ニュース

Jan 27, 2024

バルト海の選択された洋上風力発電所における船舶のドメイン幅の関数としての航行リスク指標の分析

Rapporti scientifici Volume 13,

Scientific Reports volume 13、記事番号: 9269 (2023) この記事を引用

メトリクスの詳細

この研究は、ポーランドの沖合ゾーン内に建設される洋上風力発電所内で観察されたさまざまな水文気象条件（平均的および悪化した条件）下で航行する選ばれた9隻の代表的な船舶について推定された船舶の領域幅の関数としての航行リスク指標の分析に関するものである。バルト海。 この目的のために、著者らは、PIANC、Coldwell、および Rutkowski (3D) によるガイドラインに従って 3 種類のドメイン パラメーターを比較しました。 この研究により、安全であると考えられ、必要に応じて、すぐ近くおよび洋上風力発電所内での航行および/または漁業を許可できる船舶のグループの選択が可能になりました。 分析には、水文気象データ、数学的モデル、海上航行シミュレータや操縦シミュレータを使用して取得した運用データの使用が必要でした。

バルト海は水深が浅く、平均風速が高く、波の高さが低く、潮流が弱いです。 このような状況により、洋上風力発電の平準化エネルギー原価 (LCOE) 値が低くなり、バルト海が洋上風力発電所 (OWF) の開発に有望な地域となっています。 これまでに、デンマーク、ドイツ、スウェーデン、フィンランドに洋上風力タービンが設置されていますが、ポーランドの排他的経済水域（EEZ）内には風力発電所がありません。 ポーランドは開発前および同意段階にある最後の EU 加盟国です。 ただし、そのような投資のいくつかについては、多くの投資前調査と調査キャンペーンが実施されています1、2、3、4。 現在、8 つのプロジェクトが、洋上風力発電法に基づいて導入された行政手続きの一環として、ポーランド エネルギー規制庁 (ERO) から付与された差額契約 (CfD) を確保しています。 投資家が宣言したように、最も先進的なプロジェクトは 2026 年から 2027 年の間に開始されるはずです2。

バルト海は世界で最も交通量の多い海の 1 つであり、海上輸送は世界の海上輸送の 15% を占めています5。 ポーランド統計 6 によると、貨物売上高、旅客輸送量、ポーランドの港に寄港する船舶の数は過去数年で増加しています。 輸送や観光のほかに、海上での人間の活動は石油や水産産業にも関連しています。 以上を分析すると、設置された洋上風車は航行の安全に影響を与える航行障害物となる7,8,9,10,11,12,13,14,15,16ことが明らかになる。 したがって、OWF の近傍を航行する代表的な船舶に対して安全地帯を設定し、OWF エリア内を航行する際の航行の安全性を評価し、いわゆる航行リスク指標を推定する必要があります。

バルト海地域では、風力発電所を通過する船舶の交通に対してさまざまな規制制度が適用されています。 たとえば、ベルギーとドイツでは、風力発電所は事故やタービンの損傷を防ぐために海上立ち入り禁止区域とみなされていますが、英国とデンマークでは、風力発電所は輸送と商業用と娯楽用の両方に開放されています。 たとえばデンマークでは、風力発電所は長さ 24 m までの船舶の輸送に開放されています。 このような操作は、VHF および AIS システムが動作およびアクティブ化されている日中にのみ実行できます。 洋上風力発電所内では、海底をかく乱する活動や第三者によるダイビング活動は禁止されています。 タービンの周囲には 50 メートルの安全ゾーンが設定され、洋上変電所の周囲には 500 メートルの安全ゾーンが維持されます。 新たに洋上風力発電所を建設する場合、最大 45 メートルの船舶が航行できる通路の設置が検討されている17。

海洋再生可能エネルギー施設の安全な航行ガイドラインに関する英国の要件 (英国海事沿岸警備隊、2016) では、輸送ルートからタービンまでの安全な距離を見積もるために次の推奨事項が提供されています。

タービン境界と輸送ルートの間の距離が < 0.5 nm (< 926 m) 未満の場合、許容できないとみなされます。

距離が 0.5 ～ 3.5 nm (926 ～ 6482 m) の場合、リスクが合理的に実行可能な限り低く低減される (ALARP) という条件で許容可能とみなされます。追加のリスク評価と提案された緩和策が必要です。

距離が > 3.5 nm (> 6482 m) を超える場合は、広く許容されるとみなされます。

現在、ポーランドの海事行政機関は第 2 条に基づいて活動しています。 アートに関連して24。 ポーランド共和国の海域に関する 1991 年 3 月 21 日の法律第 47 条では、ポーランド共和国の海域内に位置する OWF の要素を構成する構造物や装置の周囲に安全地帯を導入することを検討しています。 この文書の執筆時点では、上記の法規制は策定されておらず、ポーランド海事行政機関の公式ウェブサイトで公開されていません。

OWF 付近の航行のリスクと安全地帯に関する一般的なガイドラインが世界水上交通インフラ協会 PIANC18 によって提示されており、これによると、OWF の影響による航行リスクのレベルは交通分離システム (TSS) 間の距離によって決まります。 ）輸送ルートと風力タービンの最初の列。 PIANC ガイドラインによれば、許容できないリスクのレベルは、SOLAS 条約 19 が適用され、指定された高密度海域から 0.25 NM (463 m) 未満および/または 500 m 未満の距離で操船される船舶について推定されます。配送ルート。

PIANC によれば、OWF から 5 NM (≈ 9260 m) 以上の距離にある TSS 海域内を航行する船舶は、制限海域では安全であると考えられます。 PIANC ガイドライン 18 に従って、航行の安全を保証する最小距離は COLREG 規則 20 を参照し、IMO21、22、23、MSC.137 (76)22 および MSC/Circ.105321 の決議に基づいて決定されます。船舶の操縦性、特に旋回円操縦と緊急停止（減速）距離のパラメータ。 PIANC ガイドラインによれば、船舶の領域を定義する航行障害物からの最小安全距離は、次の式を使用して決定する必要があります。

ここで、 \({d}_{NP}\) = 左舷側の船舶のドメイン (SDWP) で識別される、船舶の左舷側に位置する航行障害物からの最小距離。 メートル [m] で表します。 \({d}_{NS}\) = 船の右舷側の領域 (SDWP) と識別される、船の右舷側にある航行障害物からの最小距離。 メートル [m] で表します。 LOA = メートルで表される船の全長 [m]。

「船舶の領域」という用語 24 は、船舶の安全性 25,26,27,28 および航行上の衝突リスクの評価 26,29,30 に関する既存の文献で広く分析されており、不可欠な船舶の周囲の領域として定義されています。航行の安全を守るため。 したがって、船舶の領域内に航行障害物が現れると、航行のリスクが増加します。 提案されている船舶のドメイン モデルのほとんどは、空間 (3D) 27,32 ではなく 2 次元 (2D) 28,31 です。 このペーパーでは、PIANC、Coldwell、および Rutkowski によるガイドライン (3D) に従って 3 つのドメイン モデルを比較します。 著者自身の研究に基づいて開発された Rutkowski による船の領域 (3D) を図 1 に示します。

長さ (SDL)、幅 (SDW)、深さ (SDD)、および高さ (SDH) を含む船舶の領域の 3 次元 (3D) モデルに対する単純化された複合アプローチ。 G.ルトコウスキー自身の科学研究に基づいたモデル。

図 2 は、前方長さ (SDLF)、後方長さ (SDLA)、左舷までの幅 (SDWP)、および右舷までの幅 (SDWS) を含む、XY 水平面内の船舶の領域の 3D モデルの簡略化された複合アプローチを示しています。 ただし、私たちの研究には限界があるため、この論文では、Rutkowski 12 による船の領域の 3D モデルの 6 つのパラメータのうち 2 つの解析、特に船の水平面における船の領域の幅の分析のみに焦点を当てます。船の左舷側 (SDWP) と右舷側 (SDWS)。

前方長さ (SDLF)、後方長さ (SDLA)、左舷までの幅 (SDWP)、および右舷までの幅 (SDWS) を含む、XY 水平面内の船舶の領域の 3D モデルの簡略化された複合アプローチ。 G.ルトコウスキー自身の科学研究に基づいたモデル。

この研究は、次の研究目的に焦点を当てました。

OWF エリア内を航行する可能性のある代表的な船舶タイプのグループについて推定される、船舶の左舷側と右舷側の船舶交通車線の安全に必要な幅の維持に関して、航行リスク数値指標 RNWP および RNWS を決定する。

OWF の活動に特定の危険をもたらす可能性のある代表的な船舶の種類の中から船舶のグループを選択し、安全であると考えられ、オプションですぐ近くおよび範囲内での航行および/または漁業を許可できる船舶のグループを選択する。 OWF;

PIANC、Coldwell、および Rutkowski によるガイドラインに従って編集された、選択された代表的な船舶タイプのドメイン パラメーターを比較します (3D)。

航行リスク (RN) 12 の定義によれば、要因 Ai (オブジェクト) から生じるリスクが 0 に等しい場合は、これらの要因 (オブジェクト) に関して航行が完全に安全であることを示します。 同様に、リスクが高くなるほど（パラメータ RN が 1 に近似）、航行の安全性（SN）のレベルは低くなります。→（RN + SN = 1; SN = 1 − RN）。 したがって、RN = 1 に達する航行リスク指標は、安全な航行を妨げ、100% の確率で衝突する可能性がある状況および/または状況が発生したことを示します。

RN は、船舶の領域 (SD) の定義 12 と RN12、13 の定義に基づいて分析されます。RN の値は、垂直面 OX と水平面 OY33 を参照して決定できます。 分析は、特に、OY 平面を参照し、船の左舷側 (RNWP) と船の右舷側 (RNWS) に位置するオブジェクトに関連して定義された RN のコンポーネントに焦点を当てます。次の式を使用します。

ここで、RNWP は、船舶の航路の必要な安全幅 (OY 軸上に位置する最も近い航行上の危険からの距離 dNP) を船舶の左舷側に維持することに関して RN の構成要素を定義する無次元値であり、船舶の航行可能性に関連します。船の左舷側にある航行障害物に衝突した場合。 SDWP (船舶のドメイン幅左舷側) は、船舶の左舷側で測定した船舶のドメイン幅です。 これは、船の左舷側で船の船首方位（真針路 TC）に垂直な OY 軸に沿って測定されたメートルで表されます。 dNP は、船の左舷側で船の船首方位 (真の針路 TC) に対して垂直に測定された、最も近い危険 (航行上の危険) からの距離 (メートル単位) です。 B は、船の詳細、パイロット カード、または AIS に基づく船の幅 (メートル単位) です。

ここで、RNWS は、船の右舷側で必要な安全幅 (OY 軸上に位置する最も近い航行危険物からの距離 dNS) を維持することに関して RN のコンポーネントを定義する無次元値です (指標 WS = 右舷側の幅)。 このパラメータは、船舶が右舷側の航行障害物に衝突する可能性に関する航行リスク (0 から 1 の範囲で推定) を表します (船の右舷側の最も近い危険からの適切な安全距離)。 SDWS (船舶のドメイン幅右舷側) は、船の右舷側で測定した船舶のドメイン幅です。 これは、船の右舷側で船の船首方位（真針路 TC）に垂直な OY 軸に沿って測定されたメートル [m] で表されます。 dNS は、船の右舷側の船の針路に垂直に測定された最も近い危険点からの距離 (メートル) です。

船の領域定義 12 によれば、船がその領域内で危険を引き起こすことができる排他的なオブジェクトである限り、すべての船は (航行上の意味で) 安全です。

水平面 OY を参照して、航行リスク RN の RNWP と RNWS を区別します。RN は、船の左舷側と右舷側で最も近い危険から適切に安全な距離を保つことに関連する航行リスクの水平成分と言えます。船、つまり、左舷側と右舷側から安全な距離を保つことのリスクは、式 (3) と (4) で表すことができます。 上記のパターンによれば、(dNP > SDWP) 条件の (RNWP 式 3) と (dNS > SDWS) 条件の (RNWS 式 4) は、船の右舷で検出された物体に関して船の安全な航行を保証します。それぞれ側と左舷側です。 式 3 と 4 を分析すると、左舷 (dNP) または右舷側の最も近い危険点からの距離が 0 である場合にのみ、航行リスク RNW の値が 0 から 1 までの範囲 (RNW ϵ7) に制限されることにも気づくことができます。 (dNS) は、船の左舷側 (SDWP) および/または右舷側 (SDWS) に対してそれぞれ計算された船のドメイン幅以下です。 おそらく、仮定 \({d}_{N}\le \frac{B}{2}\) は、航行事故または船の左舷側でそれぞれ検出されたいくつかの物体 (障害物) との衝突を示します (式 3\( : {d}_{NP}\le \frac{B}{2}\)) および/または右舷側 (式 4: \({d}_{NS}\le \frac{B}{2}\) )) および/またはそれらの物体と衝突する疑いのない (100%) リスク。

船舶のドメインパラメータ (SDWP、SDWS) および最も近い航行危険点からの距離 (dN) の関数としての RN のグラフ表示を図 3 に示します。 位置する物体に関連して水平面 OY で分析された RN 係数OWF 海域内を航行するさまざまな船種について取得された船の左舷と右舷の値を以下に示します。

船舶のドメインパラメータ (SDWP、SDWS) および最も近い航行障害物からの距離 (dN) の関数としての航行リスク指標 (RN) のグラフィック表示。

この論文の目的のため、私たちの分析では、グディニア海事大学航海学部が提供する海事航行および操縦シミュレーターを使用して取得した数学的モデルと操縦 (操縦) データを備えた 9 つの代表的な船舶タイプ (表 1) を対象としました。

Kongsberg Digital AS による DP-K-Pos 動的測位シミュレーターを備えた Polaris Ships Bridge シミュレーター、バージョン 8.0.0 Build 384 (Kongsberg Digital の文書番号: SO-0609-E7/22.04.2017、Polaris Ship's Bridge Simulator による船舶のモデル)技術マニュアル セクション 2 - 技術データ、v.7.6.0);

Kongsberg Digital AS による K-Sim ナビゲーション (フルミッション ブリッジ) (Kongsberg Digital の文書番号: SM-0521-J / 26.08.2016 による船舶モデル、付録 B—流体力学モデル番号:SM-0521-K / 26.08) .2016 K-Sim Ship's Bridge Simulator）、および

NaviTrainer 5000 Professional (Wärtsilä Navi-Trainer Professional 6、技術説明および設置マニュアル バージョン 6.0、発行日: 2022 年 12 月による船舶モデル) は、Wärtsilä グループの一部である Transas の電子海図システム ECDIS NaviSailor 4000 と組み合わされています。

空間領域モデルのパラメータは、分析された航行可能海域に適切な平均的な水文気象条件下および悪化した条件下で航行する代表的な船舶タイプに対して推定されました。 この盆地を安全に航行するために必要な、バルト海南部地域に蔓延する気象パラメータと水文学的条件に関する情報を表 2 に示します。データは、Sailing Directions というタイトルの出版物からのものです34。 この情報はポーランド沿岸のバルト海の水域に関するものであり、プロジェクト地域に言及している可能性があります。 提示された気象パラメータと水文条件は、長年の研究で得られた平均値をカバーしています。

この論文の目的のために、船のドメインの 3 つの空間モデル、PIANC ガイドライン 18 (式 1 および 2)、Coldwell による 2D ドメイン 31 を参照しました。

および、G. Rutkowski が 2000 ～ 2021 年に XYZ 座標系を参照して説明した Rutkowski による 3D ドメイン12,13,24,32,33,35,36:

ここで、SOG = ドップラーログから取得したノット単位の船の対地速度、または GNSS/GPS などの船の測位システムの修正 (SOG = Vd) ここで、 \(\overrightarrow{{V}_{d}}=[COG, SOG]\) 、ノット [kn] で表される値、COG = 角度 [°] で表される地上での船の針路 (\(\overrightarrow{{V}_{d}}=[COG, SOG]\)) B = 船の詳細に基づくメートル単位の船の幅 (ビーム) [m]、ΔB = 船の領域の幅 (ビーム) の増加を示す係数。 この増加は、SDWS に影響を与えるすべての要因 Bi の合計楕円誤差 δy(Bi) の誤差 MOY に相当し、確率レベル p = 95% (C = 2.44) で推定されます。 本稿では、ΔB = 10 m、BC = 水平方向に計算した見かけの船跡の幅をメートル[m]、風余裕角α[°]、潮流偏差（偏流角）β[°]、と仮定します。と船のヨーイング Δ[°]:

TRmax = 船の左舷側または右舷側（船の初期針路を水平に横切る方向）への船の最大移動量としてメートル単位で測定された船の移動最大値。針路 ∆TC ≥ 180° に変更した後、または船の停止操縦後に観察されます。完了しました、[m]、

TRneg = 船舶の旋回および/または停止操縦中に一般的な方向と反対側で観測された、メートル単位で測定される船舶の「負の」移動 (最大値)。海事用語では旋回円上の「キック」距離としても知られています。図。 TRneg は、商船の場合、船幅 B の 1.0 ～ 1.5 (旋回循環の場合)、または船の長さ L の約 1.5 (衝突停止 (全前-全後進) 緊急操作の場合) の値として指定されます。[m] 。 tm = 船を停止するか、船の進行方向をΔTC ≥ 090°変えるのに必要な時間。パイロットカード、操舵室のポスター、または回転円図に基づいて分単位で表されます。[分]、tr = 期間適切な反応、つまり航行状況の適切な評価と操縦命令の発令に必要な時間。 実際には、船員の能力と職業上の経験に応じて、tr ≈ 0.5 分から最大 3.0 分 [分]、

ドリフト = ノット単位の合計流速値 (ドリフト = Vz)、\(\overrightarrow{{V}_{z}}=[Set, Drift]\)、合計流量 = 水流 = 海流 + 潮の流れ、 [kn]、

Set = 合計電流 (\(\overrightarrow{{V}_{z}}=[Set, Drift]\)) 方向 (度単位)、

p = 船に積まれる貨物の有害性に応じた係数（数値係数）。 この係数 (1 ≤ p ≤ 2) は、大惨事 (災害) または環境汚染を引き起こす可能性がある異常な状況の場合の航行予備の安全マージンを増加させます。 この文書では、係数 p に次の値を使用することをお勧めします。危険な貨物や無害な装薬がなく、人や環境にとって中立的なバラスト状態にある船舶の場合: p = 1。 可燃性物質、石油、天然ガスなど、人や環境に大きな害を及ぼす荷物を運ぶ船舶の場合: p = 1.5; 放射性物質、腐食性化学物質、爆発性物質など、人や環境にとって非常に有害な荷物を積んだ船舶の場合: p = 2.0、rW = 船舶の領域の幅 (rW) を補正する数値係数 (係数) (0 ≤ rW ≤) 2) COLREG ルールに従って、彼女の状況 (特権) に応じて。 この文書では、係数 rW に次の値を推奨します。座礁または停泊している船舶の場合: rW = 0。 喫水によって制限されている船舶の場合: rW = 1; 操船能力が制限された船舶（機雷除去に従事する船舶および漁業に従事する船舶を除く）などの特権船舶の場合：rW = 1.5、帆船および指揮下にない船舶の場合：rW = 2、sw = 数値係数（要因）海上試験中に以前に観察され、パイロットカードと操舵室ポスターに記録されたもの以外の予期せぬ気象条件が発生した場合に、旋回円上の船舶のトランスファー（TR）パラメータを修正します（現在は除外されています）。

パラメータは、船が右舷 35°の舵角で全海速前方（FSAH）での旋回サイクル操縦と、エンジンを全後進まで反転することによる緊急停止操縦（FSAH-FAS および HAH-FAS）について推定されました。 結果はこの文書の後半で示されます。

この論文では、OWF エリア内の個々の洋上施設間の実際の距離は dmin1 = 700 m (変電所の場合)、および間の距離を測定する場合は dmin2 = 1000 m ～ dmin3 = 2000 m の範囲であると仮定しています。ただし、私たちの分析は、300 m、500 m、600 m、700 m、800 m、1000 m、2000 m の 7 つの異なる距離に対応するように拡張されました。 緊急事態を分析する際、船舶が OWF エリアへの進入を許可される場合、近くで検出された航行上の危険物から最適な（最大の）距離を保って航行し、船首の前方と左舷側と右舷側にそれぞれ位置することが想定されました。 ここで、変電所の近くでは、最も近い危険源からの最小距離は、個々の海洋施設間の距離の半分として定義される値、つまり dN1 = 0.5∙dmin1 = 350 m であると仮定できます。 OWF エリア内の風力タービンの位置。これは、dN2 = 0.5∙dmin2 = 500 m から dN3 = 0.5∙dmin3 = 1000 m の範囲の距離になります。

表 3 は、PIANC ガイドライン 18、Coldwell による 2D ドメイン、およびグディニア海事大学の操縦シミュレータで得られた操縦特性を使用した Rutkowski による方法 13 に従ってまとめられた 9 つの船型のドメイン パラメータ（平均値と劣化値を計算したもの）を示しています。水文気象条件。

表 4 は、ナビゲーション リスク指標 \({{R}_{NWP}(SD}_{WP})\) および \({{R}_{NWS}(SD}_{WS})\) のサンプルを示しています。船の左舷側と右舷側でそれぞれ検出された航行上の危険から必要な距離を保つこと。 これらの指標は、平均的な水文気象条件（表 2）に対して計算されたドメインの幅の関数として、9 つの代表的な船舶タイプ（表 1）について推定されました。 航行リスク数値係数 \({R}_{NWP}\) と \({R}_{NWS}\) は、ドメイン パラメーター \({SD}_{WP}\) と \({SD }_{WS}\) を表にまとめました (表 3)。 表 4 では、0 ～ 33% の範囲の RN の数値指標 (\({0\le R}_{N}\le 0.33\)) が許容されるものとみなされ、緑色の濃淡でマークされています。 これらは、推定された RN 係数の値が安全であると考えられ、航海を実行できる航行状況を示します。 66 ～ 100% の範囲の RN 数値指標 (\({0.66\le R}_{N}\le 1\)) は危険またはリスクが高いとみなされ、赤色の色合いでマークされます。 中間値 (\({0.33

指標 \({{R}_{NWP}(SD}_{WP})\) および \({{R}_{NWS}(SD}_{WS})\) の分析によると (表4) 適用される方法に応じて (この場合、PIANC ガイドライン、Coldwell による 2D ドメインと Rutkowski による 3D ドメインが、右舷 35 度の舵角による FSAH での旋回旋回操縦および反転による緊急停止操縦について推定されています) FSAH-FAS および HAH-FAS)、RN インジケーターは根本的に異なる値をとる場合があります。 さらに、PIANC メソッドは最も制限的なメソッドであると思われます (表 4 の赤いフィールド)。 ただし、PIANC 法によれば、推定された \({{R}_{NW}(SD}_{W})\) の値は、分析された代表的な血管の全体の寸法にわずかにのみ依存し、さらに、この方法では実際の操縦パラメータが考慮されていません。 したがって、この方法が小型水上艦タイプ D、E、F、および I の航行危険因子の実際の推定に使用されるべきかどうかは疑問です。PIANC 法によれば、最も近い危険からの距離については次のとおりです \( {d}_{N1}=350 m\) 船の左舷と右舷の推定航行リスク指標は、船 E の 39%、船 D の 61%、船 F の 46%、船 I の 55% の範囲です。 、左舷側で推定されたリスク要因を考慮します: \({{R}_{NWP}(SD}_{WP})\in \left(0.39;0.46;0.55; 0.61\right),\)右舷側の推定リスク要因を考慮すると、船 E の 69% から船 D の 76%、船 F の 71%、船 I の 74% まで: \({{R}_{NWS}(SD} _{WS})\in (0.69;0.71;0.74;0.76)\)。

Coldwell による 2D ドメイン法と Rutkowski による 3D ドメイン法に関しては、船の左舷側と右舷側にそれぞれ位置する航行上の危険の存在を考慮すると、船型 D、E、F、I の航行は完全に安全であることが証明されています。 。 さらに、Coldwell による 2D ドメインのパラメータは、右舷 35 度の舵角で FSAH 前方の全速力で実行される緊急旋回旋回操作について推定された Rutkowski による 3D ドメインのパラメータと非常によく似ています。 さらに、Coldwell による 2D 領域は、XY 水平面のみで推定された経験的領域であり、水上および水中の航行障害物によって生じる航行リスクは考慮されていません。 さらに、Rutkowski による 3D ドメインを使用すると、進路変更 (旋回旋回操縦) や船の速度の変更 (FSAH または HAH) によって実行される適切な衝突防止操縦を選択できます。 たとえば、船舶に対して行われた \({{R}_{NWP}(SD}_{WP})\) と \({{R}_{NWS}(SD}_{WS})\) の分析A (VLCC) は、船の左舷側と右舷側の最も近い危険点からの距離が \({d}_{N2}=500m\) であると仮定すると、FSAH の前方で全速力で右舷への旋回旋回操縦を実行できることを証明します。船の右舷側に 42% = \({{R}_{NWS}(SD}_{WS})=\) 0.42 の航行リスクが発生します。 エンジンを全速後進 FSAH-FAS まで後退させて緊急停止操作を実行する場合、船の右舷側で発生する航行危険因子は 18% に減少します \({{=R}_{NWS}(SD}_ {WS})=\) 0.18。 一方、船速を半分前方に下げて同じ操縦を実行すると (HAH-FAS)、航行上の危険因子はわずか 5% しか発生しません = \({{R}_{NWS}(SD}_{ WS})=0.05\) (表 4 を参照)。

この論文では、船の左舷側と右舷側にそれぞれ位置する航行障害物を参照して、9 つの代表的な船型について推定された航行リスク RN の数値指標を示します。 ただし、分析対象の航行可能海域における航行リスクを包括的に解析するには、船舶の 3D ドメイン モデルの関連パラメーターの関数として、3 つの XYZ 軸内に位置するすべての航行危険の分布を研究する必要があります。

この論文では、PIANC、Coldwell、Rutkowski によるガイドライン (3D) に従って 3 種類のドメイン パラメーターを比較しています。 RN インジケーターに対して得られた結果は、根本的に異なる値を想定している場合があります。そのため、Rutkowski によるドメイン モデルが最も正確であると思われます。 要約すると、Coldwell による 2D ドメイン法と Rutkowski による 3D ドメイン法に従って、漁船 (D)、高速ウォーター ジェット救助船 (E)、漁船 (F)、および Z-運転防止反応タグ (I) は完全に安全であることが証明されています。 実施された分析では、検討対象の地域に適切な水文気象データを使用する必要がありました。

提示された方法は、船舶の位置と検出された航行障害物の位置との相互関係のみに依存するため、普遍的な方法として認識できます。障害物は陸地、別の船舶または物体 (たとえば、海上設備)、または船舶である可能性があります。特定の航行可能な海域（開放された海域および/または制限された海域）内での航行の安全性に対するリスクを生み出す水文気象学的要因。

この研究の結果を裏付けるデータは、正当な要求に応じて筆頭著者 Grzegorz Rutkowski ([email protected]) から提供されます。

Bednarska, M.、Brzeska-Roszczyk, P.、Dawidowicz, D.、Dembska, G.、Drgas, A.、Dworniczak, J.、Fey, D.、Gajewski, J. 他。 バルティカ洋上風力発電所の環境への影響に関するレポート。 (グダニスク海事研究所とポーランド、グダニスクの MEWO SA のコンソーシアム、2017 年) http://portalgis.gdansk.rdos.gov.pl/morskafarmotywowa-Baltica/Raport_OOS_PL_vA.pdf (ポーランド語)。

H-BLIX、2030 年までの洋上風力発電の利用可能性: バルト海とポーランドの展望 — 2022 年 6 月、http://h-blix.com.pl

Kubacka, M.、Matczak, M.、Kałas, M.、Gajewski, L. & Burchacz, M. ポーランドの排他的経済水域におけるオフショア投資プロジェクトの海洋調査キャンペーンにおける気象リスク管理。 天気予報。 社会 13、899–911 (2021)。

ADS Google Scholar

SMDI Baltyk Central II 洋上風力発電所。 環境影響評価報告書、ポーランド、ワルシャワ (2015) (ポーランド語)。

Madjidian, J.、Björk, S.、Nilsson, A. & Halén, T. CLEANSHIP - 最終プロジェクト レポート。 （CLEANSHIPプロジェクトレポート2013）

ポーランド統計 (中央統計局)。 2022 年 6 月 5 日に取得。 https://stat.gov.pl/

Abramowicz-Gerigk, T.、Burciu, Z. & Kamiński, P. 海上航行におけるリスク許容度の基準。 科学。 パプ。 ワルシャワ大学テクノロジー。 トランスペアレント 96、7–17 (2013) (ポーランド語)。

Google スカラー

Gucma, L. 船舶が港湾および沖合の構造物に衝突するリスクのモデル化。 スタッド。 海事大学 Szczecin 44、3–239 (2005) (ポーランド語)。

Google スカラー

Gucma, S. & Jagniszczak, I. 船長のためのナビゲーション。 (造船産業・海事経済振興財団、2006 年) (ポーランド語)。

Gucma, S. & Ślączka, W. 水路での船舶操縦の正式な安全性評価の包括的な方法。 科学。 海事大学シュチェチン 54、110–119 (2018)。

Google スカラー

Pietrzykowski, Z. 船舶のファジー ドメイン - 狭いフェアウェイでの航行の安全性の基準。 J. ナヴィグ。 61、499–514 (2008)。

記事 Google Scholar

Rutkowski, G. 制限海域での操縦過程における船の領域のモデル化。 ワルシャワ工科大学交通学部博士論文 (2000) (ポーランド語)。

Rutkowski, G. さまざまな航海段階で発生するリスクの文脈で推定された船舶の動作速度の最適化 (Gdynia Maritime University Press、2021) (ポーランド語)。

Google スカラー

Wielgosz, M. & Pietrzykowski, Z. 制限区域内の船舶ドメイン - ドメインの形状とサイズに対する船舶速度の影響の分析。 科学。 海事大学シュチェチン 30(102)、138–142 (2012)。

Google スカラー

Wróbel、F. Navigator's Handbook (Trademar Press、2019)。

Google スカラー

Rawson, A. & Brito, B. 航行リスク評価の妥当性の評価: 英国の洋上風力発電所の研究。 オーシャンコースト。 管理。 219、106078 (2022)。

記事 Google Scholar

欧州 MSP プラットフォーム Conflict Fiche 7. 海上輸送と洋上風力発電 (2019)。 https://maritime-spatial-planning.ec.europa.eu/sites/default/files/7_transport_offshore_wind_kg_0.pdf。 アクセス日：2023.05.15。

PIANC 世界水上交通インフラ協会。 2022 年 5 月 23 日に取得。 https://www.pianc.org/

国際海事機関 (IMO)。 海上における人命の安全に関する国際条約、1974 年、SOLAS。 統合テキスト 2022 年 6 月 5 日取得。 （2015年）。 http://orka.sejm.gov.pl/

コルレグ。 海上衝突防止のための国際規則に関する条約（1972年）。

国際海事機関 (IMO)。 MSC/Circ.1053。 船舶の操縦性に関する基準の解説。 2022 年 6 月 5 日取得 (2002a)。 https://www.register-iri.com/wp-content/uploads/MSC.1-Circ.1053.pdf

国際海事機関 (IMO)。 決議 MSC.137(76) (2002 年 12 月 4 日に採択)。 船舶の操縦性に関する基準 (2002b)。

国際海事機関 (IMO) の Web ページ。 2022 年 6 月 5 日に取得。 http://www.imo.org

Rutkowski, G. 橋やその他の吊り下げられた障害物の下を通過する際の船の最高速度を推定する実用的な方法の分析。 海洋工学 225、108790 (2021)。

記事 Google Scholar

Rawson, A. & Brito, B. 空間衝突リスク評価のためのドメイン解析の使用についての批評。 海洋工学 219、108259 (2021)。

記事 Google Scholar

Pietrzykowski, Z. & Uriasz, J. 船舶ドメイン - 外海域における航行の安全性評価の基準。 J. ナヴィグ。 62(1)、93–108 (2009)。

記事 Google Scholar

Cheng, Z.、Xu, X.、Zeng, X.、Fan, Y. 港水域の船舶の動的な 3 次元船舶ドメイン モデル。 第 2 回エネルギー、電力、電気工学に関する国際会議 (EPEE、2017) の議事録に記載。 ISBN: 978-1-60595-514-8。

ハンセン、M.ら。 AIS データに基づく経験的な船舶ドメイン。 J. ナヴィグ。 66(6)、931–940 (2013)。

記事 Google Scholar

Ozturk, U.、Birbil, SI & Cicek, K. 専門家の評価と機械学習を使用して、港進入操作の航行リスクを評価します。 海洋工学 192、106558 (2019)。

記事 Google Scholar

Wang, YY 限定海域での航行の安全基準として経験的に調整された船舶ドメイン。 J. ナヴィグ。 69、257–276 (2016)。

記事 Google Scholar

コールドウェル、TG 制限水域における海洋交通行動。 J. ナヴィグ。 36、431–444 (1983)。

記事 Google Scholar

Rutkowski, G. 船の領域深度の計算に採用されたモデルに基づいて推定された、浅海における船の可能な限り最高の速度を決定します。 ポーランド海事研究所 27、140–148 (2020)。

記事 Google Scholar

Rutkowski、G. PS クラスのコンテナ船「Emma Maersk」がグダニスク港ポウノクヌイの DCT ターミナルに近づく際の航行時の輸送の安全性。 トランスナビ・インターナショナル J. Mar. Navig. サフ。 海上輸送 10、481–488 (2016)。

Google スカラー

Nowakowski, Z.、Magierek, R.、Deorocki, M. (編著) Baltic Sea Lotion。 ポーランド海岸第 10 版 (海軍水路局、グディニア、2016) (ポーランド語)。

Rutkowski, G. 制限海域を航行する際のリスク分析。 アン。 ナビゲート。 11、103–122 (2006)。

Google スカラー

Rutkowski, G. & Królikowski, A. 最大の寸法と喫水を持つ船舶の観点から、Stolpe Bank の南にある進入車線の深さを分析。 ポーランド海軍士官学校、NAVSUP'08、海上での人間活動の支援におけるナビゲーションの役割、10月22～24日、グディニア（2008年）。

リファレンスをダウンロードする

この研究は、グディニア海事大学の研究プロジェクト WN/2023/PZ/07 および IM/2023/PZ/01 から資金提供を受けました。

グディニア海事大学航海学部航海学科、81-225、グディニア、ポーランド

グジェゴシュ・ルトコウスキー

グディニア海事大学海事研究所運用海洋学部、80-830、グダニスク、ポーランド

マリア・クバッカ

PubMed Google Scholar でこの著者を検索することもできます

PubMed Google Scholar でこの著者を検索することもできます

概念化 GR と MK。 方法論 GR; 執筆—初稿の準備 MK と GR すべての著者が原稿をレビューしました。

マリア・クバッカへの手紙。

著者らは競合する利害関係を宣言していません。

シュプリンガー ネイチャーは、発行された地図および所属機関における管轄権の主張に関して中立を保ちます。

オープン アクセス この記事はクリエイティブ コモンズ表示 4.0 国際ライセンスに基づいてライセンスされており、元の著者と情報源に適切なクレジットを表示する限り、あらゆる媒体または形式での使用、共有、翻案、配布、複製が許可されます。クリエイティブ コモンズ ライセンスへのリンクを提供し、変更が加えられたかどうかを示します。 この記事内の画像またはその他のサードパーティ素材は、素材のクレジットラインに別段の記載がない限り、記事のクリエイティブ コモンズ ライセンスに含まれています。 素材が記事のクリエイティブ コモンズ ライセンスに含まれておらず、意図した使用が法的規制で許可されていない場合、または許可されている使用を超えている場合は、著作権所有者から直接許可を得る必要があります。 このライセンスのコピーを表示するには、http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ にアクセスしてください。

転載と許可

Rutkowski, G.、Kubacka, M. バルト海の選択された洋上風力発電所における船舶のドメイン幅の関数としての航行リスク指標の分析。 Sci Rep 13、9269 (2023)。 https://doi.org/10.1038/s41598-023-36114-3

引用をダウンロード

受信日: 2023 年 4 月 4 日

受理日: 2023 年 5 月 30 日

公開日: 2023 年 6 月 7 日

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-36114-3

次のリンクを共有すると、誰でもこのコンテンツを読むことができます。

申し訳ございませんが、現在この記事の共有リンクは利用できません。

Springer Nature SharedIt コンテンツ共有イニシアチブによって提供

コメントを送信すると、利用規約とコミュニティ ガイドラインに従うことに同意したことになります。 虐待的なもの、または当社の規約やガイドラインに準拠していないものを見つけた場合は、不適切としてフラグを立ててください。