PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH KHOẢNG CÁCH BẮT ĐẦU ĐIỀU ĐỘNG CỦA TÀU THUYỀN ĐƯỢC NHƯỜNG ĐƯỜNG THEO ĐIỀU 17, COLREG-72

PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH KHOẢNG CÁCH BẮT ĐẦU ĐIỀU ĐỘNG CỦA TÀU THUYỀN ĐƯỢC NHƯỜNG ĐƯỜNG THEO ĐIỀU 17, COLREG-72 METHOD OF DETERMINING DISTANCE AT THE BEGINNING MANEUVERS OF STAND-ON VESSEL IN COMPLIANCE WITH RULE 17, COLREG-72 TS NGUYỄN KIM PHƯƠNG KS ĐỖ CÔNG HOAN KS NGUYỄN BÁ THẮNG Khoa Điều khiển tàu biển, Trường ĐHHH Tóm tắt: Bài báo giới thiệu khái quát phương pháp xác định đặc tính không gian-thời gian hành động tàu thuyền nhường đường theo điều 17, Qui tắc quốc tế phòng ngừa đâm va tàu thuyền biển 1972 (COLREG-72) Nghiên cứu tính tốn-thực nghiệm giải tốn xác định khoảng cách bắt đầu điều động tàu thuyền nhường đường theo qui định điều 17 Abstract: This paper introduces generally a method to define spatio-temporal characteristics in action by stand-on vessel regulated by Rule 17, COLREG-72 Design-experiment study could solve problem of determining distance at the beginning maneuvers of stand-on vessel in compliance with Rule 17 Đặt vấn đề Trong năm gần đây, đội thương thuyền giới phát triển mạnh mẽ kích thước lẫn tốc độ trang bị kĩ thuật đại Mật độ hàng hải tuyến vận tải ngày lớn Mặc dù cơng ước quốc tế áp dụng với mục đích trì an tồn hàng hải bảo vệ mơi trường biển khỏi ô nhiễm, thực tế tai nạn đội tàu giới không giảm Điều đáng quan tâm số vụ tai nạn hàng hải, tai nạn va chạm chiếm vị trí đáng kể Trong 10 năm trở lại đây, số lượng vụ va chạm chiếm đến 30% tổng số vụ tai nạn đội tàu giới [1] Một nguyên nhân gây va chạm yếu tố người – vi phạm Qui tắc quốc tế phòng ngừa va chạm ̣tàu thuyền biển 1972 thực tiễn biển lành nghề Số lượng không nhỏ vụ va chạm có liên quan đến điều 17 COLREG-72 – Hành động tàu thuyền nhường đường, áp dụng điều kiện nhìn thấy hành trình điều động B Vùng điều động theo điều 17(a),(ii) Phát tín hiệu theo điều điều 34(d) Vùng giữ nguyên hướng tốc độ A Hình Đặc tính khơng gian-thời gian hành động tàu thuyền nhường đường theo điều 17, COLREG-72 Điều luật có liên quan đến việc sĩ quan hàng hải thực tế không đánh giá áp dụng đặc tính khơng gian-thời gian hành động tàu thuyền nhường đường Tạp chí KHOA HỌC CÔNG NGHỆ HÀNG HẢI Số 10 - 6/2007 12 (hình 1): Tàu thuyền nhường đường phải giữ nguyên hướng tốc độ đến lúc trường hợp tàu thuyền nhường đường không hành động? Khi áp dụng điều động để phịng ngừa va chạm; phải áp dụng “Thời điểm cuối cùng” (“Thời điểm cuối cùng” hiểu thời điểm mà tàu thuyền nhường đường phải điều động để tránh đâm va với tàu thuyền nhường đường- theo điều 17 (b) Câu trả lời cho câu hỏi xác định nhiều điều kiện hồn cảnh tình tiếp cận cụ thể Tuy nhiên, phương pháp tốn học mơ hình hố thiết bị kĩ thuật tồn cho phép đánh giá giới hạn khoảng cách có tính đến điều kiện ngoại cảnh, đặc tính quán tính–điều động tàu, điều động khơng thuận lợi tàu thuyền gặp phải Ví dụ học giả Trung Quốc sử dụng lí thuyết mờ để xác định thời gian bắt đầu điều động “Thời điểm cuối cùng” Phương pháp xác định Một phương pháp giải tốn với độ xác đảm bảo thực việc mơ tình tiếp cận theo điều 17 trung tâm mô hàng hải Khi mơ tình tiếp cận phù hợp với điều 17, khoảng cách mà tàu thuyền nhường đường bắt đầu điều động nhằm qua tàu thuyền khoảng cách an toàn cho trước xác định Khoảng cách qua an tồn nói phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: kích thước, đặc tính điều động-quán tính tàu, mật độ tàu, vùng nước hành hải sẵn có, Theo thực tiễn hàng hải thông thường thống kê cho thấy khoảng cách qua an tồn nằm phạm vi từ 0,4 đến hải lý phụ thuộc vào điều kiện, hoàn cảnh tình tiếp cận Để đưa khuyến nghị cho sỹ quan hàng hải xác định tham số điều động tàu thuyền nhường đường theo điều 17, cần phải: - Lựa chọn khoảng cách qua an toàn; - Lựa chọn phương án điều động tránh va; - Tại phịng mơ hàng hải tiến hành mơ tình phù hợp với điều 17 Nếu khoảng cách qua hai tàu lớn cho tiến hành mơ với thời gian bắt đầu điều động muộn Khi đạt cân khoảng cách qua khoảng cách qua an toàn cho trước, khoảng cách đến tàu mục tiêu (tàu nhường đường) thời điểm bắt đầu điều động xác định; - Lập bảng biể̀u đồ thị biểu diễn mối quan hệ giá trị khoảng cách nhận được; - Thực nghiệm thống kê kết điều động sĩ quan hàng hải phịng mơ hàng hải nhằm đánh giá ảnh hưởng yếu tố người lên việc lựa chọn tham số điều động tình tiếp cận hai tàu theo điều 17; - So sánh, phân tích kết mô thống kê để đưa khuyến nghị cho sỹ quan hàng hải định lượng thời điểm hành động tránh va chạm tàu thuyền tình tiếp cận với tàu mục tiêu thuộc phạm vi điều chỉnh điều 17, COLREG-72 Dựa sở khuyến nghị đưa ra, tiến hành mơ hình hóa chuyển động tiếp cận hai tàu thuyền theo tình phù hợp với điều 17 Từ thiết lập chương trình tính tốn khoảng cách hai tàu thuyền mà tàu thuyền nhường đường tự điều động để tránh đâm va phù hợp với điều 17 (a), (ii) Sau phương pháp lựa chọn khoảng cách qua an toàn cho trước, phương án điều động tránh đâm va tàu nhường đường chương trình tính toán khoảng cách hai tàu thuyền thời điểm bắt đầu điều động theo điều 17 (a),(ii) Lựa chọn khoảng cách qua an toàn cho trước Khoảng cách qua an toàn cho trước khoảng cách thỏa mãn hai yếu tố, đảm bảo qua an toàn đủ nhỏ để làm sở xác định khoảng cách tới tàu mục tiêu mà tàu chủ bắt đầu điều động theo điều 17 (a),(ii) Khoảng cách tới tàu mục tiêu mà tàu chủ bắt đầu điều động phải đảm bảo cho khơng xuất nghi ngờ từ phía tàu mục tiêu (tàu phải nhường đường) tàu chủ (tàu nhường đường) thực đầy đủ trách nhiệm trì hướng tốc độ Tạp chí KHOA HỌC CƠNG NGHỆ HÀNG HẢI Số 10 - 6/2007 13 Hình đưa yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn khoảng cách qua an toàn cho trước Điều 17 (а), (ii) Khoảng cách qua an toàn cho trước Δ2 Nhân tố người Δ3 Tầm nhìn xa tốt Mơi trường xung quanh δ1 δ2 Chiều dài tàu chủ Tham số quay trở δ3 δ4 Thiết bị quan sát Tham số qn tính Sóng Gió Dịng chảy Mật độ tàu thuyền Tình cắt hướng Độ rộng vùng nước hành hải Tâm lý người điều khiển Kinh nghiệm Trình độ chuyên môn Δ1 δ2 Hướng tốc độ tương đối Sai số Ra-đa Radar/ARPA AIS Hình Các yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn khoảng cách qua an tồn Tạp chí KHOA HỌC CƠNG NGHỆ HÀNG HẢI Số 10 - 6/2007 14 Trong tình cắt hướng, tính đến đặc tính quán tính-điều động tàu khoảng cách qua an tồn cho trước (Da) mà tàu nhường đường lựa chọn định lượng theo công thức sau: Da         he , (1) đó, δ1 – sai số vị trí quan sát, phụ thuộc vào chiều dài tàu nhường đường góc mạn tàu nhường đường, 1  L cos(GT ), (2) với L – chiều dài tàu, GT – góc mạn tàu nhường đường; δ2 – giá trị tối thiểu khoảng cách qua an tồn, phụ thuộc vào đặc tính quay trở tàu nhường đường, tốc độ hướng tiếp cận tương đối hai tàu; δ4 – sai số xác định khoảng cách cực cận quan sát, phụ thuộc vào thiết bị quan sát sử dụng; δhe – giá trị phụ thuộc vào yếu tố người hồn cảnh mơi trường Bảng Tính tốn sai số xác định khoảng cách cực cận Phương tiện quan sát Ra-đa RADAR/ARPA AIS Sai số xác định vị trí tàu  D  M   D2   B   57.3   D  M    B   57.3  2 D  100 м – GPS  10 м – DGPS Sai số xác định khoảng cách cực cận (δ4) M (1  t CPA ) t i theo thang tầm xa 12 hải lý М ≤ liên  liên (sau phút kể từ bắt ảnh mục tiêu) [4]  18 liên (sau phút kể từ bắt ảnh mục tiêu) [4]  57 м – theo GPS [2, 3]  м – theo DGPS [2, 3] Trong bảng 1, tCPA – khoảng thời gian đến điểm cực cận; Δti – khoảng gián đoạn thời gian xác định vị trí tàu; εD – sai số bình phương trung bình khoảng cách từ tàu chủ đến tàu mục tiêu (D); εB – sai số bình phương trung bình phương vị đến tàu mục tiêu Lựa chọn phương án điều động phù hợp với điều 17 (a), (ii) Khi lựa chọn phương án điều động phù hợp với điều 17 (a), (ii) cần thiết phải tính đến qui định điều hành động tránh va Ngoài thân điều 17 cần đặt yêu cầu bổ sung điều động tàu: tránh đổi hướng sang trái (đối với tàu thuyền máy tình cắt hướng); đủ để tránh đâm va điều động thân lưu ý đến khả điều động không rõ ràng tàu nhường đường ảnh hưởng hoàn cảnh thay đổi bất lợi Xem xét đến yếu tố trên, đưa khuyến nghị sau cho hành động tàu nhường đường nhằm tránh va chạm tình cắt hướng (hình 3): - thay đổi hướng sang phải tàu mục tiêu nằm ngang mạn trái; - thay đổi hướng sang phải hướng song song với hướng thật tàu mục tiêu; Kết mơ tình cho thấy góc mạn tàu mục tiêu nằm khoảng từ 60 đến 35 mạn trái phương án điều động hợp lý cả, góc mạn lớn lựa chọn phương án điều động thứ Khi thực phương án điều động thứ 2, dịch chuyển tương đối tàu sau: Tạp chí KHOA HỌC CƠNG NGHỆ HÀNG HẢI Số 10 - 6/2007 15 - tốc độ hai tàu xuất trạng thái “vệ tinh” (hai tàu cách khoảng cách định phương vị không đổi); - tốc độ tàu nhường đường lớn tốc độ tàu nhường đường vượt qua độ lớn khoảng cách qua trì; - tốc độ tàu nhường đường nhỏ tốc độ tàu nhường đường bị vượt qua Trong tình vượt hai tàu, đưa khuyến nghị sau cho hành động tàu nhường đường thời điểm bắt đầu điều động theo điều 17 (a),(ii) (hình 3): - thay đổi hướng sang phải hướng song song với hướng thật tàu mục tiêu góc mạn tàu mục tiêu nằm khoảng 0 từ 113 đến 150 mạn trái; - thay đổi hướng sang trái tàu mục tiêu nằm ngang mạn trái trường hợp góc mạn tàu mục tiêu nằm 0 khoảng từ 150 đến 210 mạn trái; 60 I 350 00 II 112.50 247.50 2100 1500 IV III Hình Lựa chọn phương án bắt đầu điều động tàu nhường đường phù hợp với điều 17 (a), (ii) I - thay đổi hướng sang phải tàu nhường đường nằm ngang mạn trái; II - thay đổi hướng sang phải hướng song song với hướng thật tàu mục tiêu; III - thay đổi hướng sang trái tàu mục tiêu nằm ngang mạn trái; IV - thay đổi hướng sang trái hướng song song với hướng thật tàu mục tiêu - thay đổi hướng sang trái hướng song song với hướng thật tàu mục tiêu góc mạn tàu mục tiêu nằm khoảng từ 0 210 đến 247 mạn trái Cần lưu ý phương án điều động nói tàu nhường đường thực hiệu tàu chạy tới hết máy Những khuyến nghị điều động hoàn toàn phù hợp với yêu cầu thực tiễn biển lành nghề góc thay đổi hướng khơng nhỏ 30 để tàu mục tiêu nhìn thấy mắt trợ giúp radar Ngoài phương án điều động tránh va thay đổi hướng đơn thuần, phương án thay đổi tốc độ áp dụng có hiệu góc mạn tàu mục tiêu lớn thiếu vùng nước đủ rộng Để phù hợp với điều khuyến nghị thực tiễn biển lành nghề, điều động tốc độ xem rõ ràng, dứt khoát đảo chiều quay máy (hãm chủ động) hãm tự tàu (STOP máy) Chương trình tính tốn khoảng cách hai tàu thuyền thời điểm bắt đầu điều động theo điều 17 (a),(ii) Trên sở phương pháp lựa chọn khoảng cách qua an toàn cho trước phương án điều động tàu phù hợp với điều 17 (a), (ii) tác giả thiết lập chương trình tính tốn khoảng cách hai tàu mà tàu nhường đường bắt đầu điều động tình cắt hướng hai tàu thuyền máy Chương trình xây dựng ngơn ngữ Visual Basic Cơ sở liệu lấy từ tàu điển hình, cụ thể Với dung lượng nhỏ định dạng file chương trình sử dụng chương trình máy tính phổ biến Bằng việc nhập số liệu đầu vào như: hướng, tốc độ thật tàu chủ (tàu nhường đường), chiều dài lớn tàu chủ, tốc độ thật tàu mục tiêu, khoảng cách quan an tồn cho trước, ta nhận kết sau: - Hướng thật tàu mục tiêu; Tạp chí KHOA HỌC CƠNG NGHỆ HÀNG HẢI Số 10 - 6/2007 16 - Góc mạn trái tàu mục tiêu; - Khoảng cách bắt đầu điều động tàu chủ tương ứng với tàu mục tiêu giá trị góc mạn trái khác nhau; - Thời gian đến cận điểm (TCPA) tương ứng với giá trị góc mạn khác tàu mục tiêu Giao diện chương trình tình tốn khoảng cách bắt đầu điều động tàu thuyền nhường đường phù hợp với điều 17 (a),(ii) thể hình Hình Giao diện chương trình tính tốn khoảng cách bắt đầu điều động tàu nhường đường Chương trình hỗ trợ hữu ích cho sỹ quan điều khiển tàu tình thuộc phạm vi điều chỉnh điều 17 điều luật khác có liên quan Kết luận Lựa chọn khoảng cách qua an toàn phương án điều động tránh va sở để thực việc mô tình tàu thuyền tiếp cận hành động tránh va Những kết thu nghiên cứu tính tốn – thực nghiệm hệ thống mơ hàng hải cho phép đưa khuyến nghị cụ thể giúp sỹ quan điều khiển tàu xác định đặc tính khơng gian-thời gian hành động tàu thuyền nhường đường theo điều 17, Qui tắc quốc tế phòng ngừa đâm va tàu thuyền biển 1972 (COLREG-72) Tài liệu tham khảo: [1] Internet http://www.imo.org [2] А В Управление судном Учебник для морских вузов СПБ.: Изд-во Политехнического университета, 2004, 504 с [3] Причкин Б Морская автоматическая идентификационная система (АИС) Учебное пособие О Владивосток, 2002, 80 с [4] A G Bole, W O Dineley Radar and ARPA Manual Butterworth – Heinemann, 1990, 416 р Người phản biện: TS Nguyễn Viết Thành Tạp chí KHOA HỌC CƠNG NGHỆ HÀNG HẢI Số 10 - 6/2007 17