Collisione - Angelo Trotta

Radar Base
Osservatore Normale
Angelo
Trotta
PROBLEMA GEOMETRICO
DELLA COLLISIONE
C
A e B due navi con R e V
costanti. Le due traiettorie
si incontrano in C.
E’collisione se la
congiungente AB le due
navi si mantiene parallela a
se stessa (formando
triangoli simili). Ovvero il
rilevamento polare di A su
B è costante nel tempo.
COLREG ‘72
[Reg. 7] – Rischio di Collisione
(….omissis…..)
Nel valutare l’esistenza del rischio di
collisione vanno tenute in debito conto le
considerazioni:
Tale rischio deve essere considerato
esistente se il rilevamento bussola di
una nave in avvicinamento non
cambia in modo apprezzabile.
EQUAZIONE DELLA COLLISIONE (1)
RA, VA;
RB, VB.
Per i tempi risulta :
TAC = TBC
1. AC
2.
= VA T
BC = VB T
AC VA

BC VB
(1)
Quindi:
Il rapporto dei percorsi delle due navi sino al punto
C è uguale al rapporto delle loro velocità.
EQUAZIONE DELLA COLLISIONE (2)
T. dei Seni (ABC)
BC
AC
BC
AC



sen  sen 
sen  sen 180     
AC sen    

BC
sen 
e per le (1) :
VA sen    

VB
sen 
Condizione per la collisione è che il Ril. Pol. sia costante al
variare del tempo e che, per un dato angolo di convergenza “α”,
il rapporto delle velocità sia costante.
α = angolo di convergenza delle due rotte
dimostriamo che : α = RA - RB
  180      
  180    
  180     RB  180  RA   
  180    RB  180  RA  
  360  RA  RB   RA  RB.
ASPETTO DEL BERSAGLIO
E’ il rilevamento polare β che
il bersaglio fa della nave osservatrice:
β = (Rilv + 180) – Rv (bersaglio)
PROBLEMA CINEMATICO DELLA
COLLISIONE
Se si considera la nave
osservatrice B ferma, il moto
di A sarà influenzato da VA e
da (–VB).
A si sposterà secondo la
risultante delle due velocità
con “velocità relativa VR”
la cui direzione è AB
(congiungente le due navi) ed
è detta indicatrice di moto.
INDICATRICE DI MOTO = traiettoria seguita
dal bersaglio sullo schermo PPI con velocità VR.
PROBLEMA CINEMATICO DELLA
COLLISIONE
Le velocità sono grandezze fisiche di natura
vettoriale. Quindi:
• Grandezze Scalari
• Grandezze Vettoriali
Definizioni: Scalari e Vettori
• SCALARI le grandezze fisiche che sono del tutto
caratterizzate dal loro valore numerico, rispetto
ad un’unità di misura:
• VETTORI le grandezze fisiche che, per essere
del tutto caratterizzate, necessitano di:
1. Direzione
2. Verso
3. Valore numerico (intensità o modulo)
4. Punto di applicazione.
Esempi di scalari: Temperatura, massa, pressione, volume.
Esempi di vettori: Forza, velocità, distanza, accelerazione.
Rappresentazione dei Vettori
Graficamente i vettori sono rappresentati
da segmenti orientati (frecce):
Dal punto di vista analitico i vettori sono rappresentati
da lettere sovrastate da una freccia o da una lettera in
grassetto.
F , s, v , a, g
(F, s, v, a, g)
Rappresentazione dei Vettori
• VETTORI EQUIPOLLENTI: Dato il vettore
“a” in direzione, verso, modulo e punto di
applicazione A.
a
a’
A
A’
a’ sarà il vettore equipollente una volta che il vettore a
avrà subito una traslazione (senza rotazione). Quindi
due vettori si dicono equipollenti se hanno: la stessa
intensità, la stessa direzione, lo stesso verso, ma posti
su linee d’azione parallele tra di loro.
Rappresentazione dei Vettori
• VETTORI OPPOSTI
Due vettori aventi lo stesso modulo, la stessa
direzione d’azione, ma verso opposto.
a
-a
La somma di due vettori opposti dà il vettore nullo.
Operazioni con i Vettori
• Somma di Vettori
La somma di vettori si può effettuare in 2 modi:
Metodo punta-coda
Dati due o più vettori, posizionati
consecutivamente, la somma è data
congiungendo la coda del primo con la
punta dell’ultimo.
Regola del Parallelogramma
Dati due vettori, applicati nello stesso
punto, la somma è data dalla diagonale
del parallelogramma che ha per lati i
due vettori.
Operazioni con i Vettori
•Differenza
di Vettori: Si effettua sommando al
primo vettore l’opposto del secondo. Ovvero: c = a –
b, può scriversi: c = a + (- b).
1.
a
2.
-a
Operazioni con i Vettori
• Prodotto di uno scalare per un vettore
Il prodotto di uno scalare (un numero) per un vettore
è un vettore che ha lo stesso punto di applicazione e
la stessa direzione del vettore di partenza, modulo
dato dal prodotto del modulo del vettore di partenza
per lo scalare e verso uguale a quello del vettore
iniziale, se lo scalare ha segno positivo; o opposto se
lo scalare ha segno negativo.
• Prodotto di un vettore per un altro vettore
…. (omissis) ….
altre…..Operazioni con i Vettori
Scomposizione di Vettori: Ogni vettore può essere
scomposto in vettori componenti secondo direzioni fra
loro ortogonali. Di solito i vettori si scompongono
secondo le direzioni degli assi cartesiani otogonali:
a  ax  a y
ax  a  cos
ay  a  sen
a 
a a
2
x
2
y
Colreg.’72
[reg. 7] – Rischio di Collisione
(…..omissis….)
Se esiste a bordo un apparato radar in
funzione deve essere usato in modo
appropriato ricorrendo all’esplorazione a
lunga portata per avere sollecito avviso
del rischio di collisione, per eseguire il
PLOTTING
o equivalenti osservazioni sistematiche degli
oggetti rivelati.
PLOTTING
Si definisce "Plotting" l'insieme delle
operazioni grafiche che vengono
effettuate su di un particolare foglio di
carta diagrammata: "Rapportatore
Diagramma", o su di un comune
foglio di carta quadrettata allo scopo
di risolvere i problemi di Cinematica
Radar.
PLOTTING
E’ l’insieme delle operazioni con le quali, per
un bersaglio, si determinano:
Il moto relativo ed, in particolare, il CPA.
Il moto vero e, conseguentemente, l’aspetto
del bersaglio e la situazione cinematica (per
l’applicazione corretta del COLREG).
L’effetto di una ipotesi di manovra sia
evasiva che di rientro in rotta.
TRIANGOLO DELLE TRE VELOCITA’
Meridiano vero
C
A
B
Si traccia il vettore velocità propria dal punto di origine
O. A partire dalla sua cuspide, si traccia il vettore
velocità relativa Vr, (la traiettoria relativa del bersaglio
orientata in direzione e senso su una retta parallela al
vettore Vr). Il vettore Vn (in rosso) è la risultante
vettoriale dei due vettori Vp e Vr.
Nota: la cuspide del vettore velocità bersaglio deve
sempre coincidere con la cuspide del vettore velocità
relativa.
La costruzione in A
del triangolo delle
velocità fa
determinare:
Triangolo delle velocità
VR
Direttrice del Moto
VA
VB
2
1
1. Esistenza o meno
della collisione
(indicatrice di moto
passante per B);
2. La VR (di
avvicinamento) delle
due navi;
VA= 6 nodi; Rv = 0°; (1):  = + 80°; d = 6 mg; (2):  = 78° 30’; d = 4.7 mg.
Intervallo tra le battute (1) e (2) : 6 min.= 0.1 ore
Velocità relativa (VR) = (6 – 4.7) / 0.1 = 1.3 * 10 = 13 nodi
1
3. Il tempo tra
avvistamento e
l’istante in cui la
nave A taglia la rotta
di B.
TRIANGOLO DELLE TRE VELOCITA’
MOTO RELATIVO
In questa rappresentazione, la nave propria è un punto
fermo al centro dello schermo, mentre tutto lo scenario
circostante si sposta con direzione e velocità risultanti.
Per realizzare il moto relativo, sia alla nave propria che
a quelle circostanti si applica un vettore uguale e
contrario al vettore nave propria.
MOTO RELATIVO
MOTO RELATIVO
Il triangolo
decentrato
Triangolo degli spostamenti
Un’alternativa al procedimento che vede il triangolo
con vertice al centro del R.D., e utile quando si è in
presenza di più bersagli, è il TRIANGOLO DEGLI
SPOSTAMENTI.
Si costruisce il triangolo a partire dalla posizione del
bersaglio all’istante 1, avente per lati:
•la distanza tra la posizione 1 e 2 del bersaglio (in 6
min);
•Il vettore [–Vo] (diviso per 10);
•Il lato di chiusura (moltiplicato per 10) rappresenta la
velocità della nave osservata e la rotta nave osservata.
RADAR PLOTTING SHEET
Le rappresentazioni radar
La visualizzazione dell’informazione sullo schermo
del radar varia a seconda dell’orientamento del
display e del tipo di movimento della nave propria e
dei bersagli; si distinguono i seguenti:
• Course Up (CU).
• North Up (NU).
• Head Up (HU).
Al simulatore
FINE
COLREG. 72 - REG. 5
SERVIZIO di VEDETTA
Ogni nave deve mantenere sempre un
appropriato servizio di vedetta visivo ed
auditivo, utilizzando tutti i mezzi a
disposizione adatti alle circostanze ed alle
condizioni esistenti, in modo da consentire
una completa valutazione della situazione e
del rischio di collisione.
COLREG. 72 - REG. 6
VELOCITA’ di SICUREZZA
Ogni nave deve sempre procedere a velocità di sicurezza per poter agire in
modo appropriato ed efficiente per evitare collisioni ed essere arrestata per
una distanza adeguata.
Nel determinare la velocità di sicurezza si considerano i fattori:
Per tutte le navi: la visibilità; la densità del traffico; la manovrabilità della
nave; di notte: la presenza di sfondo luminoso come quello generato dalle luci
costiere o dal bagliore delle proprie luci; lo stato del vento, del mare, della
corrente o la presenza di pericoli per la navigazione; il pescaggio.
Inoltre per le navi dotate di RADAR: le caratteristiche, l’efficienza ed i limiti
dell’apparato radar; le limitazioni derivanti dalla scala usata nella
presentazione radar; l’effetto sulla rilevazione radar delle condizioni meteo e
di altre sorgenti di interferenza; la possibilità che piccole unità, icebergs, ed
altri oggetti galleggianti possono non essere rivelati dar radar ad una distanza
adeguata; il numero la posizione, il movimento delle navi rivelate dal radar; il
fatto che è possibile valutare più esattamente la visibilità determinando col
radar la distanza di navi od altri oggetti vicini.
Colreg ’72 [reg. 8] - Manovra per evitare la collisione
(a) Ogni azione per evitare la collisione, DEVE essere eseguita con
decisione e con largo anticipo, e con il dovuto rispetto delle
buone regole della pratica marinara.
(b) Ogni variazione di rotta e/o di velocità per evitare la collisione,
DEVE essere ampia da risultare evidente all’altra nave.
Evitare una successione di piccole variazioni di rotta e/o di
velocità .
(c) La manovra più efficace è la variazione di rotta.
(d) La manovra intesa ad evitare la collisione deve essere tale da
produrre un passaggio a distanza di sicurezza. L’efficacia della
manovra deve essere attentamente controllata fino a che l’altra
nave non sia passata e disimpegnata.
(e) Se necessario, per evitare la collisione o per guadagnare tempo
e valutare meglio la situazione, una nave DEVE diminuire la
velocità o fermare l’abbrivio.
Condotta della
navigazione
con visibilità
limitata (reg. 19 d)
Una nave che rilevi col solo
radar la presenza di un’altra
nave, deve stabilire se si sta
sviluppando una situazione di
eccessiva vicinanza e/o esiste
rischio di collisione.
Se è
così, essa deve prendere in
ampio margine di tempo
misure per evitarlo. Tuttavia,
se tali misure consistono in un
cambiamento di rotta, devono
essere evitate, per quanto
possibile, le manovre:
i) un’accostata a sinistra se
l’altra nave si trova a proravia
del traverso , salvo
il caso di nave raggiungente .
ii) un cambiamento di rotta
verso una nave al traverso o
a poppavia del traverso .
Angoli fra le Rotte (1)
B

B1
g
1
A1

A
 diminuisce Vb > Va
 aumenta Vb < Va

Costante o quasi = COLLISIONE
Siano A (Nave propria) e B (Bersaglio)
due navi con rotte che si incrociano e sia
C il punto di incrocio delle due rotte. I tre
angoli del triangolo sono noti come :
 Rilevamento polare del bersaglio.
 Orientamento del bersaglio.
g Intersezione delle rotte (convergenza).
Se le due navi sono in rotta di collisione
tali angoli rimangono costanti al
diminuire della distanza; diversamente
l'angolo  può:
- diminuire, il bersaglio passerà di prua ad
una distanza che è funzione della velocità
di rotazione del rilevamento. B è più
veloce di A.
- aumentare, il bersaglio passerà di poppa
ad una distanza che è funzione della
velocità di rotazione del rilevamento. A è
più veloce di B.
Si noti che, restando invariato l'angolo g
(nessuna variazione nelle rotte) al

diminuire (aumentare) di corrisponde
una
diminuzione (aumento) di  (beta) della
stessa entità; infatti la somma dei tre
angoli è 180.
Angoli fra le Rotte (2)
B
B1
C

Esempio
Se nei punti A e B si hanno due
navi con i seguenti elementi di
moto vero:
Pv(A) = 320°

Pv(B) = 250°
e all’istante iniziale la nave A
rileva B per Rilv = 008° a
distanza di 10 miglia si ha la
seguente situazione dei tre
angoli :
A1

A
  368  320  48
  250  188  62
  320  250  70
La somma dei tre angoli è 180°.
Rilevamento polare in
diminuzione il Bersaglio
passa di prua.
B1
clicca
B
25°
A1
RA = 360°
40°
A
RB = 335°
Rilevamento costante e
distanza in diminuzione il
Bersaglio è in collisione
B1
Target
B
40°
A1
Np
A
Rp = 360°
40°
Rt = 335°
clicca
Rilevamento polare in
aumento il Bersaglio
passa di poppa
B1
60°
Target
A1
B
Np
Rp = 360°
40°
A
Rt = 335°
clicca
Vettore nave propria
Il moto della nave propria è rappresentato con un vettore
orientato secondo la direzione della sua rotta ed avente per
modulo un segmento proporzionale alla sua velocità.
Questa rappresentazione può essere riportata sul rapportatore
diagramma che identifica lo schermo PPI del radar.
L’operazione grafica può anche essere eseguita su un semplice
foglio di carta o su “plotter”qualora lo schermo radar ne sia
fornito; il “plotter”consiste di una superficie trasparente
lenticolare dello stesso diametro del PPI stesso, tale superficie
permette di risolvere a mezzo di matite grasse, i vari problemi di
cinematica senza commettere errori di parallasse. E’ovvio che il
tracciamento sul plotter può essere fatto quando la
rappresentazione è di tipo T.M. (true motion) rappresentazione
vera con radar asservito alla girobussola.
Segue: Problemi di cinematica Navale