteristične plovne putove. VTS službe raspolažu detaljnim podacima o plovnim putovima područja nadležnosti, a koristeći AIS sustav dostupni su svi statički i dinamički podaci broda. Na temelju navedenog u radu se iznosi moguć- nost integracije empirijskih formula za izračun dodatnog zagažaja, brodskih podataka iz AIS sustava te vektorskih elektroničkih karata. Osnovni cilj rada jeukazati da VTS službe mogu aproksimativno određi- vati dodatni zagažaj broda u plovidbi te predviđati na- stupanje opasnosti od nasukanja radi smanjivanja du-

bine s donje strane kobilice ispod kritične vrijednosti. Predlažu se izračuni i uvjeti za predviđanje i alarmira- nje kritične dubine ispod kobilice u realnom vremenu.

kjč jč: dodatni zagažaj, dubina ispod kobilice,VTS, AIS

SuMMary

This paper aims at presenting and comparing the methods of calculating ship’s squat, and their possible application in VTS services for predicting the danger of grounding. Analyzing and comparing the existing em-

pirical formulas, various methods and their suitability for different types of ships and waterways are discu- ssed. VTS services have detailed information regardingthe waterways within the area of jurisdiction, and all static and dynamic ship data are available using the AIS system. Based on the above mentioned, the paper presents the possibility of integrating squat empirical formulas, the necessary ship’s data retrieved from AIS system, and vector electronic charts. The Main goal isto point out that VTS services can approximately determine the squat of the ship underway, and predict im- minent danger of grounding due to reducing under keel clearance below the critical value. Calculations

and conditions are proposed for predicting and alar- ming the critical under keel clearance in real time.

kwods: Squat, under keel clearance, VTS, AIS.


2/18

R. Mohović, L. Maglić: METODE IZRAČUNA DODATNOG ZAGAŽAJA BRODA I NJEGOVO PREDVIÐANJE...

230 POMORSTVO • Scientic Journal of Maritime Research • 24/2(2010) • str./pp. 229-246

UVOD

S razvitkom tehnologije u današnje doba,može se reći da gotovo ne postoje granice prigradnji brodova različitih namjena. Brodovi segrade u dimenzijama koje prije nekoliko deset-

ljeća nisu bile zamislive. Luke i terminali diljemsvijeta često teško prate trend gradnje sve većihbrodova, stoga nerijetko zbog svojih ograniče-nja, posebice dubine i širine prilaznih putova temjesta priveza, ne mogu primiti velike brodovenovijeg godišta. Da bi se taj problem umanjioluke i prilazi se jaružaju i preuređuju te se čestoprimaju brodovi s vrlo malom dubinom ispodkobilice (UKC – Under keel clearance). Tije-kom rizične navigacije ograničenim plovnimputovima takvi brodovi su izloženi opasnosti odnasukanja uslijed eekta dodatnog zagažaja. Taj

eekt se donekle može izračunati i predvidjeti,međutim, u praksi se nerijetko zanemaruje.

Razvojem sustava za nadzor i upravljanje po-morskim prometom (VTS – Vessel trac servi-ce) obalnih država povećava se stupanj sigurno-sti na moru. Kombinacijom elektroničkihkarata, radara, automatskog identikacijskogsustava (AIS – Automatic identication sy-stem), kamera te ostalih sustava i senzora, ta-kve službe mogu detaljno nadzirati i djelomiceupravljati pomorskim prometom. Jedan od slje-

dećih pravaca razvoja račnalne, tehnološke i or-ganizacijske podrške VTS službi jest predviđa-nje opasnih situacija na moru te upozoravanjesudionika u pomorskom prometu prije nastan-ka takve kritične situacije.

Cilj ovoga rada je prikazati i razmotriti inte-graciju metoda izračuna dodatnog zagažaja idubine ispod kobilice broda u stvarnom vreme-nu s postojećim sustavima u VTS službi i AIS-om kao primarnim izvorom podataka. S time bise dobila mogućnost predviđanja nastanka

eekta dodatnog zagažaja, smanjenja minimal-no potrebne dubine ispod kobilice te opasnostiod nasukanja. Za sve navedeno VTS služba tre-bala bi biti u stanju predvidjeti, neovisno o ko-munikaciji s brodom, odnosno automatski, dase operateri dodatno ne opterećuju zadacima.

U ovome radu korištena je metoda analizepri navođenju empirijskih ormula za izračundodatnog zagažaja, koje su također obrađene is metodom komparacije. Upotrebljena je meto-da deskripcije prilikom predstavljanja mogućeg

djelovanja sustava za predviđanje dodatnog za-gažaja i dubine ispod kobilice broda u sklopuVTS službe.

INTRODUCTION

With the development o technology in to-day’s era, one can almost say that there are nolimits in the construction o ships or dierentpurposes. Ships are being built in dimensions

that were not imaginable in only a ew decadesago. Ports and terminals around the world areoten in diculty to ollow the trend o buildinglarger ships, and because o their limitations,especially in depth and width o waterways andberths, they cannot accommodate large ships.To lessen this problem, ports with their ap-proaches are being dredged and rearrangedand oten receive ships with a very small underkeel clearance (UKC). During the navigation inrestricted waterways, ships are at risk ogrounding due to small UKC and the suat e-ect. This eect can be calculated and predict-ed, but in practice it is oten omitted or miscal-culated.

With the VTS (Vessel Trac Service) devel-opment in coastal states, the level o saety atsea is increasing. The combination o electroniccharts, radar, automatic identication system(AIS), cameras and other systems and sensors,oers VTS the possibility to monitor and par-tially control maritime trac rom the land.

One o the new directions in data processingand organizational support development inVTS service is predicting dangerous situationsat sea and warning trac participants beorethe onset o such critical situations.

The aim o this paper is to present and dis-cuss methods or suat calculation and underkeel clearance o the vessel in real time usingthe existing systems in VTS service, where AISis a primary source o ship data. With such inte-gration it could be possible to predict the oc-

currence o the suat eect, minimum allowedunder keel clearance and appearance ogrounding danger. VTS service should be ableto predict the above mentioned situations auto-matically, independent o communication withthe ship, with no extra burden tasks to the op-erators.

In this paper, the analysis method is used inindicating the empirical ormulas or suat cal-culation, which are elaborated by the compari-son method. The descriptive method is used in

presenting the possible operation or predictingthe suat eect and critical under keel clear-ance o the ship within the VTS service.


3/18

R. Mohović, L. Maglić: METHODS Of CALCULATING THE SHIP’S SqUAT AND ITS PREDICTION...


2. METODE IZRAČUNADODATNOG ZAGAŽAJA BRODA

Dodatni zagažaj (engl. suat) može se deni-rati kao razlika urona broda u mirovanju i bro-da koji se kreće kroz vodu. Kretanjem broda

dolazi do ubrzanog strujanja vode uz bok i is-pod kobilice, što uzrokuje promjene hidrodina-mičkog tlaka vode oko trupa broda te konačnopojavu dodatnog urona. U plovidbi na otvore-nom moru dodatni zagažaj poprima vrlo male

vrijednosti te se može zanemariti, za razliku odplovidbe u plitkim vodama ili kanalima u koji-ma je slobodno protjecanje vode ispod trupaograničeno, te dodatni zagažaj može poprimitiznatne vrijednosti, u nekim slučajevima i dodva metra. Najveća opasnost pri takvoj pojavi u

plitkim vodama je nasukanje broda, što možedovesti do niza drugih izvanrednih okolnostipoput oštećenja i proboja trupa, oštećenja tere-ta, onečišćenja mora te ljudskih žrtava1.

Pojavljivanje dodatnog zagažaja, odnosnoulazak u plitke vode ili kanale u kojima se stva-raju uvjeti pogodni za taj eekt može se djelo-mice prepoznati po određenim općeprihvaće-nim znacima u pomorstvu, kao što su povećanje

valova na pramcu, otežano kormilarenje, sma-njenje okretaja vijka, smanjenje brzine, promje-

na gaza, vibriranje cijeloga broda, pojavljivanjezamuljene vode u brazdi broda i dr.

Iako je problem dodatnog zagažaja poznat već nekoliko desetljeća, zbog mnogih aktora,među kojima se posebno ističu različite linijetrupa brodova i bitno različite konguracijemorskog dna diljem svjetskih mora, danas jošnije izvedena općenita metoda proračuna do-datnog zagažaja koja se može pouzdano primi-

jeniti u svim slučajevima, odnosno na svim vr-stama brodova u svim područjima plovidbe. Do

danas je izvedeno mnogo različitih testiranja nabrodovima, modelima brodova, računalima i uraznim laboratorijima.

Posljednjih desetak godina na brodovima setestiranja najčešće provode analizirajući podatkeiz GPS uređaja (Global positioning system) po-

1 Na opasnost od dodatnog zagažaja može uputiti i sljedeća li-sta poznatijih nasukanja uslijed tog eekta u posljednjih 10 go-dina: Riverdance, Ro-Ro brod, Blackpool, 2008., LT Cortesia,brod za prijevoz kontejnera, Dover, 2008., Emsland, brod zageneralni teret, Montrose, 2006., Desh Rakshak, tanker, Mel-bourne, 2006., Kentucky Highway, Ro-Ro brod, Parana River,2005., Eastern Honour, tanker, Marsden Point, New Zealand,2003., Don Raul, brod za rasute terete, Pulluche Canal, 2001.[10]

2. SQUAT CALCULATIONMETHODS

Suat can be dened as the ship’s verticaldrop in the water as it moves through the wa-ter. While underway ship induces an accelerat-

ed ow o water along the hull and below thekeel, causing a change in hydrodynamic pres-sure around the hull o the ship and, nally, theappearance o additional vertical drop. Duringnavigation in the open unrestricted waters,suat takes a very small value and can be ig-nored, but in navigation in shallow waters orcanals, where the ree ow o water beneaththe hull is limited, suat can take considerable

value, in some cases up to two meters. The big-gest danger with the suat phenomenon in

shallow waters is stranding o the ship, whichcan lead to a number o other emergencies suchas damage and breach o the hull, cargo dam-age, pollution and injuries1.

The appearance o suat and entering shal-low waters or canals, where conditions avora-ble or the suat eect are created, may be rec-ognized, in part, by certain generally acceptedsigns in the seaaring. These signs are wave in-crease in the bow, steering diculties, propel-ler rotation reduction, speed reduction, change

in drat, ship vibrating, appearing muddy waterin the ship’s wake, etc.

Although the suat problem has been knownor several decades due to various actors,among which dierent hull lines and substan-tially dierent congurations o the seabedacross the seas are emphasized, a general meth-od or suat calculation that can be reliably ap-plied in all cases i.e. on all ship types in all areaso navigation, has not been developed. Untilnow, many dierent tests have been carried out

on ships, models, computers, and in dierentlaboratories.

Over the past ten years, tests on ships havebeen conducted mostly by analyzing data romGPS devices mounted onto the ship’s bow,stern and amidships, precisely measuring the

1 At the risk o suat danger can indicate the ollowing listo known groundings due to this eect in the last 10 years: Riverdance, Ro-Ro ship, Blackpool, 2008.; LT Cortesia,container ship, Dover, 2008.; Emsland, general cargo,Montrose, 2006; Desh Rakshak, tanker, Melbourne, 2006.; Kentucky Highway, Ro-Ro ship, Parana River, 2005.; Eastern Honour , tanker, Marsden Point, New Zealand, 2003.; Don Raul, bulk carrier, Pulluche Canal, 2001. [10] Listen Readphonetically


4/18



stavljenih na pramac, sredinu i krmu broda, kojiprecizno mjere vertikalni pomak dijelova brodaprilikom kretanja [3, 8, 6]. Korištena je i SHIPS(Shore independent precise suat observation)metoda mjerenja [5] koja uz testirani brod uklju-čuje prateću reerentnu brodicu. S obzirom na

veličinu, dodatni zagažaj male brodice, na kojojse nalazi GPS uređaj kao reerentna nula pro-matranom brodu, može se zanemariti. Tom me-todom mjeri se razlika visina GPS uređaja napromatranom brodu i reerentne brodice, prili-kom stajanja te kretanja kroz plitke vode.

Od mnogobrojnih testiranja na računalima imodelima, mogu se izdvojiti mjerenja u simula-torima poput ERDC STS simulatora (Engineerresearch and development center Ship/Tow si-mulator) koristeći Fortram program [2] te CfD

(Computational uid dynamics) metoda kori-steći Fluent program [7].

Između mnogih istraživača i autora koji sudali svoje prijedloge metoda za izračunavanjedodatnog zagažaja, postoje i suglasja koja sudokazana raznim zikalnim zakonima i testira-njima, a ona su:

• dodatni zagažaj se povećava približno pro-porcionalno s kvadratom brzine broda, me-đutim obično je potrebna brzina veća od 6 čv

da nastupi taj eekt, odnosno pri manjim br-zinama je zanemariv;

• dodatni zagažaj se javlja i na otvorenommoru, a uzrok je strujanje vode uslijed kreta-nja broda;

• dodatni zagažaj bitno se povećava u područ- jima ograničenog prostora uokolo broda, po-put uskih kanala ili plitkih voda;

• dodatni zagažaj djeluje na trim broda: zabrodove s velikim koecijentom punoće de-

plasmana (koecijent punoće deplasmana –Cb > 0,7) poput VLCC-ULCC tankera, spe-cičan je dodatni zagažaj pramcem, posebiceu slučaju ako je brod početno pretežan. Zauske brodove nih linija poput putničkih ilikontejnerskih brodova (Cb < 0,7), specičan

je dodatni zagažaj krmom, posebice pri veli-kim brzinama i u slučaju ako je brod početnozatežan [9, 4];

• tvrda morska dna (kamen) pretežno uzrokuju veći dodatni zagažaj kod brodova nego

meka dna (mulj, pijesak) iste dubine; • blisko prestizanje i mimoilaženje brodova u vodama ograničene širine pretežno uzrokuju

vertical move o the ship’s parts during naviga-tion.[3][8][6] The SHIPS (Shore IndependentPrecise Suat Observation) measuring method,

which includes a small escort crat along thetested ship, has also been used [5]. The suat othe escort crat is known due to separate cali-

bration measurements. The dierence betweenthe tested ship and the escort crat in GPS devices height is measured in static and dynamic(underway) conditions using this method.

Some measurements, such as ERDC STSsimulator (Engineer Research and Develop-ment Center Ship/Tow Simulator) using For-tram program [2], and CfD (Computationalfluid Dynamics) method using Fluent sotware[7], can be singled out o a number o tests oncomputers and models.

Among many researchers and authors, whohave given their approach to suat calculationmethods, there are compliances sustained bythe various laws o physics and testing. Theyare listed as ollows:

• suat increases approximately proportionallyto the suare o the ship’s speed. However, itusually reuires a speed o six knots or hi-gher or this eect to appear [10],

• suat occurs in open waters as well, and it is

caused by the water ow while the ship is un-derway,

• suat signicantly increases in waters with li-mited space around the ship’s hull, such asnarrow channels, shallow waters or canals,

• suat aects the trim: bow suat is specicor ships with a large block coecient(Cb>0.7), such as VLCC-ULCC tankers, es-pecially i the vessel is initially trimmed bythe bow. Stern suat is specic or ships withne lines, such as passenger or containerships (Cb


5/18



veći dodatni zagažaj nego prilikom neometa-ne plovidbe istim putem;

• prilikom zakretanja u rijekama i kanalima, u većini slučajeva dolazi do eekta zanošenja ipovećanja dodatnog zagažaja.

Zbog raznolikosti u ograničenjima plovnihputova po širini i dubini, određene su tri osnov-ne vrste plovnih putova: plitke vode neograniče-ne širine, plitke vode ograničene širine i kanali.Za izračune dodatnog zagažaja ograničenostplovnog puta, u odnosu na veličinu broda, naj-točnije opisuje vrijednost odnosa površina pre-sjeka broda i plovnog puta koja se označuje sblok aktorom S [9, 4].

Na pojavu i vrijednost dodatnog zagažaja utje-ču mnogi brodski i vanjski aktori. Od brodskih

aktora najznačajniji su orma broda, brzina kre-tanja i početni trim. Od vanjskih aktora koji seodnose na plovni put najznačajniji su širina putaili kanala, zavojitost, odnos širine broda i puta,odnos gaza broda i dubine puta, blizina obale,konguracija i vrsta dna te promet drugih plovi-la. Vanjski aktori koji se odnose na oceanološkeutjecaje su valovi, vjetar i morske struje.

Jedan od važnijih brodskih aktora je bezdi-menzionalni koecijent punoće deplasmanabroda Cb, kojim se opisuje brodska orma, a

označava dio volumena koju zauzima podvodnidio trupa broda u bloku istih dimenzija.

Simboli koji se koriste u izrazima za proraču-ne dodatnog zagažaja jesu:

Karakteristike i mjere za brod

Lpp – duljina broda između okomica (m)B – širina broda (m)T – gaz broda (m)

v – brzina broda (m/s), vk (u čvorovima)∇ – volumen podvodnog dijela broda (m3)

Cb – koecijent punoće deplasm. (

LppBT

∇= )

s – dodatni zagažaj (m)smax – maksimalni dodatni zagažaj (m)sM – srednji dodatni zagažaj (m)sB – dodatni zagažaj na pramcu (m)

AS – podvodna površina na glavnom rebru (≈BT)(m2)

AWP – površina broda na vodenoj liniji (m2)CWP – koecijent površine broda na vodenoj liniji

(=AWP/LppB)θ – kut trima (m/m, °)

Due to a diversity o waterway restrictions inbreadth and depth, three basic types o water-

ways used or suat analysis are determined:unrestricted shallow water, restricted channeland canal. for suat calculations, the restric-tion o the waterway in relation to ship’s size

most accurately describes the ratio between the value o cross-sectional area o the ship and the waterway, marked with the blockage actor S.[9][4]

Many ship and external actors inuence theappearance and value o the suat eect.

Among the ship actors, the most important areship’s orm, speed and initial trim. Among ex-ternal actors related to the waterway, the mostsignicant are width, characteristics o thebends, the width ratio between ship and water-

way cross-sectional area, the ratio betweenship’s drat and depth, distance to the bank,conguration and type o the seabed and tra-c. External actors related to the oceano-graphic impact are waves, winds and currents.

One o the most important ship actors is thedimensionless block coecient Cb, which de-scribes the ship’s orm by indicating a volumeoccupied by the submerged ship’s hull in theblock o the same size.

Symbols used in ormulas or suat calcula-tion are:

Ship characteristics:

Lpp – ship length between perpendiculars (m);B – ship beam (m);T – ship drat (m);

v – ship speed through water (m/s), vk (knots);∇ – ship volume o displacement (m3);

Cb – ship block coecient (

LppBT

∇= );

s – suat (m);smax – maximum suat(m);sM – amidships/average suat (m);sB – bow suat (m);

A S – ship’s underwater amidships cross section(≈BT) (m2);

A WP – ship waterplane area (m2);

CWP – ship waterplane coecient (=A WP /LppB);θ – trim angle (m/m, °).


6/18



Karakteristike i mjere za plovni put

W – širina puta ili kanala na dnu (m)We – širina puta na površini vode (m)h – dubina vode (m)

A C – površina presjeka plovnog puta (m2)

Δ A C – smanjenje A C zbog depresije vodenog raza

(m2)S – blok aktor (=A S /A C)S1 – ispravljeni blok aktor (=(A S /A Ch)/K 1)(Huuska)S2 – aktor povratnog strujanja vode uzrokovanobrodom (=S/(1-S)) (Barrass)fnh – Froud-ov broj dubine tj. brodski otpor kretnju

kroz plitke vode (

gh

v= )

Empirijske formule za izračun dodatnogzagažaja

Prve teorijske pristupe rješavanju problemadodatnog zagažaja učinio je Tuck (1966) čiji suse radovi temeljili na brodovima nih linija.Tako je Tuck predložio ormule za izračun sred-njeg dodatnog zagažaja te kuta trima, za plovneputove neograničene širine, u kojima je upotri-

jebio koecijente C Z

i Cθ kao unkcije karakte-

ristika brodskog trupa:

2

2

2

1 nh

nh Z M

F

F

LppC s

−

∇

= , (1)

2

2

2

1 nh

nh

F

F

LppC

−

∇=

θ θ

. (2)

Nakon Tucka, Hoot (1974) je izveo nekolikoormula u kojima je predlagao vrijednosti koe-cijenata C

Z i C

θ za brodove različitih brodskih

ormi te je predstavio konačni izvod za dodatnizagažaj na pramcu sa zajedničkim koecijen-tom vrijednosti u rasponu od 1,9 do 2,03 kojiglasi:

2

2

2

1)03.2...9.1(

nh

nhb

F

F

LppS

−

∇=

. (3)

Hootova ormula je jedna od ukupno šestormula (Barrass II, Huuska, Eryuzlu, Eryuzlu iHausser, ICORELS, Hoot) koje su uspoređi-

vane prilikom CfD-e testiranja u programu

Fluent (uzorak: brod za prijevoz kontejnera sCb = 0,65). Tada je Hootova ormula jedinadavala gotovo iste rezultate kao i prosječna vri-

Waterway characteristic:

W – channel width, measured at bottom (m);We – eective width o waterway (m);h – water depth (m);

A C – cross section area o canal (m2);

S – blockage actor (=A S /A C);

S1 – corrected blockage actor (=(A S /A Ch)/K 1)(Huuska);S2 – velocity return actor (=S/(1-S)) (Barrass);fnh – Froude number, i.e. ship’s resistance to

movement through shallow water (

gh

v= ).

Empirical formulas for squat calculation:

The rst theoretical approach to suat prob-lem was made by Tuck (1966), whose experi-ments were based on ne lined ships. Tuck pro-posed the ormula or calculating the averagesuat and trim angles or the shallow water wa-terways o unlimited width, using C

Z and C

θco-

ecients as unctions o the hull characteristics[9]:

2

2

2

1 nh

nh Z M

F

F

LppC s

−

∇= , (1)

2

2

2

1 nh

nh

F F

LppC

−

∇=θ

θ

. (2)

Ater Tuck, Hoot (1974) presented severalormulas proposing values or C

Z and C

θcoe-

cients or ships o various orms, ater which hepresented the nal ormula or the bow suat

with a common coecient ranging rom 1.9 to2.03 :

2

2

2

1)03.2...9.1( nh

nh

b

F

F

LppS −

∇

=

. (3)

Hoot’s ormula is one o the six ormulas(Barrass II, Huuska, Eryuzlu, Eryuzlu andHausser, ICORELS, Hoot) evaluated duringthe CfD testing in the Fluent program (sample:container ship with Cb = 0.65). Only Hoot’sormula gave almost the same results as the av-erage value o all tested ormulas together.[7]Except or Hoot’s ormula, the authors o the

CfD tests sorted out Eryuzlu et al and BarrassII methods that gave good and most consistentresults.


7/18



jednost svih testiranih ormula zajedno [7]. Au-tori CfD-e testiranja su, osim Hootove ormu-le, izdvojili Barrass II i Eryuzlu i dr. metodekoje su davale dobre i većinom sukladne rezul-tate.

Huuska (1976) se nakon mnogobrojnog testi-

ranja nadovezuje na Hoota te zaključuje dakoecijent 2,4 daje bolje rezultate na putevimaneograničene širine. formuli još dodaje blokaktor za kanale K S kojim omogućuje računanjedodatnog zagažaja i na putovima ograničene ši-rine te kanalima:

s

nh

nhb K

F

F

LppS

2

2

2

1

4.2

−

∇=

. (4)

Prilikom računanja blok aktor za kanale po-prima sljedeće vrijednosti: K S = 7,45S1+0,76, zaslučaj kada je ispravljeni blok aktor S1 > 0,03,te vrijednost K S = 1 za slučaj kada je S1 ≤ 0,03[9].

Huuskova ormula je davala najtočnije rezul-tate u usporedbi s mjerenim vrijednostima do-datnog zagažaja prilikom testiranja panamaxbrodova za rasute terete u Panamskom kanalu.Dodatni zagažaj je mjeren vertikalnim poma-kom četiri DGPS uređaja (Dierential global

positioning system) postavljenih na oba krilamosta, sredini broda te na pramcu [6]. Među-tim, prilikom testiranja i mjerenja dodatnog za-gažaja na prilaznom putu luci Charleston, čiji jeuzorak bio 12 brodova (kontejnerski, Ro-Ro ibrodovi za rasuti teret) Huuskova metoda jedavala najviša rješenja, tj. najopasniji scenarijdodatnog zagažaja u usporedbi s drugim testi-ranim empirijskim ormulama (Barrass II i Ro-misch). Na nekim dijelovima puta izračunate

vrijednosti Huuskovom metodom iznosile sugotovo dvostruko više od mjerene [3].

ICORELS (International commission or thereception o large ships, 1980) ormula je nasta-la na temelju Hootove, s koecijentom 2,4.preuzetim od Huuska, a predložena je za izra-čun pramčanog dodatnog zagažaja brodovakonvencionalnih linija. Neki autori predlažupočetni koecijent između 1,75 i 2,4 za brodovepune linije, odnosno s visokim koecijentompunoće deplasmana.

2

2

2

14.2

nh

nhb

F

F

LppS −

∇

=

. (5)

ater numerous tests, Huuska (1976) con-cludes that the coecient o 2.4 gives better re-sults in the waterway o unlimited width. Huus-ka adds a correction actor K S to the Hoot’sormula, which enables calculation o the suatin the restricted channels and canals:

s

nh

nhb K

F

F

LppS

2

2

2

1

4.2

−

∇=

. (4)

The correction actor takes the ollowing val-ues: K S=7.45S1+0.76, when the correctedblockage actor is S1>0.03, and K S=1 whenS1≤0.03.[9] Huuska’s ormula gives the mostaccurate results in comparison with measured

values during suat testing on Panamax bulkcarriers in the Panama Canal. The Ship’s suat

was measured by vertical motion o our DGPSdevices (Dierential Global Positioning Sys-tem) tted to both bridge wings, amidships andbow.[6] However, in suat testing and measure-ment on the approaches to the port o Charles-ton, where 12 ships were involved (containership, Ro-Ro ships and bulk carriers), Huuska’smethod gave the highest results i.e. the mostdangerous scenario o suat eect compared

with results o other empirical ormulas (Bar-rass II and Römisch). In some parts o the wa-

terway, the results calculated by Huuska’smethod gave values almost double to the meas-ured ones.[3]

The ICORELS (International Commissionor the Reception o Large Ships, 1980) ormu-la was created on the basis o Hoot’s ormula,

with a coecient o 2.4 taken rom Huuska. Itis proposed or calculating the bow suat orconventional orm ships. Some authors suggestthe value o initial coecient between 1.75 and2.4 or ull orm ships with a high block coe-

cient.[9] ICORELS ormula goes as presented:

2

2

2

1

4.2

nh

nhb

F

F

LppS

−

∇=

. (5)

This is one o the empirical ormulas recom-mended by PIANC (Permanent Association oNavigation Congresses) or general suat cal-culations. However, it should not be used i the

Froude number fnh> 0.7.[9] ICORELS provedto be a good approximate ormula in compari-son with the measured values during testing

with SHIPS method, where three bulk carriersparticipated (217x23 m, 215x32.2 m and


8/18



Ujedno ovo je jedna od empirijskih ormulakoje preporuča PIANC (Permanent Associati-on o Navigation Congresses) za opće izračune,međutim ne bi se smjela koristiti ukoliko jefroudov broj fnh > 0,7 [9]. ICORELS se poka-zala kao dobra aproksimativna ormula u uspo-

redbi s izmjerenim vrijednostima pri testiranjumetodom SHIPS u kojoj su sudjelovala tri bro-da za rasuti teret (217 x 23 m, 215 x 32,2 m te185 x 32,3 m). Izračunati dodatni zagažaj je po-kazivao do 10 cm veće vrijednosti od mjerenog.Događalo se navedeno jer se dodatni zagažajračuna iz jedne točke broda, na što utječu valo-

vi i konguracija dna (manje nagle promjenedubine), a na koje u naravi brod djeluje kaosvojevrsni ltar, zbog svoje dužine i širine, čimekompenzira manje promjene [5].

Millward (1990) je predstavio svoju ormuluza izračun maksimalnog pramčanog dodatnogzagažaja za plovne putove neograničene širine.Izvodio je testove na modelima s koecijentompunoće deplasmana u rasponu 0,44 < Cb <0,83, te za taj uvjet vrijedi ormula:

2

2

110060761

nh

nhbb

F

F Lpp

Lpp

T C S

−

−= .. . (6)

Rezultati izračuna daju više vrijednosti do-

datnog zagažaja u usporedbi s drugima te timespada u tzv. pesimistične metode. Time se u ko-načnici povećava aktor sigurnosti brodova jerse uzimanjem u obzir većih vrijednosti smanjujeopasnost od nasukanja [9].

Barrass je predstavio i izmijenio nekolikosvojih ormula, od kojih je aktualna pojedno-stavljena ormula Barrass II za dobivanje najve-će vrijednosti dodatnog zagažaja:

30

08.23

2

2max

k b

V S C S =

. (7)

I ova je jedna od ormula koje preporuča PI- ANC za opće izračune, međutim ormula vrije-di za uvjete unutar kojih su se izvodili testovi nabrodovima i modelima, a to su: koecijent pu-noće deplasmana u rasponu 0,5 < Cb < 0,9,

vode neograničene i ograničene širine te kanalis odnosom dubine i gaza 1,1 < h/T< 1,5, tefroudov broj fnh < 0,7. Za putove neograniče-

ne širine postoji uvijet za minimalnu širinuplovnog puta We ≥ 8B [9, 2]. Prilikom istraži- vanja SHIPS metodom, u usporedbi s mjerenim

185x32.3 m). The Calculated suat showed upto 10 cm higher values than the measured ones.This dierence appeared because the suat iscalculated rom one ship’s point, inuenced bythe wave height and seabed conguration(small abrupt changes in depth), but normally

the ship acts as a lter, due to its length and width which compensates or such minorchanges.[5]

Millward (1990) presented another ormulaor calculating the maximum bow suat or wa-terways o unrestricted width. He perormedtests on ship models with the block coecientin range 0.44


9/18



vrijednostima koristila se i Barrassova ormulatestiranjem broda za generalni teret (115,23 x20,2 m). Rezultati izračuna su se pokazali u do-broj korelaciji s mjerenim, uključivši manja od-stupanja, iako je odnos dubine i gaza h/T na te-stiranom plovnom putu bio nešto veći od 1,5

[5].Postoje i pojednostavljeni izrazi Barrassove

ormule za neograničeni plovni put s odnosomdubine i gaza u rasponu 1,1 < h/T < 1,4 :

100

2

k bV C

S =max

. (8)

te za ograničeni plovni put na kojem je blokaktor u rasponu 0,100 < S < 0,265:

50

2

k b

V C S =max

. (9)

Eryuzlu i Hausser (1978) su izvodili testira-nja s tankerima u nakrcanom stanju u vodamaneograničene širine, u rasponu 1,08 ≤ h/T≤2,75, te dali prijedlog za izračun dodatnog za-gažaja na pramcu:

81

270

1130 .

.

.

nhb BF h

T S

=

. (10)

Eryuzlu (1994.) je izvodio testiranja na mo-delima brodova za generalni i rasuti teret s vla-stitim pogonom. Karakteristike eksperimenatasu sljedeće: Cb ≥ 0,8, 6,7 ≤ L/B ≤ 6,8, 2,4 ≤B/T ≤ 2,9, 1,1 ≤ h/T ≤ 2,5. Predložena ormulamože se koristiti u vodama neograničene iograničene širine te kanalima:

bb K T

h

gT

V

T

hS

97222892

2

2980

.

.

.

−

=

. (11)

formula uključuje blok aktor za kanale K b koji se mijenja sukladno uvjetima:

619.< B

W

⇒

B

W K

b

13.= ; te 619.≥

B

W

⇒ K b = 1. (12)

Općenito, ova metoda je preporučena zabrodove punijih linija te valja računati na to dase dobivaju rezultati nižih vrijednosti u odnosu

na druge ormule [9].

There are also simplied expressions orBarrass ormula or unrestricted waterway witha depth/drat ratio in range o 1.1


10/18



Römisch (1989) je razvio svoju ormulu na-kon mnogobrojnih testiranja na modelima koja

vrijedi za sve plovne putove unutar granica 1,19≤ h/T ≤ 2,25, a glasi:

S b = C

V C

F K

DT T . (13)

Ova ormula se temelji na određivanju kritič-ne brzine broda Vcr koja ovisi o tipu plovnogputa u kojem se brod kreće, a iz koje se dobivaaktor ispravka brodske brzine C

V . faktorom C

F

Römisch označava ispravak za brodski oblik.2 Römisch jedini daje mogućnost da se empirij-skom ormulom izračuna i dodatni zagažaj nakrmi broda, za čiji izračun se koristi ista nave-dena ormula u kojoj aktor C

F poprima vrijed-

nost 1 [9, 2]. Prilikom testiranja i mjerenja do-datnog zagažaja na prilazu luke Charleston, u

kojoj je Huuskova metoda davala najviše vrijednosti i time poprilično odstupala, rezultatiRömischove ormule su davali najtočnije, od-nosno najsličnije vrijednosti u usporedbi s iz-mjerenim vrijednostima, podjednako na pram-cu i krmi testiranih brodova [3].

Noorbin (1986) je razvio svoju ormulu kojase temelji na Tuckorovom i Taylorovom izraču-nu dodatnog zagažaja. formulom se računapramčani dodatni zagažaj u vodama neograni-čene širine, a uvijet je froudov broj fnh < 0,4

[2]:

211

15 K

bb V

T h B Lpp

C S

=

// . (14)

U konačnici, The Overseas Coastal Area De- velopment Institute of Japan (2002) je u sklopunovog standarda plovnih putova u Japanu pred-stavio ormulu za izračun pramčanog dodatnogzagažaja kako slijedi [2]:

B LppC

T hS bb

15170

+

+=

//..

g

V

B Lpp

C

T h

S b

23

115

+

//, (15)

Vs označava servisnu brzinu broda.

Od ovih navedenih metoda PIANC izdvajatri: ICORELS, Barras II te Eryuzlu koje su naj-

prihvaćenije i koje su preporučene za opće izra-2 Za potpni uvid u cjelovitost i izvod ormule i aktora prepo-ruča se [PIANC, str 79]

correction actor or ship speed C v is deter-mined rom the critical ship velocity. factor Cf is a correction actor or ship shape2. Only Rö-misch ormula gives the possibility to empiri-cally calculate the stern suat, or calculation o

which is used the same expression, in which ac-

tor Cf assumes a value o 1.[9][2] During thesuat testing and measuring on the approach toCharleston harbor, where the Huuska’s methodgave the highest values and thus diered con-siderably, the results o Römisch ormula gavethe most accurate i.e. the most similar values

when compared with the measured ones, bothat the bow and stern o tested vessels.[3]

Noorbin (1986) developed his ormula basedon the calculations o Tuck and Taylor. formulais used or bow suat calculation in the unre-

stricted waterways, with a Froude number con-dition fnh


11/18



čune ukoliko se nisu provodila testna mjerenjadodatnog zagažaja na različitim brodovima zaodređeni plovni put i time odredila najpogodni-

ja metoda [9]. Za ispravni odabir i korištenjemetoda na pojedinom brodu u različitim uvjeti-ma potrebno je poznavati ograničenja svake

metode te imati određeno iskustvo.

3. PREDVIÐANJE DODATNOGZAGAŽAJA BRODA NA TEMELJU

AIS PODATAKA

AIS podaci s brodova zaprimljeni u VTScentrima, osim za identikaciju i nadzor plovid-be, pravilnom obradom mogu se korsititi umnoge druge svrhe poput širokih analiza po-

morskog prometa i predviđanja opasnih situacija na moru. Takvim obradama3 AIS podatakaunapređuje se svakodnevni rad VTS službi te sepovećava opća sigurnost na moru.

Predviđanje dodatnog zagažaja koristeći AISpodatke pripadalo bi skupini mrežnih metodaobrađivanja podataka u stvarnom vremenu ( on-

line analysis)4. Online analizama se neprekidnoprati stanje i kretanje brodova na plovidbenompodručju odgovornosti, a jedan od ciljeva je daVTS služba bude u stanju predvidjeti potenci-

jalno vrlo opasne situacije te na vrijeme upozo-riti ugroženi brod ili brodove radi sprječavanjapomorske nezgode.

Online analizom dodatnog zagažaja želi sepostići aktivan nadzor i predviđanje tog eektana brodovima od strane obalnih službi s osnov-nim ciljem sprječavanja nasukanja. Metodamože djelovati na način da se upotrebom raču-nalnih algoritama, poznatih empirijskih ormu-la za dodatni zagažaj, zadanih kriterija, vektor-skih elektroničkih karata te AIS podataka

brodova izračunava trenutna i buduća vrijed-nost brodskog dodatnog zagažaja te dubine is-pod kobilice.

Svaki brod odašilje niz podataka putem AISsustava, a dijele se u tri kategorije: statički, di-namički te podaci o putovanju i teretu. Statički

3 Takve obrade AIS podataka mogu biti: analiza gustoće po-morskog prometa; analiza opasnosti od sudara ili udara (n ear miss analysis); analiza prolaska linijom ( passage line analysis);zapis brodskog puta; izdvajanje u posebnom području; nadzorsidrene pozicije i dr.4 Druga vrsta su izvanmrežne ili tzv. ofine analize koje sekoriste za obradu arhiviranih AIS podataka brodova za oda-brano prošlo razdoblje, a najčešće za izradu različitih dnevnih,mjesečnih i godišnjih statističkih izvješća.

3. PREDICTING SQUAT USING AIS DATA

The ship’s data, received in VTS service via AIS, can be used or many purposes other thanidentication and trac surveillance, such as

broad analysis o maritime trac and predic-tion o dangerous situations at sea. Such AISdata processes improve daily work o VTS cen-tre and increase saety at sea in general3.

Suat prediction using AIS data belongs to agroup o online analyses4 which deals with datain real time. Online analyses are used or con-stant situation and vessels’ movement surveil-lance in the jurisdiction area. One o the goalsin this approach is to make VTS service able toanticipate potentially dangerous situations and

to warn the endangered ship or ships in time toprevent a marine accident.

By implementing real time analysis o shipsuat, it is intended to monitor and predictsuat by VTS services, the primary goal beingthe prevention o grounding. The method canbe perormed by integrating computer algo-rithms, well-known suat empirical ormulas, aset o criteria, vector electronic charts and AISship data, calculating the current and uturesuat value and respective under keel clear-

ance.Ships euipped with AIS system transmit a

series o data, which are divided into three cat-egories: static, dynamic, and inormation about

voyage and cargo. Static data are entered wheninstalling the device and do not change duringnormal ship operation. They include basic in-ormation such as the ship’s name, call sign,type, dimensions, etc. Dynamic or navigationaldata, such as speed, rate o turn or course, are

variable in time and are automatically updatedrom other ship’s euipment. finally, voyageand cargo data are manually entered by the re-sponsible ocer beore and during the voyage,and includes drat, navigation status, dangerouscargo categories, time and port o arrival, etc.

3 AIS data can be used or an analysis o maritime tracdensity, collision or impact hazard (Near miss analysis),passage line statistic; history tracks, separation schemecontrol, anchor position supervision, etc.4 The second type are oine analysis, used or the processingo archived AIS ship data or the selected past time period,used mostly or the production o various daily, monthly andannual statistical reports.


12/18



podaci se upisuju pri instalaciji uređaja i ne mi- jenjaju se tijekom normalne eksploatacije bro-da, a obuhvaćaju osnovne podatke poput ime-na, pozivnog znaka, vrste, dimenzija broda i sl.Dinamički ili navigacijski podaci su promjenjiviu vremenu, poput brzine, kutne brzine i kursa,

te se automatski osvježavaju iz brodskih senzo-ra i uređaja. Na koncu, podaci o putovanju i te-retu se ručno unose od strane odgovornog ča-snika prije i tijekom plovidbe, a obuhvaćaju gazbroda, navigacijski status, vrstu opasnog tereta,

vrijeme, luku dolaska i dr.

Načelno, za potrebe izračuna dodatnog zaga-žaja empirijskim ormulama, neophodni brod-ski podaci su:

Lpp – duljina broda između okomica (m)B – širina broda (m)T – gaz broda (m) v – brzina broda (čv)C

b – koecijent punoće deplasmana

Dio AISporuke:

NE DA DA DA NE

Lpp nije dio AIS poruke i teško je očekivatida VTS služba bez direktne komunikacije s ča-snikom broda može doći do toga podatka.5 Me-đutim, kao aproksimacija za Lpp neki autori suse koristili podatkom duljine preko svega(LOA – Length over all) koji jest dio AIS poru-

ke, te uspješno provodili mjerenja za dodatnizagažaj s obzirom na relativno male razlike utim podacima [6]. Postoji još metoda za aprok-simaciju Lpp-a, poput korištenja tablica tipič-nih brodskih dimenzija koje je objavio PIANC[9] ili uvođenjem koecijenta za umnožak sLOA za približno izrčunavanje Lpp-a. Nadalje,širina broda je dio statičkih podataka, gaz bro-da je dio ručno upisivanih podataka o putova-nju, a brzina broda je dio dinamičkih podataka

AIS poruke. Koecijent punoće deplasmana je

moguće relativno dobro i brzo računalnoaproksimirati na temelju tablica tipičnih brod-skih dimenzija koje je objavio PIANC [9]. U ta-blicama se koecijent punoće dobiva unosompodataka o vrsti broda, LOA, B i T, koji su do-stupni putem AIS poruke. Na temelju navede-nog VTS služba može relativno jednostavno iz-dvojiti i dobiti sve neophodne brodske podatkeza izračun dodatnog zagažaja.

5 Lpp kao podatak brodske dimenzije nije dostupan niti u po-znatijim svjetskim bazama brodova Equasis (European Com-mission) [12] te ITU particulars of ship stations (InternationalTelecommunication Union) [11].

Generally, the necessary ship data or suatcalculation with empirical ormulas are:

Lpp – length between perpendiculars (m);B – ship width (m);

T – ship drat (m); v – ship speed (kts);C

b – block coecient.

Part o AISmessage:

NO YES

YES YES NO

Lpp is not a part o the AIS messages and itis unlikely that VTS operators can get this in-ormation without direct communication withthe ship’s ocer5. However, some authors haveused the length over all (LOA) as a proxy orLpp and successully carried out suat meas-urements and calculations, given the relativelysmall dierences in these data.[6] LOA is a parto the AIS messages. Also, there is a methodor Lpp approximation, or example, using theTypical Ship Dimensions table published by PI-

ANC [9] or by introducing a coecient withLOA or approximate calculation o Lpp. fur-thermore, ship width is part o the AIS staticdata, ship drat is part o the inserted voyagedata, and ship speed is part o the automaticallyupdated dynamic data.

Block coecient can be reasonably well ap-proximated using the Typical Ship Dimensionstable published by PIANC.[9] Using these ta-bles the block coecient is obtained by a typeo vessel, LOA, B and T data, which are allavailable through the AIS message. Based onthe above mentioned, VTS service can relative-ly easily obtain all the necessary ship data orthe suat calculation.

VTS receives the necessary waterway data within the VTS jurisdiction, such as depth, un-derwater cross section and width rom the rele-

vant hydrographic institutes and vector elec-

tronic charts which include vector data o theseabed and depths (International Hydrograph-ic Organization – IHO, standard S-57). Withthe help o computers, depth inormation canbe corrected or tide oscillations in real-time. Iadditional euipment is available, like oceano-graphic buoys, salinity and wave heights can betaken into account as well.

Given that suat is dangerous or ships onlyin certain circumstances, there is no need to

5 Lpp is not available in any well-known global databaseo ships like Equasis (European Commission) [12] and ITU particulars of ship stations (International TelecommunicationUnion).[11]


13/18



Neophodne podatke o plovnom putu, tj. po-dručju nadležnosti VTS službe, poput dubine,poprečnog podvodnog presjeka, širine kanala isl. obalna služba dobiva od nadležnih hidro-graskih instituta i vektorskih elektroničkih ka-rata koje uključuju vektorske podatke morskog

dna i dubine (International Hydrographic Or-ganization – IHO, standard S-57). Podatak odubini mora moguće je u realnom vremenu re-lativno jednostavno računalno ispravljati za vi-sinu morskih mijena te se računalno mogu kori-stiti i podaci o salinitetu mora ukoliko postojipotrebna oprema na raspolaganju poput ocea-nograskih plutača.

S obzirom da je dodatni zagažaj svojstven iopasan brodovima samo u određenim uvjetima,nema potrebe računati ga za sve brodove u

svim navigacijskim područjima te bespotrebnoopterećivati i trošiti računalne resurse. Stoga jepotrebno uvesti preduvjete kao okidače za po-četak računanja, praćenja i predviđanja dodat-nog zagažaja i UKC-a.

Osnovni preduvjeti za računanje dodatnogzagažaja najmanje moraju biti granične veličinebrzine te odnosa dubine mora i gaza broda. Ra-zlog tome je što dodatni zagažaj prvenstvenonastaje kretanjem broda, a raste približno pro-porcionalno kvadratom brzine broda. Odnos

gaza i dubine označava područje plitkih voda, atime i opasnih s obzirom na gaz.

Stoga se može sljedećim izrazom naznačitida unkcija računanja (R) dodatnog zagažajapojedinog broda započinje zadovoljavanjemsljedećih uvjeta:

R = { 1 ; ( ) ( ) g p g p T hT hvv // , (16)

gdje je:

v p i v g promatrana i granična brzina broda,( h/T ) p i ( h/T ) g promatrani i granični odnos dubi-

ne mora i gaza broda.

Promatrane vrijednosti se dobivaju iz AISpodataka promatranih brodova te se osvježava-

ju prilikom svake zaprimljene AIS poruke. Gra-nične vrijednosti određuje i postavlja VTS služ-ba.

Barrass kao jedan od poznatijih autora or-mula za izračunavanje dodatnog zagažaja navo-di da za pojavu tog eekta brod mora načelnoimati brzinu veću od 6 čv [10]. Na testiranjimanekih autora vidljivo je da se dodatni zagažaj

javlja i pri manjim brzinama [3, 5, 7, 8], ali pri-

calculate it or all vessels in all areas o naviga-tion and thus unnecessarily spend and slowdown computer system resources. It is there-ore necessary to introduce conditions which

would automatically start the calculation, track-ing and prediction o suat and UKC values.

Ship speed and depth/drat ratio should bethe basic starting conditions or suat calcula-tion. The reason or that is the act that suat isprimarily caused by the movement o the shipthrough water, and grows approximately pro-portional to the suare o ship speed. Depth/ drat ratio indicates an area o shallow water,and thereore danger regarding to ship drat.

Thereore, the ollowing expression may in-dicate that the unction o suat computation(R) or each ship begins by satisying basic con-ditions:

R = { 1 ; ( ) ( ) g p g p T hT hvv // , (16)

where v p represents the observed ship speed, v g

is ship speed limit value, (h/T) p is the observed

ship depth/drat ratio, and (h/T) g

is ship depth/ drat ratio limit value.

The observed values are derived rom ships AIS data, and are updated with each received

AIS message. Limiting values are determinedby VTS service.

As a known suat researcher, Barrass statesthat a ship must have a speed greater than 6knots [10] or the occurrence o this eect. Ob-serving test reports o some authors, it is evi-dent that suat appears at lower speeds as well[3][5][7][8], but it takes a very small value whichin most cases can be ignored. However, giventhat the goal o VTS service is to predict a dan-ger o grounding by suat eect, it is necessary

to begin ship tracking earlier at lower speeds,than rom the speed when the possibility o thiseect is evident. Thereore, the speed limit v

g

can be set to 3-5 knots. Speeds less than 5 knotsare generally classied as maneuvering speeds

within the port area.

Shallow water cannot be dened only bydepth because drats o various ships dierconsiderably. for this reason, shallow water hasto be dened by the depth/drat ratio ( h/T ). PI-

ANC states that shallow water is considered

when depth/drat ratio is h/T≤1.5. A maximum value o h/T during suat empirical ormulatesting by various authors ranges rom 2.25 to


14/18



tom poprima vrlo male vrijednosti pa se u ne-kim slučajevima može i zanemariti. Međutim,iz razloga što je cilj VTS službi predvidjeti opa-snost od nasukanja dodatnim zagažajem, po-trebno je početi pratiti brod i ranije od moguć-nosti nastanka tog eekta u plitkim vodama,

stoga se granična brzina može odrediti na 3-5čv. Brzine manje od 5 čv su načelno manevar-ske unutar lučkih područja.

Plitke vode se ne mogu denirati samo podubini jer se gazovi različitih brodova bitno ra-zlikuju. Iz tog se razloga plitko more deniraodnosom dubine mora i trenutnog gaza brodah/T. PIANC navodi da se plitkim morem smatrakada je odnos dubine i gaza h/T ≤ 1,5, a najve-ća vrijednost h/T prilikom testiranja empirijskihormula raznih autora iznosi od 2,25 do 2,75

[9]. Kao i u prethodnom slučaju, cilj VTS služ-be je unaprijed predvidjeti opasnu situaciju,stoga granična vrijednost h/T mora biti veća od1,5., pa je preporučljiva vrijednost 2,5 uzimajućiu obzir granične vrijednosti empirijskih ormu-la.

Nakon zadovoljavanja osnovnih kriterija,VTS služba mora nadalje pratiti brod te raču-nalnom podrškom predvidjeti moguću kritičnusituaciju u plitkim vodama. Da bi to bilo mogu-će potrebno je odrediti kriterije računanja mi-

nimalne dubine ispod kobilice UKC-a, obveznoračunajući i uzimajući u obzir dodatni zagažaj.U slučaju prekoračenja graničnih. tj. dozvolje-nih vrijednosti minimalnog UKC-a potrebno jeosigurati unkciju javljanja alarma (P) VTSoperateru (Slika 1). Navedeno se može izrazitina sljedeći način:

UKC p = h

p – T , (17)

P = { 1 ; UKC p – S

max ≤ UKC

g , (18)

gdje je:UKC

p – dubina ispod kobilice promatranog

broda h

p – dubina mora na poziciji promatranog

brodaT – gaz broda (AIS)S

max– računati najveći dodatni zagažaj

promatranog brodaUKC

g – granična vrijednost dubine ispodkobilice.

UKCp je moguće jednostavno pratiti oduzi-manjem prijavljenog gaza broda iz AIS porukeod dubine mora trenutne pozicije broda iz vek-

2.75.[9] As in the previous case, the goal oVTS service is to predict dangerous situation,thus the limiting value o h/T must be greaterthan 1.5. The recommended (h/T)

g value is 2.5

taking into account the published tests with em-pirical ormulas.

Ater meeting the basic criteria, VTS servicehas to continue to monitor the ship, and predictthe possible critical situation in shallow waters

with the help o computers. To make this possi-ble it is necessary to determine the criteria orcalculating the minimum under keel clearance– UKC, taking into account the suat eect(figure 1). In the case o exceeding the limit

values, i.e. the value o minimum allowableUKC, it is reuired to ensure the alarm unc-tion (P) or the VTS operator. This can be ex-

pressed as ollows:UKC

p = h

p – T , (17)

P = { 1 ; UKC p – S

max ≤ UKC

g , (18)

Where UKC p represents under keel clear-

ance o observed ship, UKC g is under keel clear-

ance limit value (set by VTS), h p is depth at the

observed ship position (vector charts), T is shipdrat (AIS), and S max is maximum calculatedsuat o the observed ship.

UKC p can be easily monitored by subtracting

the reported ship drat rom current depth othe ship’s actual position extracted rom the

vector electronic chart. Without taking thesuat eect into account, UKC

p actually repre-

sents the under keel clearance o the ship thatis not underway. The shortcoming o this ex-pression, and urther suat prediction, is thecredibility o the drat value, which depends onthe accuracy and attention o the ship’s duty o-cers, who enter and update this value manual-

ly into the ship’s AIS.The critical UKC alarm (P) is activated i the

observed UKC p reduced or the calculated

suat value S max

is eual or smaller than theminimum allowable under keel clearance UKC

g 6. Suat is obtained by calculation using

real time ship data and a selected adeuate em-pirical ormula. Minimum allowable UKC

g is

determined by VTS service operators. Anumber o actors can aect UKC

g determina-

6 There are other actors that inuence on the reduction oship UKC, such as the eect o waves and ship list, which canbe determined with dierent probabilistic methods and addedto the above calculation.


15/18



torske elektroničke karte. UKCp predstavlja du-binu ispod kobilice koju brod ima u mirovanju.Nedostatak ovog izraza, a i daljnjega računanjadodatnog zagažaja, je vjerodostojnost vrijedno-sti gaza, ovisna o točnosti i ažurnosti časnikaplovidbne straže promatranog broda, koji tu

vrijednost ručno upisuje u brodski AIS.

Alarm (P) kritičnog UKC-a u VTS službiodređen je uvjetom prelaska graničnog UKC-a,koji se dobiva oduzimanjem računatog dodat-nog zagažaja broda upotrebom odabrane empi-rijske ormule od dubine ispod kobilice proma-tranog broda u mirovanju.6 Granični UKCgodređuje VTS služba, na što može utjecati višeaktora, od kojih je najznačajniji vrsta morskogdna. U pomorstvu je postalo uvriježeno da jeUKCg= 0,5 m za meka dna (mulj i pijesak) iUKCg = 1,0 m za tvrda dna (kamen) [9, 1]. Jav-

ljanje alarma (P) upućuje VTS operatera da jepromatrani brod prešao dozvoljenu graničnu vrijednost UKC-a te njegova dužnost mora bitihitno obaviještavanje časnika u straži o nastalojsituaciji te savjetovanje o daljnjim postupcima,poput smanjivanja brzine ili skretanja broda u

vode veće dubine.

S obzirom da je putem AIS-a poznata trenut-na pozicija, brzina, kutna brzina i kurs broda,moguće je donekle točno računalno simulirati,

6 Postoje i drugi aktori koji utječu na smanjenje brodskogUKC-a, poput utjecaja valova i nagnuća broda, koji se moguodrediti različitim probabilističkim metodama i pridodati na- vedenom izračunu.

tion, but mostly the type o seabed. In manystates it has become accepted that minimum al-lowable UKC

g is 0.5 m or sot sea beds (mud

and sand) and 1.0 m or hard sea beds (rocks).[9][1] Alarm activation (P) indicates to VTSoperators that the observed ship exceeded theminimum allowable UKC. Thereore, their

duty should be to promptly notiy ship’s ocero the watch about the situation and advise onurther action, such as reducing ship speed orturning the ship towards deeper waters i possi-ble.

Given that a current position, velocity, rateo turn and course o the ship are known rom

AIS, it is possible to simulate and predict theuture ship position to a certain degree. Logi-cally, the urther in time the position is simulat-ed, the less credible it is. By simulating the po-

sition n minutes in uture, it is possible topredict the observed under keel clearanceUKC

pn and depth h

pn or the ship’s uture posi-

tion at the n-th minute. In the same way a maxi-mum suat S

max n can be calculated. This can be

expressed as ollows:

UKC pn

= h n – T , (19)

P n = { 1 ; UKC

pn – S

max n ≤ UKC

g , (20)

Alarm activation ( P n) or the uture critical

UKC acilitates the VTS operator to predict adangerous situation in time, and it gives moretime to alert the ocer o the watch beore the

hp

T

UKCp

Smax

UKCgUKCp - Smax

Slika 1. Prikaz podvodnih veličina analize dodatnog zagažaja f 1 Display of subsea values for squat and UKC analysis.

Izvor / So: autori / authors


16/18



tj. predvidjeti buduću poziciju broda. Logično,što se dalje u budućnost simulira pozicija bro-da, to je točnost manje vjerodostojna. Simulira-

jući stanje promatranog broda u budućnost za n minuta, moguće je i računanje dubine ispod ko-bilice UKC pn te dubine mora h n na budućoj pozi-

ciji n-te minute. Na jednak način, simuliranimstanjem broda moguće je računati i maksimalnidodatni zagažaj (S

maxn) za n minuta. Izraz se

može prikazati na sljedeći način:

UKC pn

= h n – T , (19)

P n = { 1 ; UKC

pn – S

max n ≤ UKC

g , (20)

Javljanjem alarma ( P n) budućeg kritičnog

UKC-a u VTS službi olakšava VTS operateruna vrijeme predvidjeti opasnu situaciju, te upo-

zoriti časnika u straži broda o situaciji i prijenego nastupi opasnost, tj. prelazak granične vrijednosti UKC-a. Primjerice, predviđanje budu-će pozicije broda može biti određeno za n = 2,4 i 6 minuta (Slika 2). Nedostatak simulacijebudućeg stanja broda je predviđanje skretanjabroda, što se donekle može predvidjeti računa-njem kutne brzine, međutim iako dio AIS poru-ke, taj podatak često nije dostupan.

Bitno je naglasiti da je cilj uvođenja alarmakritičnog smanjenja dubine ispod kobilice bro-

da skrenuti pozornost VTS operateru na poten-cijalnu opasnost od nasukanja ukoliko se pove-ća brzina broda ili dalje smanji dubina mora.Operater je dužan takvu spoznaju potvrditi iupozoriti časnika ili zapovjednika toga brodadavajući savjet ili uputstva. Međutim, takav po-stupak nikako ne umanjuje odgovornost časni-ka ili zapovjednika za sigurnost broda tijekomplovidbe.

danger occurs. for example, predicting the shiputure position may be determined or n=2, 4and 6 minutes (figure 2). The lack o simula-tions o the ship’s uture state is the poor possi-bility to predict the ship’s turn, which can bepartly predicted using the ship’s rate o turn.

However, although part o the AIS data, rate oturn is oten not available.

It is important to emphasize that the aim ointroducing the UKC critical alarm is to drawattention o the VTS operator in case o poten-tial grounding danger, i the ship’s speed is in-creased or depth is urther reduced. The opera-tor is reuired to conrm this nding and to

warn the master or duty ocer on board givingadvice or instructions. However, such actiondoes not diminish the ocer’s and master’s re-

sponsibility or the ship’s saety during the voy-age.

CONCLUSION

Given that there is no universal method orsuat calculation or all types o ships and air-

ways, tests are perormed on ships or dierentpurposes and in restricted waterways. The aimo such tests and measurements is to determine

which suat empirical ormulas suit which shiptypes in specic waterways or port approaches.

Ater determining the appropriate method, thedevelopment o computer-based suat calcula-tion and prediction oers the coastal state orVTS service advanced monitoring and greaterdegree o saety during navigation o the ship

within the jurisdiction area. Predicting suat,and thus the actual under keel clearance, VTSmay predict the risk o grounding independent-

6´4´2´2´ 4´ 6´

Slika 2. Prikaz simuliranja AIS pozicija broda pri pravocrtnom kretanju broda i prilikom skretanja broda

f 2 Preview of ship’s AIS position simulation in a linear movement in a waterway and with possible error due to ships turn.

Izvor / So: autori / authors


17/18



ZAKLJUČAK

S obzirom da ne postoji univerzalna metodaizračuna dodatnog zagažaja za svaki brod i sva-ki plovni put, provode se mjerenja tog eekta nabrodovima različite namjene na ograničenim

plovnim putovima i prilazima luka. Cilj takvihmjerenja je ustanoviti koja od empirijskih or-mula dodatnog zagažaja najviše odgovara razli-čitim brodovima na određenom dijelu puta.Nakon utvrđivanja odgovarajuće metode, ra-zvoj računalne podrške za izračun i predviđanjedodatnog zagažaja broda omogućuje obalnojdržavi, odnosno VTS službi veći stupanj nadzo-ra sigurne plovidbe svakoga broda zasebno.Predviđanjem dodatnog zagažaja, a time i vri-

jednost dubine ispod kobilice broda, obalnaslužba može neovisno o brodskim časnicimapredvidjeti nastanak opasnosti od nasukanja,čime se umanjuje rizik od većih šteta, onečišće-nja i ozljeda.

Daljnji rad i istraživanja u pogledu izračuna ipredviđanja dodatnog zagažaja u VTS službitrebaju načelno ići u tri smjera. Jedan od smje-rova je razvoj programske podrške za integraci-

ju potrebnih podataka iz sustava vektorskihelektroničkih karata te AIS-a i određenih empi-rijskih metoda za određivanje dodatnog zaga-

žaja. Programska podrška mora biti u moguć-nosti računati i prikazati trenutna i buduća(simulirana) stanja brodova tijekom prolaskaodabranim ograničenim plovnim putom. Drugismjer daljnjeg rada jest umanjiti i ukloniti pro-blem vjerodostojnosti i nedostupnosti brodskih

AIS podataka. Zbog povremene neispravnostibrodskih uređaja te neažurnosti ili neodgovor-nosti brodskih časnika AIS podaci nerijetkonisu točni ili nisu upisani. Neki od važnijih po-dataka, poput brzine i kursa broda VTS možedobiti integracijom radara i vektorskih elektro-ničkih karata. Bitno je naglasiti da postojemnogi drugi aktori, osim dodatnog zagažaja,koji utječu na smanjenje dubine ispod kobilice,a to su: kretanje brodova pod utjecajem valova,morske mijene, nagnuće broda, promjena u sa-linitetu mora i dr. Neki od navedenih aktoramogu se pratiti senzorima na meteorološkim ioceanograskim plutačama te dobiti komunika-cijom s brodom. Treći smjer daljnjeg rada tre-bao bi ići prema integraciji predviđanja svihaktora koji povećavaju maksimalni uron broda

i pridonose povećanju rizika od nasukanja.

ly o the ship’s ocers, and reduces the risk omajor damage, pollution or injury.

further work and research in terms o suatcalculation and prediction in VTS servicesshould proceed in three directions. first, it issotware development to integrate the neces-

sary data rom the vector electronic charts and AIS with selected empirical methods or suatand UKC calculation. The sotware must beable to calculate and display the current and u-ture (simulated) conditions o the ship duringpassage in specic restricted waterways.

The second direction is to reduce and elimi-nate the problem o credibility and lack o ship

AIS data. Due to occasional malunctioning oship’s euipment and ineciency or irresponsi-bility o ship’s ocers, AIS data are oten inac-curate or not updated. VTS can obtain some othe important data, such as ship’s speed andcourse, by integrating radar with vector elec-tronic charts.

It should be noted that there are many otheractors, apart rom suat, which aect the re-duction o under keel clearance, and they are:ship movements under the inuence o waves,tides, ship’s inclination, changes in salinity andothers. Some o these actors can be monitored

by meteorological and oceanographic buoy sen-sors and received by communication with theship’s ocers. The third direction should pro-ceed toward the integration o all actor predic-tions which inuence the reduction o the ship’sunder keel clearance, thus contributing to in-creased risk o grounding.


18/18


LITERATURA / referenceS

[1] Assistance with the implementation o an under keel clearance system or torres strait, North Sydney ,Thompson Clarke Shipping, 2007.

[2] Briggs, M. J., Ship suat predictions or Ship/Tow simulator, Vicksburg, US Army Engineer Research andDevelopment Center, 2006.

[3] Briggs, M. J., et al., Charleston harbour ship motion data collection and suat analysis, Vicksburg, US Army

Engineer Research and Development Center, 2004. [4] Dand, I. W., et al., Suat interaction manoeuvring, London, The Nautical Institute, 1995. [5] Dunker, S., et al., Analysis and comparison o SHIPS derived suat, Kiel, Hydro 2002.

[6] Hewlett, C., et al., Dynamic suat and under-keel clearance o ships in conned channels, Sydney, 30th

Inter-national Navigation Congress, 2002.

[7] Jachowski, J., Assessment o ship suat in shallow water using CfD, Archives o Civil and Mechanical Engi-neering, 8 (2008).

[8] Morse, B., et al., Ship suat in shallow and conned channels – The Canadian experience, 2nd ed., Olde-nburg, Suat Workshop, 2004.

[9] Permanent International Association o Navigation Congresses (PIANC), Approach channels, a guide ordesign, Supplement to Bulletin no 95, Brussels, 1997.

[10] www.ships-suat.com [11] www.itu.int[12] www.euasis.org

012 187 myohovic maglic

Documents