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May 18, 2023

Analyse des indicateurs de risque de navigation en fonction de la largeur du domaine du navire pour le parc éolien offshore sélectionné en mer Baltique

Rapports scientifiques volume 13,

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 9269 (2023) Citer cet article

Détails des métriques

Cette étude concerne l'analyse des indicateurs de risque de navigation en fonction de la largeur du domaine du navire estimée pour neuf navires représentatifs sélectionnés naviguant dans diverses conditions hydrométéorologiques (moyennes et dégradées) observées dans le parc éolien offshore à construire dans la zone offshore polonaise sur la Mer Baltique. Pour cela, les auteurs comparent trois types de paramètres de domaine selon les recommandations de l'AIPCN, Coldwell et Rutkowski (3D). L'étude a permis de sélectionner un groupe de navires pouvant être considérés comme sûrs et éventuellement autorisés à naviguer et/ou à pêcher à proximité immédiate et au sein du parc éolien offshore. Les analyses ont nécessité l'utilisation de données hydrométéorologiques, de modèles mathématiques et de données d'exploitation obtenues à l'aide de simulateurs de navigation maritime et de manœuvre.

La mer Baltique a des eaux peu profondes, des vitesses de vent moyennes élevées, de faibles hauteurs de vagues et des marées faibles. De telles conditions se traduisent par de faibles valeurs du coût actualisé de l'énergie (LCOE) pour la production d'énergie éolienne offshore et font de la mer Baltique une zone prometteuse pour le développement de parcs éoliens offshore (OWF). À ce jour, des éoliennes offshore ont été installées au Danemark, en Allemagne, en Suède et en Finlande, mais il n'y a pas de parc éolien dans la zone économique exclusive (ZEE) polonaise. La Pologne est le dernier pays de l'UE aux stades de pré-développement et de consentement ; cependant, de nombreuses études de pré-investissement et campagnes d'enquêtes ont été réalisées pour plusieurs de ces investissements1,2,3,4. Actuellement, huit projets ont obtenu des contrats sur différence (CfD) accordés par l'Office polonais de réglementation de l'énergie (ERO) dans le cadre d'une procédure administrative introduite en vertu de la loi sur l'éolien offshore. Comme l'ont déclaré les investisseurs, les projets les plus avancés devraient être mis en service entre 2026 et 20272.

La mer Baltique est l'une des mers les plus fréquentées au monde, le transport maritime représentant 15 % du fret maritime mondial5. Selon Statistics Poland6, le chiffre d'affaires du fret, le trafic de passagers et le nombre de navires faisant escale dans les ports maritimes polonais ont augmenté au cours des dernières années. Outre le transport et le tourisme, l'activité humaine en mer est également liée aux industries du pétrole et des produits de la mer. En analysant ce qui précède, il devient clair que les éoliennes offshore installées deviendront des obstacles à la navigation affectant la sécurité de la navigation7,8,9,10,11,12,13,14,15,16. Par conséquent, il est nécessaire d'établir des zones de sécurité pour les navires représentatifs naviguant à proximité des OWF, d'évaluer leur sécurité de navigation lors des manœuvres dans les zones OWF et d'estimer leurs soi-disant indicateurs de risque de navigation.

Dans la région de la mer Baltique, différents régimes réglementaires s'appliquent au trafic maritime via les parcs éoliens. Par exemple, en Belgique et en Allemagne, les parcs éoliens sont considérés comme des zones d'exclusion maritime pour éviter les accidents ou les dommages aux turbines, tandis qu'au Royaume-Uni et au Danemark, les parcs éoliens sont ouverts à la navigation et à une utilisation commerciale et récréative. Au Danemark, par exemple, les parcs éoliens sont ouverts au transit pour les navires d'une longueur maximale de 24 m. Ces opérations ne peuvent avoir lieu que de jour avec le système VHF et AIS opérationnel et activé. Les activités perturbatrices des fonds marins et les activités de plongée de tiers sont interdites dans les parcs éoliens offshore. Des zones de sécurité de 50 m sont établies autour des turbines et les zones de sécurité de 500 m autour des postes de transformation offshore restent en place. Dans le cas de nouveaux parcs éoliens offshore, la mise en place d'un corridor est envisagée pour permettre le passage de navires jusqu'à 45 m17.

Les exigences britanniques en matière de directives de navigation sûres pour les installations d'énergie renouvelable offshore (UK Maritime and Coastguard Agency, 2016) fournissent les recommandations suivantes pour estimer la distance de sécurité d'une turbine par rapport à la route de navigation :

Si la distance entre le périmètre de l'éolienne et la voie de navigation est inférieure à < 0,5 nm (< 926 m), elle est jugée intolérable ;

Si la distance est comprise entre 0,5 et 3,5 nm (926-6482 m), elle est jugée tolérable à condition que le risque soit réduit à un niveau aussi faible que raisonnablement possible (ALARP) - évaluation supplémentaire des risques et mesures d'atténuation proposées requises ;

Si la distance est supérieure à > 3,5 nm (> 6482 m), elle est jugée globalement acceptable.

Actuellement, les organes de l'administration maritime polonaise, agissant en vertu de l'art. 24 en relation avec l'art. 47 de la loi du 21 mars 1991 sur les espaces maritimes de la République de Pologne, envisagent l'introduction de zones de sécurité autour des ouvrages et dispositifs constituant des éléments d'OWF situés dans les espaces maritimes de la République de Pologne. Au moment de la rédaction de cet article, les réglementations légales susmentionnées n'ont pas été élaborées et/ou publiées sur les sites Web officiels des organes de l'administration maritime polonaise.

Des lignes directrices générales concernant les risques de navigation et les zones de sécurité à proximité des OWF ont été présentées par la World Association for Waterborne Transport Infrastructure PIANC18, selon lesquelles le niveau de risque pour la navigation résultant des impacts des OWF dépend de la distance entre un système de séparation du trafic (TSS ) voie maritime et la première rangée d'éoliennes. Selon les lignes directrices de l'AIPCN, le niveau de risque inacceptable sera estimé pour les navires auxquels s'applique la Convention SOLAS19, et qui sont manoeuvrés à une distance inférieure à 0,25 NM (463 m) et/ou 500 m de la zone à haute densité désignée. routes maritimes.

Selon l'AIPCN, les navires naviguant dans la zone TSS située à une distance de plus de 5 NM (≈ 9260 m) de l'OWF peuvent être considérés comme sûrs dans les zones maritimes restreintes. Conformément aux directives PIANC18, la distance minimale qui garantit la sécurité de la navigation se réfère à la réglementation COLREG20 et est déterminée sur la base des résolutions IMO21,22,23, MSC.137 (76)22 et MSC/Circ.105321, qui traitent la manœuvrabilité du navire et, en particulier, les paramètres de la manœuvre du rayon de braquage et la distance d'arrêt d'urgence (décélération). Selon les directives de l'AIPCN, la distance minimale de sécurité par rapport à un obstacle de navigation qui définit le domaine du navire doit être déterminée à l'aide des formules suivantes :

où \({d}_{NP}\) = la distance minimale d'un obstacle à la navigation situé du côté bâbord du navire identifié avec le domaine du navire du côté bâbord (SDWP); exprimé en mètres, [m] ; \({d}_{NS}\) = La distance minimale d'un obstacle de navigation situé du côté tribord du navire identifié avec le domaine du navire du côté tribord (SDWP) ; exprimé en mètres, [m] ; LOA = longueur hors tout du navire exprimée en mètres, [m].

Le terme « domaine du navire »24 a été largement analysé dans la littérature existante concernant la sécurité de la navigation25,26,27,28 et l'évaluation du risque de collision en navigation26,29,30, et est défini comme la zone autour d'un navire qui est indispensable pour maintenir la sécurité de la navigation. Par conséquent, le risque de navigation augmente lorsqu'un obstacle à la navigation apparaît dans le domaine du navire. La plupart des modèles de domaine de navire proposés sont bidimensionnels (2D)28,31 plutôt que spatiaux (3D)27,32. Cet article compare trois modèles de domaine selon les directives de PIANC, Coldwell et Rutkowski (3D). Le domaine du navire par Rutkowski (3D), qui a été développé sur la base des propres recherches de l'auteur, est présenté à la Fig. 1.

Approches simplifiées et composites pour le modèle tridimensionnel (3D) du domaine du navire avec sa longueur (SDL), sa largeur (SDW), sa profondeur (SDD) et sa hauteur (SDH). Un modèle basé sur les propres recherches scientifiques de G. Rutkowski.

La figure 2 illustre les approches simplifiées et composites pour le modèle 3D du domaine du navire dans le plan horizontal XY avec sa longueur avant (SDLF), sa longueur arrière (SDLA), sa largeur à bâbord (SDWP) et sa largeur à tribord (SDWS). Cependant, en raison de la nature limitée de notre travail, cet article se concentre uniquement sur l'analyse de deux des six paramètres du modèle 3D du domaine du navire par Rutkowski12, et, en particulier, la largeur du domaine du navire dans le plan horizontal sur le bâbord (SDWP) et tribord (SDWS) du navire.

Approches simplifiées et composites pour le modèle 3D du domaine du navire dans le plan horizontal XY avec sa longueur avant (SDLF), sa longueur arrière (SDLA), sa largeur à bâbord (SDWP) et sa largeur à tribord (SDWS). Un modèle basé sur les propres recherches scientifiques de G. Rutkowski.

Cette étude a porté sur les objectifs de recherche suivants :

déterminer les indicateurs numériques de risque pour la navigation RNWP et RNWS en ce qui concerne le maintien de la largeur requise pour la sécurité de la voie de circulation des navires sur les côtés bâbord et tribord du navire, telle qu'estimée pour un groupe de types de navires représentatifs qui peuvent naviguer dans les zones OWF ;

sélectionner un groupe de navires parmi les types de navires représentatifs, qui peuvent présenter un danger particulier pour l'exploitation OWF, et un groupe de navires qui peuvent être considérés comme sûrs et peuvent éventuellement être autorisés à naviguer et/ou à pêcher dans le voisinage immédiat et à l'intérieur OWF ;

comparant les paramètres de domaine pour les types de navires représentatifs sélectionnés compilés conformément aux directives de l'AIPCN, Coldwell et Rutkowski (3D).

Selon la définition du risque de navigation (RN)12, un risque issu des facteurs Ai (objets) et égal à 0 dénote une sécurité totale de la navigation vis-à-vis de ces facteurs (objets). De manière analogue, plus le risque est élevé (paramètre RN se rapprochant de 1), plus le niveau de sécurité de la navigation (SN) → (RN + SN = 1 ; SN = 1 − RN) est faible. Par conséquent, l'indicateur de risque pour la navigation qui atteint RN = 1 indique la survenance de telles conditions et/ou circonstances qui vont empêcher la sécurité de la navigation et peuvent entraîner une probabilité de collision de 100 %.

RN sera analysé dans cet article à partir de la définition du domaine du navire (SD)12 et de la définition de RN12,13 dont les valeurs peuvent être déterminées en référence au plan vertical OX et au plan horizontal OY33. L'analyse portera en outre, en particulier, sur les composantes de RN définies par référence au plan OY et par rapport aux objets situés à bâbord du navire (RNWP) et à tribord du navire (RNWS), qui peuvent être présentés avec l'utilisation des formules suivantes :

où RNWP est une valeur sans dimension définissant une composante de RN par rapport au maintien de la largeur de sécurité requise de la route de passage du navire (distance dNP du danger pour la navigation le plus proche situé sur l'axe OY) du côté bâbord du navire en fonction de la possibilité que le navire heurter un obstacle à la navigation situé du côté bâbord du navire ; SDWP (Ship's Domain Width Port Side) est la largeur du domaine du navire telle que mesurée du côté bâbord du navire. Elle est exprimée en mètres mesurés selon l'axe OY perpendiculaire au cap du navire (ligne de route vraie TC) à bâbord du navire ; dNP est la distance du danger le plus proche (danger pour la navigation) mesurée en mètres perpendiculairement au cap du navire (ligne de route vraie TC) du côté bâbord du navire ; B est la largeur du navire en mètres selon les détails du navire, la carte de pilote ou l'AIS.

où RNWS est une valeur sans dimension définissant une composante de RN par rapport au maintien de la largeur de sécurité requise (distance dNS du danger de navigation le plus proche situé sur l'axe OY) du côté tribord du navire (indice WS = Width Starboard Side). Ce paramètre décrit le risque de navigation (estimé comme allant de 0 à 1) lié à la possibilité que le navire entre en collision avec un obstacle à la navigation sur le côté tribord du navire (distance de sécurité requise adéquate du danger le plus proche sur le côté tribord du navire) ; SDWS (Ship's Domain Width Starboard Side) est la largeur du domaine du navire telle que mesurée sur le côté tribord du navire. Elle est exprimée en mètres mesurés le long de l'axe OY perpendiculaire au cap du navire (ligne de route vraie TC) à tribord du navire, [m] ; dNS est la distance du danger le plus proche mesurée en mètres perpendiculairement à la ligne de route du navire sur le côté tribord du navire, [m].

Selon la définition du domaine du navire12, tout navire sera sûr (au sens de la navigation) tant qu'il est l'objet exclusif capable de générer des dangers dans son domaine.

En référence au plan horizontal OY distinction entre RNWP et RNWS du risque pour la navigation RN, que l'on peut appeler les composantes horizontales du risque pour la navigation liées au maintien d'une distance de sécurité adéquate par rapport au danger le plus proche sur les côtés bâbord et tribord du navire, ou, en bref, le risque de maintenir une distance de sécurité entre bâbord et tribord, peut être représenté au moyen des formules (3) et (4). Selon les schémas présentés ci-dessus, (formule RNWP 3) avec la condition (dNP > SDWP) et (formule RNWS 4) avec la condition (dNS > SDWS) garantissent une navigation sûre du navire par rapport aux objets détectés sur tribord du navire côté et bâbord respectivement. Lors de l'analyse des formules 3 et 4, on peut également remarquer que la valeur du risque de navigation RNW sera limitée à une plage comprise entre zéro et un (RNW ϵ7) uniquement si la distance du danger le plus proche à bâbord (dNP) ou à tribord (dNS) est soit inférieur soit égal à la largeur de domaine du navire calculée respectivement pour le navire à bâbord (SDWP) et/ou à tribord (SDWS). Selon toute vraisemblance, l'hypothèse \({d}_{N}\le \frac{B}{2}\) indique un accident de navigation ou une collision avec des objets (obstacles) détectés respectivement à bâbord du navire (formule 3\( : {d}_{NP}\le \frac{B}{2}\)) et/ou tribord (formule 4 : \({d}_{NS}\le \frac{B}{2}\ )) et/ou un risque incontestable (100 %) de collision avec ces objets.

Un affichage graphique de RN en fonction des paramètres du domaine du navire (SDWP, SDWS) et de la distance par rapport au danger de navigation le plus proche (dN) est présenté à la Fig. 3. Les facteurs RN analysés dans le plan horizontal OY par rapport aux objets situés sur les côtés bâbord et tribord du navire obtenus pour différents types de navires naviguant dans la zone maritime OWF sont présentés ci-dessous.

Affichage graphique des indicateurs de risque de navigation (RN) en fonction des paramètres du domaine du navire (SDWP, SDWS) et de la distance par rapport à l'obstacle à la navigation le plus proche (dN).

Aux fins du présent document, notre analyse a porté sur neuf types de navires représentatifs (tableau 1) avec des modèles mathématiques et des données d'exploitation (manœuvres) obtenues à l'aide des simulateurs de navigation maritime et de manœuvre fournis par la Faculté de navigation de l'Université maritime de Gdynia :

Simulateur de pont de navires Polaris, version 8.0.0 Build 384 avec un simulateur de positionnement dynamique DP-K-Pos par Kongsberg Digital AS (modèles de navires selon Kongsberg Digital Doc n° : SO-0609-E7/ 22.04.2017, Polaris Ship's Bridge Simulator Manuel technique Section 2—Données techniques, v.7.6.0);

Navigation K-Sim (passerelle à mission complète) par Kongsberg Digital AS (modèles de navires selon Kongsberg Digital Doc n° : SM-0521-J / 26.08.2016, annexe B—Modèles hydrodynamiques n° : SM-0521-K / 26.08 .2016 K-Sim Ship's Bridge Simulator), et

NaviTrainer 5000 Professional (modèles de navires selon Wärtsilä Navi-Trainer Professional 6, description technique et manuel d'installation version 6.0, date de publication : décembre 2022) combiné avec un système de cartes électroniques ECDIS NaviSailor 4000 de Transas, qui fait partie du groupe Wärtsilä.

Les paramètres des modèles de domaine spatial ont été estimés pour des types de navires représentatifs naviguant dans des conditions hydrométéorologiques moyennes adéquates pour la zone de mer navigable analysée et dans des conditions dégradées. Les paramètres météorologiques et les informations sur les conditions hydrologiques prévalant dans la zone méridionale de la mer Baltique nécessaires à la sécurité de la navigation dans ce bassin sont présentés dans le tableau 2. Les données proviennent de la publication intitulée Sailing Instructions34. Les informations concernent les eaux de la mer Baltique le long de la côte polonaise et peuvent faire référence à la zone du projet. Les paramètres météorologiques et les conditions hydrologiques présentés couvrent des valeurs moyennes obtenues au cours de nombreuses années de recherche.

Pour les besoins de l'article, nous nous sommes référés à trois modèles spatiaux des domaines du navire : les lignes directrices de PIANC18 (formules 1 et 2), le domaine 2D de Coldwell31 :

et le domaine 3D de Rutkowski décrit en référence au système de coordonnées XYZ par G. Rutkowski en 2000-202112,13,24,32,33,35,36 :

où SOG = vitesse du navire sur le fond en nœuds obtenue à partir du journal Doppler ou du système de positionnement fixe du navire tel que GNSS/GPS, (SOG = Vd) où \(\overrightarrow{{V}_{d}}=[COG, SOG]\) , la valeur exprimée en nœuds, [kn], COG = route du navire sur le fond (\(\overrightarrow{{V}_{d}}=[COG, SOG]\)) exprimée en degrés d'angles, [°], B = largeur du navire (largeur) en mètres basée sur les particularités du navire, [m], ∆B = un facteur indiquant une augmentation de la largeur (largeur) du domaine du navire. L'augmentation équivaut à l'erreur MOY des erreurs d'ellipse totales δy(Bi) pour tous les facteurs Bi qui affectent SDWS, estimée avec le niveau de probabilité de p = 95 % (C = 2,44) ; dans cet article, on suppose ce qui suit : ΔB = 10 m, BC = Largeur apparente de la trace du navire calculée horizontalement en mètres [m], avec un angle de dérive du vent α [°], une déviation du courant (angle de dérive) β [°], et lacet du navire Δ[°] :

TRmax = les valeurs maximales de transfert du navire mesurées en mètres comme le mouvement maximal du navire vers bâbord ou tribord (transversalement horizontalement à la ligne de cap initiale du navire), observé après un changement de cap ∆TC ≥ 180° ou après que la manœuvre d'arrêt du navire est terminé, [m],

TRneg = transfert « négatif » du navire (valeur maximale) mesuré en mètres, observé après du côté opposé à la direction générale pendant la manœuvre de virage et/ou d'arrêt du navire, également connu dans la terminologie maritime comme la distance de « recul » sur le cercle de virage diagrammes. TRneg est spécifié pour les navires marchands comme une valeur comprise entre 1,0 et 1,5 de la largeur du navire B (pour la circulation tournante) ou environ 1,5 de la longueur du navire L (pour une manœuvre d'urgence Crash Stop (Full Ahead-Full Astern)), [m] . tm = la période de temps nécessaire pour arrêter le navire ou changer la direction du mouvement du navire de ∆TC ≥ 090° exprimée en minutes sur la base de la carte de pilote, de l'affiche de la timonerie ou des diagrammes du cercle de braquage, [min], tr = la période de temps nécessaire à la réaction appropriée, c'est-à-dire à la bonne évaluation de la situation de navigation et à l'émission d'un ordre de manœuvre. En pratique, tr ≈ 0,5 min jusqu'à 3,0 min selon la compétence du marin et son expérience professionnelle, [min],

Drift = la valeur totale de la vitesse du courant en nœuds (Drift = Vz) où \(\overrightarrow{{V}_{z}}=[Set, Drift]\), et courant total = débit d'eau = courant marin + courant de marée, [kn],

Set = la direction totale du courant (\(\overrightarrow{{V}_{z}}=[Set, Drift]\)) en degrés,

p = un facteur (coefficient numérique) dépendant de la nocivité de la cargaison transportée à bord du navire. Ce facteur (1 ≤ p ≤ 2) augmente la marge de sécurité de la réserve de navigation en cas de situation anormale, pouvant entraîner soit une catastrophe (catastrophe), soit une contamination de l'environnement. Dans cet article, nous recommandons d'utiliser les valeurs suivantes pour le facteur p : pour les navires en condition de ballast sans cargaison dangereuse ni charge inoffensive, neutres pour les personnes et l'environnement : p = 1 ; pour les navires transportant une charge très nocive pour les personnes et l'environnement, par exemple des substances inflammables, du pétrole, du gaz naturel : p = 1,5 ; pour les navires avec une charge très nocive pour les personnes et l'environnement, par exemple des substances radioactives, des produits chimiques corrosifs, des substances explosives : p = 2,0,rW = un coefficient numérique (facteur) corrigeant la largeur (rW) du domaine du navire (0 ≤ rW ≤ 2), en fonction de sa situation (privilège) selon le Règlement COLREG. Dans cet article, nous recommandons les valeurs suivantes pour le facteur rW : pour un navire échoué ou au mouillage : rW = 0 ; pour les navires limités par leur tirant d'eau : rW = 1 ; pour les navires privilégiés tels que les navires à capacité de manœuvre restreinte (sauf les navires engagés dans le déminage et les navires engagés dans la pêche : rW = 1,5 ; pour les voiliers et les navires non commandés : rW = 2, sW = un coefficient numérique ( facteur) corrigeant le paramètre de transfert du navire (TR) sur le rayon de braquage en cas de conditions météorologiques inattendues autres que celles précédemment observées lors des essais en mer et enregistrées dans la carte de pilote et les affiches de la timonerie (actuellement exclues).

Les paramètres ont été estimés pour la manœuvre de cycle de virage avec le navire à pleine vitesse en avant (FSAH) avec l'angle de barre de 35° à tribord et les manœuvres d'arrêt d'urgence en inversant le moteur en marche arrière (FSAH-FAS et HAH-FAS). Les résultats sont présentés dans la suite de cet article.

Il a été supposé dans cet article que les distances réelles entre les installations offshore individuelles dans la zone OWF vont de dmin1 = 700 m (dans le cas des sous-stations) et de dmin2 = 1000 m à dmin3 = 2000 m dans le cas des distances de mesure entre éoliennes offshore individuelles, cependant notre analyse a été étendue pour aborder sept distances différentes : 300 m, 500 m, 600 m, 700 m, 800 m, 1000 m et 2000 m. Lors de l'analyse des urgences, lorsque les navires sont autorisés à entrer dans la zone OWF, il a été supposé qu'ils naviguaient à une distance optimale (maximale) de tout danger de navigation détecté à proximité et situé respectivement devant leur proue et sur leurs côtés bâbord et tribord. Ici, on peut faire l'hypothèse qu'à proximité des sous-stations, la distance minimale par rapport au danger le plus proche sera une valeur définie comme la moitié de la distance entre les installations offshore individuelles, c'est-à-dire dN1 = 0,5∙dmin1 = 350 m, et pour le emplacement des éoliennes dans la zone OWF, ce sera la distance allant de dN2 = 0,5∙dmin2 = 500 m à dN3 = 0,5∙dmin3 = 1000 m.

Le tableau 3 présente les paramètres de domaine pour les neuf types de navires (tableau 1) compilés conformément aux lignes directrices de l'AIPCN18, le domaine 2D de Coldwell et la méthode de Rutkowski13 utilisant les caractéristiques de manœuvre obtenues par le simulateur de manœuvre de l'Université maritime de Gdynia calculées pour des conditions moyennes et détériorées. conditions hydrométéorologiques.

Le tableau 4 présente des exemples d'indicateurs de risque pour la navigation \({{R}_{NWP}(SD}_{WP})\) et \({{R}_{NWS}(SD}_{WS})\) en ce qui concerne à maintenir la distance requise par rapport aux dangers pour la navigation détectés respectivement à bâbord et à tribord du navire. Ces indicateurs ont été estimés pour neuf types de navires représentatifs (tableau 1) en fonction de la largeur de leurs domaines calculés pour des conditions hydrométéorologiques moyennes (tableau 2). Les facteurs numériques de risque pour la navigation \({R}_{NWP}\) et \({R}_{NWS}\) ont été estimés à l'aide des paramètres de domaine \({SD}_{WP}\) et \({SD }_{WS}\) compilé dans les tables (tableau 3). Dans le tableau 4, les indicateurs numériques de RN allant de 0 à 33 % (\({0\le R}_{N}\le 0,33\)) sont supposés acceptables et sont marqués en nuances de couleur verte. Ils dénotent une situation de navigation pour laquelle les valeurs des facteurs RN estimés sont considérées comme sûres, permettant d'effectuer un voyage. Les indicateurs numériques RN allant de 66 à 100 % (\({0.66\le R}_{N}\le 1\)) sont considérés comme dangereux ou à haut risque et sont marqués dans des tons de couleur rouge. Les indicateurs RN représentant des valeurs moyennes (\({0.33

Selon l'analyse des indicateurs \({{R}_{NWP}(SD}_{WP})\) et \({{R}_{NWS}(SD}_{WS})\) (Tableau 4), en fonction de la méthode appliquée (dans ce cas, les lignes directrices de l'AIPCN, le domaine 2D par Coldwell et le domaine 3D par Rutkowski estimés pour les manœuvres de virage au FSAH avec l'angle de barre de 35° tribord, et les manœuvres d'arrêt d'urgence par marche arrière moteur en marche arrière FSAH-FAS et HAH-FAS), les indicateurs RN prennent parfois des valeurs radicalement différentes. De plus, la méthode PIANC semble être la plus restrictive (champs rouges dans le tableau 4). Cependant, selon la méthode PIANC, les valeurs du \({{R}_{NW}(SD}_{W})\) estimé ne dépendent que dans une faible mesure des dimensions globales des navires représentatifs analysés, et , de plus, cette méthode ne tient pas compte de leurs paramètres réels de manœuvre. Par conséquent, il est douteux que cette méthode doive être utilisée pour l'estimation pratique des facteurs de risque de navigation pour les petits navires de surface de type D, E, F et I, pour lesquels, selon la méthode PIANC, pour la distance du danger le plus proche \( {d}_{N1}=350 m\) sur les côtés bâbord et tribord du navire, les indicateurs de risque de navigation estimés vont de 39 % pour le navire E à 61 % pour le navire D, 46 % pour le navire F et 55 % pour le navire I , en tenant compte des facteurs de risque estimés pour le côté bâbord : \({{R}_{NWP}(SD}_{WP})\in \left(0.39;0.46;0.55; 0.61\right),\) et de 69 % pour le navire E à 76 % pour le navire D, 71 % pour le navire F et 74 % pour le navire I, en tenant compte des facteurs de risque estimés pour le côté tribord : \({{R}_{NWS}(SD} _{WS})\dans (0.69;0.71;0.74;0.76)\).

En ce qui concerne la méthode du domaine 2D de Coldwell et la méthode du domaine 3D de Rutkowski, la navigation des navires de types D, E, F et I s'avère totalement sûre, compte tenu de la présence d'obstacles à la navigation situés respectivement à bâbord et à tribord du navire. . De plus, les paramètres du domaine 2D de Coldwell sont très similaires à ceux du domaine 3D de Rutkowski tels qu'estimés pour la manœuvre de cercle de virage d'urgence effectuée à pleine vitesse devant FSAH avec l'angle de barre de 35º tribord. De plus, le domaine 2D de Coldwell est un domaine empirique estimé dans le plan horizontal XY uniquement et il ne tient pas compte du risque de navigation généré par les obstacles de navigation au-dessus de l'eau et sous-marins. De plus, le domaine 3D de Rutkowski permet de choisir la bonne manœuvre anticollision, qui s'effectue en changeant de cap (manœuvre de virage) et/ou en changeant la vitesse d'avance du navire (FSAH ou HAH). Par exemple, une analyse de \({{R}_{NWP}(SD}_{WP})\) et \({{R}_{NWS}(SD}_{WS})\) effectuée pour le navire A (un VLCC), en supposant que la distance du danger le plus proche sur les côtés bâbord et tribord du navire est \({d}_{N2}=500 m\), prouve que l'exécution d'une manœuvre de virage à tribord à pleine vitesse devant le FSAH générera un risque pour la navigation à tribord du navire de 42 % = \({{R}_{NWS}(SD}_{WS})=\) 0,42. En cas d'exécution d'une manœuvre d'arrêt d'urgence en inversant le moteur en position arrière FSAH-FAS, le facteur de risque de navigation généré sur le côté tribord du navire sera réduit à 18 % \({{=R}_{NWS}(SD}_ {WS})=\) 0.18. En revanche, effectuer la même manœuvre à la vitesse du navire réduite à moitié en avant (HAH-FAS) aura pour conséquence de générer un facteur de risque de navigation de seulement 5 % = \({{R}_{NWS}(SD}_{ WS})=0,05\) (voir tableau 4).

Cet article présente les indicateurs numériques du risque de navigation RN estimés pour neuf types de navires représentatifs en référence aux obstacles à la navigation situés respectivement à bâbord et à tribord du navire. Cependant, une analyse complète du risque de navigation dans la zone de mer navigable analysée nécessite que la répartition de tous les risques de navigation situés dans les trois axes XYZ en fonction des paramètres pertinents du modèle de domaine 3D du navire soit étudiée.

L'article compare trois types de paramètres de domaine selon les lignes directrices de l'AIPCN, Coldwell et Rutkowski (3D). Les résultats obtenus pour les indicateurs RN prennent parfois des valeurs radicalement différentes, le modèle de domaine de Rutkowski semblant le plus précis. En résumé, selon la méthode du domaine 2D de Coldwell et la méthode du domaine 3D de Rutkowski, la navigation des types de navires suivants : navire de pêche (D), navire de sauvetage à jet d'eau à grande vitesse (E), bateau de pêche (F) et z- conduire le remorqueur d'intervention de prévention (I), s'avère totalement sûr. Les analyses qui ont été effectuées ont nécessité l'utilisation de données hydrométéorologiques appropriées pour la zone considérée.

La méthode présentée peut être perçue comme universelle, car elle dépend uniquement de l'interrelation entre la position du navire et la position de l'obstacle à la navigation détecté, lequel obstacle peut être la terre, un autre navire ou un objet (par exemple une installation offshore), ou un facteur hydrométéorologique générant un risque pour la sécurité de la navigation dans une zone maritime navigable donnée (ouverte et/ou restreinte).

Les données à l'appui des conclusions de cette étude doivent être fournies par le premier auteur Grzegorz Rutkowski ([email protected]) sur demande justifiée.

Bednarska, M., Brzeska-Roszczyk, P., Dawidowicz, D., Dembska, G., Drgas, A., Dworniczak, J., Fey, D., Gajewski, J. et al. Rapport sur l'impact environnemental du parc éolien offshore Baltica. (Consortium de l'Institut maritime de Gdańsk et MEWO SA, Gdańsk, Pologne, 2017) http://portalgis.gdansk.rdos.gov.pl/morskafarwiatrowa-Baltica/Raport_OOS_PL_vA.pdf (en polonais).

H-BLIX, Disponibilité des navires éoliens offshore jusqu'en 2030 : perspective de la mer Baltique et de la Pologne — juin 2022, http://h-blix.com.pl

Kubacka, M., Matczak, M., Kałas, M., Gajewski, L. & Burchacz, M. Gestion des risques météorologiques dans les campagnes d'enquêtes marines pour les projets d'investissement offshore dans la zone économique exclusive polonaise. Météo Clim. Soc. 13, 899–911 (2021).

Annonces Google Scholar

Parc éolien offshore SMDI Central Baltic II. Rapport d'évaluation de l'impact sur l'environnement, Varsovie, Pologne (2015) (en polonais).

Madjidian, J., Björk, S., Nilsson, A. & Halén, T. CLEANSHIP—Rapport final du projet. (Rapport du projet CLEANSHIP 2013).

Statistics Poland (Office central des statistiques). Récupéré le 06 mai 2022. https://stat.gov.pl/

Abramowicz-Gerigk, T., Burciu, Z. & Kamiński, P. Critères d'acceptabilité des risques en navigation maritime. sci. Bouillie. Université de Varsovie Technol. Transp. 96, 7–17 (2013) (en polonais).

Google Scholar

Gucma, L. Modélisation du risque de collision des navires avec les structures portuaires et offshore. Étalon. Université Maritime. Szczecin 44, 3–239 (2005) (en polonais).

Google Scholar

Gucma, S. & Jagniszczak, I. Navigation pour les capitaines. (Fondation pour la promotion de l'industrie de la construction navale et de l'économie maritime, 2006) (en polonais).

Gucma, S. & Ślączka, W. Méthode complète d'évaluation formelle de la sécurité des manœuvres de navires dans les voies navigables. Sci. J. Maritime Univ. Szczecin 54, 110-119 (2018).

Google Scholar

Pietrzykowski, Z. Domaine flou du navire - Un critère de sécurité de la navigation dans les chenaux étroits. J. Navig. 61, 499–514 (2008).

Article Google Scholar

Rutkowski, G. Modélisation du domaine du navire dans le processus de manœuvre dans les zones maritimes réglementées. Thèse de doctorat, Université de technologie de Varsovie, Faculté des transports (2000) (en polonais).

Rutkowski, G. Optimisation de la vitesse de fonctionnement du navire telle qu'estimée dans le contexte des risques survenant à différentes étapes du voyage (Gdynia Maritime University Press, 2021) (en polonais).

Google Scholar

Wielgosz, M. & Pietrzykowski, Z. Domaine du navire dans la zone restreinte - Analyse de l'influence de la vitesse du navire sur la forme et la taille du domaine. Sci. J. Maritime Univ. Szczecin 30(102), 138-142 (2012).

Google Scholar

Wróbel, Manuel du navigateur F. (Trademar Press, 2019).

Google Scholar

Rawson, A. & Brito, B. Évaluation de la validité des évaluations des risques de navigation : une étude des parcs éoliens offshore au Royaume-Uni. Côte de l'océan. Géré. 219, 106078 (2022).

Article Google Scholar

Fiche 7 sur les conflits de la plate-forme MSP européenne. Transport maritime et éolien offshore (2019). https://maritime-spatial-planning.ec.europa.eu/sites/default/files/7_transport_offshore_wind_kg_0.pdf. Date d'accès : 2023.05.15.

PIANC Association mondiale pour les infrastructures de transport par voie navigable. Récupéré le 23.05.2022. https://www.pianc.org/

Organisation maritime internationale (OMI). Convention internationale pour la sauvegarde de la vie humaine en mer, 1974, SOLAS. Texte consolidé Récupéré le 06.05.2022. (2015). http://orka.sejm.gov.pl/

COLRÉG. Convention sur le règlement international pour prévenir les abordages en mer (1972).

Organisation maritime internationale (OMI). MSC/Circ.1053. Notes explicatives aux normes de manœuvrabilité des navires. Récupéré le 06.05.2022 (2002a). https://www.register-iri.com/wp-content/uploads/MSC.1-Circ.1053.pdf

Organisation maritime internationale (OMI). Résolution MSC.137(76) (adoptée le 4 décembre 2002). Normes de maniabilité des navires (2002b).

Page Web de l'Organisation maritime internationale (OMI). Récupéré le 06.05.2022. http://www.imo.org

Rutkowski, G. Analyse d'une méthode pratique pour estimer la meilleure vitesse possible du navire lors du passage sous des ponts ou d'autres obstacles suspendus. Océan Ing. 225, 108790 (2021).

Article Google Scholar

Rawson, A. & Brito, B. Une critique de l'utilisation de l'analyse de domaine pour l'évaluation des risques de collision spatiale. Océan Ing. 219, 108259 (2021).

Article Google Scholar

Pietrzykowski, Z. & Uriasz, J. Le domaine du navire - Un critère d'évaluation de la sécurité de la navigation dans une zone de haute mer. J. Navig. 62(1), 93–108 (2009).

Article Google Scholar

Cheng, Z., Xu, X., Zeng, X. & Fan, Y. Un modèle de domaine de navire tridimensionnel dynamique pour les navires dans les eaux portuaires. Dans Actes, 2e Conférence internationale sur l'énergie, la puissance et le génie électrique (EPEE, 2017). ISBN : 978-1-60595-514-8.

Hansen, M. et al. Domaine de navire empirique basé sur les données AIS. J. Navig. 66(6), 931–940 (2013).

Article Google Scholar

Ozturk, U., Birbil, SI et Cicek, K. Évaluer le risque de navigation des manœuvres d'approche portuaire avec des évaluations d'experts et l'apprentissage automatique. Océan Ing. 192, 106558 (2019).

Article Google Scholar

Wang, YY Un domaine de navire empiriquement calibré comme critère de sécurité pour la navigation en eaux confinées. J. Navig. 69, 257-276 (2016).

Article Google Scholar

Coldwell, TG Comportement du trafic maritime dans les eaux restreintes. J. Navig. 36, 431-444 (1983).

Article Google Scholar

Rutkowski, G. Détermination de la meilleure vitesse possible du navire sur les eaux peu profondes estimée sur la base du modèle adopté pour le calcul de la profondeur du domaine du navire. Pologne Maritime Res. 27, 140-148 (2020).

Article Google Scholar

Rutkowski, G. Sécurité de la navigation lors de la navigation sur le porte-conteneurs de classe PS "Emma Maersk" à l'approche du terminal DCT de Gdańsk Port Północny. TransNav Int. J. Mar. Navig. Saf. Transp. 10, 481–488 (2016).

Google Scholar

Nowakowski, Z., Magierek, R., & Deorocki, M. (eds) Pilotage de la mer Baltique. Côte polonaise 10e éd. (Office hydrographique de la marine polonaise, Gdynia, 2016) (en polonais).

Rutkowski, G. Analyse des risques lors de la navigation dans des zones maritimes restreintes. Anne. Naviguer. 11, 103–122 (2006).

Google Scholar

Rutkowski, G. & Królikowski, A. Analyse de la profondeur de la voie d'approche au sud du Stolpe Bank dans l'aspect des navires avec des dimensions et un tirant d'eau maximum. Académie navale polonaise, NAVSUP'08, Le rôle de la navigation à l'appui de l'activité humaine en mer, 22-24 octobre, Gdynia (2008).

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Cette étude a été financée par l'Université maritime de Gdynia, les projets de recherche : WN/2023/PZ/07 et IM/2023/PZ/01.

Département de navigation, Faculté de navigation, Université maritime de Gdynia, 81-225, Gdynia, Pologne

Grzegorz Rutkowski

Département d'océanographie opérationnelle, Institut maritime, Université maritime de Gdynia, 80-830, Gdansk, Pologne

Maria Kubacka

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Conceptualisation GR et MK ; méthodologie GR; rédaction—préparation du projet original MK et GR Tous les auteurs ont révisé le manuscrit.

Correspondance à Maria Kubacka.

Les auteurs ne déclarent aucun intérêt concurrent.

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Réimpressions et autorisations

Rutkowski, G., Kubacka, M. Analyse des indicateurs de risque de navigation en fonction de la largeur du domaine du navire pour le parc éolien offshore sélectionné en mer Baltique. Sci Rep 13, 9269 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-36114-3

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Reçu : 04 avril 2023

Accepté : 30 mai 2023

Publié: 07 juin 2023

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

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