Evaluation Criteria and Approach to Voyage Planning in Ice. Verification on the Example of German Ship Activity During the Second World War

Vessels designed for navigation in ice can perform voyage with the assistance of icebreaker in the navigation season in case an ice cover area is less than 20%. Whereas the same vessels could carry out successfully completed voyage through the NSR with intensive icebreaker help at the ice-covered area lower than 42%. Navigation of the same vessel at ice covered area above 80% is possible with intensive icebreaker help, but it threatens to damage the hull, rudder or propeller. Excessive generalization of data analyzed may cause to wrong, even opposite conclusions. Using only basic statistical information in the form of average values and standard deviation may be not sufficient for the purpose of vessel’s voyage planning in areas covered with ice. Much more opportunities for the assessment of navigation in ice covered regions provides cumulative distribution, which should be related to the time and geographical space distribution. It allows to determine the duration of time window for given area covered with ice in a particular region and predetermined probability of its occurrence. It is thus possible to plan approximate date of departure and duration of voyage for assumed safety criteria. Also, it is possible to plan a number of consecutive voyages in a navigation season. Mathematical approach to voyage planning in ice based on a cumulative distribution is presented in the paper. It allows creation of an advisory computer application to support decision-making by the commander of a vessel. It will reduce the human factor in data processing and reduce possibility of making a mistake. By this way, can be enhanced the safety of maritime transport. Novell approach is verified on the example of historical data about the German Navy ship activity during the Second World War.

W 1940 Roku na Północnej Drodze Morskiej (PDM) panowały ekstremalnie lekkie warunki lodowe w stosunku do kilku lat wcześniejszych i późniejszych. Najniższa powierzchnia pokrywy lodowej w regionach PDM w latach 1940-1945 występowała średnio w pierwszej dekadzie września. Statki przeznaczone do żeglugi w lodach mogą realizować podróże ze wsparciem lodołamaczy w sezonie nawigacyjnym w przypadku, gdy powierzchnia pokrycia poszczególnych mórz lodem jest mniejsza niż 20%. Nawigacja tego samego statku w rejonach PDM pokrytych lodem powyżej 80% jest możliwa przy intensywnej pomocy lodołamacza, ale grozi uszkodzeniem kadłuba, steru lub śruby napędowej. Do błędnych a nawet przeciwnych wniosków może prowadzić nadmierne uogólnienie analizowanych danych. Wykorzystanie jedynie podstawowych informacji statystycznych w postaci wartości średnich i odchyleń standardowych może być niewystarczające do celów planowania podróży statku na akwenach pokrytych lodem. Znacznie więcej możliwości dla oceny warunków żeglugi w regionach pokrytych lodem zapewnia rozkład skumulowany, który powinien być związany z rozkładem czasowym i rozkładem geograficznym. Rozkład skumulowany pozwala określić czas trwania okienka czasowego występowania określonych warunków żeglugi lodowej statków dla określonej powierzchni pokrycia danego regionu lodem i założonego prawdopodobieństwa o wystąpienia takich warunków. W ten sposób można zaplanować przybliżoną datę początku podróży i czas trwania podróży dla przyjętych kryteriów bezpieczeństwa. Możliwe jest również zaplanowanie szeregu kolejnych podróży w jednym sezonie nawigacyjnym. Przedstawione matematyczne podejście do planowania podróży w lodzie oparte na rozkładzie skumulowanym pozwala na stworzenie doradczej aplikacji komputerowej wspierającej proces decyzyjny osoby dowodzącej statkiem. Zmniejszy to udział czynnika ludzkiego w przetwarzaniu danych i ograniczy możliwość popełnienia błędu. W ten sposób będzie można zwiększyć bezpieczeństwo transportu morskiego.