Surfing nie dla każdego
Złapać falę i sunąć ślizgiem nabierając prędkości... - to marzenie surferów poszukujących największych fal i emocji. Ale nie sterników, kapitanów i załóg statków. Dla nich surf-riding może skończyć się tragicznie. Kiedy statek złapie falę, ześlizguje się z niej i przyspiesza do jej prędkości.
- Surf-riding występuje podczas żeglugi statku na fali nadążającej, czyli nadchodzącej od strony rufy, gdy siła oddziaływania fali jest w stanie przyspieszyć jednostkę na tyle, że zaczyna poruszać się razem z falą. Szczególnie zagrożone wystąpieniem surf-ridingu są statki szybkie i krótkie, głównie jednostki rybackie, pilotówki, łodzie rekreacyjne i ratownicze - tłumaczy prof. Przemysław Krata, kierownik projektu badającego te zjawisko na Wydziale Inżynierii Mechanicznej i Okrętownictwa Politechniki Gdańskiej.
Efektem takiego ślizgu jest utrata stateczności kierunkowej niezależnie od wysiłków sterującego statkiem. Gwałtowny zwrot wynikający z utraty stateczności kursowej może spowodować kolizję lub doprowadzić do dużego kąta przechyłu, a nawet do wywrotki statku. W takich sytuacjach załoga jest zazwyczaj bezradna, brakuje jej czasu na jakąkolwiek skuteczną reakcję, a nawet z trudem rozpoznaje dokładny charakter doświadczanego zaburzenia stateczności.
Pierwszy bursztyn leci w Kosmos. Gdańsk łączy tradycję z nauką
Pierwszy taki eksperyment na świecie
Aby przyczynić się do poprawy bezpieczeństwa na morzu, naukowcy PG pod kierownictwem profesora Kraty postanowili poszerzyć współczesną wiedzę na temat stateczności dynamicznej statku na fali i jego własności manewrowych. Istnieją już teorie, które z dobrą dokładnością przewidują i pozwalają badać surf-riding na fali regularnej.
- Dotychczasowe teorie, badania i wstępne wymagania, które na razie nie są jeszcze obowiązkowe, ale są na etapie testowania, jak projektować statek, żeby nie wpadał w te niebezpieczne zjawisko, opierają się na fali regularnej. Czyli takiej, jakby wyobrazić sobie idealną sinusoidę. Ale prawdziwe morze nie faluje dokładnie tak, a układ sił działających na statek wciąż się zmienia. Głębsze zrozumienie tego, co się dzieje ze statkiem przy fali nieregularnej jest bardzo ważne. Te zrozumienie uzyskuje się tworząc modele matematyczne czyli zestawy równań. Ale powstaje pytanie, czy naprawdę świat tak działa, jak wymyślili naukowcy? Trzeba to sprawdzić, a ostatecznym kryterium jest eksperyment - wyjaśnia prof. Przemysław Krata.
Takie właśnie modele teoretyczne opracowali niedawno naukowcy z Grecji i Stanów Zjednoczonych. Ich teoria pozwala przewidywać zachowanie statku na fali bichromatycznej (czyli najprostszej nieregularnej, składającej się z dwóch nakładających się na siebie fal). Nie została jednak ona sprawdzona w praktyce. Aż do teraz.
Walczyli przez 22 godziny - dostali indeks Politechniki i nagrody
Dzięki badaniom prowadzonym przez naukowców z WIMiO na basenie modelowym możliwe stało się zweryfikowanie tej teorii. Eksperymenty badaczy z PG objęły różnorodne przypadki ruchu statku dla różnych parametrów fali bichromatycznej i prędkości statku. Prace eksperymentalne wykonał mgr inż. Michał Struk, zaś symulacje numeryczne przygotowała mgr inż. Katarzyna Warnke-Olewniczak. Przeprowadzone eksperymenty oraz międzynarodowa współpraca zaowocowały wynikami unikatowymi na skalę światową. Program badawczy Politechniki Gdańskiej finansowany jest przez dwie amerykańskie instytucje: Office of Naval Research z siedzibą w Waszyngtonie oraz Office of Naval Research Global z oddziałem w Pradze.
– Dotychczas nikt na świecie takich badań nie wykonywał. Liczymy, że ich rezultaty wiele wniosą do zrozumienia surf-ridingu na fali nieregularnej, nasi amerykańscy partnerzy z ONR i ONR Global otrzymają wartościowe wyniki, Instytut Budowy Okrętów Politechniki Gdańskiej powiększy dorobek naukowy na najwyższym poziomie, a doktoranci z sukcesem obronią doktoraty – dodaje prof. Krata.
Początkowo badania były prowadzone na basenie modelowym na Wydziale Inżynierii Mechanicznej i Okrętownictwa, które przygotowały naukowców do badań w dużej skali – w Centrum Techniki Okrętowej w Gdańsku.
Polska cegiełka do międzynarodowych przepisów bezpieczeństwa
W jaki sposób zostaną wykorzystane wyniki badań naukowców z Politechniki Gdańskiej? Jak wyjaśnia profesor Krata, w 1939 roku powstała w Finlandii praca doktorska, która po II wojnie światowej stała się fundamentem do określenia przepisów statecznościowych dla statków. Jednak przepisy te są bardzo okrojone i nie ujmują wielu zjawisk. Dlatego też od 20 lat w Międzynarodowej Organizacji Morskiej trwały badania i prace nad stworzeniem nowych przepisów, które uwzględniałyby różne niebezpieczne zjawiska, nie ujęte do tej pory.
- Statki się przewracały, miały różne problemy, a stare przepisy ich przed tym nie zabezpieczały. Kilka lat temu zostały więc wydane przepisy drugiej generacji. Ja byłem jednym z członków bardzo licznego zespołu z całego świata, który nad nimi pracował – opowiada Przemysław Krata. - Te przepisy są oficjalnie w trybie testowania, nikt nie ma obowiązku ich jeszcze stosować. W tych przepisach uwzględniona jest jednak tylko fala regularna. Jeżeli my, naukowcy z całego świata, dobrze zrozumiemy co się dzieje na fali nieregularnej, to będziemy mogli poprawić te wciąż nieobowiązujące przepisy. My, dzięki naszym eksperymentom, właśnie posunęliśmy się do przodu ze zrozumieniem zjawiska, ale nie mamy jeszcze sformułowanych propozycji zmian. To nie jest kwestia pół roku czy roku, to jest cel długofalowy - podsumowuje naukowiec z Politechniki Gdańskiej.
