Rozmowy pod żaglami

- Bo prowadziłem podobny eksperyment w połowie lat 80. Udało mi się wówczas przekonać dyrekcję PPDiUR "Odra" w Świnoujściu, aby na trasie Vancouver - Panama - Świnoujście sprawdzić, jak spisują się żagle jako napęd pomocniczy silnika głównego. Na statku przetwórni rybackiej zostały zainstalowane żagle z żaglowca-muzeum "Daru Pomorza". Leżały one w magazynie i niektórzy mówili, że gniły, choć byty z syntetycznego tworzywa -dakronu. Dzięki tym żaglom mogliśmy zaoszczędzić na kosztach szycia i na czasie. Na samym zaś statku do ich zawieszenia wykorzystałem systemy przeładunkowe - borny, windy, dźwigi. Jeden z bomów ładunkowych uzbroiłem jak reję do żagli.

 

-Sprawdzenie, na ile atrakcyjne jest wspomaganie napędu głównego statku motorowego napędem żaglowym.

- Najpierw muszę wyjaśnić, że podczas rejsu statek napędzany silnikiem mechanicznym wytwarza tzw. wiatr własny, który zawsze wieje od dziobu. Jeżeli jednak pojawi się wiatr rzeczywisty, jako efekt pogodowy, wówczas na statek oddziałuje wiatr pozorny jako wypadkowy tych dwóch pierwszych. W konkluzji eksperymentu okazało się, że żagle nie są w stanie dostarczyć atrakcyjnej mocy dodatkowej w żegludze statku handlowego, dla którego występuje duże zapotrzebowanie mocy do pokonania oporu wody, a którą dostarcza mu napęd główny poprzez wał na śrubę napędową. Prędkość wiatru, jaka powstaje podczas ruchu jednostki, jak i jego kierunek, są niekorzystne dla stawianych żagli. Na przykład przy dużych prędkościach statku wiatr wypadkowy przeważa od dziobu, a nie od rufy i na żaglach nie można płynąć.

- Bardzo ważną sprawą jest to, że statek płynie na styku dwóch ośrodków, wody i powietrza. Prędkość jest więc bardzo zależna od zafalowania morza. Na przykład, jeżeli po jeziorze lub morzu płynie motorówka, to jej silnik ma jeszcze duży zapas mocy. Ale szybciej po falach nie popłynie, bo może się rozpaść. Jej załoga musi więc zmniejszyć prędkość albo kluczyć między falami - a więc w każdym wypadku płynąć zdecydowanie wolniej. Więc gdy patrzę na zdjęcie, na którym widać, jak duży niemiecki frachtowiec płynie z wiatrem i ciągnie go lotnia na linie, to uważam, że jest ono trochę - delikatnie mówiąc - nieprawdziwe, że to raczej fotomontaż. Z mojego eksperymentu z połowy lat 80. również mam zdjęcia, na których żagle pięknie pracują. Ale jeden z nich sam utrzymuję w rękach. Siła, która działała na ten żagiel, była mała, była w stanie podnieść sam żagiel, ale nie dawała siły ciągu dla statku. Zasada nawigacji jest prosta: im większe zafalowanie morza, tym bardziej statek powinien kluczyć między falami, wybierać najbardziej optymalną trasę. Można to porównać z marszem w górach. Możemy je pokonać najkrótszą drogą przez wierzchołki, ale padniemy na pierwszym z nich. Ale możemy też pójść wąwozami, czyli między wzniesieniami, z minimalnym wysiłkiem. Podobnie jest ze statkiem handlowym na oceanie. Kapitan dostaje prognozy pogody i pomagają mu ośrodki, które z lądu prowadzą go przez ocean. Bo wszystko polega na unikaniu koncentracji fal, czyli rejonów niespokojnego czy wręcz sztormowego morza.

- Pracując na rozwiązaniem, stanąłem przed problemem, którego nie byłem w stanie rozwiązać. Chodzi o kwestię obserwacji pola falowego w nocy. Nie ma systemu, który podpowie kapitanowi, co dzieje się wokół statku. W dzień widzimy, jak fale się przemieszczają. W nocy to czarna otchłań - czeluść. I właśnie prom "Jan Heweliusz" wpadł w taką pułapkę. Kierunek nadbiegających fal nie zawsze jest zgodny z kierunkiem wiatru. Nie ma systemu, który by ułatwił rozpoznanie układu fal w nocy. Rozważmy taką hipotetyczną sytuację tego promu: w krytycznej sytuacji kapitan podejmuje decyzję o nawrocie - powrocie jednostki do Świnoujścia. Początkowo statek płynie przechylony na prawą burtę przez falę i wiatr z lewej strony. Wchodzi w zakręt (cyrkulację), podczas którego powstaje siła odśrodkowa. Przez krótki moment ma wiatr od rufy i następuje stan obojętny, jeśli chodzi o niszczycielskie siły. Ale po chwili dostaje go gwałtownie z drugiej strony burty i siła odśrodkowa plus podmuchy wiatru przewracają prom.

- Problemem jest fala i wiatr. To samo zjawisko występuje na jachtach żaglowych, ale one wykonują taki zwrot (przez rufę) przy maksymalnej prędkości, uciekając od wiatru. Prom natomiast nie przyspieszał, bo nie miał jak. Statek mógłby wyjść z opresji, gdyby jego kapitan widział pole falowe. Wtedy mógłby wstrzymać obracanie jednostki i utrzymać ją na kursie w obojętnym stanie, aby wygasić uderzenie wiatru i siłę odśrodkową. I dopiero potem powoli przechodzić linię wiatru rufą statku. Ale musi widzieć pole falowe, a jeżeli w nocy nie ma szans go ocenić... Fala jest największym problemem, a dodatkowo zjawisko komplikuje zmienny kierunek silnego wiatru.

- Żagiel to świetny tłumik kołysań i instrument stabilizacji kursu statku, co wykorzystują jednostki rybackie podczas połowów. Z tej perspektywy patrząc na powiewający latawiec-lotnię, przymocowany linami do dziobu niemieckiego frachtowca, gdy statek ten idzie pod kątem do wiatru, to twierdzę, że nie daje on stabilizacji kursu. Bo siła liny na dziobie ściąga go z kursu. Wtedy jednostka musi kontrować sterem i ma stratę energii. Tak więc taki "żagiel" (na zawiasie) będzie powodował, że kapitan będzie musiał dodatkowo dodać mocy na śrubę, aby przeciwdziałać ściąganiu jednostki z kursu przy tej samej prędkości marszowej statku. To wszystko jest dowodem na to, że ten pomysł jest absurdem.

- W prasie napisano też, że zdaniem autorów ich żagiel daje stabilizację kołysań. Owszem, daje - ale nie w ich rozwiązaniu. Aby tak się stało, układ musi być sztywny, czyli żagiel musi być przytwierdzony, do masztu, a ten do kadłuba statku. Żagiel nie może być przytwierdzony do liny, a ta do przegubu (zawiasu) na dziobie.

- Tak. To jest walka o rynek na zasadzie wykreowania przez media marki firmy żeglugowej, zwrócenia na siebie uwagi, że jest się dobrym przewoźnikiem, który na dodatek szuka nowych atrakcyjnych rozwiązań. To jest blef. Poza tym proszę mi pokazać załogę, która w ciężkich warunkach morskich to obsłuży?

- Nie ma na to szans, nie wierzę w automatykę przy tym rozwiązaniu. Warunki atmosferyczne na morzu są często zmienne i ekstremalne. Kto powyżej 5 stopni Beauforta zaryzykuje bawić się żaglem. Nikt. Niech pan wyśle awaryjnie ludzi na dziób. Przecież największe ruchy w pionie i zalewanie falą jest właśnie na dziobie, więc będzie szarpanie lin. A ponadto, kto będzie chciał utrzymywać dodatkową załogę do obsługi tak skomplikowanego systemu.

- Propozycją stworzenia stabilizatorów płatowych na statku rybackim w momencie, kiedy statek dryfuje podczas połowów kalmarów (stara się utrzymać w miejscu, ale jest spychany przez prądy wody i wiatr - red.). Utrzymaniem go na fali sterowałby komputer. Zaproponowaliśmy to, bo również trawlery podczas sztormu nie schodzą do portu, lecz sztormują. Natomiast statki handlowe unikają pola falowego (rejonu sztormu - red.) poprzez wybór optymalnej drogi, podobnie jak halsujące żaglowce.

   Koncepcja ta została potem przeniesiona do projektu dla PŻM na statek, którego głównym projektantem był Andrzej Żarnoch. Zrobiono projekt statku handlowego, na którym między ładowniami miały być stawiane płaty. Frachtowiec i tak idzie pod pewnym kątem do fali, więc mogą być takie momenty, że taki płat działałby jak żagiel. Jednak preferencje były na stabilizację kursu i kołysań statku.

- W pewnym momencie projekt został wstrzymany. Moim zdaniem, PŻM trochę się przeraziła strony praktycznej. Bo proszę sobie wyobrazić zalodzenie płatów, pracę systemu siłowni, całej hydrauliki, automatyki, systemu sterowania w ekstremalnych warunkach morskich. To wszystko były rzeczy do końca niesprawdzone, a więc wiązałyby się z dodatkowymi nakładami i czasem.

- Pana zdaniem żagiel na linie nie nadaje się do wspomagania, a tym bardziej zastąpienia silnika spalinowego na morzu. Czarno więc wygląda przyszłość żeglugi towarowej po wyczerpaniu źródeł paliw?

- Jeżeli żagle miałyby powrócić do napędu, to będziemy budować niekonwencjonalne żaglowce. Jednak w stosunku do statków motorowych, jako napęd pomocniczy, będą one nieatrakcyjne.

Zbigniew Zbroja - w latach 1974-91 pracował w Instytucie Okrętowym (obecnie Wydział Techniki Morskiej) Politechniki Szczecińskiej, gdzie zajmował się symulacją komputerową właściwości dynamicznych statku, również z napędem żaglowym. W 1985 r. na zlecenie Przedsiębiorstwa Połowów Dalekomorskich i Usług Rybackich "Odra" w Świnoujściu przeprowadził eksperyment na trawlerze "Tazar" dotyczący wspomagania napędu statku motorowego żaglami na trasie Vancouver - Kanał Panamski - Świnoujście, z wykorzystaniem żagli rejowych i sztaksli z "Daru Pomorza". Opracował metodę wspomagania napędu głównego trawlera rybackiego pędnikami wiatrowymi typu żagle. W 1988 r. uczestniczył w projekcie "Pomocniczy pędnik wiatrowy (płat sztywny) jako system wspomagający napęd główny statku motorowego" dla PŻM. Opracował założenia i algorytmy sterowania w tym systemie. W 1988 r. obronił pracę doktorską na Politechnice Gdańskiej pt "Pędnik wiatrowy jako aktywny aerodynamiczny tłumik kołysań statku motorowego".

*****