ВВЕДЕНИЕ Морской порт является ключевым звеном в транспортной системе перевозок грузов. Значительна роль портов в обеспечении транспортной независимости, обороноспособности, внешней торговли, а также в обеспечении перевозок народнохозяйственных грузов, развития и использования транзитного потенциала России. Необходимо отметить, что морские порты обеспечивают более 30% объема российской внешней торговли. Деятельность морских портов выступает важным условием обеспечения конкурентоспособности экономики страны на внешнем рынке, выступает важнейшим мультипликатором развития базовых отраслей промышленности, формирования прогрессивных форм межотраслевого взаимодействия. Современный морской порт является транспортным узлом, где пересекаются пути водного и сухопутного транспорта: морского, речного, железнодорожного, автомобильного и трубопроводного. И каждый, из указанных видов транспорта, оказывает существенное влияние на развитие порта и его эксплуатационную деятельность. Основная задача порта – передача груза с одного вида транспорта на другой. Для этой цели морские порты располагают комплексом специальных сооружений и устройств, обеспечивающих, спокойную стоянку судов, быструю и удобную передачу грузов и пересадку пассажиров с сухопутного или внутреннего водного транспорта на морские суда, или с морских судов на другие виды транспорта, хранение, подготовку и комплектацию грузов, а также комплексное обслуживание флота. По зарубежным данным в мире насчитывается свыше семи тысяч портов. Россия имеет более 100 морских портов, из них основными являются: Архангельск, Мурманск, Выборг, Высоцк, Санкт-Петербург, Приморск, Калининград, Новороссийск, Туапсе, Темрюк, Кавказ, Махачкала, Владивосток, Находка, Восточный, Ванино. В этих морских портах перерабатывается более 90% всех грузов, проходящих через морские порты России. Предлагаемое учебное пособие подготовлено в соответствии с программой курса «Транспортные узлы и пути» для студентов направления подготовки 190700.62 «Технология транспортных процессов» профиля подготовки «Организация перевозок и управление на водном транспорте» высших учебных заведений Дальневосточного региона. Курсом ставится задача дать студентам необходимые сведения по устройству и компоновке морских портов, оборудованию и конструкциям портовых гидротехнических сооружений, береговых сооружений, их технической эксплуатации. Дисциплина «Транспортные узлы и пути» является базовой дисциплиной при изучении курсов «Грузоведение», «Технология и организация перегрузочных процессов», «Управление работой морского порта». 3 ГЛАВА 1. ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА СТРОИТЕЛЬСТВО И ЭКСПЛУАТАЦИЮ МОРСКОГО ПОРТА – ТРАНСПОРТНОГО УЗЛА 1.1. Современные тенденции и перспективы развития портов и портовых гидротехнических сооружений В начале 90-х годов в нашей стране произошли значительные социально-экономические изменения, повлекшие за собой распад Советского Союза с образованием самостоятельных независимых государств. Морские порты, обеспечивающие перевалку российских внешнеторговых грузов, расположенные на территориях Литвы, Латвии, Эстонии, Украины и других республик, перешли в собственность этих государств. Значительная часть транспортного флота, обеспечивающего перевозки нефти, нефтепродуктов, сжиженного газа, контейнеров, рефрижераторных и других грузов, также перешла в собственность этих государств. Появился дефицит портовых мощностей, необходимых для перевалки российских грузов. Их транспортировка через чужие территории и перевалка в иностранных портах связана с большими финансовыми потерями для страны и грузовладельцев [13]. Для восполнения портовых мощностей, по указу Президента РФ, была разработана и утверждена «Программа возрождения торгового флота России», рассчитанная на период 1993 - 2001 г.г. Программой предусматривались развитие и реконструкция действующих перегрузочных комплексов в российских морских портах, строительство трех новых крупных портов на Балтийском бассейне, одного порта на Черном море и одного порта на Каспии. В части морского флота программа предусматривала поставку судов транспортного флота. В силу различных причин выполнить в полном объеме все мероприятия предусмотренные программой не представилось возможным. На период 2002 - 2010 г.г. принято решение осуществлять развитие водного транспорта в рамках единой Федеральной целевой программы «Модернизация транспортной системы России» в разделах «Морской транспорт», «Речной транспорт». В соответствии с разработанным Федеральным Законом Российской Федерации «О морских портах Российской Федерации» под контролем государства остаются объекты и средства, которые не подлежат приватизации: - земельные участки морского порта; - гидротехнические сооружения (причалы, оградительные и берегоукрепительные сооружения); - акватория морского порта; - подходные каналы; - объекты и средства, необходимые для обеспечения государственного портового контроля; 4 - объекты и сооружения, входящие в системы управления движением судов; - объекты и средства, необходимые для обеспечения функционирования систем поиска и спасения людей, терпящих бедствие на море; - объекты и средства, необходимые для функционирования глобальной морской системы связи при бедствии и для обеспечения безопасности; - средства навигационного оборудования, базы для их обслуживания и ремонта и занимаемые ими гидротехнические сооружения и земельные участки, а также земельные участки в зонах действия и охранных зонах средств навигационного оборудования и обеспечения безопасности мореплавания; - объекты и средства автоматической информационной системы, единой службы контроля и управления судоходством и другие системы, создаваемые для обеспечения безопасности мореплавания на акватории морского порта; - специальные спасательные суда; - суда для ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов; - противопожарный флот; - ледокольный флот; - объекты и технические средства, обеспечивающие экологическую безопасность на акватории морского порта, в том числе природоохранный флот и береговые природоохранные объекты, включая зачистные станции и приемные сооружения; - открытые складские площадки; - имущество гражданской обороны, мобилизационного запаса; - железнодорожные пути федерального железнодорожного транспорта. Государственное регулирование деятельности в морских портах должно обеспечить: - безопасность мореплавания и порядок в морском порту; - эффективность использования имущества, находящегося в государственной собственности; - конкурентоспособность на мировом рынке портовых услуг; - предотвращение загрязнения окружающей среды. В рамках программных мероприятий в настоящее время осуществляется большой комплекс работ по восполнению дефицита портовых перегрузочных мощностей и созданию новых высокопроизводительных перегрузочных комплексов для удовлетворения потребностей внешней торговли в перевозках и перевалке экспортно-импортных грузов. Перспективное развитие морских портов в части гидротехнического строительства связано с выходом портов на большие глубины, обеспечивающие приемку крупнотоннажных судов, имеющих по своей осадке возможность прохода через пролив Босфор (Черное море) и Датские 5 проливы. Это сооружения с глубиной у причалов порядка 13 - 17 м, позволяющие принимать суда дедвейтом 40 - 70 и 100 - 150 тыс. тонн. Создание гидротехнических сооружений для реализации программы связано с применением наиболее дешевых и быстровозводимых конструкций, позволяющих в более короткие сроки осуществить ввод сооружений в эксплуатацию. Основное направление в части создания перегрузочных комплексов для перевалки наливных грузов - это создание причальных устройств на больших глубинах, соединенных подводными трубопроводами, или рейдовых причалов, соединенных с берегом эстакадами. При проектировании береговых сооружений используются конструкции эстакадного типа из стальных труб диаметром 1020 мм, больверки из металлического шпунта со сборкой в панели с установкой анкерных тяг, оболочки из листовой стали диаметром до 16 м и другие наиболее прогрессивные и быстровозводимые элементы. Порты в современных условиях желательно строить с использованием естественных укрытий, избегая создания дорогостоящих оградительных сооружений, которые занимают значительную часть сметной стоимости в общих затратах по портовым сооружениям и не дают прибыли при эксплуатации. 1.2. Назначение и классификация морских портов Порт – это совокупность специальных сооружений и устройств на морском побережье, предназначенных для безопасной стоянки судов, производства погрузочно-разгрузочных операций, посадки и высадки пассажиров и технического обслуживания судов. Основное транспортное назначение порта – передача грузов и пассажиров между водными и сухопутными видами транспорта. Также современный порт – это сложный транспортный узел, т.е. место пересечения различных видов транспорта: морского, речного, железнодорожного, автомобильного и трубопроводного. Кроме того, порт – это место стоянки судов. Деятельность порта должна быть направлена на максимальное сокращение времени стоянки судов, для того чтобы они могли с максимальной отдачей выполнять свое главное транспортное назначение – перевозку грузов или пассажиров. В порту должна быть сведена до минимума задержка подвижного состава сухопутного транспорта, участвующего в перегрузочном процессе. В техническом отношении морской порт – это комплекс специальных сооружений и устройств, обеспечивающих безопасный подход судов, стоянку их и создающий благоприятные условия для погрузоразгрузочных работ, посадки и высадки пассажиров, и всестороннего обслуживания. В организационном отношении морской порт – это предприятие, которое имеет материально-технические и денежные средства, опре6 деленное количество рабочих и служащих, обладает правами юридического лица. В морском порту осуществляется обслуживание судов (агентское, сюрвейерское, шипчандлерское, техническое и навигационное; снабжение топливом, водолазное обследование и водолазные работы, проводка судов лоцманами и службами управления движения судов, швартовые операции, сбор и очистка судовых льялых и нефтесодержащих вод), а также транспортно-экспедиционное обслуживание, погрузоразгрузочные работы и складские операции, перевозка и обслуживание пассажиров, перевозки грузов и буксировка судов, межрейсовый и межпутинный отстой судов рыбопромыслового флота, ремонт судов и иные виды деятельности, связанные с торговым мореплаванием [13]. В морском порту осуществляется государственный портовый контроль по обеспечению безопасности мореплавания и порядка в морском порту. В морском порту, открытом для захода иностранных судов и российских судов загранплавания, органам, осуществляющим пограничный, таможенный и другие виды государственного контроля, выдаются помещения, технологическое оборудование и технические средства для размещения указанных органов и проведения соответствующих видов контроля в порядке, установленном Правительством Российской Федерации. Классифицировать порты можно по различным признакам: по принадлежности и назначению, по району плавания обслуживаемых судов, по тоннажу и осадке обслуживаемых судов, по месту расположения, по навигационным условиям судоходства, по роли в международном и внутреннем судоходстве, по объему и структуре грузооборота, по характеру и полноте оказываемых услуг судам. По принадлежности порты делятся на гражданские и военные (обслуживающие суда военно-морского флота). Гражданские порты, в свою очередь, делят по назначению на две группы. К первой группе (основной) относят транспортные, т.е. торговые порты. При этом выделяют: а) порты общего назначения, в грузообороте которых ни один из видов грузов не является преобладающим; б) специализированные порты, в грузообороте которых один из видов грузов резко превалирует над другими или является единственным, например, лесные, нефтяные и др. К специализированным относят также пассажирские порты и порты, обслуживающие отдельные промышленные предприятия. Ко второй группе относят порты, имеющие в качестве основного нетранспортное назначение - это порты-убежища, бункеровочные, промысловые порты и пр. Порты-убежища служат для укрытия судов, которые во время шторма по своим мореходным качествам или техническому состоянию не могут находиться в открытом море. Бункеровочные 7 порты, часто называемые морскими станциями, расположены на основных морских путях и служат для обеспечения проходящих судов топливом, пресной водой, продовольствием, мелким ремонтом и др. Промысловые порты обслуживают различные виды морского промысла, в основном это рыбопромысловые порты. Ко второй группе могут быть отнесены также порты, где базируются спортивные суда, и создаваемые иногда порты судостроительных и крупных судоремонтных предприятий. По району плавания обслуживаемых судов порты делят на морские, обеспечивающие морское судоходство, и речные, обслуживающие суда на внутренних водных путях. В связи со значительно большими размерениями морских судов, а также из-за различия природных условий компоновка и конструктивное решение гидротехнических сооружений морских и речных портов имеют ряд специфических особенностей. Морской и речной порты часто совмещают в одном пункте, н а п р и м е р , в Санкт-Петербурге, Александрии и др. При этом требуется перевалка грузов с морских на речные суда или наоборот. В последнее время получают широкое распространение суда типа «река-море», т.е. суда, которые, имея сравнительно небольшое водоизмещение (5000 т), осадку (Т~ 4,2 м) и достаточно прочный корпус, могут плавать и по реке, и по морю, обеспечивая, таким образом, перемещение грузов без перевалки, что дает значительную экономию средств. Суда этого типа могут обслуживаться как в речных, так и в морских портах. Единой для всех стран классификации морских транспортных портов по технико-экономическим критериям не имеется, как в связи с многочисленностью подобных критериев, так и в связи с тем, что высокие темпы развития судоходства в последние годы оказывают существенное влияние на функции портов и выдвигают все новые и новые признаки их классификации. В различных странах в основу подобной классификации положены различные критерии. Н а п ри м е р , в Англии разряд порта устанавливается в зависимости от удельного веса грузооборота порта в общем грузообороте всех портов страны, в Норвегии предложена классификация портов в зависимости от размерений и типов принимаемых судов, в Польше - от значения порта, определяемого соотношением грузооборота и судооборота. В нашей стране условно существует классификация портов в зависимости от различных критериев: по значению в народном хозяйстве, по грузообороту, по выполняемым функциям, а именно: универсальные, промышленные, обслуживающие отдельные отрасли промышленности (добывающая, лесная и др.), пассажирские и т.д. В зависимости от характера и полноты услуг, оказываемых транспортным судам, морские порты подразделяют на три группы: 1) базовые порты, в которых производятся все виды обслуживания. 8 К ним относятся порты, в которых располагаются пароходства и к которым приписаны суда, а также порты, не являющиеся пунктами приписки, но за которыми закреплены суда. В таких портах число судов, подлежащих обработке за год, должно быть не менее 800 при грузообороте по сухогрузам не менее 6 млн. тонн, по наливным грузам не менее 12 млн. тонн; 2) порты с ограниченным обслуживанием; число судов, обрабатываемых в таких портах за год, должно быть не менее 600 при грузообороте по сухогрузам 1,5 - 6 млн. тонн или по наливным грузам 6 - 12 млн. тонн; 3) порты с минимальным объемом обслуживания, без которого невозможно поддерживать нормальное судоходство. По географическому положению различают морские порты: - расположенные в естественных бухтах, полностью или частично защищенных от волнения; - на открытом морском побережье; - на взморье (в удалении от берега); - в руслах и устьях судоходных рек; - на искусственных каналах, в лагунах и лиманах; - островные порты. Порты на открытом берегу - требуют строительства системы дорогостоящих оградительных сооружении протяженностью несколько километров для защиты судов от волновых воздействий и акватории порта от обмеления в результате заносимости, вызываемой вдольбереговыми течениями. Для создания порта на открытом берегу обычно требуются значительные капиталовложения при строительстве, а иногда большие эксплуатационные затраты для поддержания судоходных глубин (Холмск, Корсаков). Порты в естественных бухтах и гаванях - расположены на участках берега, защищенного от волнения естественными мысами, полуостровами и островами. Для таких портов не требуется строительство специальных оградительных сооружений. Строительство таких портов экономически выгодно, так как затраты при строительстве минимальны (Владивосток, Находка, Восточней). Устьевые порты - сооружаются в устьях судоходных рек, несколько удаленных от моря с тем, чтобы можно было обойтись без строительства оградительных сооружений. Сооружения порта размещаются на берегу реки в естественных затонах или специально вырытых в берегах ковшах и бассейнах. Находясь в пунктах, где сходятся морские и речные водные пути, такие порты имеют обширные районы экономического тяготения, Недостатком большинства таких портов является мелководье речного устья и приходится выполнять значительные объемы дноуглубительных работ для поддержания проходных глубин (СанктПетербург, Архангельск, Херсон, Гамбург, Лондон, Нью-Йорк и др.). 9 Лагунные порты - размещаются в лагунах и лиманах, представляющих собой прибрежные озера, образованных в результате естественного намыва кос, отделивших эти озера от моря. Такие порты не нуждаются в искусственной защите от волнения, но требуют устройства подходных каналов. (Ильичевск). Островные порты - оборудуются на естественных или искусственных островах. Недостаток: необходимость создания транспортных связей с материком. В практике портостроения считают перспективным создание портов на искусственных островах, где удается концентрировать грузы, которые по санитарным или другим условиям целесообразно перерабатывать вдали от промышленных или городских районов. Целесообразность устройства островных портов диктуется ограниченностью морских побережий, пригодных для строительства портов и другими особенностями морских перевозок каждой страны. Географическое положение порта определяет его компоновку, состав сооружений и их конструктивное решение. По навигационным условиям судоходства порты делятся на: - незамерзающие; - замерзающие; - приливные (подвержены действиям приливов); - неприливные. Порты, расположенные в районах больших приливных колебаний уровня, иногда делают в виде бассейнов, где поддерживается постоянный уровень с помощью отделяющих их от моря полушлюзов; такие порты называются закрытыми. Порты, где наблюдаются приливные колебания уровня у причалов, и заданные глубины отсчитывают от низкого уровня определенной обеспеченности, называются открытыми. По тоннажу и осадке обслуживаемых судов порты делятся на: - порты-распределители грузопотока; - 1-го класса; - 2-го класса; - 3-го класса. В портах-распределителях грузопотока принимаются крупнотоннажные суда с осадкой 20 м и более. Обычно такие суда предназначены для перевозки массовых грузов и обслуживают морские судоходные линии значительной протяженности, где применение этих судов экономично и позволяет достигать невысокой стоимости перевозки 1 тонны груза. К примеру, портов-распределителей можно отнести нефтеналивные порты, принимающие суда грузоподъемностью 250 тыс. тонн и более. Обслуживание таких судов может осуществляться у рейдовых причалов (на плаву). Из этих портов грузы направляются в порты других классов на судах с меньшей грузоподъемностью. П р и м е р: В заливе Бантри-Бей (Ирландия) находится такой порт, в который нефтегрузы поступают на супертанкерах из стран, занимающихся добычей нефти и ее переработкой, расположенных в Персид10 ском заливе. Затем эти нефтепродукты транспортируются на судах меньшей грузоподъемности в порты Западной Европы. Порты 1-го класса - способны принимать у береговых причалов танкеры грузоподъемностью 40 - 250 тыс. тонн, контейнеровозы до 40 тыс. тонн и другие суда с осадкой до 20 м. Порты 2-го класса - принимают танкеры грузоподъемностью до 40 тыс. тонн и другие специализированные суда с осадкой до 12 м. Порты 3-го класса - принимают суда с осадкой до 9 метров, которые обслуживают местные линии между портами 1-го и 2-го класса. По роли в международном и внутреннем грузообороте порты делятся на: - мировые; - международные; - внутригосударственные. Мировые - эти порты связаны важнейшими линиями в международном морском грузообороте (Санкт- Петербург, Одесса, Владивосток, Находка). Международные - осуществляют переработку грузопотоков между соседними странами. Внутригосударственные - осуществляют перевозки между территориальными районами государства (каботажные перевозки). По объему и структуре грузооборота (пассажирооборота) и технической оснащенности порты делятся на: - внекатегорийные; - 1 -ой категории; - 2-ой категорий; - 3-ей категории; - 4-ой категории. Порты делятся на четыре категории в зависимости от объема грузовых и других работ (оценка в баллах). К числу показателей, определяющих баллы, относятся: - годовой объем перегрузки по категориям груза, перегружаемого силами и средствами порта; - годовая сумма доходов в целом по порту, из которой вычитается сумма дохода от перегрузочных работ; - объем продукции портовых мастерских (в руб.); - повышение роста производительности труда на перегрузочных работах. 1.3. Материально-техническая база морского порта Портовые сооружения и устройства, входящие в комплекс портового хозяйства и составляющие его материально-техническую базу, называются элементами порта [1]. К ним относятся: 11 - акватория порта – водная площадь, защищенная от волнений, имеющая достаточные размеры и глубины для безопасного движения, маневрирования и стоянки судов; - оградительный сооружения – молы, волноломы, защищающие акваторию порта от волнения и заносимости; - подходные каналы со средствами навигационного обеспечения для безопасности прохода судов; - причальный фронт; - территория порта – земельный участок, закрепленный за портом в законодательном порядке, предназначенный для устройства и расположения на нем зданий, сооружений, коммуникаций, портовых перегрузочных комплексов, включая перегрузочное оборудование; - автомобильные дороги и железнодорожные пути, по которым происходит движение, подача и уборка железнодорожных вагонов; - локомотивы порта; - портальные, полупортальные, автомобильные и плавучие краны, авто- и электропгрузчики, стационарные механические перегружатели и прочая перегрузочная техника; - подкрановые пути; - закрытые склады и открытые складские площади, предназначенные для складирования и хранения грузов; - производственные и служебные здания и культурно-бытовые помещения; - комплекс сооружений и оборудования энергетического хозяйства, связи, водопровода, канализации и отопления. Количественные и качественные характеристики отдельных элементов порта, их размеры и производственная мощность зависят от мощности и направления грузопотоков, объема перегрузочных работ, размерений транспортных судов, посещающих порт. Расположение элементов порта в его плане должно соответствовать определенным требованиям: • безопасности входа, выхода и стоянки судов у причалов; • безопасности движения транспорта, перегрузочной техники и людей на территории порта; • безопасности и эффективности погрузочно-разгрузочных работ; • возможности районирования и специализации отдельных перегрузочных комплексов для переработки определенных грузов; • рациональности и экономичности схем движения транспорта и перемещения грузов по территории порта; • возможности развития порта в перспективе. Детальную характеристику порта и его отдельных элементов дает паспорт порта - специальный сборник материалов, в котором сосредоточены подробные данные о возникновении порта, его географическом положении и экономическом значении, метеорологическая характеристика, данные гидрологического режима. В паспорте дается подробная 12 характеристика причалов и складов, перегрузочного оборудования, подъездных путей, производственных и служебных зданий, энергоснабжения, связи и сигнализации, водоснабжении канализации, противопожарных устройств, портового флота и других портовых служб и объектов. В соответствии с законом РСФСР "О собственности в РСФСР" 1990 г., Государственной программой приватизации государственных и муниципальных предприятий в Российской Федерации на 1992 год и другими нормативными актами была осуществлена приватизация морских портов. В связи с тем, что морские порты имеют для страны национальное стратегическое значение, приватизации не подлежали объекты перечисленные в разделе 1.1. К приватизируемому имуществу относились: - здания, машины и оборудование (краны, автопогрузчики, перегрузочные комплексы, другие перегрузочные механизмы, вычислительная техника и др.); - портовый флот (буксиры, катера, бункеровщики, пассажирские и прочие суда); - автотранспорт, инструменты и производственный инвентарь; - объекты социально-культурного и коммунально-бытового назначения и др. 1.4. Производственная деятельность порта Морской транспортный процесс по перемещению грузов и пассажиров из одного пункта морских побережий в другие осуществляется двумя составными звеньями: судами (флотом) и портами. В портах осуществляются начальная и конечная операции по перевозке грузов: погрузка и выгрузка. Для обеспечения своевременной погрузки или выгрузки судов портам зачастую приходится если не полностью, то частично сосредоточивать грузы на складах для временного хранения с последующей перегрузкой на суда, либо на подвижной состав смежных видов транспорта (чаще всего железнодорожный). Во всех случаях порты главным образом осуществляют перегрузку (перевалку) грузов с одного вида транспорта на другой. Поэтому перегрузочные работы, связанные с загрузкой (разгрузкой) судов, железнодорожных вагонов и др. подвижных средств смежных видов транспорта, и являются основной производственной деятельностью морских портов, как транспортных производственных предприятий. Наряду с решением этой центральной задачи морские порты осуществляют и ряд других хозяйственных и административно-правовых функций, в частности в области предоставленных им прав контроля за выполнением ряда положений судами торгового флота Кодекса тор13 гового мореплавания. В соответствии с Уставом в обязанность каждого морского торгового порта входят [18]: - организация и осуществление погрузочно-разгрузочных работ, контроль за загрузкой и разгрузкой транспортных средств, а также перегрузка (перевалка) экспортно-импортных грузов и грузов, следующих в прямом смешанном железнодорожно-водном сообщении; - комплексное обслуживание заходящих в порт транспортных отечественных и иностранных судов, в частности снабжение судов бункерным топливом, водой, материально-техническим и продовольственным снабжением, а также производство мелкого судового ремонта; - всемерное содействие безаварийному мореплаванию путем создания необходимых условий для безопасной и удобной стоянки судов в порту и безопасного плавания судов в пределах портовых вод; - организация и осуществление всестороннего транспортного и культурного обслуживания прибывающих в порт и отправляемых из порта пассажиров, следующих на судах, портового флота и иностранных судов; - организация и производство транспортно-экспедиционных операций на территории порта; - организация и осуществление перевозок грузов и пассажиров на судах портового флота и привлечение местных грузов для перевозки их морским путем; - постоянное наблюдение за сохранностью и содержанием в надлежащем состоянии всех портовых сооружений (причалов, зданий, складов, электрохозяйств, средств связи, механизации, служебновспомогательного флота и других средств, находящихся на балансе порта) и эксплуатация их в строгом соответствии с Правилами технической эксплуатации; - постоянное наблюдение за сохранностью и надлежащим содержанием территории порта, а также всех средств навигационной обстановки на акватории и на подходах к порту, обеспечивающих ввод и вывод судов; - планирование и ведение бухгалтерского и статистического учета хозяйственной деятельности, как самого порта, так и входящих в его состав хозяйственных организаций; - обеспечение квалифицированными кадрами рабочих и служащих, в частности путем организации курсов для подготовки, переподготовки и повышения квалификации работников; - разработка местных тарифов на оплату услуг, оказываемых портом; - создание необходимых условий для успешного развития изобретательства и рационализаторских предложений среди работников порта при внедрении их в производство. При выполнении широкого круга задач, связанных с обеспечением основной эксплуатационной деятельности, порты осуществляют строительство, реконструкцию и капитальный ремонт объектов производ14 ственного назначения и жилья в соответствии с утвержденной проектно-сметной документацией, обеспечивают освоение новых производственных мощностей, связанных с внедрением новой техники и новейшей технологии перегрузочных работ. Важное место в работе портов занимают нормирование, планирование и организация труда и заработной платы. Производственная структура порта - это совокупность всех производственно-хозяйственных подразделений, служб, участков, входящих в состав порта, их взаимодействие и административная подчиненность в процессе выполнения производственных функций [1]. Количество хозяйственных подразделений, характер их деятельности, штатная численность работников зависят, главным образом, от грузооборота порта и его структуры и, естественно, могут быть различными в разных портах. Но при всем различии объемов и особенностей грузопереработки в отдельных портах, производственные функции остаются одинаковыми. В связи с этим производственная структура каждого порта имеет в своей основе одну и ту же принципиальную организационную схему. Основным производственно-хозяйственным подразделением порта является погрузочно-разгрузочный район (участок), на котором непосредственно осуществляются погрузочно-разгрузочные работы и обслуживание судов. Грузовой район имеет определенное количество закрепленных за ним причалов, складов, причальных комплексов, перегрузочное оборудование, производственно-бытовые здания (управленческие здания, гардеробы, душевые для портовых рабочих, столовые, медицинские пункты и т.д.). Из других хозяйственных подразделений порта необходимо отметить: - портовый флот – самоходные и несамоходные суда (буксиры, катера, бункеровщики, нефтемусоросборщики и пр. суда). В состав этого подразделения могут входить судоремонтные мастерские. Основные функции портового флота – обслуживание судов в порту и перевозка пассажиров на местных линиях. - автобаза – подразделение, объединяющее в своем составе парк грузовых и легковых автомобилей, гаражи, мастерские для поддержания автомашин в технически исправном состоянии. Автомобильный транспорт необходим порту для перевозки грузов со складов к борту судна и обратно, для удовлетворения хозяйственных потребностей подразделений порта, для пассажирских перевозок работников порта. Для эксплуатации автотранспорта имеются постоянные штаты административно-управленческого персонала, водителей, ремонтных рабочих. - механические мастерские, предназначены для ремонта перегрузочного оборудования, грузозахватных приспособлений, такелажа и другого оборудования порта. Мастерские могут иметь в своем составе отдельные цеха, оснащенные станками, приспособлениями, устрой15 ствами для выполнения ремонтных работ. В них имеется постоянный штат рабочих и инженерно-технических работников. - ремонтно-строительный участок, основная функция которого заключается в производстве работ по ремонту причалов, складов, служебных зданий и других производственных и бытовых объектов порта. Имеется постоянный штат рабочих строительных специальностей и инженерно-технических сотрудников. - участок связи предназначен для обеспечения производственной деятельности порта. Включает в себя портовую радиостанцию, телефонную сеть, радиодиотелефоны и другие современные средства связи. Штат участка связи обычно небольшой и включает операторов и специалистов-ремонтников, инженерно-технический состав. - морской вокзал - комплекс служебных зданий для обслуживания пассажиров, пользующихся морским транспортом. Штат работников морских вокзалов состоит из дежурных по вокзалу, билетных кассиров, работников справочных бюро, кладовщиков камеры хранения багажа и багажных складов, носильщиков и уборщиков. Возглавляет и организует работу по приему судов и обслуживанию пассажиров на морском вокзале начальник морского вокзала. В составе порта имеется также ряд других производственных служб. 1.5. Транспортно-экономическая характеристика морского порта Основными характеристиками порта являются его грузооборот, пропускная способность, судооборот и судоемкость. Деятельность морских портов оценивается рядом эксплуатационных и экономических показателей. Они делятся на количественные и качественные. Количественные показатели отражают объем планируемых или фактически выполненных погрузочно-разгрузочных работ в порту в натуральных величинах (служат для учета, контроля и анализа работы порта). Качественные характеризуют уровень организации грузовых работ, степень и качество использования технических средств и рабочей силы. К основным количественным эксплуатационным показателям работы порта относятся: - морской грузооборот; - общий грузооборот; - грузопереработка; - грузооборот прямого варианта. Морской грузооборот представляет собой количество груза, погруженное на суда или выгруженное из них, т.е. прошедшее через причальный фронт, а также перегруженное на рейде по варианту судно-судно за определенный промежуток времени (год, квартал, месяц, сутки). 16 В своей повседневной деятельности морские порты осуществляется перевалку грузов, поступивших в порт и отправляемых из порта на судах. Они обрабатывают значительное количество железнодорожных вагонов и автомобилей, причем грузы, доставляемые в порт и отправляемые из порта этими видами транспорта, зачастую не грузят на суда и не выгружают из них, а отправляют непосредственно грузополучателям различными видами сухопутного транспорта. Это количество груза не учитывается в морском грузообороте, тем не менее, оно должно найти отражение в общем объеме погрузо-разгрузочных работ, поэтому объем переработки этих грузов принято суммировать с морским грузооборотом, а сумму называют общим грузооборотом порта. Таким образом, общий грузооборот порта - это количество груза прошедшее через причальный фронт, перегруженное на рейде (морской грузооборот), а также погруженное в вагоны, автомашины и выгруженное из них на территории порта (не прошедшее причальный фронт) силами и средствами порта за единицу времени. Грузооборот морской и общий измеряется в физических тоннах. Физическая тонна – это завершенный процесс перемещения 1 тонны груза с момента ее прибытия в порт и до момента отправления. Работу порта обычно характеризует годовой грузооборот. Учет грузооборота ведется на основании коносаментов, по номенклатуре грузов и видам плавания [1]. Грузооборот характеризуется величиной, структурой и ритмичностью прохождения груза через порт. Величина грузооборота зависит главным образом от экономических районов, тяготеющих к порту, производящих и потребляющих грузы. На основании данных учета о производстве и потреблении планирующие органы определяют грузопотоки, тяготеющие к данному порту. Однако сама по себе величина грузооборота не дает полной характеристики порта. Для того, чтобы правильно оценить экономическое значение порта, необходимо учитывать структуру его грузооборота. Под структурой грузооборота понимается: - соотношение ввоза и вывоза грузов через порт морским флотом, т.е. соотношение прибытия и отправления грузов; - распределение грузопотоков по видам плавания; - номенклатура грузов, входящих в грузооборот. Для организации работы порта соотношение прибытия и отправления грузов имеет важное значение. Благоприятным для порта является такое условие, когда количество груза по прибытии соответствует количеству груза по отправлению. В этом случае создается возможность координации работы морского транспорта с другими видами транспорта и ритмичной загрузкой порта. Если ввоз и вывоз грузов распределен равномерно, то структура порта считается сбалансированной. Общий грузооборот порта делят помимо направлений (ввоз-вывоз) по видам плавания: 17 - загранплавание (экспорт и импорт); - в большом каботаже; - в малом каботаже. Заграничное плавание – это перевозка грузов между портами различных государств. Большой каботаж – это такой вид плавания, когда грузы перевозятся между портами одной страны, но находящимися в разных морских бассейнах. Малый каботаж – это перевозка грузов между портами одной страны, в пределах одного моря или бассейна. Номенклатура грузов определяет производственный профиль порта, его специализацию. Это оказывает влияние на устройство порта, характер складских помещений и перегрузочного оборудования, на организацию производства и уровень производственных показателей. В качестве основных можно выделить следующие категории грузов [13]: - генеральные (или штучные грузы), включая лесные; - массовые (навалочные, в том числе зерновые и наливные); - особорежимные (взрывоопасные, рефрижераторные). Номенклатура груза оказывает влияние на устройство порта, характер складских помещений и перегрузочного оборудования, на организацию работ и уровень производственных показателей. Номенклатура груза также определяет специфику порта, его специализацию (узкоспециализированные, общего назначения). Одной из важнейших характеристик грузооборота морского порта является его неравномерность. Как правило, грузопотоки поступают в порт неравномерно в течение года, и эта неравномерность, в отдельных портах достигает высокой степени. Причины неравномерности поступления грузов в порт могут быть различные: замерзаемость портов или отдельных районов бассейна, сезонность грузопотоков, а также обстоятельства конъюнктурного характера, на п р и м е р – условия внешнего рынка (массовые закупки товаров или продажа их). Грузооборот отражает лишь количество груза, которое прошло через порт, но не учитывает того, сколько раз каждая тонна груза перегружалась в процессе перегрузки, и какое количество груза перерабатывалось по прямому варианту. Дополнительные перевалки, производимые с грузом, учитывает такой показатель, как грузопереработка. Грузопереработка – это все количество груза, которое порт перегружает своими силами и средствами по всем вариантам перегрузочных работ. Вариантом называется перемещение груза с одного вида транспорта на другой, на склад и обратно. Вариант показывает начальное и конечное положение груза. Грузопереработка измеряется в физических тоннах и тонно-операциях. При учете грузопереработки в физических тоннах, каждую тонну, проходящую через причалы порта, учитывают только один раз. Тонна-операция – это завершенный процесс перемещения груза в пределах одного варианта. Следует строго различать физическую тонну и тонну-операцию. Каждая тонна груза, проходящая через порт, может перегружаться не18 однократно и создавать несколько тонно-операций, физическая тонна создается только один раз – при погрузке или выгрузке. По характеру прохождения грузов через порт варианты делятся на прямые и складские. Складскими называются такие варианты, при которых погрузка и разгрузка судов в порту связана с размещение грузов на складах порта. Прямыми вариантами называются такие варианты, при которых груз перегружается с одного вида транспорта на другой и обратно, непосредственно без складирования груза на складах порта. Прямые варианты экономически весьма выгодны. Количество груза прошедшее по прямому варианту отражает грузооборот прямого варианта. Наряду с количественными показателями, характеризующими работу порта, в планировании и оценке производственной деятельности используются качественные эксплуатационные показатели, к которым относятся: - коэффициент перевалки груза; - коэффициент транзитности; - коэффициент месячной неравномерности; - уровень комплексной механизации. Коэффициент перевалки представляет собой отношение общего объема грузопереработки к общему грузообороту и определяется по формуле: К пер Qт - оп 1, Qф - т (1.1) где Qт -оп - грузоперарботка порта, т-оп.; Qф- т - грузооборот порта, ф-т. Этот коэффициент показывает, какое количество перевалок совершается в среднем с одной тонной груза с момента ее прибытия в порт до момента отправления. В организации грузовых работ необходимо стремиться к снижению количества перевалок груза и соответственно снижению коэффициента перевалки. В идеальном случае коэффициент равен единице, при условии выполнения всех перегрузочных работ по прямому варианту. Степень применения прямых вариантов переработки грузов в порту характеризуется коэффициентом транзитности, который представляет собой отношение количества физических тонн переработанных по прямом вариантам, к общему количеству физических тонн (общему грузообороту) и выражается формулой: К тр Qпр ф- т Qф - т 1, (1.2) 19 где Qфпр- т - количество физических тонн переработанных по прямому варианту, ф-т. Коэффициента транзитности тесно связан с коэффициентом перевалки груза: чем выше коэффициент транзитности, тем ниже коэффициент перевалки груза. Когда коэффициент транзитности равен единице, это означает что весь груз перегружался по прямому варианту, коэффициент перевалки тоже равен единице, так как при прямых вариантах дополнительных операций с грузом не совершается и с каждой тонной груза совершается только одна перевалка. Одной из важнейших характеристик грузооборота морского порта является его неравномерность. Степень неравномерности прохождения груза через порт по месяцам оценивается коэффициентом месячной неравномерности, который представляет собой отношение максимального месячного грузооборота в году к среднемесячному грузообороту и рассчитывается по формуле: К нер max Qмес n , Qгод (1.3) max где К нер - коэффициент месячной неравномерности; Qмес - мак- симальный месячный грузооборот в году, т; Qгод - годовой грузооборот порта, т; n - количество месяцев навигации порта. По способу перемещения грузов через порт все варианты делятся на: ручные, механизированные, комплексно-механизированные и автоматизированные. К ручным относятся перегрузочные процессы, при применение которых все работы осуществляются без применения перегрузочных средств или при помощи простейших приспособлений (ручные тачки, несамоходные тележки). Если машинами выполняется только часть операций, например, подъем груза из трюма судна и перенос его на берег, а другая часть операций выполняется вручную (укладка груза на захватное приспособление), то такой способ называется механизированным. При комплексной механизации процесса все элементы перегрузочного процесса выполняются машинами, а труд портовых рабочих сводится к выполнению подсобно-вспомогательных операций. Автоматизированными называются такие перегрузочные процессы, которые совершаются без непосредственного участия рабочих, а лишь под их контролем. Уровень комплексной механизации характеризует процент охвата грузовых работ комплексной механизацией и определяется по формуле: 20 УКМ Qткм-оп 100 , Qт -оп (1.4) где УКМ - уровень комплексной механизации, %; Qткм - оп - количество тонно-операций перегруженных комплексно-механизированным способом, т-оп; Qт -оп - общая грузопереработка порта, т-оп. К основным количественным экономическим показателям относят: доходы, расходы, прибыль, фонд заработной платы. К качественным экономическим показателям относят: себестоимость погрузочноразгрузочных работ, рентабельность и ликвидность и т.д. В учебном пособии эти показатели не рассматриваются. Одним из важных показателей является пропускная способность порта. Пропускная способность - это количество определенных грузов, которое порт способен при данной технической оснащенности и рациональном использовании технических средств и рабочей силы перегрузить за определенный промежуток времени с водного транспорт на сухопутный и обратно и с водного на водный транспорт. Пропускная способность порта определяет его максимально возможный грузооборот и должна быть выше расчетного значения последнего. Устанавливают его из условия минимальных потерь от простоя флота, береговых сооружений и оборудования. Пропускную способность порта необходимо систематически увеличивать и ее увеличение должно несколько опережать рост грузооборота. Пропускная способность влияет на интенсивность перегрузочных работ, время стоянки судов в порту под обработкой и на провозную способность флота. Пропускная способность зависит от устройства и оборудования порта, от его производственной мощности, которая определяется: - характеристикой причального фронта (протяженность, глубина, конструкция причалов и их техническое состояние, количество и тип перегрузочных машин, их производительность и техническое состояние); - наличием складских помещений (количество открытых и закрытых складов, их производственные характеристики; расположение складов; специализация складов; оборудование складов и их техническое состояние); - развитием железнодорожных и автомобильных подъездных путей; обеспеченностью порта плавсредствами служебновспомогательго флота; - состоянием средств для внутрипортового перемещения грузов. На пропускную способность оказывают влияние конструктивные особенности судов, организация производства перегрузочных работ. 21 Общая пропускная способность порта равна сумме пропускных способностей всех его причалов по отдельным видам грузов и выражается формулой: m П Пi , (1.5) i 1 где Пi - пропускная способность i-го причала, т.; m - количество причалов в порту. Под пропускной способностью причала понимают количество груза, которое может быть переработано на нем за определенный промежуток времени. По действующим Нормам технологического проектирования портов (НТПМП) различают суточную, месячную и годовую пропускную способность причала. Суточная пропускная способность причала определяется по формуле: Рсут 24 Дч з , tгр tпс (1.6) где tгр - время выполнения грузовых операций, ч., t пс - среднее расчетное время занятости грузового причала производственными стоянками, ч., 24 – количество часов в сутках; з - коэффициент загрузки судна; Дч - чистая грузоподъемность судна, т. Среднее расчетное время занятости грузового причала производственными стоянками зависит от рода груза, типа суда и сезона года. Для некоторых видов грузов и судов нормативное время производственных стоянок приведено в приложении 1. Время грузовых операций определяется по формуле: tгр Дч з , М т / с ч (1.7) где Мт / с ч - судо-часовая норма грузовых работ, т/судо-час. Месячная пропускная способность причала определяется по формуле: Pмес 30 Pсут К зан К мет , (1.8) 22 где Pсут - суточная пропускная способность причала, т.; К зан - коэффициент занятости причала обработкой судов в течение месяца; К мет - коэффициент использования рабочего времени причала по метеоусловиям; 30 – число дней в месяце. Годовая пропускная способность причала определяется по формуле: Ргод 30 Pсут К зан К мет К нер n , (1.9) где n - количество месяцев навигации порта, К нер - коэффициент месячной неравномерности. Количество грузовых причалов, необходимое для переработки в порту груза с расчетным месячным грузооборотом (в месяц наиболее интенсивной работы) определяется по формуле: Nпр max Qмес , 30 Pсут К зан К мет (1.10) max где Qмес - максимальный месячный грузооборот порта в году, т. Полученное в результате расчетов дробное значение Nпр округляют до большего целого числа. В случае несовпадения периодов наиболее интенсивной работы, по отдельным значительным по объему грузопотокам, вследствие резко выраженной сезонности и при возможности совмещения их на взаимозаменяемых причалах по Нормам технологического проектирования морских портов (НТПМП) рекомендуется общее количество грузовых причалов для рассматриваемых грузов соответственно уменьшить [11]. Кроме пропускной способности причала необходимо рассчитывать пропускную способность склада и железнодорожных путей с целью установления их соответствия. Пропускная способность склада характеризуется количеством груза, которое может быть пропущено через склад за определенный промежуток времени (год, навигацию, месяц) при рациональном использовании площади и емкости склада, минимальных сроках хранения груза, передовой технологии складских работ и обеспечения сохранности груза, как во время его хранения, так и при перемещении со склада на склад. 23 На пропускную способность склада оказывает влияние: емкость склада; сроки хранения грузов на складе; оборудование складов, их специализация; техническое состояние складов. Пропускная способность склада определяется по формуле: Пскл Ескл nоб , (1.11) где Ескл - емкость склада, т.; nоб - количество оборотов груза на складе за расчетный период. Расчет складской емкости рассмотрен в главе 2. Количество оборотов груза на складе за расчетный период определяется по формуле: nоб Т , (1.12) t хр где Т - расчетный период, сут.; t хр - средний срок хранения грузов на складе, сут. Средний срок хранения грузов на складе определяется по формуле: m t хр Qi t хрi i 1 m , (1.13) Qсклi i 1 где Qi - количество i-го груза, т.; t хрi - срок хранения i-го груза, сут.; m - номенклатура груза хранящегося на складе; Qсклi - общее количество i-х грузов хранящихся на складе, т. Пропускная способность железнодорожных путей Современные порты имеют разветвленную сеть железнодорожных подъездных путей. При увеличении вагонооборота порта и перегрузки груза по прямому варианту может возникнуть потребность в проверке возможностей имеющихся железнодорожных путей переработать установленное количество вагонов, т. е. определить их пропускную способность. Пропускная способность железнодорожного пути измеряется количеством вагонов, которые могут быть погружены или выгружены на этом пути в единицу времени при минимальных сроках выполнения грузовых и маневровых операций по обработке железнодорожного подвижного состава. 24 Пропускную способность железнодорожных путей принято характеризовать также наибольшим количеством тонн груза, которое может быть погружено в вагоны или выгружено из них в единицу времени при условии применения передовой организации и технологии грузовых работ и выполнения вспомогательных операций, обеспечивающих минимальные сроки обработки вагонов. Суточная пропускная способность железнодорожного пути в вагонах определяется по формуле: Пж/д nвп m К мет , (1.14) где nвп - количество вагонов в одной подаче; m - количество подач вагонов в сутки. Суточная пропускная способность железнодорожного пути в тоннах определяется по формуле: Пж/д nвп m qв К мет , (1.15) где qв - загрузка одного вагона, т. Количество вагонов в одной подаче определяется по формуле: nвп 0,85 Lпр lв , (1.16) где 0,85 – коэффициент, учитывающий противопожарные проходы и проезды; Lпр - длина причала, м.; l в - длина вагона по осям сцепления, м. Количество подач вагонов в сутки определяется по формуле: m 24 , tгр t м (1.17) где t гр - время на погрузку или выгрузку вагонов одной подачи, ч.; t м - время на маневровые работы одной подачи, ч. Судооборот порта Иногда в расчетах используется не грузооборот, а судооборот порта Nс , под которым подразумевается число судов, посещающих порт в течение определенного времени (год, месяц, сутки). 25 Если известны типы судов, посещающих порт, и их грузоподъемность, то годовой судооборот может быть вычислен по формуле: Nс Qгод , Дч з (1.18) где Nс - число судов данного типа, посещающих порт; Дч - грузоподъемность судна, т; з - коэффициент загрузки судна. Общий судооборот порта, очевидно, будет равен сумме (Nс )i где индекс i учитывает суда различных типов. С понятием судооборота связана еще одна транспортная характеристика - судоемкость порта, т. е. число судов, одновременно находящихся в порту у причалов и на акватории. Если известны годовые судообороты различных типов судов (Nс )i , то, зная среднее время t i пребывания в порту каждого из них в сутках, можно определить необходимую судоемкость порта nс . Учитывая возможную неравномерность, судоемкость определяется по формуле: nс (Nc )i t i К нер . n (1.19) 1.6. Обработка судов в портах Период пребывания судна в порту характеризуется двумя величинами – стояночным и сталийным временем. Стояночное время – это время нахождения судна в порту с момента его прихода в порт до момента отправления. Моментом прихода судна в порт считается швартовка судна к причалу или постановка на якорь в пределах внутренних портовых вод. Сталийное время – это время грузовых и вспомогательных операций по нормам, с учетом их максимального совмещения. Счет сталийного времени начинается с момента вручения капитаном судна порту нотиса (официального уведомления о готовности судна к обработке), но с учетом вхождения судна в Норму одновременной обработки судов (НООС). Сталийное время может прерываться, если в процессе работ возникли обстоятельства, препятствующие производству работ (непогода, отсутствие электроэнергии в порту не по вине порта). Контрсталийным временем называют время с момента окончания сталийного время до момента фактического завершения грузовых и вспомогательных операций. 26 Если порт не укладывается в сталийное время и задерживает обработку судна (т.е. стояночное время судна в порту больше сталийного), то он возмещает судовладельцу убытки (демередж) за простой судна за все контрсталийное время в размере 100% от себестоимости содержания судна на стоянке. Если порт производит погрузку и выгрузку ранее установленного срока (т.е. стояночное время в судна в порту меньше сталийного), то судовладелец обязан выплатить порту премию (диспач) в размере 50% от себестоимости содержания судна на стоянке. Производственная деятельность морских портов должна обеспечивать максимальное сокращение стояночного времени судов. Сталийное время определяется по формуле: Т стал Т гр Т всп , (1.20) где Т стал - сталийное время, ч.; Т гр - время грузовых операций, ч.; Т пс - среднее расчетное время занятости грузового причала производственными (не грузовыми) стоянками, ч. Время грузовых операций рассчитывается по формуле 1.7. Если на судне находятся различные грузы и производится выгрузка (погрузка) и погрузка (выгрузка), то время грузовых операций определяется по формуле: Qc1 Qc 2 Qci , ... Мс ч 2 Мс чi i 1 Мс ч1 n Т гр (1.21) где n - количество грузов погруженных или выгруженных, Мс ч1 , Мс ч 2 , Мс чi - судо-часовые нормы грузовых работ, т/судо-час. Во время стоянки судна в порту производят следующие вспомогательные операции: лоцманская проводка, швартовка к причалу и отшвартовка, постановка на якорь и снятие с якоря, оформление прихода и отхода, подготовительные работы (открытие и закрытие трюмов), зачистка трюмов после разгрузки, при необходимости мойка и сушка трюмов и др. Время, положенное на выполнение грузовых работ определяется по соответствующим судо-часовым нормам, которые регламентируются нормативными документами. Действующие нормы грузовых работ дифференцированы для различных производственных условий. В основу дифференцирования положена три фактора: технико-экономическая характеристика порта, характеристика судна и характеристика груза. 27 Судо-часовая норма – это количество груза, которое должно быть выгружено с судна или погруженного на него за один час. Судо-часовые нормы зависят от: - категорийности порта; - группы груза; - группы судна. Порты и портовые пункты в зависимости от условий производства работ и эксплуатационно-технических возможностей объединены в четыре основных группы: А, Б, В, Г. Максимальные судо-часовые нормы установлены для портов категории А. Кроме того, рейдовые и приравненные к ним рыбные порты и портовые пункты Дальневосточного бассейна выделены в отдельные три группы внекатегорийных портов. Порты делятся на группы в зависимости от грузооборота и судооборота, условий выполнения грузовых работ, типа перегрузочной механизации и количества механизированных линий, одновременно используемых на погрузке-разгрузке отдельных судов. Для нормирования грузовых работ все грузы, перевозимые флотом, разделены на группы. Признаком, по которому осуществляется отнесение груза к той или иной группе, является трудоемкость их переработки. Грузы, требующие осторожного обращения, неудобные в переработке, имеющие большой погрузочный объем, и, следовательно, дающие невысокую производительность труда относятся к первой группе (банки консервные, бочкотара, мясо в тушах, деревянная тара россыпью и др.). Также на группу груза влияет род груза, характер и форма тары, масса одного грузового места, степень сыпучести (для навалочно-насыпных грузов), а также физико-химические свойства и особенности груза. Группа груза оказывает значительное влияние на судочасовую норму грузовых работ. Так, н а п р и м е р , судо-часовая норма для первой группы груза (порт сетки А, группа судна – пятая) составляет 19 т/ судо-час, а для шестой группы груза она при прочих равных условиях составляет 100 т/судо-час. Все суда в зависимости от своих конструктивных особенностей, влияющих на трудоемкость и интенсивность грузовых работ, делятся на группы. Минимальные судо-часовые нормы соответствуют судам нулевой группы. Классификация крупнотоннажных судов для расчета судо-часовых норм производится в зависимости от: количества фронтальных грузовых люков на судне; коэффициента конструктивной неравномерности судов; класса грузовых помещений судна. Количество люков определяет количество механизированных линий, которое можно установить на конкретном судне для его грузовой обработки. Однако в ходе погрузки-разгрузки судна количество механизированных линий меняется. Это объясняется конструктивной неравномерностью грузовых помещений, которая оценивается коэффициентом конструктивной неравномерности. Чем меньше коэффициент кон28 структивной неравномерности, тем сложнее организовать грузовые работы на судне. Именно это обстоятельство и учитывается при установлении группы судна для расчета судо-часовых норм грузовых работ. Коэффициент конструктивной неравномерности грузовых помещений определяется по формуле: к к .н wс , nлWн..п (1.22) где w с - грузовместимость всех принимаемых в расчет грузовых помещений судна, м 3 ; n л - количество возможных линий передачи груза; w н.п - грузовместимость наибольшего грузового помещения, м3 . Ухудшенный коэффициент конструктивной неравномерности и понижение класса грузовых помещений снижает группу судна. Классификация грузовых помещений судна проводится в зависимости от размеров грузового люка и протяженности подпалубного пространства от комингса люка до поперечной переборки или бортов (учитывается большее по длине плечо). По мере увеличения подпалубного пространства возрастает трудоемкость грузовых работ. Степень трудоемкости грузовых работ определяется коэффициентом лючности, который определяется по формулам: к люч Sл , Sтр (1.23) к люч Sл.п. , Sп.п. (1.24) 2 где К люч - коэффициент лючности; Sл - площадь люка, м ; Sтр 2 2 площадь трюма, м ; Sл.п. - площадь люковых просветов, м ; Sп.п. - пло2 щадь подпалубного пространства, м . Чем больше коэффициент лючности, тем удобнее производить грузовые работы, так как увеличивается раскрытие палубы и уменьшаются внутритрюмные перемещения груза. Суда высшей группы приспособлены для интенсивного ведения погрузочно-разгрузочных работ и имеют более высокую судо-часовую норму. В некоторых портах применяются коэффициенты, снижающие или повышающие судо-часовые нормы. 29 1.7. Особенности естественного режима побережья Правильная оценка условий естественного режима побережий является одним из главенствующих факторов при проектировании, строительстве и эксплуатации портов и портовых гидротехнических сооружений. Недооценка или невозможность получения необходимых данных по естественному режиму побережья приводит к удорожанию строительства, авариям либо значительным осложнениям в эксплуатации сооружений. Н а п р и м е р п ри строительстве порта Цеара в Бразилии были недостаточно изучены гидрологический режим участка строительства, влияние сооружений на режим движения береговых наносов. В результате через 17 лет после окончания строительства порт был полностью занесен береговыми наносами и прекратил свое существование. При проектировании некоторых гидротехнических объектов на Кавказском побережье Черного моря было недостаточно данных о естественном режиме побережья, в частности по режиму перемещения береговых наносов, вследствие чего после окончания строительства начался размыв береговой полосы южнее этих объектов и интенсивное нарастание пляжей севернее их. Пришлось в процессе эксплуатации объекта запроектировать и осуществить ряд мероприятий для стабилизации береговой полосы. При наличии данных о естественном режиме побережья в достаточном объеме, конечно, весь комплекс вопросов был бы решен при проектировании основных объектов. На средиземном море произошло несколько разрушений оградительных сооружений из-за неточного определения параметров расчетной волны. По этой причине были разрушены оградительные сооружения в испанском порту Валенсия, в итальянских портах Катания и Генуя. Особенно ощутима была катастрофа в Генуе, при которой погибло в порту несколько судов, стоящих под грузовыми операциями. Изучение естественного режима побережья дает возможность правильно выбрать участок строительства порта или гидротехнического сооружения; определить рациональные формы его планового начертания; выявить действительные значения внешних сил действующих на сооружение и, учитывая геологическое строение грунтов, безошибочно выбрать оптимальную конструкцию; установить особенности естественного режима, которые могут препятствовать строительству и эксплуатации порта или гидротехнического сооружения для того, чтобы разработать в проекте мероприятия, обеспечивающие успешную борьбу с разрушительными силами природы. Следовательно, глубокое и всестороннее изучение естественного режима побережья обеспечивает в конечном итоге экономичность строительства и эксплуатации портов и гидротехнических сооружений. На морском побережье соприкасаются три среды - вода, суша и атмосфера. Совокупность природных факторов, характерных для того 30 или иного участка побережья, принято называть естественным режимом рассматриваемого участка побережья. При решении вопросов портостроения необходимо иметь данные о естественном режиме заданного участка побережья за продолжительный промежуток времени. Так, н а п р и м е р , надежные данные о ветрах, колебании уровня, волнении и о других явлениях могут быть получены в результате наблюдений за период не мене 10 лет. Весь комплекс естественных условий подразделяется обычно на топографические, гидрографические, метеорологические, гидрологические, геологические и геоморфологические условия. Все они должны изучаться, не оторвано друг от друга, а в их взаимосвязи и закономерностях. 1.7.1. Топографические и гидрографические условия К топографическим условиям относятся характер контура и особенности рельефа берега. Отдельные участки берега могут быть прямыми, вогнутыми или выпуклыми. Можно отметить следующие формы очертания береговой полосы: залив – часть моря или океана, значительно вдающаяся в материк (например, Финский, Рижский и т.д.). бухта - небольшой залив, в значительной степени защищенный от ветров и волнения (Золотой Рог, Новороссийская бухта и т.д.). фиорд - узкий извилистый залив, глубоко врезающийся вглубь материка (иногда на 50 км и более). Фиорды отличаются большими глубинами и крутыми берегами (Согне-фиорд в Норвегии). губа - узкий морской залив, глубоко (на несколько десятков, даже сотен километров) врезающийся в сушу, в который впадает река (Онежская, Обская и многочисленные губы Кольского залива). лиман - затопленная морем устьевая часть долины реки. В зависимости от степени питания речной водой лиманы бывают открытыми, т.е. сообщающимися с морем узкими протоками (одним или несколькими), и закрытыми, отделенными от моря песчаной косой, называемой пересыпью. Лиманы сохраняют характерную извилистость речной долины. лагуна – разновидность закрытого лимана небольшой площади со сравнительно малыми глубинами, отделенное от моря косой либо сообщающееся с морем узким протоком. мыс - выступающая в море часть возвышенного берега (Астафьева, мыс Ильи около Феодосии и др.). дельта - устьевая часть реки в виде ряда рукавов (протоков), отделенных один от другого отмелями и островами, образованными отложениями наносов реки. Это название происходит от греческой буквы , 31 которую напоминает по форме устьевой участок реки Нила. Дельты крупных рек занимают огромные площади. Дельта реки Волги простирается в глубь суши примерно на 200 км. и вдоль моря на 250 км. Характерными видами подводного рельефа являются: банки - местные возвышения морского дна, располагающиеся, как правило, грядами, параллельными отмелым берегам. бар – подводная отмель, образующаяся в море неподалеку от устья реки. Под гидрографическими условиями понимается рельеф дна моря в районе проектируемого порта. По рельефу дна различают два вида берегов: - приглубый берег, например берега Крыма, Кавказа; - отмелый берег, например берега Финского залива, Азовского и Каспийского морей и т.д. Рельеф дна часто не соответствует рельефу берега: у крутого берега могут быть малые глубины, а у низменного – большие. Особенностью рельефа дна моря в прибрежной зоне является уменьшение уклона по мере удаления от берега, а также сглаженность рельефа по сравнению с рельефом суши. С точки зрения устройства порта, особенности рельефа дна могут быть представлены тремя типами: 1) изобата, соответствующая проектной глубине входа в порт (1215 м), расположена от уреза на расстоянии 800-1200 м. В этом случае оградительные сооружения возводят на глубине более 12-13 м. и подходного канала не требуется; 2) отмелые берега, где проектная глубина отстоит от уреза на несколько (иногда на десятки) километров. В этом случае необходимо устройство подходного канала; 3) приглубые берега, когда глубины 10-12 м. отстоят от уреза на расстоянии 100-200 м. Здесь требуется возводить оградительные сооружения на больших глубинах либо создавать акваторию, искусственно врезанную в берег. При оценке топографических условий с точки зрения выбора места для строительства порта надо руководствоваться следующими соображениями. Бухта или залив представляет собой более или менее защищенную от волнения и заносимости акваторию. В связи с этим порт или вовсе не нуждается в оградительных сооружениях, или должен иметь их короткими. Мыс представляет собой наименее удобное место для строительства порта, так как акватория, примыкающая к нему, открыта с многих направлений морскому волнению, а территория мыса в ряде случаев недостаточна для размещения береговых устройств порта. Участок, ограниченный более или менее ровной береговой линией, будучи открыт для волнения, имеет в то же время некоторые преимуще32 ства, так как представляет большие удобства для строительства большего порта и не служит препятствием для дальнейшего его развития. Лиманы (лагуны) являются весьма удобными для размещения в них морского порта, так как они хорошо защищены от морского волнения и нуждаются лишь, как правило, в устройстве коротких молов (шпор) на выходе в море, главным образом для ограждения от заносимости входа и создания защиты от волнения судам, входящим в порт и выходящим из него. Устьевые участки рек, особенно крупных, представляют значительные транспортные удобства. Сам порт часто располагается в отдалении от места впадения реки в море, которое чаще всего ограждается молами для уменьшения заносимости входного канала. Влияние надводного и подводного рельефа сказывается на выборе места для порта следующим образом. Крутой берег представляет мало удобств для устройства порта, так как это сопряжено с большим объемом земляных работ, зачастую скальных. Кроме того, следует учесть возможные затруднения с прокладкой подъездных путей, особенно железнодорожных. Таким образом, наиболее удобной является пологая береговая полоса. Что касается подводного склона, то крутой имеет то основное преимущество, что большие глубины находятся вблизи уреза, в результате чего отпадает необходимость в строительстве канала и резко сокращается объем дноуглубительных работ, как во время строительства, так и при эксплуатации. В то же время слишком близкое расположение больших глубин вызывает необходимость строительства на них оградительных сооружений, что приводит к значительной их стоимости. При впадении реки в неприливное море и значительном количестве наносов резко снижается скорость реки, в результате чего происходит отложение наносов и образуются отмели (бары), входящие в состав речной дельты. При впадении реки в приливное море приливы и отливы создают значительные течения, препятствующие отложению наносов. В таких случаях в результате взаимодействия реки и моря устьевой участок приобретает воронкообразное очертание, которое носит название эстуария. 1.7.2. Метеорологические условия К метеорологическим условиям относят явления, происходящие в атмосфере. Для портостроения, эксплуатации портов и для судоходства особый интерес представляют ветры, туманы, осадки, температура воздуха и воды, ледовый режим. От ветра зависит направление и интенсивность волнения, что наиболее существенно влияет на компоновку и размеры оградительных 33 сооружений. По международной шкале Бофорта скорости ветров подразделяются на 12 баллов (таблица 1.1). Таблица 1.1 Скорость ветра Баллы м/сек 0 0-0,5 Характеристика ветра Штиль 1 0,6-1,7 Тихий 2 1,8-3,3 Легкий 3 3,4-5,2 Слабый 4 5,3-7,4 Умеренный 5 6 7,5-9,8 9,9-12,4 Свежий Сильный 7 8 12,5-15,2 15,3-18,2 9 18,3-21,5 Крепкий Очень крепкий Шторм 10 21,6-25,1 11 25,2-29,0 12 более 29 Сильный шторм Жестокий шторм Ураган Действие ветра Полное отсутствие ветра, дым из труб поднимается вертикально Дым из труб поднимается не совсем отвесно Движение воздуха ощущается лицом, шелест листьев Колеблются листья и мелкие сучья, развиваются легкие флаги Колеблются тонкие ветви деревьев, ветер поднимает пыль и клочки бумаги Колеблются большие сучья Колеблются большие ветки, гудят телефонные провода Качаются небольшие стволы деревьев Ломаются ветви деревьев, трудно идти против ветра Небольшие разрушения, срываются дымовые трубы и черепица Значительные разрушения, деревья вырываются с корнем Большие разрушения Опустошительное действие Направление и сила ветра определяется на метеорологических станциях различными приборами в зависимости от степени оборудования станций. Наиболее простым и дешевым прибором является флюгер Вильда, более совершенный прибор анимометр, относительно совершенным является анемограф – прибор, которым записывается, как сила ветра, так и его направление. Направление ветра обозначается по сторонам света (по румбам) откуда он дует. Ветровой режим наиболее полно и наглядно характеризуется диаграммой, которая называется «розой ветров» (рисунок 1.1). «Розу ветров» строят на восьми радиусах, совпадающих с направлением главных румбов. Все ветры разбивают по скоростям на несколько групп. Для каждой группы по любому направлению определяется по34 вторяемость в процентах от общего числа наблюдений. Затем от центра диаграммы в определенном масштабе наносят круг, соответствующий штилю. Далее, по каждому направлению, откладываются в масштабе отрезки, соответствующие первой группе ветров, от конца вектора первой группы - соответствующие второй группе и т.д. Направление с наибольшим повторением ветров называется господствующим. Рисунок 1.1 – Роза повторяемости ветров Туманы образуются вследствие конденсации водяных паров в зависимости от степени влажности воздуха. Туманы оказывают значительное влияние на судоходство и на расположение, размеры и оборудование навигационной обстановки на подходах к портам. При плохой видимости (в частности, в густых туманах) прекращается работа на портальных кранах. На основании наблюдений составляют таблицы с указанием количества дней с туманами по месяцам для данного района. Осадки выпадают при охлаждении атмосферы, предельно насыщенной водяными парами, в виде дождя, снега, крупы, града или осаждаются из воздуха при конденсации водяных паров в виде инея, росы, гололеда, изморози. Количество осадков выражается толщиной слоя воды в миллиметрах. Распределение осадков на земной поверхности весьма неравномерно и колеблется в пределах 250-14 000 мм в год. Осадки влияют на эксплуатационный режим портов. Длительный период дождей затрудняет эксплуатационную деятельность, вынуждая прекращать операции с грузами, боящимися влаги (цемент, зерно, мука и др.). Эти обстоятельства учитывают при проектировании комплексов. Количество осадков учитывается при проектировании дренажных и ливневых коммуникаций, предохраняющих территорию порта от затопления и размывов. Средние значения коэффициента, учитывающего простои из-за осадков, приводятся в Нормах технологического проектирования морских портов. 35 Температуру воздуха и воды измеряют на гидрометеостанциях в те же сроки, что и параметры ветра. Данные оформляют в виде годовых графиков хода температуры. Основное значение этих данных для портостроения состоит в том, что они определяют сроки замерзания и вскрытия бассейна, от чего зависит длительность навигации. Также температура существенно влияет, например, на ход и организацию строительных работ, на производство погрузочно-разгрузочных работ. В НТПМП устанавливаются пределы температур наружного воздуха. Так в Балтийском и Южном бассейнах работы прекращаются при температуре -250, в Северном и Дальневосточном бассейнах при -310 и т.д. Температура воды влияет на плотность воды, которая зависит от солености воды. При одинаковой температуре осадка судна в пресной воде в 1,03 раза больше, чем в морской. Резкое изменение температуры воды от 5 до 300 приводит к увеличению осадки судна на 0,5%. Длительность навигации зависит от сроков замерзания и вскрытия бассейна. В зависимости от солености морская вода замерзает при температуре от -0,50 до -2,20. В портах должны быть гидрометеостанции или соответствующие бюро погоды. В задачи последних, в частности, входит предостережение о приближении угрожающих метеорологических явлений. В предупреждениях о штормах указывают время, когда ожидается шторм, район распространения, направление и сила ветра в баллах, а также ожидаемое волнение моря. По получении таких сведений в порту поднимают штормовой сигнал. В задачу бюро погоды входит также оповещение об ожидаемом значительном подъеме или спаде уровня воды, о замерзании, вскрытии и очищении моря ото льда. 1.7.3. Гидрологические условия Под гидрологическими условиями следует понимать весь комплекс явлений, связанных с изменениями и движениями, происходящими в водной среде. Из них важнейшими факторами, которые приходится учитывать при строительстве и эксплуатации портов являются колебания уровня воды, приливы и отливы, волнения, морские течения, физико-химические свойства морской воды, ледовый режим. Колебания уровня моря вызываются действием ветра, астрономическими влияниями (приливы и отливы), стоком речных вод, изменением атмосферного давления. Перечисленные факторы часто действуют одновременно. Этот фактор является решающим при назначении судоходных глубин акваторий и подходи каналов, отметок незатопляемой портовой территории, а также размеров портовых гидротехнических сооружений. Колебания под действием ветра характеризуются отсутствием регулярности и периодичности. При продолжительных ветрах с моря наблюдается некоторое повышение уровня вблизи берега, называемое 36 нагоном. При обратном направлении ветра образуется сгон воды - понижение уровня. Величины нагона и сгона зависят от скорости и продолжительности ветра, а также от разгона (длины водной поверхности, которая подвергается действию ветра). Большое значение имеет очертание берегов в плане. Так, на открытых побережьях нагон и сгон меньше, чем в заливах и бухтах. Наибольшие изменения уровня моря под действием ветра наблюдаются в устьях рек, имеющих воронкообразную форму, на которых помимо нагона с моря, дополнительно повышается уровень вследствие ветрового торможения стока речной воды. В результате нагонный подъем может достигать нескольких метров, например нагон в устье реки Невы – 4 м., сгон 1,35 м. [6]. Кроме действия ветров, колебания уровня моря могут быть вызваны изменением атмосферного давления (при уменьшении или увеличении его на 1 мм. рт. ст. уровень воды изменяется на 1,3 см), испарением и стоком речных вод. В результате наложения этих факторов образуются сезонные колебания, которые для внутренних морей (Черного, Азовского, Каспийского и др.) составляют в среднем 0,3 - 0,4 м. Приливы и отливы возникают от притяжения водной оболочки Земли Луной и Солнцем. В зависимости от положения данного пункта Земли по отношению к равнодействующей притяжения Луны и Солнца два раза в сутки уровень моря достигает максимума (полная вода) и минимума (малая вода). На величину приливов влияют также очертания и форма побережья, глубины, ветры, речной сток и др. Приливо-отливные колебания в разных районах земного шара далеко не равномерны. В открытом океане и в большинстве пунктов открытого побережья материков приливы не превышают 1,5 - 2 м. Однако в вершинах длинных заливов и в узких проливах эта величина значительна. Так, в заливе Фанди (Северная Америка) наблюдается самый значительный в мире прилив с амплитудой 18 м. Колебания уровня воды в устьевых портах вызываются изменением стока речных вод и уровня моря, а также ветровым воздействием. На уровень рек, впадающих в приливные моря и океаны, большое влияние оказывают приливы. В зависимости от уклона дна реки влияние прилива распространяется иногда на значительные расстояния от устья реки. Так, на р. Амазонке это расстояние доходит до 1400 км. В замкнутых морях имеют значение вековые колебания уровня моря, вызываемые изменением климата, геологическими явлениям (подъем или понижение берега). Эти процессы хотя и развиваются медленно, однако в некоторых случаях могут иметь существенное значение. Исследования показывают, что в течение нескольких столетий уровень Каспийского моря подвергался значительным изменениям, так за последние 40 лет произошло снижение горизонта воды на 2,5 м. В связи с тем, что уровень моря по различным причинам подвержен колебаниям, достигающим иногда значительных размеров, существенное значение имеет выбор отсчетного уровня для назначения глу37 бин, обеспечивающих судоходство на подходных каналах, в акваториях и непосредственно у причалов. Это требование можно полностью удовлетворить, если в качестве отсчетного принять самый низкий уровень воды, наблюдавшийся за много лет. В таком случае объем дноуглубительных работ и стоимость причальных сооружений значительно возросли бы, это не оправдывается тем, что наинизший уровень наблюдается крайне редко. Поэтому, согласно действующих у нас НТПМП, отсчетный уровень выбирают исходя из критерия обеспеченности уровней. Обеспеченность какого-либо уровня выражается процентом повторяемости (или числа случаев) всех уровней выше данного. Отсчетные уровни для различных участков устьевых рек следует назначать с учетом поверхностного уклона рек. Волнение имеет существенное значение для эксплуатационной деятельности порта и для судоходства. Основными причинами образования волн являются ветры, сейсмические и вулканические воздействия, приливо-отливные факторы, волны, возникающие во время паводков, при движении судна и др. Для портов и судоходства наибольший интерес представляют ветровые волны. Различают вынужденные волны, развивающиеся при непрерывном воздействии ветра, и волны зыби, распространяющиеся еще некоторое время после прекращения ветра. Волны характеризуются высотой, длиной, периодом, видимой скоростью перемещения и крутизной. Вблизи побережья меняются элементы волны, ее профиль и происходит поворот ее фронта. Это явление называется рефракцией. Фронтом называется линия, проведенная вдоль гребня данной волны. Перпендикулярные к фронту линии называются лучами волны. Физическая сущность рефракции в уменьшении скорости волны с уменьшением глубины. Поэтому у берега различные точки волны будут иметь разные скорости, что вызывает поворот и искривление волнового фронта (рисунок 1.2). Рефракция волн влияет на формирование береговой полосы и, особенно, на корневые участки оградительных сооружений. Практика эксплуатации некоторых портов показывает, что при неудачной компоновки волнозащитных сооружений, происходит волнение на внутренней акватории, что создает эксплуатационные помехи. Даже при наилучшем расположении внешних оградительных сооружений в ворота порта проникает волна той или иной высоты (рисунок 1.3). 38 а) прямолинейного; б) выпуклого; в) вогнутого Рисунок 1.2 – Рефракция волн у берега Рисунок 1.3 – Дифракция волн на акватории порта При удачной планировке ограждений высота волны на акватории быстро уменьшается. Это явление называется дифракцией. Физический смысл данного явления заключается в следующем, энергия волнового движения, приходящаяся на участок фронта волны, равный ширине ворот, распределяется на более широкий фронт, а поэтому на единицу ширины приходится меньшее количество волновой энергии. Это сопровождается уменьшением высоты волны, скорости ее распространения и пр. Кроме того, волна затухает и потому, что происходит гашение ее энергии на границах водной среды (у дна, у стенок оградительных и причальных сооружений). Защита акваторий от волнения является необходимым условием обеспечения нормальной эксплуатационной деятельности портов. Обеспечение достаточной защищенности зависит от расположения и 39 протяженности внешних оградительных сооружений, направления волны, подходов к порту и других факторов. Высота волн зависит в основном от размеров, глубин и ветрового режима водоемов. По данным наблюдений, высота волн в океане в отдельных, редких случаях достигает 15 - 30 м. и более, но чаще всего она составляет 8 - 10 м. с периодом 8 - 10 сек. при длине 150- 200 м. и иногда 600 -800 м. Сейсмические волны цунами возникают вследствие подводных толчков или вулканических воздействий и отличаются значительной длиной. Высота их в океане сравнительно невелика, но у берегов достигает иногда 40 м. при значительной скорости распространения (20 м/сек. и более). Они могут разрушить береговые сооружения, хотя для судов в открытом море серьезной опасности не представляют. Приливные волны наблюдаются в строго определенные сроки, форма их движения поступательная. Морские течения образуются ветрами, приливо-отливными явлениями, разностью плотностей морской воды, волнением и др. По продолжительности различают постоянные, периодические и временные течения. К постоянным относятся течения Гольфстрим, Куро-Сиво, Северо-Атлантическое и др. Они обусловлены постоянной разницей плотности воды в различных частях океана. Периодические течения образуются вследствие приливо-отливных явлений. Вблизи берега они знакопеременные: при приливе - в сторону берега, при отливе - наоборот. В открытом море приливные течения почти незаметны. Однако в проливах, бухтах и устьях рек, скорость их достигает 3 м/сек. и более. В устьях рек особенно значительны отливные течения, вызванные накоплением речных вод при приливе. К временным относятся течения, вызванные ветровым воздействием, а также действием волнения у берегов, сопровождающегося нагоном воды. Форма и рельеф берега и морского дна существенно влияют на ветровые течения, особенно в мелководной зоне. Эти факторы во многом определяют направление и скорость течений, содержание в них взвешенных наносов. Картина ветровых течений осложняется влиянием сопутствующего волнения с образованием нагонов, вызывающих дополнительные донные противотечения. Скорости течений, вызванных ветровым воздействием, колеблются от нескольких сантиметров до 1-1,5 м/с. В открытом море на направление ветровых и компенсационных течений заметное влияние оказывает вращение Земли, вследствие чего водные массы в северном полушарии отклоняются вправо, а в южном влево. Этим объясняется направление Гольфстрима - от экватора на северо-восток. По этой же причине ветровые течения в океанах и открытых морях отклоняются от направлений ветра. Тщательное изучение течений в районе побережья, примыкающего к порту, имеет существенное значение для правильного расположения 40 в плане морских гидротехнических сооружений, трасс подходных каналов, борьбы с заносимостью и т.д. Ледовый режим определяет толщиной льда, его прочностью, сроками образования и вскрытия. Существенное значение имеют подвижки ледяных полей и характер ледохода. Ледовый режим имеет большое значение для судоходства и эксплуатационной деятельности порта. Для портов имеет значение продолжительность ледостава, который может приостанавливать работу порта или приходится задействовать ледоколы. Первые подвижки льда и льдин при ледоходе оказывают значительное силовое воздействие на сооружения. В отдельных случаях необходимо устраивать льдозащитные сооружения. 1.7.4. Физико-химические свойства морской воды В состав морской воды входит много солей, основными из которых является хлористый натрий - 80%, хлористый магний - 10% и сульфаты 10%. Соленость морской воды выражают в промилях (количество соли 0 в граммах, содержащихся в 1 кг воды). Обозначение промилей – /00. У выхода рек соленость падает. Кроме солей морская вода может содержать до 100 мг/л свободной агрессивной кислоты, вода Черного моря насыщена сероводородом. Морская вода населена большим количеством животных и растительных организмов, которые образуют биологическую агрессию, способствующую разрушению некоторых видов строительных материалов. Воздействие морской воды по отношению к строительным материалам гидротехнических сооружений разделяется на несколько зон. Первая зона - надводная, никогда не затапливается, находящаяся под влиянием морских брызг и испарений. Вторая зона - зона переменного увлажнения, расположена на уровне колебания моря при волнении, приливо-отливных явлениях. Третья зона - подводная, расположена ниже уровня воды и не соприкасается с атмосферным воздухом. Четвертая зона - зона морского дна. Под воздействием гидрофизических, гидрохимических и гидробиологических факторов происходит разрушение гидротехнических сооружений и снижается их долговечность. Основные материалы, применяемые в морском гидротехническом строительстве - это камень, металлы, бетон и железобетон, дерево, резина и др. Гидрофизическим факторам (переменное обмерзание и оттаивание) подвержена зона переменного горизонта (вторая). Замерзание воды в порах бетонных и железобетонных изделий приводит к появлению мелких волосяных трещин, через которые проникает агрессивная вода и происходит коррозия арматуры и разрушение бетона. Поэтому на стадии строительства необходимо применять морозостойкие, водо41 непроницаемые, высокопрочные плотные бетоны и предусматривать специальную защиту сооружения в пределах переменного уровня. Зона переменного увлажнения подвержена интенсивному разрушению также и из-за воздействия льда, истирающего бетон при его подвижках. Гидрохимические факторы наиболее интенсивно происходят также в зоне переменных горизонтов воды и медленнее в подводной зоне. Гидрохимический процесс в железобетонных конструкциях вызывается химической реакцией гипса при соединении с трехкальциевым алюминатом, содержащимся в цементе, в результате чего образуется цементная бацилла (соль Деваля), которая приводит к увеличению объема вещества в 2,5 раза, растрескиванию бетона и нарастающему процессу разрушения бетона. Находящаяся в морской воде агрессивная углекислота разрушает пленку из карбоната кальция, обращаясь в вещество, легко растворимое в воде. Быстрое разрушение бетона (около 10 лет) происходит также из-за пониженной плотности бетона Наибольшая коррозия металлов происходит во второй зоне в условиях периодического смачивания поверхности водой и избыточности кислорода. Ниже уровня воды коррозия металлов менее интенсивна. Опасная зона находится на границе «грунт-вода», т.е. на уровне дна. К гидробиологическим факторам относят влияние древоточцев, гниение и органические обрастания сооружений. В морях России наблюдаются древоточцы 2-х групп (Тередо и Лимнория). Тередо - это моллюск червевидной удлиненной формы (шашень), достигает длины 14-30 см и разрушают деревянные элементы параллельно волокнам древесины. Ходы Тередо не пересекаются и на поверхности дерева повреждения не заметны. Главным образом, древесина разрушается в подводной части, однако в части сооружения, погруженные в грунт, они не проникают. Эти моллюски распространены в Черном и Дальневосточном морях. Срок службы деревянных элементов гидротехнических сооружений в районе Новороссийска, Батуми менее 1 года. В Одессе - 15-20 лет, в Дальневосточных портах - от 1 года до 3 - 5 лет. Лимнории - это ракообразные размером в длину 3-5 мм, диаметром 2-3 мм. Они проделывают ходы на расстоянии не более 5 мм от поверхности, а после того, как наружный подточенный слой отвалился, приникают глубже. Выше поверхности воды и ниже дна деятельность древоточцев не наблюдается. Интенсивность действия древоточцев зависит от степени солености и загрязненности морской воды и ее температуры. При солености 0 0 воды менее 5 /00 тередо гибнет, а при солености 12 /00 свободно разви0 вается. Лимнория не может существовать при солености ниже 15-16 /00, 42 наиболее интенсивное развитие Торедо происходит при температуре 18-30°С. Деревянные гидротехнические конструкции подвергаются также гниению: различного вида грибы превращают дерево в труху. В сухом виде и под водой древесина не гниет. 1.7.5. Геологические условия Все портовые сооружения, молы и волноломы, набережные и пирсы, склады и служебные здания, железнодорожные и подкрановые пути располагаются на грунтах, которые должны обеспечить устойчивость сооружений для нормальной их эксплуатации. Кроме того, при строительстве и эксплуатации порта приходится учитывать состояние грунтов дна портовых акваторий (при проведении дноуглубительных работ и выборе якорной стоянки судов). Грунты, используемые в качестве оснований для сооружений, разбиваются на следующие группы [16]: - глинистые, так называемые связные грунты, которые в свою очередь подразделяются на супеси, суглинки и глины. Отличительной особенностью этих трех видов глинистых грунтов является степень их пластичности; с увеличением содержания песчаных частиц пластичность уменьшается. Глинистые грунты, обладающие в природном состоянии видимыми невооруженным глазом порами, называются макропористыми, или лессовидными. - илы – это глинистые грунты в первоначальной стадии своего формирования, насыщенные водой и содержащие органические примеси. Их отличительная особенность – нельзя удержать на ладони. - песчаные грунты, которые являются сыпучими в сухом состоянии и не обладают свойствами пластичности, содержащие менее 50% частиц крупнее 2 мм. - крупно-обломочные несцементированные грунты, содержащие более 50% частиц крупнее 2 мм, которые в свою очередь подразделяются на щебенистый грунт (при преобладании окатанных частиц - галечниковый) и дресвяный (при преобладании окатанных частиц - гравийный). Щебенистый (галечниковый) грунт отличается от дресвяного (гравийного) содержанием более крупных частиц. У первого частицы крупнее 10 мм содержатся более 50%, у второго - частицы крупнее 2 мм. - скальные грунты представляют собой породы, залегающие в виде сплошного массива или трещиноватого слоя. Кроме этих основных групп, в толще грунтов иногда встречается торф, представляющий органическую горную породу, состоящую из остатков болотных растений, сгнивших при недостаточном доступе воздуха. Торфяные грунты характеризуются большой сжимаемостью. Во многих портах территории образованы так называемыми насыпными грунтами. Они часто неоднородны и неплотны. 43 Наиболее благоприятны в качестве оснований для сооружений песчаные и дресвяные грунты, а также скальные при достаточной толщине слоя. Несущая способность глинистых грунтов зависит от их плотности, на которую в свою очередь влияет влажность грунтов. Некоторые глинистые грунты обладают способностью давать осадку возведенным на них сооружениям в течение длительного времени, измеряемого часто годами. Илистые грунты наименее пригодны для возведения на них сооружений. Особенно неблагоприятны наклонно залегающие грунты. Глинистые грунты, которые могут быть подвергнуты действию низких температур, обладают способностью пучиться, что может привести к деформации сооружений. Для якорной стоянки благоприятны глина, плотный ил и глинистый или илистый песок. Мягкая глина, чистый песок или гравий, особенно скалистые грунты, не обеспечивают надежной стоянки судов на якоре. Существенную роль при строительстве и эксплуатации сооружений играют грунтовые воды. При составлении проекта того или иного сооружения должен быть изучен режим грунтовых вод, который характеризуется колебанием их уровня в различные времена года, а также химическим составом, определяющим степень агрессивности для материала сооружения. Должна быть изучена также скорость движения грунтовых вод для определения возможности размыва грунтов основания сооружений и их неравномерной осадки. Следует иметь в виду, что в грунтах, образующих портовую территорию, вода залегает на сравнительно малой глубине, учитывая близость морской (или речной - в устьевых портах) воды. Грунтовые воды - одна из главных причин образования оползней, которые часто имеют место на крутых берегах морей. Вместе с деятельностью морского прибоя грунтовые воды часто приводят к весьма значительным смещениям масс горных пород. Во время оползней в приурезовой зоне обыкновенно появляется вал выпирания, который затем в течение более или менее продолжительного времени размывается морским волнением. Строительные свойства грунтов определяются в геотехнических лабораториях путем исследования и испытания образцов грунтов, извлекаемых в процессе бурения, а также путем испытания грунтов в натуре. Выбор места расположения порта, проектирование портовых сооружений и подходных каналов требуют предварительного проведения широких инженерно-геологических и геоморфологических исследований. 1.7.6. Изменение береговой линии и глубин. Движение наносов Под действием морского волнения, течений и некоторых других факторов естественного режима происходит непрерывное изменение берегов, которое в значительной степени зависит от грунтов, составля44 ющих берега. Процесс изменения последних заключается в разрушениях и размывах в одних местах и намывах в других. В прибрежной мелководной зоне, где воздействие волны на берег наиболее активно, откладываются грубозернистые обломочные осадки: непосредственно у берега - валуны, галька, гравий, далее в море - песок, вначале крупнозернистый, затем разнозернистый и мелкозернистый, и, наконец, ил. Галечники образуются в результате разрушения скал и отдельных глыб и валунов; пески являются следующей стадией разрушения крупнообломочного материала; илы завершают стадию разрушения обломочного материала. Крупнообломочные породы - глыбы, валуны, галька - наиболее распространены в зоне прибоя, но встречаются также на глубинах до 60 м, реже - на больших глубинах. Пески чаще всего распространены в прибрежной зоне, залегая полосой различной ширины на глубину до 15 - 20 м, а иногда 200 м. Пески являются продуктами разрушения суши морями и реками. Илы образуются в мелководных заливах, лиманах, лагунах, т. е. на изолированных от моря участках либо на открытых участках моря на глубинах свыше 20 - 40 м. Эта зона занимает большую часть поверхности материковой отмели (полоса с глубинами до 200 м). Органические отложения могут образоваться в особых условиях материковой отмели, когда поступление обломочного материала незначительно. Выносимые реками наносы откладываются в море. Эти отложения отличаются слоистостью и могут достигать большого развития, как по площади, так и по толщине (до 300 м. и более). Отложения, образующие дельты, в основном состоят из песков, песчаных глин, песчаных илов, илов и растительных остатков. Гравий и галька, как и отложения известняка, встречаются редко. Работа моря на крутых берегах заключается в следующем: - разрушение берега моря; - обтачивание или шлифование разрушенного материала; - перенесение материала; - отложение продуктов разрушения. Первые три процесса носят название абразии. Например, на берегу Азовского моря за 40 лет размыт берег на глубину 500 м. вглубь материка, причем смыта часть поселка. На пологом берегу последний всплеск прибойной волны в самой верхней части склона быстро всасывается, образуется слой из песка, гравия и гальки - так называемый береговой вал, имеющий вид слегка вогнутой гряды. Во время сильных бурь на мелководном подводном береговом склоне образуются песчаные отмели - подводные валы, располагающиеся на некотором расстоянии от берега, параллельно ему, ино45 гда несколькими рядами. Они отделены от берега и разделены между собой более или менее глубокими ложбинами. При бурях подводные валы в некоторых случаях могут превращаться в надводные валы и постепенно соединяться с берегом. Изменяют конфигурацию берега и ветры, которые могут сдувать легкие высохшие частицы в море или нести их внутрь материка. В последнем случае при наличии ветров, длительно действующих в сторону берега, вдоль морского берега образуются валы, называемые дюнами. Они перемещаются по направлению господствующего ветра, сохраняя при этом свою форму. Их высота может достигать 100 м и более. По мере продвижения дюн вглубь берега на их месте возникают новые дюны, таким образом, сыпучими песками захватываются обширные участки суши. Скорость движения дюн колеблется в широких пределах, но обычно не превышает 20 - 25 м. в год. В ряде случаев по берегам морей наблюдаются так называемые карстовые явления. Карст - это пустоты, образованные в растворимых водой горных породах, преимущественно известняках. Они имеются, в частности, на Черном море у берегов Крыма и Кавказа. Морским сооружениям иногда могут создавать угрозу обвалы и осыпи. Обвалом называется явление, когда масса породы под воздействием силы тяжести, поверхностных и подземных вод и выветривания мгновенно обрушиваются вниз. Продукты разрушения горных пород (в результате выветривания), скатывающиеся вниз по склону и скопляющиеся у его подножья, называют осыпями. На крутых берегах морей часто наблюдаются оползни. Так называют смещения масс горных пород вниз по склону, происходящие под влиянием силы тяжести. Взаимные воздействия между морем и сушей охватывают широкую зону, называемую побережьем. Часть берега, где происходит накат волн, называют пляжем, иногда эту часть побережья называют волно-прибойной террасой. Большие удары волн испытывают высокие береговые обрывы. Если берег пологий, то прибойные волны меньше и разрушительная сила их слабее. На плоских и низменных берегах чаще происходят процессы не размыва, а отложения. Выступающие части берега постепенно разрушаются, в углублениях же происходят аккумуляция и увеличение площади суши. В результате этих процессов береговой контур стремится выровняться. Приглубые берега с крутым наклоном подводного откоса обычно разрушаются, и дно перед ними становится более отлогим. Наоборот, у отмелых берегов с весьма пологими подводными откосами береговая линия выдвигается в море вследствие накопления перед ней наносов, но подводный склон у нового берега делается более крутым. Передвигаемые вдоль берега волнением и течением наносы могут откладываться там, где уменьшается их скорость. Обычно такое явление происходит в случае изгиба берега. Отложения наносов у изгиба 46 берега образуют косы. Все морские косы начинаются, как правило, у крутого поворота берега, причем линия внешней (морской) стороны косы представляет прямое продолжение береговой линии. Все аккумулятивные формы со стороны моря имеют береговой вал. Движение наносов. Наносы на пляже и на подводном прибрежном склоне находятся в постоянном движении вследствие воздействия на них течения и волнения. Основную роль в передвижении наносов играет волнение, когда орбитальные скорости могут достигать значений, способных перемещать даже крупную гальку. Так, например, на Кавказском побережье наблюдались случаи, когда во время шторма всплесками волн галька забрасывалась на балконы зданий, стоявших у берега и возвышающихся над морем до 10 м. Морские течения ввиду незначительной их скорости играют ведущую роль в передвижении мельчайших частичек. Перемещение наносов зависит от крупности их частиц и от скорости струй воды. При волнении частицы воды у дна движутся с переменной скоростью и направлением, соответственно этому движутся и наносы. Скорости движения воды при прохождении, гребня волны значительно больше, чем при прохождении ее впадины, поэтому частицы наносов определенной крупности будут продвигаться только к берегу, что и ведет к намыву пляжа. В то же время очень мелкие частицы, не требующие большой скорости для своего передвижения, перемещаются, в конечном счете, в сторону моря, так как период прохождения впадины волны всегда значительно больше, чем у гребня. Наносы в зависимости от способа передвижения могут быть: - взвешенные, состоящие из мельчайших илистых и глинистых частиц, поднимаемых со дна волнением и переносимых во взвешенном состоянии главным образом течением. При этом благодаря большей скорости струй, расположенных ближе к поверхности, частицы грунта стремятся переходить в верхние слои воды, где они и находятся, пока не изменится скорость течения. Вследствие этого более мелкие частицы остаются во взвешенном состоянии в верхних слоях, а более крупные - ниже. Таким образом, вдоль берега создается широкий поток мутной воды (иногда в несколько километров), где находятся во взвешенном состоянии грунтовые частицы, из которых более крупные располагаются ближе к урезу воды и ко дну; - полувзвешенные, состоящие из более крупных частиц, многократно поднимаемых волнением со дна и совершающих в период своих кратковременных подъемов скачкообразные перемещения под влиянием прибоя и прибрежного течения; - донные катучие, состоящие из частиц, перемещение которых вследствие их крупности (гравий и галька) совершается перекатыванием или скольжением по дну при увеличении волнения и скорости придонного течения; 47 - донные оплывающие, являющиеся результатом стекания весьма жидких илистых отложений к пониженным местам дна, например в искусственно созданные прорези подходных каналов. Так как волнение и течение имеют обычно для каждого данного участка побережья господствующее направление, то и движение наносов имеет также соответствующее господствующее направление. Поэтому на большинстве прямолинейных участков побережья наблюдается так называемый транзит наносов, когда уносимый объем наносов компенсируется приносимым, благодаря чему сохраняется устойчивость береговой черты. Однако волнение может отличаться от господствующего, и движение наносов соответственно изменяет направление - некоторое количество наносов как бы блуждает в пределах данного участка. Это явление носит название миграции наносов. При накатывании волны на прямолинейный берег направление движений частичек наносов совпадает с направлением луча волны. Израсходовав кинетическую энергию, вода, а вместе с ней и частица, скатывается в море по линии наибольшего уклона, т.е. нормально к урезу, где она подхватывается следующей волной и т.д. Таким образом, при косом подходе волн частицы наносов совершают зигзагообразные движения, перемещаясь в результате этого процесса вдоль берега. Интенсивность перемещения наносов зависит от направления и силы волнения: чем острее угол, под которым волнение подходит к урезу, и чем больше размеры волн, тем больше переносится наносов вдоль берега. На выпуклом берегу при фронтальном подходе волн движение наносов идет в разные стороны от оси, следовательно, здесь будет наблюдаться размыв берега. На вогнутом берегу при фронтальном подходе волн движение наносов справа и слева идет к оси бухты; здесь происходит аккумуляция наносов. Различают морские и береговые наносы. Береговыми называют наносы, которые передвигаются вдоль берега. Это наиболее тяжелые частицы (донные наносы), которые не могут быть унесены на значительное расстояние вследствие малой скорости воды, сбегающей в море. Морскими называют наносы, перемещающиеся с моря. Такие перемещения происходят, например, при береговых ветрах, вызывающих сгон верхних слоев воды. Вследствие этого возникают циркуляционные (обратные, направленные к берегу) придонные токи, которые подтягивают к берегу донные наносы. В результате штормового волнения песчаные и галечно-песчаные пляжи иногда оказываются размытыми. Чаще всего размыв пляжей наблюдается в зимний штормовой период, а намыв - в период летних затиший. Обычно пляжи размываются катастрофически быстро, а намываются медленно, едва заметно для наблюдателя. Наносы иногда передвигаются на весьма далекое расстояние. Режим движения наносов существенно влияет на расположение портовых 48 оградительных сооружений. Так, выдвижение мола на прямолинейном участке побережья может привести к нарушению транзита наносов, вследствие чего происходит интенсивное нарастание берега со стороны господствующего направления движения наносов и, наоборот, разрушение берега с другой стороны мола. Следовательно, необходимо стремиться к такому расположению оградительных сооружений, при котором естественный режим движения наносов был бы нарушен в наименьшей степени. Если же этого избежать нельзя, то одновременно с оградительными сооружениями проектируют комплекс сооружений, обеспечивающих защиту порта от заносимости, а побережье от размыва. 1.7.7. Особенности устройства портов в различных природных условиях Порты на приглубых побережьях. Приглубые берега характеризуются крутым уклоном прибрежной зоны в сторону моря. Лишь узкая зона у самого уреза воды образует низменную полосу, называемую террасой. В подобных условиях необходимую для грузовых операций территорию приходится отвоевывать у моря. На приглубых побережьях значительная часть расходов по строительству порта приходится на внешние оградительные сооружения. Поэтому проектировщики стремятся обеспечить потребную длину причального фронта при минимальной протяженности внешних оградительных сооружений. Этому условию удовлетворяет обычно пирсовая схема расположения причального фронта (рисунок 1.4, а) с использованием молов и пирсов в качестве причалов. Размеры акватории и расположение оградительных сооружений устанавливают с учетом перспективного развития причального фронта (пунктир). При расположении последнего вдоль берега, т. е. фронтально (рисунок 1.4, б), протяженность оградительных сооружений резко увеличивается, что соответственно удорожает строительство [16]. 49 Рисунок 1.4 – Начертание причального фронта Существенным преимуществом приглубых побережий являются наличие значительных подходных глубин, малая заносимость подходных каналов и самой акватории. Примерами портов, расположенных на приглубых побережьях с пирсовой системой причального фронта являются Одесса, Новороссийск, Туапсе и др. Компоновка причального фронта в виде пирсов является типичной для портов с искусственной защитой от волнения. В портах же, расположенных на побережьях с естественной защищенностью, причальный фронт можно устраивать также и фронтально. Примерами таких портов являются Ильичевск, Находка, Ванино и др. Порты на отмелых побережьях. Отмелые побережья характеризуются сравнительно малыми глубинами в прибрежной полосе. Здесь под действием волнения и течений происходит значительное передвижение наносов и вследствие этого - непрерывный намыв и размыв береговой полосы. Отличительной особенностью портов, расположенных на песчаных побережьях, является заносимость подходных каналов и акваторий. Иногда обмеление последних настолько интенсивно, что приходится производить весьма значительные дноуглубительные работы, что обходится очень дорого. В связи с пополнением флота крупнотоннажными судами с большими осадками указанный недостаток портов на отмелых побережьях становится весьма существенным. Для выхода на достаточные глубины приходится удлинять и углублять подходы и увеличивать объем черпания в самой акватории, в связи с чем, порты вынуждены ограничивать прием судов по осадке. На рисунке 1.5 показана схема порта на отмелом побережье [16]. Рисунок 1.5 – Порт на отмелом берегу Причальный фронт в данном случае создан как за счет углубления в берег 5, так и путем искусственной засыпки. Этим достигается умень50 шение длины дорогостоящих молов. Для уменьшения заносимости ось подходного канала 1 стремятся ориентировать по возможности параллельно направлению преобладающего течения 2. В этом случае заносимость искусственной прорези (канала) будет минимальной. На побережьях с интенсивным движением наносов 4 последние, при подходе к молу, теряя скорость, откладываются, образуя отмель. Часто накапливаются огромные массы песка, постепенно передвигающиеся в сторону канала и акватории. Для предохранения последних от обмеления иногда устраивают защитные сооружения в виде бун и шпор 3, задерживающие дополнительный объем наносов (6 - размыв берега). Примерами портов, расположенных на отмелых побережьях, являются Красноводск, Махачкала, Жданов, Таганрог и др. Устьевые порты. Существенное преимущество этих портов - естественная защищенность от волнения. Лишь в немногих случаях требуется строительство дорогостоящих оградительных сооружений. Такие порты благодаря дешевым внутренним водным путям, идущим вглубь страны, привлекают значительные массы грузов. Причальный фронт устьевых портов располагается либо вдоль берегов реки, либо в специально отрытых бассейнах. Часто встречается сочетание этих вариантов. Основным недостатком большинства устьевых портов является мелководье и изменчивость фарватеров, что особенно ощутимо в связи с резким увеличением осадки судов. Создание и поддержание судоходных глубин, отвечающих современным требованиям в пределах разумной экономии, далеко не всегда эффективны. Поэтому многие устьевые порты имеют аванпорты - выдвинутые к самому морю пункты, обеспечивающие подход крупнотоннажных судов. Примерами являются аванпорты «Экономия» (Архангельск), Пиллау (Калининград) и др. В устьевых портах и зависимости от конкретных условий принимают меры для поддержания глубин. В безливных морях применяют два основных метода: искусственное дноуглубление и сосредоточение вод в одном рукаве. Благодаря сжатию потока дамбами и запрудами увеличиваются скорости, размывающие дно. Выносимые наносы откладываются в прибрежной зоне перед устьем. При наличии берегового морского течения наносы уносятся в сторону, что уменьшает опасность обмеления естественных судоходных глубин. При отсутствии такого течения и при сравнительно малых глубинах моря в непосредственной близости дельты наносы, откладываясь на подходах к рукаву, могут резко уменьшить глубины. Поэтому иногда на взморье поток направляют двумя параллельными молами, выводимыми на достаточные глубины. Подобные молы возведены, например, в устье р. Миссисипи. В устьях рек, где ощущается заметное влияние приливо-отливных колебаний, после поднятия уровня при приливе накапливаются огромные массы воды, которые при отливе устремляются в море, унося с собой речные наносы, как из самой дельты, так и из участков, расположенных выше. Эти процессы наиболее эффективно протекают при во51 ронкообразной форме устья, когда скорости движения потока в море достигают значительных пределов. Приливо-отливные явления оказывают заметное влияние на устройство морских портов. При сравнительно небольших колебаниях уровня моря (4 - 5 м) глубины причалов выбирают с расчетом обеспечения минимального запаса под килем судна при самом низком отливе. Иначе обстоит дело, когда амплитуда колебаний горизонта моря достигает 10 - 12 м и выше. В этом случае, при осадке современных судов 10 - 15 м, пришлось бы высоту причальной стенки принять 25 - 30 м, что сильно удорожает ее стоимость и усложнит строительство. Указанные недостатки открытых набережных значительно уменьшаются при устройстве закрытых бассейнов, отрытых обычно в целине берега. Бассейны отделяются от моря шлюзами с затворами, позволяющими поддерживать в них необходимый уровень воды. В закрытых бассейнах уменьшается высота причальных стенок, обеспечивается спокойная стоянка судов и улучшается технология перегрузочных работ. Однако в таких бассейнах есть и недостатки: потеря времени в связи со шлюзованием судов (ввод судна, закрытие ворот, вывод и др.); ограниченность времени для входа и выхода судов из-за низкого уровня воды; устройство и эксплуатация дорогостоящих шлюзных ворот и др. Указанные потери времени недопустимы для некоторых судов; (например, пассажирских срочной линии). В таких портах приходится иногда устраивать, несмотря на их дороговизну, открытые причалы или плавучие пристани. Закрытые бассейны имеются во многих портах Западной Европы (Гавр, Шербур, Антверпен, Ливерпуль, Лондон и др.). Вопросы для самоконтроля 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. Что такое порт и его основное назначение? Особенности производственной деятельности портов. Что такое производственная структура порта? По каким основным признакам классифицируются порты? Основные направления развития портов и гидротехнических сооружений. Что понимается под понятием транспортный узел? Материально-техническая база морского порта. Какими основными показателями характеризуется эксплуатационная деятельность морского порта? Перечислите основные количественные показатели эксплуатационной деятельности порта. 52 10. Перечислите основные качественные показатели эксплуатационной деятельности порта. 11. Расчет основных качественных показателей работы порта. 12. Какие существуют варианты перегрузочных работ? 13. Что понимается под пропускной способностью порта. Пути ее повышения. 14. Как рассчитывается пропускная способность склада и железнодорожных путей? 15. Как рассчитывается пропускная способность причала? 16. Что такое судооборот и судоемкость порта? 17. Что такое судо-часовая норма грузовых работ. От чего она зависит? 18. Как классифицируются суда для нормирования грузовых работ? 19. По каким признакам классифицируются грузы для нормирования грузовых работ? 20. Что влияет на категорийность порта? 21. Что понимается под стояночным и сталийным временем? 22. Что такое естественный режим морских побережий? 23. Назовите наиболее характерные очертания береговой линии. 24. Что относится к гидрографическим условиям? 25. Выбор места для строительства порта с точки зрения топографических условий. 26. Что относится к метеорологическим условиям? 27. Какими параметрами характеризуется ветровой режим? 28. Что такое «Роза ветров», способы ее построения? 29. Какие причины вызывают колебания уровня моря? 30. Что такое рефракция и дифракция волн? 31. Какими причинами вызываются течения? 32. Объясните причины возникновения наносов и меры борьбы с ними? 33. Физико-химические свойства морской воды. 34. Что относится к геологическим условиям, и какое влияние они оказывают на проектирование и строительство порта? 35. Особенности устройства портов на приглубых побережьях. 36. Особенности устройства портов на отмелых побережьях. 37. Особенности устройства портов в устьях рек. 53 ГЛАВА 2. ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ МОРСКОГО ПОРТА Каждый из портов имеет общие для всех портов основные элементы (рисунок 2.1): - водные подходы к порту; - акватория; - территория; - сухопутные подъезды и подходы. 1 – подходной канал; 2 – навигационное оборудование; 3 - внешнее оградительное сооружение; 4 – акватория порта; 5 – причальный фронт; 6 – берегоукрепление; 7 – территория порта; 8 – перегрузочный рейд; 9 – маневровый рейд; Рисунок 2.1 – Схема порта Водные подходы к порту могут быть естественными, оборудованными знаками судоходной обстановки, или искусственными – в виде каналов с требуемой глубиной. Акватория порта представляет собой морское пространство, примыкающее к порту, на котором расположены морские подходы, включая подходные каналы, создаваемые при недостаточности естественных глубин, и так называемый внешний рейд, где осуществляется якорная стоянка судов. Внутренняя акватория расположена в пределах 54 внешних оградительных сооружений порта. Она состоит из внутреннего рейда, по которому перемещаются суда, следуя в определенную часть порта, и на которой в случае необходимости создаются рейдовые причалы для перегрузочных работ либо для отстоя судов; отдельных бассейнов - гаваней, примыкающих к внутреннему рейду, в пределах которых обрабатываются суда у береговых причалов. Для обеспечения удобства входа в порт, маневрирования судов при подходе их к причалам, безопасной и удобной стоянки у причалов при перегрузочных, бункеровочных и других операциях порт должен иметь акваторию достаточных размеров и формы. Акватория порта должна быть надежно защищена от ветра и волнения с тем, чтобы суда могли безопасно выполнять все необходимые операции, и не оказывали нежелательных воздействий на сооружения. На акватории порта необходимо предусмотреть места для отстоя портового технического и вспомогательного флота и организаций, обслуживающих судоходство. Наибольшей по площади частью акватории являются рейды. Территория порта с морской стороны ограничена причальным фронтом и берегозащитными сооружениями, защищающими от размыва необорудованные причалами берега. К причальному фронту примыкает прикордонная часть территории порта. На ней размещают перегрузочные машины и механизмы, железнодорожные и автомобильные пути, оперативные склады (крытые и открытые складские площади) и другие сооружения и устройства порта, обеспечивающие нормальную переработку груза, проходящего через причальный фронт. На тыловой части территории порта размещают склады (крытые и открытые) второй линии; машины и механизмы, обслуживающие эти склады; портовые производственные объекты; служебные, бытовые и вспомогательные здания и сооружения порта; железнодорожные и автомобильные подъездные пути, сортировочные железнодорожные парки; объекты энергоснабжения, водоснабжения, канализации и связи; медицинские учреждения; и др. организации, обеспечивающие нормальною работу порта. 2.1. Акватория морского порта Основными элементами портовой акватории являются: - подходной канал или внешний судовой ход; - внешний рейд, находящийся за пределами оградительных сооружений; - входной рейд - часть внутренней акватории, прилегающей к воротам порта; 55 - операционная акватория, на которой производится стоянка судов и вспомогательных плавучих средств под перегрузочными работами и маневры при подходе и отходе судов у причалов; - внутренние судовые ходы, соединяющие отдельные районы; - внутренние рейды разного назначения. Общие размеры акватории порта, ширина портовых ворот, размеры и плановые очертания входного рейда бассейнов должны отвечать ряду требований с учетом долговременной перспективы. Акватория порта состоит из внешней и внутренней акватории (рисунок 2.2). Следует учитывать, что указанное разделение акватории на отдельные части носит в известной мере условный характер. Иногда перегрузка на плаву и другие подобные операции производятся как на внешнем, так и на внутреннем рейде. 1 – внешняя акватория; 2 – внутренняя акватория; а- причальный рейд; б – разворотный круг; в – судовой ход; г – внешний рейд для отстоя и перегрузки; д - якорная стоянка. Рисунок 2.2 – Акватория порта Внешняя акватория расположена за пределами оградительных сооружений и состоит (рис. 2.2): - внешнего рейда - для отстоя, перегрузки, снабжения судов и др.; - якорных стоянок, предназначенных только для отстоя судов; 56 - подходного канала (каналов) или внешнего судового хода, обеспечивающий безопасный заход (выход) расчетного судна в порт (из порта). Внешние рейды часто оборудуются специальными устройствами причальными бочками, которые устанавливаются на мертвых якорях, или швартовными палами, представляющие собой отдельные свайные сооружения для крепления судов. Суда, стоящие на внешнем рейде, не должны затруднять движения и маневрирование входящих в порт и выходящих из него судов. Подходы к внешним рейдам и их акватория должны быть безопасны и удобны для судоходства в течение всего навигационного периода. Лучшими для внешних рейдов являются места с ровным дном или с дном, полого поднимающегося к берегу. Необходимо, чтобы грунты в пределах рейда хорошо держали якорь. Внутренняя акватория состоит из (рис. 2.2): - операционной (причальный рейд), примыкающей к причальной линии и предназначенной для выполнения маневровых операций при подходе и отходе от причала, а также стоянки судна во время грузовых и вспомогательных операций; - внутреннего рейда (разворотный или циркуляционный круг), где совершаются маневровые операции при подходе и отходе судна; - внутренних судовых ходов, соединяющих отдельные внутренние рейды разного назначения. Внутренняя акватория порта должна удовлетворять следующим требованиям: - защиты от волнения, ветров, наносов, льда; - удобства маневрирования и безопасность судоходства; - необходимой проходной глубины; - надлежащих грунтов дна для надежной постановки судна на якорь; - наличия необходимого швартовного оборудования и судоходной обстановки. Размеры внутреннего рейда порта должны гарантировать безопасность движения и маневрирования судна. Входной рейд должен иметь размеры и очертание в плане, которые дают возможность при сильном ветре осуществлять любые маневры, требующиеся при входе или выходе судна из порта, в частности [11]: - возможность гашения инерции входящего судна; - возможность разворота судна собственными средствами на требуемый угол по дуге циркуляции; - возможность отдачи якоря и временной аварийной стоянки. При возможности создания в пределах огражденного пространства акватории достаточных размеров маневрирование производится следующим образом (рисунок 2.3, а). Судно заходит по прямой на защищенную акваторию и снижает скорость, одновременно разворачиваясь в нужном направлении. Длина начального прямолинейного участка тра57 ектории равна 3-5 длин судна. Минимальный радиус закругления переходного криволинейного участка траектории судна обычно принимается в пределах 3-5 длин судна. Минимальный диаметр разворотного круга принимается при движении своим ходом, равным 3,5 - 4,0 длин судна. Если акватория из-за местных условий не обеспечивает маневрирование указанным способом, иногда допускается маневрирование задним ходом по схеме, изображенной на рисунке 2.3, б. Суда, стоящие у причалов, можно в этом случае располагать за пределами полуокружности с радиусом равным 2,5 длины судна. а) б) а) входной рейд и маневрирование судна на достаточно просторной внутренней акватории; б) входной рейд и маневрирование судна на стесненной акватории Рисунок 2.3 – Схемы маневрирования судов: В случае если предусматривается осуществление операций вводавывода судов из порта посредством буксиров, площадь входного рейда должна быть такой, чтобы в нее можно было вписать окружность диаметром не менее 2 длин судов. Для обеспечения безопасности плавания границы площади, предназначенной для маневрирования, должны быть расположены на расстоянии не менее чем две ширины расчетного судна от оградительных и других сооружений. Площадь внутреннего рейда не должна находить на операционную акваторию. Внутренние рейды обычно примыкают к операционным акваториям. Вход в порт - это пространство, через которое суда заходят на акваторию или покидают ее. Он состоит из портовых ворот и примыкающих к нему участков подходных каналов и входного рейда. Вход в порт 58 должен удовлетворять ряду противоречивых требований: быть удобным и безопасным для прохода судов, не допускать при этом проникновения на акваторию опасных для обработки судов штормовых волн, наносов, льдин (для замерзающего порта) и т.д., а также не мешать очистке акватории от образовавшегося на ней льда. При определении оси входа в порт должны быть учтены следующие требования: для того чтобы не допустить сноса судна на бровки канала или его навала на оградительные сооружения, лучше расположить ее ближе к направлению господствующего ветра и волнения, в то же время для предотвращения проникновения крупных волн на портовую акваторию ось входа необходимо размещать под возможно большим углом к этому направлению. Поэтому этот угол принимают в пределах 45-70° (рисунок 2.4). Для предотвращения выброса судна на берег при подходе его к порту угол между осью входа в порт и направлением береговой линии должен быть как можно большим. В практике проектирования и строительства портов этот угол принимают более 30° (рисунок 2.4). Следует учитывать, что при полном совпадении направления волнения с осью входа в порт, т.е. при попутном волнении, управляемость судна ухудшается. Рисунок 2.4 – Ориентация подходов и входа в порт Навигационная ширина входа в порт, измеряемая на отметке навигационной глубины по нормали к оси входа при одностороннем движении судов через ворота: Bн Вc vд Lc v t р sin 0 B , v (2.1) где - Вc , Lc ширина и длина расчетного судна, м; v д - скорость сноса судна, равная сумме скоростей течения и ветрового дрейфа, нор59 мальных к оси входа, м/с; v - скорость судна на входе в порт, м/с; t р время рыскания судна, принимаемое равным 60 сек; 0 - угол рыскания судна, изменяющийся с усилением волнения от 3 до 10°; B запас ширины, принимаемый равным (1 - 2) Вc , м. Полученная по формуле 2.1 ширина входа обычно равна (5 - 6) Вc и (0,8 - 1,0) Lc . Вход в порт размещают в наиболее глубоководной части акватории в максимальном удалении от береговых сооружений. При недостаточной защищенности акватории от волнения предусматривают перекрытие входа в порт продлением одного из молов или возведением дополнительного волнолома, как показано на рисунке 2.5. Рисунок 2.5 – Перекрытие входа в порт: а) продлением одного из молов; б) волноломом; 1- оградительное сооружение; 2 и 3 – продольная часть мола, обеспечивающая частичное и полное перекрытие входа в порт; 4 - направление волновых лучей во время сильных штормов; 5 – ось судового хода; 6 – сектор возможных направлений волновых лучей во время сильных штормов; 7 – волнолом; 8 – прямая параллельная береговой линии 60 Размеры операционной акватории должны обеспечивать безопасность и удобство маневровых операций, выполняемых буксирами, при силе ветра не более 6 – 7 баллов. К операционной акватории относятся: - водное пространство между пирсами (бассейны) и водная поверхность врезанных в территорию ковшей; - акватории, примыкающие к причалам и отдельно стоящим пирсам. Бассейны бывают узкие, в которых разворот судна не предусматривается и широкие, в которых предусматривается разворот судна. Ширина узкого бассейна определяется по формуле: Bбас n Bc Bб , (2.2) где Bc - ширина судна, м; Bб - сумма длины наибольшего буксира и длины буксирного троса, принимается равной для судов дедвейтом до 15 тыс. т – 60 м., для судов от 15 до 30 тыс. т – 70 м., для судов более 30 тыс. т – 90 м.; n - коэффициент, который при длине бассейна, равной одному причалу, расположенному с одной стороны, принимается n 2 , при двух и трех причалах n 4 , при двухстороннем расположении причалов n 3 для одного причала и n 5 для двух - трех причалов с каждой стороны бассейна. Сумма длины наибольшего буксира и длины буксирного троса принимается равной: - для судов дедвейтом до 15 тыс. т – 60 м.; - для судов дедвейтом от 15 до 30 тыс. т – 70 м.; - для судов дедвейтом более 30 тыс. т – 90 м. В широких бассейнах, рассчитанных на возможность разворота судна, ширина бассейна определяется по формуле: Bбас 1,5Lc Bc . (2.3) Для обеспечения маневровых операций с судами, входящими в узкие бассейны на акватории, перед ними должны предусматривать разворотные места, позволяющие вписывать полуокружность радиусом 1,5Lc . Перед широкими бассейнами ширина акватории должна быть не менее 3Bc . При определении размеров операционной акватории у причалов необходимо учитывать следующие соображения. Между траекторией движущего судна и причальными сооружениями должен быть оставлен просвет допускающий постановку судна с плавучим бункеровщиком и баржами, а также встречного судна с буксирами. На размеры операционной акватории существенное влияние оказывает конфигурация причального фронта. 61 У фронтальных причалов ширина операционной акватории назначается не менее 5 - 7 кратной ширины расчетного транспортного судна. Между пирсами (в бассейнах) ширина акватории определяется: - при сквозном проходе не менее чем 10 ширинами судна; - при необходимости разворота не менее чем 14 ширинами. Размеры внешних и внутренних рейдов определяются в зависимости от схемы акватории. Для рейдовых причалов размеры операционной акватории принимают в зависимости от способа постановки судна на рейде: 1) на одном якоре определяющим является круг (рисунок 2.6, а) диаметром D 2(L l к ) , где Lс - длина расчетного судна, м.; l к - длина якорного каната, принимаемая равной обычно, не менее восьми глубин, а при глубинах более 20 м - не менее шести глубин; а) б) в) г) д) е) 62 а) при якорной стоянке на внешнем рейде; б) при стоянке на одиночном буе или якоре; в) при необходимости фиксирования судна на внешнем или внутреннем рейде; г) при стоянке судна у стенки; д) при стоянке судна у многоточечного причала; е) при стоянке судна у многоточечного причала с использованием якорей Рисунок 2.6 – Установка судов у рейдовых причалов 2) на одиночном буе или пале - круг (рисунок 2.6, б) диаметром D 2(L lш l ) , где l ш - длина швартовного каната, принимаемая в пределах 25 60 м, в зависимости от конструктивных особенностей причала, размерений судна и местных условий; 3) на двух бочках (буях) или палах (рисунок 2.6, в): - длина, равная L 2lш . Длину швартовного каната принимают обычно 25 м, а ширину - 3В; 4) у стенки на бочках рисунок 2.6, г: – длина L 2lш и ширина 2В на каждое судно; 5) у многоточечного причала - длина L 2lш и ширина 2L рисунок 2.6, д); 6) у многоточечного причала с использованием якорей рисунок 2.6, е: - длина L lш l к , ширина 2L и т. д. Определение глубины акватории порта. Глубина акватории порта зависит главным образом от осадки расчетного типа судна. Глубина акватории превышает осадку расчетных типов судов и определяется по формуле: Нн Т гр Z1 Z2 Z3 Z0 , (2.4) где Т гр - осадка расчетного типа судна в грузу, м; Z1 - минимальный навигационный запас (обеспечивающий безопасность и управляемость судна при движении), м; Z 2 - волновой запас (на погружение оконечности судна при волнении), м; Z3 - скоростной запас (на изменение осадки судна на ходу по сравнению с осадкой судна на стоянке при спокойной воде), м; Z0 - запас глубины на крен и дифферент судна вследствие неправильной его загрузки, перемещения груза, а также при циркуляции судна, м. Минимальный навигационный запас Z1 определяют в зависимости от осадки судна и типа грунта (чем плотнее грунт, тем больше запас): 63 - для илистых грунтов: Z1 0,04 Т гр ; - наносный Z1 0,05 Т гр ; грунт (песок заиленный, ракушка, гравий): - слежавшийся грунт (плотный песок, глина): Z1 0,06 Т гр ; - скальный грунт: Z1 0,07 Т гр . Волновой запас на защищенной акватории равен 0. При высоте волны от 2 до 4 м для судна длиной 100 м: Z2 50 140 см., а для судна длиной 200 м: Z2 30 90 см., для судна длиной 300 м: Z2 20 70 см. Величина скоростного запаса определяется по табл. 2.1. При движении судно вначале проседает на нос (дифферент), а с увеличением скорости на корму. Этот запас учитывается для участков акватории, где судно движется своим ходом. Таблица 2.1 Скоростной запас Скорость судна – узлы (м/с) Величина запаса, м 3 (1,6) 0,15 4 (2,1) 0,20 5 (2,6) 0,25 6 (3,1) 0,30 Запас на крен и дифферент судна определяется в зависимости от типа судна и его ширины по табл. 2.2. Таблица 2.2 Запас на крен судна Тип судов Величина запаса в долях ширины судна, м Танкеры 0 ,017 Вс Сухогрузные и комбинированные 0 ,026 Вс Лесовозы 0 ,044 Вс Кроме навигационной рассчитывается проектная глубина акватории порта по формуле: Нпр Нн Z4 , (2.5) где Z 4 - запас на заносимость, м. Запас на заносимость и засорение внутренней акватории порта следует принимать в зависимости от ожидаемой интенсивности отло64 жения наносов в период между ремонтными дноуглубительными работами (с учетом засорения акватории сыпучими грузами), но не менее величины, обеспечивающей производительную работу землеснаряда, принимаемой равной 0,4 м., но и не более 1,2 м. Полученную проектную глубину акватории порта необходимо округлить до стандартной в большую строну. Согласно НТПМП стандартными являются глубины (м): 5,0; 6,5; 7,25; 8,25; 9,75; 11,5; 13,0; 15,0. 2.2. Оградительные сооружения Внешние оградительные сооружения, ограждающие акваторию порта, подразделяют на: молы - сооружения, одним концом соединенные с берегом, и волноломы - сооружения, не имеющие соединения с берегом. Оградительные сооружения могут иметь различную форму в плане: прямолинейную, криволинейную и ломаную. Вогнутость или изломы оградительных сооружений, направленные в сторону открытой воды, не допускаются, так как в этих местах (входящих углах) возникает весьма неблагоприятный волновой режим с увеличением нагрузок вдвое, по сравнению с нормальным воздействием волн на прямолинейных участках. Молы и волноломы - наиболее дорогостоящие сооружения в портах. Их компоновка подчиняется противоречивым требованиям: удобства маневрирования судов на акватории ориентируют на ее увеличение, а это при условии надлежащей защиты от волнения приводит к такому увеличению расходов на строительство ограждающих сооружений, что ставится под сомнение сама целесообразность создания порта. Поэтому при выборе места расположения порта стремятся, по возможности, использовать участки с естественной частичной защитой от волн - заливы и бухты, когда при сравнительно небольшой длине оградительных сооружений удается защитить акваторию достаточных размеров. При компоновке портов, в зависимости от местных условий, оградительные сооружения могут возводиться в самых различных комбинациях. Оградительные сооружения могут представлять собой различные варианты (рисунок 2.7, а-ж). 65 а, б, в, г – порты в бухтах, защищенные молами и волноломами; д – порт на открытом берегу с вдольбереговым волноломом; е – порт на открытом побережье с бассейнами и параллельными молами; ж – порт на открытом берегу со сходящимися молами. Рисунок 2.7 – Схемы начертания оградительных сооружений в плане Одиночные молы (рисунок 2.7, а) чаще всего возводят при расположении порта на открытом побережье и при волнении одного направления или в условиях полубухты, защищенной с одной стороны выступающим мысом. Размер защищаемой акватории в этом случае невелик, поэтому применение одиночных молов характерно для небольших портов. Парные параллельные молы (рисунок 2.7, е), направленные перпендикулярно или под острым углом к берегу, размещают обычно в портах, расположенных у входа в узкую бухту, лиман или устье реки. При наличии реки или приливно-отливных колебании возникают течения, промывающие подходной канал и очищающие его от наносов. Головы парных молов выводят на глубины, где не происходит забурунивание волн. Мол, наиболее подверженный воздействию заносимости, волнения и течения, иногда делают более длинным. Для устранения проникновения волн, направленных по оси канала, непосредственно у входа в порт иногда устанавливают аванпорт в виде бассейна с пологими откосами дна, обеспечивающими гашение волн. Парные сходящиеся молы (рисунок 2.7, ж) обеспечивают повышенный эффект волногашения, так как постепенное расширение акватории от входа к берегу способствует затуханию волн. Сходящиеся молы могут быть расположены симметрично или асимметрично с удлинением одного из них, что позволяет прикрыть вход в порт от волнения господствующего направления и предупредить проникновение наносов на акваторию или отложение их у входа в порт и на подходном канале. Парные сходящиеся молы являются наиболее целесообразными при расположении порта в открытом побережье. Волноломы, расположенные параллельно берегу (рисунок 2.7, д), обычно сооружаются при сравнительно крутых уклонах дна; при этом можно предусмотреть расширение действующего порта путем увеличения длины волнолома в нужную сторону. Вход судов в такие порты приходится располагать под небольшим углом к берегу, что сопряжено с опасностью выброса судна на берег при траверзных направлениях вет66 ра и волнения. Подобные порты обычно сооружают при отсутствии значительного вдольберегового потока наносов. При необходимости создания двух или нескольких входов в порт используют различные комбинации молов и волноломов. Оградительные сооружения компонуют с учетом ветроволновых режимов и характера заносимости. Помимо основных внешних оградительных сооружений, в портах с развитой акваторией возводят молы и волноломы внутри огражденной акватории - внутренние оградительные сооружения. Их строят в тех случаях, когда размеры основной огражденной территории чрезмерно велики, расстояние внешних оградительных сооружений от причалов настолько большое, что внутри акватории волны от собственного разгона на пути от внешних оградительных сооружений до причалов становятся значительными. В некоторых портах возникают опасные для стоящих у причалов судов длиннопериодные волны в результате местного изменения атмосферного давления и по другим причинам (так называемый «тягун»), вызывающие значительные горизонтальные колебания судов, что приводит к обрыву швартовых тросов. Иногда «тягун» удается ликвидировать или ослабить благодаря возведенным промежуточным непроницаемым разделительным сооружениям, служащим одновременно и причалами. При компоновке оградительных сооружений в замерзающих портах необходимо принимать меры, облегчающие самоочистку акватории от льда ветром или с помощью судов, чему способствует отсутствие на акватории шпор, внутренних оградительных и других сооружений, задерживающих лед. 2.3. Причальный фронт морского порта Причальный фронт - это гидротехническое сооружение, предназначенное для надежной стоянки судов во время их обслуживания в порту. Участок причального фронта, обслуживающий одно судно заданной длины, называется причалом. Причалы в портах делятся на береговые и рейдовые. Причальная линия, вдоль которой располагаются береговые причалы, может иметь различную форму, очертание которой выбирают в зависимости от местных условий, включающих факторы топографические (очертание береговой линии, форма рельефа берега и дна), гидрологические (режимы волнения, течения, ледовый), геологические (вид и форма залегания грунтов на территории и акватории порта), а также принятую технологию переработки и хранения грузов, наличие и возможность создания водных и сухопутных подходов к причалу. 2.3.1. Схемы расположения причалов 67 В настоящее время используют следующее расположение причальных линий: - фронтальное (рисунок 2.8, а), при котором причалы размещают вдоль прямых или ломаных линий один за другим вдоль береговой линии, в бассейнах и у сооружений, ограничивающих акваторию порта (молов). - бассейновое, т.е. ковшовое (рисунок 2.8, б, в), - с врезкой причального фронта в территорию; - пирсовое (рисунок 2.8, г, д), когда причалы размещены по периметру выдвинутых в акваторию выступов-пирсов в форме прямоугольника, параллелограмма, трапеции и т. п.; - ступенчатое (рисунок 2.8, е), при котором причалы расположены на ломанной линии в форме ступеней. Эту схему расположения причалов можно отнести к фронтальному расположению. а – фронтальная схема; б, в – бассейновая; г, д – пирсовая; е - ступенчатая Рисунок 2.8 – Формы причальной линии 68 Возможно также использование смешанных форм начертания причальной линии. При выборе рационального очертания причального фронта необходимо учитывать: физико-географические условия; особенности специализации и районирования порта; перспективные характеристики обслуживаемых судов; условия связи порта с прилегающими районами, железнодорожными и автомобильными магистралями; водные подходы к причальному фронту; виды грузов, перерабатываемых на причалах, условия их складирования и перспективные схемы механизации перегрузочных работ; исторически сложившуюся компоновку проектируемого и прилегающих участков причального фронта; перспективы развития порта. Перечисленное формы причальной линии имеют свои достоинства и недостатки, которые можно учитывать при проектировании. Преимущества фронтального расположения причалов: - более простая форма акватории, не стесняемая выступающими частями причального фронта, что упрощает маневрирование судов и уменьшает возможность скопления льда на акватории; - упрощение создания широкой портовой территории, что особенно важно при строительстве причалов для перегрузки контейнеров и некоторых специализированных причалов, требующих больших складских площадей; - более однородные грунты по длине, что благоприятно отражается на конструктивных формах причалов; - упрощение строительства причальных сооружений, прокладки коммуникаций, размещения тыловых складов и связи их с причальным фронтом. К недостаткам фронтального расположения причалов относятся: - менее компактное (растянутое) расположение порта, что связано иногда с недостаточно эффективным использованием береговой линии, удлинением сухопутных и водных подходов и коммуникаций; - затруднения (при наличии искусственных оградительных сооружений) в развитии и реконструкции порта; - усложнение начертания сухопутных подъездных путей (необходимо самостоятельное ответвление железнодорожных путей на каждые 5 - 6 причалов); - затруднения при районировании и специализации причалов порта в связи с разрывами между группами причалов, так как территория и береговая линия в зоне этих разрывов могут оказаться неиспользованными. Фронтальное расположение причального фронта обычно применяют на удлиненных акваториях, уходящих вглубь территории (устьевые участки рек, лиманы, фиорды), в искусственных открытых и закрытых бассейнах, реже - на открытых побережьях и в бухтах, огражденных молами и волноломами. 69 Ковшовая система имеет по сравнению с фронтальной почти те же преимущества, что и пирсовая. Наряду с этим по сравнению с пирсовой системой она имеет некоторые дополнительные недостатки, заключающиеся в необходимости выполнения большого объема дноуглубительных работ при устройстве бассейнов, что особенно существенно при скальных грунтах. Ковшовая система в большинстве случаев непригодна при гористом рельефе и стесненности береговой полосы. Вместе с тем стоимость возведения причальных стенок в ковшах обычно ниже стоимости пирсов, особенно при круто падающем рельефе дна и слабых грунтах основания. Пирсовая система начертания причального фронта более компактна, но имеет свои недостатки: - некоторое недоиспользование территории в местах расположения железно- и автодорожных съездов на пирсы; - трудность использования торцевых частей пирсов в качестве причалов; - трудность создания значительных площадей территории непосредственно у причального фронта на пирсах и удаление от линии кордона тыловых складов, располагаемых на основной территории; - усложнение проектирования и строительства пирсов по сравнению с береговыми причалами в связи с изменением естественных глубин и грунтов по длине пирса. Перечисленные недостатки пирсовой системы менее существенны, чем их преимущества. В зависимости, главным образом, от назначения пирсы делятся на широкие и узкие. Широкие пирсы (240 - 300 м и более) обычно используют для генеральных грузов, перегружаемых кранами и требующих размещения на пирсах железнодорожных путей и, по возможности, хотя бы транзитных складов. Узкие пирсы (рисунок 2.9) используют в качестве специализированных причалов. 70 а - для погрузки и выгрузки зерна; б - для погрузки угля; в, г - нефтепричалы. Рисунок 2.9 – Узкие пирсы На узких пирсах обычно не прокладывают железнодорожных путей, а размещают специализированные перегрузочные устройства 3, 7 или шлангоподъемники для нефтепричалов. Узкие пирсы могут быть различной формы. Сам пирс имеет сравнительно небольшую длину, обеспечивающую достаточно надежный контакт судна и сооружения. Кроме того, в состав причала входят эстакада 10, соединяющая узкий пирс с берегом, и отдельные опоры - палы 9. В некоторых случаях основную причальную часть сооружения поворачивают параллельно берегу и узкий пирс превращается в Т- или Г-образный причал. По соединительной эстакаде в зависимости от назначения причала прокладывают транспортерные линии 2 или трубопроводы. Если причал расположен на значительном расстоянии от берега, возможно использование островной конструкции причала без соединительной эстакады. Груз в этом случае подается подводными трубопроводами или при помощи подвесной канатной дороги. Остальные позиции на рисунке означают: 1 - зернохранилище, 4 открытые склады; 5, 6 - причалы для речных и морских судов; 8 - технологические площадки. Ступенчатое начертание причального фронта является промежуточным между фронтальным и пирсовым; оно имеет некоторые достоинства и недостатки этих двух систем. В определенных местных условиях оно находит успешное применение. То же относится и к смешанным формам начертания причального фронта. При определении линии причального фронта следует учитывать технологию и планировку, однако существенное значение имеют соображения экономичности и надежности. Основанием сооружения по возможности должны быть плотные грунты. Нужно стремиться к сокращению объема выемки скального грунта. При нескальных грунтах объем выемки должен быть приблизительно равен объему насыпи, особенно при использовании грунтов, взятых из выемки, для образования территорий. 71 Кроме береговых, в порту могут иметься и рейдовые причалы стационарные в виде палов, островных причалов, вращающихся башен, со швартовкой за несколько причальных буев, с использованием одиночных буев специальной конструкции. 2.3.2. Основные размеры причалов К основным размерам причала относятся: возвышение кордона причала, глубина воды у причала и длина причала. Расчет глубины воды у причала. Проектной глубиной причала считается глубина от отсчетного уровня (с требуемой по нормам обеспеченностью) до проектной отметки дна, назначаемой с учетом запасов [2]. Расчетная глубина воды у причала определяется по формуле: H Tгр Z1 Z4 , (2.6) где Т гр - максимальная осадка расчетного типа судна в грузу, м; Z1 - навигационный запас под килем судна, м.; Z 4 - запас глубины на заносимость и засорение внутренней портовой акватории. Навигационный запас под килем судна в зависимости от грунта на акватории порта принимается: - для илистых грунтов - 0,04 Т гр ; - для наносного грунта (песок заиленый, ракушка, гравий) 0,05 Т гр ; - для слежавшегося грунта (плотный песок, глина) - 0,06 Т гр ; - для скального грунта - 0,07 Т гр . Запас глубины на заносимость принимается в зависимости от ожидаемой интенсивности отложения наносов в период между ремонтными дноуглубительными работами (с учетом засорения акватории порта сыпучими грузами) в пределах от о,4 до 1,2 м. В портах введена унификация глубин в зависимости от назначения причала и вида плавания с учетом возможности в дальнейшем приеме перспективных судов транспортного флота. На основании расчетного значения глубины воды у причала из сетки унифицированных значений глубин (приложение 2) выбирают глубину у данного причала. По выбранному унифицированному значению окончательно устанавливается проектная глубина у причала. Глубина береговых вспомогательных причалов для танкеров, судов для навалочных грузов, лихтеровозов должна соответствовать 72 осадке этих судов в балласте, а рейдовых – в полном грузу. Для универсальных сухогрузных судов и судов-контейнеровозов по крайней мере один вспомогательный береговой причал должен обеспечивать прием судов расчетных типов в полном грузу. Расчет длины причалов и причального фронта. Причал должен иметь длину, обеспечивающую свободную стоянку наибольшей длины расчетного типа судна и достаточные размеры участков по носу и корме для производства швартовых операций. Размеры этих участков зависят от положения причала на причальном фронте (концевой или промежуточный причал) и от конфигурации причального фронта в плане (таблица 2.3). 73 Таблица 2.3 Запас длины причала Запас свободной длины причалов при наибольшей длине расчетноСхема постановки судна го судна, м более 300 300201 200151 150100 Менее 100 30 25 20 15 10 30 25 20 10 5 1. Расстояние d между судами 2. Расстояние l между судном и концом прямолинейного участка причального фронта в зависимости от расположения причального фронта: б) 45/40 * 30 25 20 15 30/25 * 20 15 15 10 50 40 30 20 15 15 10 10 в) г) -/60 * д) 20 Примечание: * для судов длиной более 300 м. в знаменателе указаны нормативы, относящиеся к схемам с берегоукреплением. 73 Условные обозначения: d - расстояние между двумя стоящими у смежных причалов судами внутри прямолинейного участка; l - расстояние между судном и концом данного участка. 1. Длина причала, расположенного внутри прямолинейного участка причальной линии (промежуточного) определяется: Lпр Lc d , (2.7) где Lс - наибольшая длина расчетного типа судна, м; d - запас свободной длины, равный расстоянию между стоящими у смежных причалов судами, м. 2. Длина причала, расположенного в конце прямолинейного участка причальной линии (концевого) определяется по формуле: Lпр Lс d l , 2 (2.8) где l - длина между судном и концом данного участка, м. 3. Длина одиночного торцевого причала равна: Lпр Lс 2l . (2.9) 4. В случае смежного расположения на прямолинейном участке причального фронта двух судов, по своей длине относящихся к разным группам (таблице 2.3), длина причала определяется: Lпр Lс d1 d 2 , 2 (2.10) где d1 и d 2 - запас свободной длины для первого и второго судна, м. Численные значения d и l принимают по таблице 2.4, в зависимости от расчетной длины судна и планировочного решения причального фронта. Допускается увеличение длины причалов против определяемой по НТПМП в случае особых планировочных условий (на п р и м е р , подход по кривой железнодорожных путей на концевом причале) и при разбивке на причалы уже существующих участков причального фронта. Длина береговых вспомогательных причалов равна длине соответствующих грузовых причалов. Длина причального фронта определяется по формуле: 74 n Lпр.фр Lпрi . (2.11) i 1 Возвышение кордона причала. При определении отметки кордона причалов исходят из следующих соображений: - возвышение кордона над отсчетным уровнем должно обеспечивать нормальные условия производства перегрузочных операций и работы наземного транспорта; - причал должен быть незатопляемым; - подземные коммуникации причала (водопровод, кабели электроснабжения и т.д.) должны располагаться выше горизонта воды. Возвышение кордона причала определяется по формуле: Z h h a , (2.12) где h - высота волны, м; h - всплеск волны (принимается 0,1 м.); а - запас на возвышение кордона причала (принимается равным 1 м.). Высота волны определяется по формуле: h 0,02 2 , (2.13) где - угловая скорость ветра на акватории порта, м/с. В соответствии с НТПМП возвышение кордона причала должно быть не менее 2 м. 2.4. Территория морского порта Территория порта состоит из следующих основных частей: - площади, включающей полосу у причала; - площади, занятой под склады на первой и второй линиях; - площади, на которой расположены все виды подъездных путей у причалов и складов, а также разрывы между ними; - тыловые площади для крытых и открытых складов; - площади, занятой всеми видами подъездных путей, а также сортировочными станциями и стоянками автомашин в тыловой зоне порта; - площади для служебных, административных, бытовых и вспомогательных зданий; - площади для судоремонтных предприятий; - площади, занятой промышленными предприятиями (если они имеют специализированные причалы на территории порта и расположены в непосредственной близости от береговой линии). Все указанные площади обычно разделяют на следующие зоны: - операционную для грузовых причалов; 75 - производственную для грузовых районов порта; - общепортовых объектов; - пассажирских операций; - предпортовую. Наиболее важное значение, с точки зрения непосредственного выполнения перегрузочных работ имеют две первые зоны. Однако нормальная работа (всего порта в целом возможна только при достаточной величине общей площади и удачном размещении всех частей портовой территории. Схемы поперечного сечения причала для штучных грузов с начала настоящего века значительно изменились. В связи с изменением способов перегрузки грузов и перемещения их в пределах и за пределами порта ширина территории у причала постепенно увеличивалась. Территория у причала состоит из нескольких зон (рисунок 2.10). Для причалов штучных грузов обычно принимают следующее разделение операционной зоны на полосы: А - от кордона до подкранового пути; Б - прикордонных, подкрановых и железнодорожных путей; В - от подкрановых и железнодорожных путей до крытого склада, иногда называемую оперативной площадкой; Г - крытых окладов; Д - тыловых железнодорожных путей; Е - тыловых открытых складов; Ж - тыловой автомобильной дороги. Рисунок 2.10 – Разделение территории у причала на зоны При определении размеров полосы А принимают во внимание безопасность работы портальных кранов и возможность устранения повреждения их судами, подходящими под углом или с креном, а также при погрузочно-разгрузочных операциях или стоянке судов у причала при волнении. Эту полосу используют также для установки прикордонных причальных тумб, колонок для электроснабжения и другого оборудования. В последние годы имеется тенденция к увеличению ширины полосы А до 3 м; ширина 2,25 м допускается только для причалов, смежных с существующими, у которых она равна этой величине. В полосе Б укладывают пути для портальных кранов, а также железнодорожные, погрузочно-разгрузочные и ходовые. Ширина полосы состоит из ширины колеи подкранового пути и ширины полосы, занимаемой железнодорожными путями, расположенными за порталом крана в сторону берега. В зависимости от числа путей, прокладываемых под 76 порталом, ширина колеи равна для однопутного портала 6 м, для двухпутного - 10,5 м, трехпутного - 15,3 м. Расстояние между осями железнодорожных путей под порталом принимают равным 4,8 м, а для путей, расположенных вне портала 4,5 - 5,3 м. Число железнодорожных путей, укладываемых вне портала, определяют интенсивностью и технологией грузовых работ; число путей на причалах, оборудованных специализированными перегрузочными комплексами, уточняют специальными расчетами. Уточнение требуется также при значительном удалении сортировочных парков и в других случаях. Полосу В разделяют на несколько отдельных полос, размеры которых и назначение различны для складов с рампой (рисунок 2.11, а) и без рампы (рисунок 2.11, б). У рампового склада полоса В1 служит для маневрирования погрузчиков, В2 - для складирования груза, B3 - для передачи груза от портального крана наземному транспорту, В4 - для проезда наземного транспорта вдоль склада и въезда на склад. Обычно назначают величины В1 = 4 м; B3 = 4 м; В4 = 8 м. а – с рамповым складом; б – с безрамповым складом Рисунок 2.11 – Оперативная площадка Ширину В2, зависящую от вылета стрелы крана, определяют как разность между зоной обслуживания крана и суммой B1 + B3. Обычно для рампового склада ширина В2 находится в пределах 5 - 10 м. Для безрампового склада полоса В1 выпадает и, соответственно, ширина полосы В2 увеличивается до 9 - 14 м. 77 Общая ширина полосы В составляет 21 - 26 м. Расстояние склада от линии кордона 35 - 55 м. Полосы Г и Е (рисунок 2.10) - это зоны крытых и открытых складов. Для определения площади складов следует пользоваться рекомендациями НТПМП. Полосу Д используют для размещения тыловых железнодорожных путей. В тыловой полосе, как правило, располагают два пути, а при расположении складов в две линии - три. Ширина полосы тыловой автомобильной дороги Ж состоит из проезжей части шириной 7 - 10 м, пешеходного тротуара шириной 1,5 м и полосы зеленых насаждений шириной 4 - 5 м. Общая ширина полосы 10 - 17 м. Ширину всей полосы прикордонной площади у причала получают суммированием ширин полос А - Ж. В операционной зоне причала допускается располагать также небольшие подсобно-производственные и служебные помещения (кладовые для такелажа, помещения для курения и обогрева уборные и т. п.). Эти помещения по возможности следует объединять и выполнять в виде пристройки к складам, учитывая при этом соответствующее увеличение площади складов. Для специализированных причалов, расположенных на набережных с открытыми складами, ширину (в метрах) операционной зоны территории, в соответствии с НТПМП, назначают в следующие пределах: - причалы для штучных грузов и оборудования 110 – 120 м; - причалы для навалочных грузов открытого хранения 115 – 125 м; - то же, при специализированном перегрузочном комплексе - 250 м. и более; - причалы для лесных грузов с двумя линиями кранов 110 – 120 м; - то же, с тыловым перегружателем180 – 200 м. Эти размеры в отдельных случаях требуют серьезной корректировки в зависимости от местных условий и применяемых погрузочноразгрузочных устройств. Имеется тенденция к увеличению ширины территории, что улучшает условия эксплуатации перегрузочного оборудования и складских площадей. Габарит широкого пирса и форму его в плане устанавливают в зависимости от назначения и местных условий. Длина пирса, исходя из удобств расположения и эксплуатации сухопутных подъездных путей, а также водных подходов, обычно не превышает четырех длин причала. В некоторых случаях стремятся сократить длину пирса до двух-трех длин причалов. Однако в этом случае увеличивается относительная длина торцевой части пирса, которую используют менее эффективно по отношению к длине причалов, расположенных вдоль длинных сторон пирса. Следует отметить, что в настоящее время пытаются эффективнее использовать торцевую часть пирса с расположением вдоль торцевого причала железнодорожных подкрановых путей. Это особенно важно в связи с тем, что до настоящего времени ширину пирсов ограничи78 вали до 240 - 260 м именно из-за желания сократить неиспользуемую длину торцевого причала. В то же время наиболее эффективная ширина пирса, достаточно удобная для выполнения перегрузочных paбот и хранения грузов, несколько меньше двойной ширины территории фронтально расположенного причала, т. е. 300 - 400 м. Территория порта за пределами операционной зоны. При определении общей площади территории порта необходимо учитывать площади, занимаемые зданиями и сооружениями за пределами операционной зоны причалов. В производственной зоне районов располагаются здания и сооружения производственной базы грузовых районов, в том числе здания службы района (контора, комплекс бытовых помещений) и производственные помещения (районная ремонтно-механическая мастерская, гаражи, столярно-плотницкая мастерская, инвентарный склад и пр.). В зоне общепортовых объектов располагаются оперативный корпус (службы порта и организации, непосредственно обслуживающие транспортные суда), мастерские (общепортовый производственный блок) и здание военизированной охраны порта. В зоне пассажирских операций находится морской вокзал, в котором размещаются службы и организации, обслуживающие пассажиров и пассажирские суда. В предпортовой зоне размещаются главное административное здание порта (управление) и блок медицинских учреждений. Значительную часть территории порта, обычно в зоне общепортовых объектов и частично в предпортовой зоне, занимают объекты комплексного обслуживания судов. К числу объектов комплексного обслуживания транспортных судов относятся базы материально-технического и продовольственного обслуживания, карантинные и ветеринарные станции, сооружения для приема и очистки балластных и льяльных вод; службы аварийноспасательных, судоподъемных и подводно-технических работ, инспекции Регистра России; службы капитана порта, портнадзора, лоцманская, портовая таможня и т.д. 2.5. Портовые склады, их виды и назначение Вследствие разнообразных причин: сезонности сельскохозяйственных грузов, перерывов в навигации в зимний период и т.п. - поступление грузов в порт и их отправка из порта происходят неравномерно. Интенсивность грузовых работ при современных крупнотоннажных судах очень велика и, как правило, требует предварительного накопления грузов. В ряде случаев грузы после поступления в порт рассортировывают и комплектуют, иногда переупаковывают и отбирают из них пробы. Экспортно-импортные грузы могут быть подвергнуты таможенному досмотру. Большую часть этих операций следует выпол79 нять в складских условиях. Все это обусловливает необходимость устройства в порту закрытых и открытых складов [13]. Склады классифицируют по следующим признакам [6]: 1) по назначению и видам грузов: - общего назначения; - специализированные (для грузов с хранением при положительных температурах, для скоропортящихся грузов, для взрывоопасных и легковоспламеняющихся грузов и др.); - вспомогательного назначения (материально-технического и продовольственного снабжения и т. д.). 2) по продолжительности хранения: базовые для длительного хранения или накопления грузов и транзитные (для краткосрочного хранения и т.д.). 3) по направлению перевозок: для экспортных, импортных, каботажных и транзитных грузов. 4) по расположению на территории: прикордонные и тыловые. 5) по ведомственной принадлежности: холодильники, зерновые элеваторы и т. п. 6) по конструкции: одно-, двух- и многоэтажные. Портовые склады представляют собой важный элемент портового хозяйства, обеспечивающий хранение грузов, защиту их от повреждений и подготовку для дальнейшего следования. Они должны удовлетворять следующим требованиям: а) иметь вместимость, достаточную для хранения грузов заданных видов в количестве, обеспечивающем бесперебойную работу обслуживающих причалов; б) иметь устройства и оборудование для обеспечения сохранности грузов, соответствующие правилам противопожарной безопасности, техники безопасности и производственной санитарии; в) обеспечивать высокоэффективную работу складских перегрузочных устройств, транспортного и другого оборудования; г) обеспечивать своим расположением кратчайшие пути перемещения грузов между причалами, подъездными путями и местом хранения грузов; д) иметь покрытия полов и межэтажные перекрытия с прочностью, достаточной для восприятия заданных и перспективных нагрузок от складируемых грузов, транспортирующих и перегрузочных устройств; е) иметь весовое хозяйство и специальный инвентарь (подкладки, распорки), соответствующие свойствам складируемых грузов и выполняемым операциям; ж) иметь помещения для хранения инвентаря, санитарно-бытовые и конторские помещения; з) быть оборудованными противопожарными средствами, а для особо опасных грузов автоматическими системами для гашения пожаров; и) иметь телефонную связь. На тип и конструкцию склада влияют вид груза, направление перевозок, продолжительность его хранения, особенности операций, выполняемых в складе, размеры территории, на которой его возводят, и материалы, из которых его сооружают. 80 Специализация складов по видам грузов необходима в связи с тем, что многие грузы имеют специфические физико-химические свойства, требующие особых условий хранения, а в ряде случаев не допускающие совместного хранения их с другими видами грузов. Специализация по видам грузов особенно целесообразна при поступлении грузов большими партиями. При наличии большого количества грузов, следующих в определенных направлениях, целесообразна специализация складов по направлениям с выделением складов или их частей для экспортных, импортных, каботажных и транзитных грузов. Для краткосрочного хранения грузов в портах создают транзитные склады. Их используют для хранения грузов, выгруженных из судов и подлежащих срочной отправке получателям, а также грузов, подлежащих срочной погрузке на суда. Обычно транзитные склады располагают кордонов. Для долгосрочного хранения грузов в порту создают тыловые склады и резервные складские площадки. Тыловые склады, как правило, используют для накопления грузов к началу навигации или к моменту прибытия судна, чтобы не задерживать его загрузку, при необходимости укомплектования партии экспортного груза, а также для хранения импортных неразнаряженных грузов. Обычно стремятся по возможности сократить срок хранения грузов в портах. В связи с этим основным типом портового склада является транзитный склад. При особо благоприятных условиях оказывается возможным отказаться от хранения груза и обеспечить отправку его по так называемому прямому варианту, т.е. из судна прямо на сухопутный транспорт или обратно. Конструкция современного склада обычно тесно увязывается с технологическим процессом перегрузки и применяемой при этом внутрискладской механизацией. Наилучшим типом прикордонного склада, допускающим широкое применение комплексной механизации, является одноэтажный склад (рисунок 2.12). Однако, учитывая стесненность территории в существующих, в иногда и во вновь сооружаемых портах, нередко приходится строить двухэтажные и многоэтажные склады (рисунок 2.13). Широко применяются типизированные конструкции одноэтажных и многоэтажных складов из сборного железобетона (рисунок 2.12, а; 2.13, а). Полезную высоту одноэтажных складов (от пола до низа несущих конструкций) в случае использования автопогрузчиков, автомобилей и других средств так называемого напольного транспорта обычно принимают равной 6 - 8 м. В случае использования внутри склада кранов его полезную высоту устанавливают с учетом максимальной высоты складирования груза, характеристик крана и грузозахватных устройств. Высота специализированных складов достигает 12 - 15 м. Высота первого этажа многоэтажного склада обычно принимается из тех же соображений, что и высота одноэтажного склада, а высота остальных этажей - не менее 4,5 м. 81 а) типовой из сборного железобетона (фасад и поперечный разрез – перпендикулярно кордону); б) с перекрытием в виде сквозных стальных ферм; в) с металлическими рамами сплошной конструкции; г) с перекрытием в виде консольной фермы из облегченных трубчатых элементов; д) с раскрывающейся (сдвигаемой в поперечном направлении) крышей из металла; е) с раскрывающейся (сдвигаемой в продольном направлении) крышей из железобетона в центральной части склада Рисунок 2.12 - Одноэтажные склады Длина одноэтажных складов, как правило, соответствует длине обслуживаемых судов или кратной ей величине. По соображениям пожарной безопасности длинные склады разбивают на отсеки несгораемыми (бетонными или кирпичными) поперечными стенами - так называемыми брандмауэрами. Для улучшения условий загрузки и разгрузки вагонов и автомобилей пол склада иногда располагают выше поверхности территории, а снаружи у стен склада устраивают высокие платформы-рампы. Для въезда в склад в этом случае используют пандусы (наклонные съезды). Так как рампы усложняют въезд в склад автомобилей и автопогрузчиков, в последнее время устраивают только тыловую рампу, придавая полу склада уклон в сторону причала порядка 1 - 1,5%. Автопогрузчики и автомобили въезжают в склад через специальные проемы в боковых и торцовых стенах. Эти проемы закрывают воротами. Ворота могут быть сделаны откатными или, что значительно удобнее в эксплуатации, шторными с механическим приводом и дистанционным управлением. Ширину ворот обычно принимают не менее 4,8 м, высоту в первом этаже - не менее 5,4 м. 82 а) типовой из сборного железобетона; б) комплекс из прикордонного одноэтажного и тылового многоэтажного складов; в) склад-холодильник; г) крытый причал-склад; д) плавучий причал-склад Рисунок 2.13 – Многоэтажные склады В двух- и многоэтажных складах прикордонного типа на каждом этаже, начиная со второго, устраивают открытые балконы-площадки, на которые груз подается с помощью прикордонных кранов, а в крышах склада предусматривают люки. В некоторых случаях для удобства механизированной подачи груза в склад и выгрузки его из склада проектируют раскрывающиеся крыши. При этом необходимо принимать меры для предотвращения повреждения груза атмосферными осадками. Современные склады в основном сооружают из железобетона и металла. Железобетонные склады могут быть из сборного (рисунок 2.12, а) или реже монолитного железобетона. Из монолитного железобетона иногда выполняют сводчатые, купольные, рамные и балочные перекрытия. Нередко сооружают склады комбинированной конструкции: нижний этаж из железобетона, верхний облегченной конструкции из металла. Применение сборного предварительно напряженного железобетона позволяет сократить сроки строительства. Металлические рамы складов могут иметь решетчатую и сплошную конструкцию (рисунок 2.12, б, в). В последние годы стремятся заменить тяжелые конструкции каркасов складов из металлических портальных рам более легкими решетчатыми конструкциями, применяя при этом рациональные (например, 83 трубчатые) профили элементов и коррозионно-стойкие материалы (рисунок 2.12, г). При увеличении перекрываемых пролетов существенную часть нагрузок, передающихся на перекрытие складов, составляет их собственный вес. В связи с этим может оказаться целесообразным использование легких металлов. Имеются примеры складов с решетчатой рамой, выполненной из стали и алюминиевых сплавов. Алюминиевые сплавы используются в той части конструкции, где вес имеет особенно существенное значение. В алюминиевый сплав добавляют кремний, магний и хром. Таким путем обеспечивают высокую прочность сплава и хорошую сопротивляемость его коррозии. Прочность сплава приближается к прочности стали, но модуль упругости его значительно меньше. В связи с этим повышение жесткости перекрытия достигают конструктивными мероприятиями. Кровлю склада при этом выполняют из гофрированного алюминия. Часть крыши покрывают кровлей из гофрированного прозрачного пластика. В качестве кровли складов используют также гофрированную сталь. В некоторых случаях для той же цели применяют гофрированный асбестоцемент, который обеспечивает лучшую теплоизоляцию и практически не требует ухода, выгодно отличаясь этим от стали. Однако высокая хрупкость несколько ограничивает его применение. Деревянные склады в последние годы почти не строят. Можно привести только отдельные примеры использования дерева для изготовления рам каркасов, складов облегченной конструкции. При этом обшивка стен каркасов может быть выполнена из гофрированной стали или алюминия, который значительно лучше, чем сталь, сопротивляется коррозионным воздействиям. Конструкция фундамента складов зависит от грунтовых условий. В большинстве случаев грунты в портах имеют невысокую несущую способность, и поэтому приходится использовать сваи. Часто при близком расположении складов к линии кордона опорные конструкции причалов и складов совмещают. Иногда склады размещают в подводной части причалов, придавая им форму коробчатой конструкции. При этом необходимо обеспечивать их высококачественную гидроизоляцию. Полы складов могут иметь монолитную, сборную и сборномонолитную конструкцию из бетона или железобетонных плит с покрытием из асфальта, синтетических материалов и пр. В отдельных случаях можно обойтись и без защитного покрытия, обеспечивая необходимую стойкость основной конструкции пола. При наличии грузопотоков с большим коэффициентом неравномерности, в частности сезонных, иногда нецелесообразно назначать вместимость складов, исходя из максимального грузооборота. В этом случае используют облегченные временные укрытия для грузов - навесы. Устройство этих укрытий, разумеется, не исключает необходимости строительства более капитальных складов, особенно если грузы тре84 буют предохранения от неблагоприятных атмосферных, в частности температурных, воздействий. К навесам предъявляют следующие требования: а) короткие сроки возведения; б) низкая стоимость; в) возможность перенесения на другое место и многократного использования. При строительстве навесов облегченной конструкции используют хлопчатобумажную ткань типа парусного брезента, стальные тросы оцинкованные, стальные трубы конструкционные. Для сооружения таких навесов могут быть применены подручные и ранее использованные материалы, например, стальные тросы с судов и портовых механизмов. Размеры навеса устанавливают, исходя из заданного количества груза. При этом следует учитывать оптимальные условия работы всей конструкции. При необходимости перекрытия больших площадей желательно использовать несколько одинаковых покрытий. 2.5.1. Склады для штучных грузов и лесоматериалов Штучные грузы некоторых видов, особенно в надежной упаковке и в контейнерах, могут храниться на открытых площадках. Штучные грузы, требующие закрытого хранения, обычно хранят в закрытых складах общего назначения, рассмотренных ранее. Удачной является конструкция одноэтажного склада для штучных грузов (рисунок 2.12, а). Здесь предварительно напряженные железобетонные фермы расположены вдоль склада. Это позволяет в случае необходимости увеличивать ширину его на нужное число стандартных пролетов. Кроме того, увеличение размера пролета до 24 м улучшает условия транспортирования грузов внутри склада. Для удобства укладки тяжеловесов применяют склады с раскрывающейся крышей. Например, в порту Антверпен для хранения продукции металлургической промышленности построен склад такой конструкции, состоящий из двух частей (рисунок 2.12, д): прикордонной шириной 54 м с раскрывающейся крышей и тыловой шириной 30,2 м со стационарной крышей. Прикордонная часть склада по длине имеет 10 пролетов шириной по 30 м, каждый из которых перекрыт двухскатной передвижной крышей с пролетом 28 м. На время производства грузовых работ передвижная крыша сдвигается по специальным направляющим фермам в тыл причала. Внутри прикордоного склада установлены два мостовых перегружателя с пролетом 40 м и грузоподъемностью 10 т. В конструкции передвижной крыши широко использованы алюминиевые элементы, что позволило значительно снизить ее вес и мощность приводных механизмов. При ограниченной территории порта для хранения штучных грузов строят многоэтажные склады (рисунок 2.13). Имеется типовая конструкция четырехэтажного склада с сеткой трубчатых железобетонных колонн 12х12 м (рисунок 2.13, а). Ширина склада около 65 м, длина 123 м. Междуэтажные перекрытия выполнены 85 из сборно-монолитного железобетона. При строительстве такого склада предусмотрено использование предварительно напряженного железобетона. При сопоставлении вариантов одноэтажного и многоэтажного склада следует иметь в виду, что стоимость склада, отнесенная к одной тонне груза, при одноэтажных складах оказывается более низкой. Кроме того, что еще более существенно, снижается стоимость перегрузки, транспортирования и хранения грузов. В некоторых случаях целесообразно сочетание одноэтажных транзитных складов у кордона с многоэтажными в тылу. Склады первой и второй линий могут быть соединены крытой галереей (рисунок 2.13, б). В отличие от обычных транзитных, склады-холодильники, как правило, возводят многоэтажными (рисунок 2.13, в), чтобы по возможности уменьшить нагревание помещения и избежать повышенного притока тепла внутрь здания. Грузы, поступающие в склады-холодильники, обычно требуют тщательной сортировки. Хранение их в высоких штабелях не допустимо. В связи с этим вместимость холодильников обычно используется в меньшей степени, чем вместимость других складов. Значительные затруднения вызывает обычно и механизация перегрузочных и транспортных процессов в холодильниках. Для продуктов питания и фруктов, требующих поддержания определенного температурно-влажностного режима, сооружают склады с кондиционированием воздуха. Например, в складах для бананов постоянно поддерживается температура от +4 до +12°С, при влажности воздуха 80 - 85%. Специальный перегружатель позволяет избежать повреждения фруктов при выполнении перегрузочных работ. Во многих портах с неблагоприятными метеорологическими условиями возникает необходимость в защите грузов при перегрузке от осадков, нагрева, солнца и других атмосферных воздействий. Влага, взаимодействуя с грузами некоторых видов, вызывает опасные явления: самовозгорания, выделение вредных газов, коррозию конструкций причалов. Проблема борьбы с воздействием влаги в значительной мере устраняется при использовании специальных покрытий над люками судов, не мешающих проведению перегрузочных работ. Возможно также использование и разного вида перекрытий на пути следования груза от судна до склада. В некоторых случаях целесообразно строительство крытых причалов-сладов (рисунок 2.13, г). Подобные причалы построены в Индии, Новой Зеландии, Швеции, Франции, США и др. странах. Следует отметить, что способ перегрузки с использованием крытых причалов до настоящего времени не получил достаточного технико-экономического обоснования. Стоимость крытых причалов примерно в 2 раза выше стоимости обычных причалов. В то же время перекрытия над причалами защищают грузы от неблагоприятных атмосферных воздействий, предохраняют их от загрязнения и порчи, создают нор86 мальные условия для работы, облегчают комплексную механизацию перегрузочных работ. При ограниченной территории порта могут создаваться плавучие причалы-склады (рисунок 2.13, д), которые могут быть установлены на акватории или вблизи от берега, соединяясь с ним. Контейнеры обычно хранят на открытых складских площадках, на подкладках или без них в зависимости от нагрузки, допускаемой на покрытие территории склада, и способов захвата контейнеров перегрузочными и транспортирующими устройствами. Между контейнерами должны быть оставлены свободные полосы, размеры которых также зависят от используемых перегрузочных средств. Конструкцию покрытия территории складских площадок назначают, исходя из нагрузок, передаваемых на покрытие при хранении, перегрузке и перевозке контейнеров. Для открытого хранения контейнеров обычно требуются площади большой ширины - 400-600 м (рисунок 2.14). Рисунок 2.14 – Склады для контейнеров Для лучшего использования территории, особенно в условиях ее дефицита и высокой стоимости, применяются системы автоматизированных многоэтажных складов. Лесоматериалы в основном хранят на открытых площадках (рисунок 2.15). Для разных сортов лесных грузов принимают соответствующие формы штабелей. Сухой круглый лес укладывают в рядовые штабели, в клетку или с расположением между рядами поперечных прокладок. Сырой круглый лес для устранения интенсивного высыхания укладывают в плотные штабели без прокладок. 87 а) для круглого леса береговой; в) для пиломатериалов Рисунок 2.15 - Склады для круглого леса и пиломатериалов Ширина штабеля зависит от максимальной длины бревна. Между штабелями оставляют проходы шириной не менее 1 м. Между группами штабелей устраивают разрывы шириной не менее 5 м. Короткий лес укладывают в клетки, штабели или кучи. При хранении леса в кучах ухудшается его проветривание. Кроме того, такая укладка затрудняет его разработку и опасна из-за возможности обвалов. Пиленый лес обычно укладывают в штабели на фундаментах или подкладках. Наибольшее распространение в портах получили штабели плотной продольной конструкции. Доски располагают сплошным настилом параллельно друг другу. Для устойчивости штабеля через каждые пять-восемь рядов размещают поперечные прокладки из тех же досок. Пакеты также укладывают в штабели плотной конструкции с прокладками для возможности захвата их перегрузочными устройствами. При использовании штабелирующих устройств допускается складирование пиломатериалов в штабели высотой до 10 м. Иногда пиломатериалы хранят в штабелях высотой до 12 м, имеющих квадратную форму, с размером стороны квадрата, равным длине доски. Между группами штабелей устраиваются продольные и поперечные проезды шириной 10 м. Для предохранения от воздействия атмосферных осадков штабели закрывают щитами или защищают специальными навесами. Прибывающие в порт железнодорожные вагоны с пиломатериалами сортируют в предпортовом парке, а затем передают на соответствующие разгрузочные пути. Разгрузка вагонов производиться мостовыми кранами. Пакеты с пиломатериалами повышенной влажности расформировываются специальной машиной в штабели для сушки. После естественной сушки пиломатериалы подают в сортировочноторцовочное отделение, где их перебирают и сортируют механизированным способом. Доски при необходимости торцуют. После этого пиломатериалы формируют в плотные пакеты и падают под навесы первой линии, где они хранятся до погрузки на суда. 88 Наиболее ценные сорта пиломатериалов, а также изделия деревообрабатывающей промышленности хранят в закрытых складах. Размеры складов, разрывов и проездов в них устанавливают в соответствии с правилами противопожарной безопасности. 2.5.2. Склады для навалочных грузов Для хранения навалочных грузов используют как открытые, так и закрытые склады. Навалочные грузы отдельных видов обладают свойствами слеживаемости или самовозгорания, некоторые грузы боятся влаги. Это необходимо учитывать при назначении способа хранения грузов и выбора типа склада. Из-за большой пропускной способности причалов для навалочных грузов для них требуется обычно очень значительная вместимость складов. При определении вместимости складов следует учитывать возможные перебои в доставке навалочных грузов, сезонность работы порта и работ в месте их добычи. Вместимость складов для руды и угля обычно достигает трех - шестимесячного запаса. Компоновка складов для навалочных грузов в значительной степени зависит от применяемых видов складского перегрузочного оборудования. Первоначально эти склады обслуживали мостовыми перегружателями или кранами (рисунок 2.16, а-б), которые использовали также для разгрузки и загрузки судов. При этом ширину склада приходилось ограничивать. В дальнейшем для обеспечения более эффективного использования перегрузочных устройств и увеличения ширины склада стали применять комбинированные схемы механизации. В этих схемах для разгрузки судов применяли установленные на кордоне грейферные краны, а в складах использовали такие же краны второй и третьей линии или мостовые перегружатели. Дальнейшее совершенствование работы открытых складов привело к созданию специализированных комплексов складских перегрузочных устройств, включающих машины, забирающие груз из штабелей и подающие его на конвейеры (реклаймеры), штабелирующие машины (стаккеры), а также разветвленные конвейерные линии, что позволило резко увеличить ширину, а следовательно, и вместимость складов и повысить интенсивность складских перегрузочных работ. Хранение навалочных грузов различных видов имеет свои особенности. Уголь хранят в штабелях на специально устроенных открытых площадках. При ограниченной площади штабели ограждают стенками или заглубляют. Для каждой марки и класса угля, а также для угольной смеси устраивают отдельные штабели. Уголь делят на две основные группы. В первую группу входят антрацит и уголь, устойчивый в отношении самовозгорания, во вторую угли средней устойчивости и неустойчивые. 89 в) в) а) обслуживаемый мостовыми перегружателями; б) обслуживаемый портальными кранами; в) для угля в порту Восточный; 1 - береговые погрузочно-разгрузочные устройства; 2 - складские перегружатели; 3 - конвейерные линии; 4 – штабели Рисунок 2.16 - Склады для хранения навалочных грузов Высота штабелей угля обычно ограничивается только возможностями подъемно-транспортных средств, однако при хранении углей второй группы требуется их послойная отсыпка и уплотнение. Если эти условия не соблюдаются, то высота штабелей угля ограничивается для углей средней устойчивости 4 м, а для неустойчивых 2 м. При кратковременном хранении углей высота штабеля может быть повышена соответственно до 8 - 10 и 3 - 4 м. Для предотвращения нагревания и самовозгорания углей принимают следующие меры: - длинную сторону штабелей стремятся расположить вдоль господствующего направления ветров, а откос с подветренной стороны делают более пологим; - ограничивают высоту сбрасывания угля для устранения его дробления; - уголь смачивают 5-10% раствором извести; - в основании штабелей укладывают водопроводную сеть в целях подачи воды для охлаждения, разогревающегося угля. На складах углей второй группы должны быть предусмотрены специальные площадки для охлаждения разогревающегося угля площадью 5% основной складской площади. Расстояние штабелей угля от оси 90 железнодорожных и подкрановых рельсов не должно быть менее 2 м. Штабель располагают не ближе 1,5 м от кромки проезжей автомобильной дороги. Противопожарные разрывы между штабелями должны быть не меньше 6 м. Расстояние от штабелей до сгораемых зданий должно быть более 20 м, а до складов горюче-смазочных материалов, лесных и штучных грузов более 60 м. Склады для угля или руды часто располагают вблизи от причальной линии. При отсутствии необходимых площадей рациональным может считаться решение, принятое в порту Восточный, где грузы, прибывающие по железной дороге, разгружают из вагонов при помощи вагоноопрокидывателей и подают в склад по системе конвейерных линий (рисунок 2.16, в). К расположенным на пирсе причалам грузы поступают из склада по конвейерным линиям, которые загружаются складскими перегрузочными машинами. Высота штабелирования руды и ее концентратов, соли, гравия и других подобных материалов зависит только от допускаемой нагрузки на территорию и возможностей средств механизации. Некоторые особенно ценные виды руды и концентрата требуют закрытого хранения. Для исключения пылеобразования на территории портов, перерабатывающих уголь и руду, сокращения потерь груза при открытых способах переработки ведутся разработки по применению полностью закрытых способов перегрузки упомянутых грузов. На рисунке 2.17 приведена схема угольного терминала с использованием в качестве складов закрытых емкостей. Выгрузка и погрузка судов осуществляются с помощью специализированной береговой установки, связанной с системой конвейеров. Выдача грузов осуществляется через подъемные конвейеры, размещенные под складами. Терминал полностью автоматизирован. Часовая производительность составляет 4000 т. Удельные затраты при сооружении подобных складов могут быть ниже удельных затрат при сооружении закрытых складов общепринятой конструкции арочного типа. На складах руды обычно производят доведение ее до определенной кондиции, сортировку, смешивание различных сортов, подсушку, а в зимнее время размораживание. Часть этих операций приходится выполнять и в складах угля. Такие навалочные грузы как сахар-сырец, калийная соль, бокситы, глинозем и многие другие также требуют закрытого хранение. Для них нередко используют облегченные склады-навесы. Груз обычно подают в склад по транспортѐрной линии, расположенной вдоль его конька, а выгружают при помощи транспортеров, проложенных вдоль склада, у пола, а иногда и под ним (в галереях). 91 Рисунок 2.17 – Угольный терминал с закрытыми складами Пылящие навалочные грузы (например, глинозем, цемент) складируются в силосных хранилищах. Груз поступает по транспортерной линии к распределительному бункеру, снабженному выпускными отверстиями, через которые он попадает в аэрожелоба, подающие груз во все силосы. Иногда для хранения глинозема и других подобных грузов используют резервуары большого диаметра, подобные по конструкции хранилищам для жидких грузов (рисунок 2.18, а), или закрытые склады с облегченными навесами (рисунок 2.18, б). а) в виде резервуара; б) с облегченным навесом; 1 – устройство для выгрузки из вагонов; 2 – конвейер; 3 – склад; 4 – устройство для выгрузки из судов; 5 – складской перегружатель Рисунок 2.18 – Закрытые склады для навалочных грузов 92 Для хранения зерна россыпью обычно используют силосные элеваторы (рисунок 2.19, а-б), состоящие из большого числа силосных ячеек и рабочей башни, в которой располагается аппаратура для управления работой всех конвейерных линий, погрузочных и разгрузочных устройств, обеспыливающих установок и оборудования, используемого для повышения качества зерна, проходящего через склад. Вместимость подобных зернохранилищ обычно составляет 50 - 100 тыс. т. Вместимость отдельных силосов может превышать 1000 т. Высота рабочей башни составляет 60 - 70 м и более. В некоторых случаях для хранения россыпью используют обычные закрытые склады, оснащенные специальными перегрузочными машинами и другим оборудованием для обработки и сортировки зерна. а) разрез по силосным ячейкам; б) разрез по рабочей башне; в) одноэтажный склад для зерна (поперечный и продольный разрезы); 1 - конвейеры; 2 - силосные ячейки с зерном; 3 - складские перегружатели; 4 - рабочая башня Рисунок 2.19 - Зернохранилища 93 Взвешивание навалочных грузов на складах может производиться крановыми, транспортерными, бункерными, вагонными весами, а также весами сбрасывающих устройств. Большая пропускная способность причалов и складов для навалочных грузов требует широкого использования автоматизации и централизации управления всеми основными процессами с использованием электронно-вычислительных устройств. 2.5.3. Склады для наливных грузов Тип и размеры складов для наливных грузов зависят от вида грузов, их физико-химических свойств, типа и размеров, перевозящих грузы судов, способов доставки грузов в порт от места добычи (переработки) или способов отправки их потребителям. Нефть и нефтепродукты хранят в специальных резервуарах наземного или подземного типов, которые должны удовлетворять следующим требованиям: быть непроницаемыми и удобными для постоянного контроля за состоянием конструкции, допускать быстрое восстановление нарушений непроницаемости; быть долговечными; не подвергаться разрушению под воздействием хранимой жидкости и внешней среды. В зависимости от вида нефтепродуктов различают резервуары: а) светлых нефтепродуктов; б) темных нефтепродуктов; в) масел. Нефтесклады оборудуют системами нефтепроводов, соединяющих резервуары с загрузочными устройствами на причалах и магистральными трубопроводами. Обычно резервуары возводятся из стали или предварительно напряженного железобетона. Выбор материала, из которого изготавливаются резервуары, зависит от рода хранимого груза и его транспортных характеристик. Условия строительства, т.е. размеры строительной площадки, виды грунтов, на которых сооружаются резервуарные парки, также определяют конструкцию и материал, выбираемый для изготовления резервуара. Стальные резервуары для низкого избыточного давления (1,96 кПа) в настоящее время сооружают вертикального (рисунок 2.20) или траншейного (рисунок 2.21) типов. Стальные резервуары бывают раз3 личной вместимости (от 100 до 100 тыс. м ). В зависимости от вместимости резервуары изготавливают различной конструкции. Резервуары 3 вместимостью до 30 тыс. м сооружают из рулонных заготовок, изготавливаемых в заводских условиях и разворачиваемых на строительных площадках на заранее построенном фундаменте. Резервуары вмести3 мостью до 50 тыс. м перекрываются щитовой кровлей, опирающейся на центральную стойку из трубы (рисунок 2.20, а). Резервуары большей вместимости сооружают со сферическим покрытием без опорной стойки 3 (рисунок 2.20, б). Резервуары вместимостью 50 и 100 тыс. м обычно монтируют из отдельных листов. Для уменьшения потерь хранимого в резервуаре продукта от испарения, поверхность жидкости закрывают 94 круглой плавучей мембраной - понтоном. Покрытие резервуара имеет вид сферического купола из сборных секторных щитов. а) со щитовой кровлей; б) со сферическим перекрытием; 1 - корпус (6-10 мм); 2 - щитовое покрытие (2,5 мм); 3 - опорная стойка; 4 - лестница; 5 - днище; 6 - сферическое перекрытие Рисунок 2.20 – Вертикальные стальные цилиндрические резервуары из рулонных заготовок 1 - металлическая оболочка (4 мм); 2 - песчано-битумное (гидрофобное) основание (100 мм) Рисунок 2.21 - Резервуар траншейного типа 95 Железобетонные резервуары выполняют из сборных предварительно напряженных железобетонных унифицированных элементов заводского изготовления. Покрытие делается плоским; для повышения герметичности покрытия его поверхность заливается водой слоем 10 см. Для длительного хранения нефтепродуктов устраивают траншейные резервуары, имеющие ограждающие стенки в виде стальной оболочки, и стальные фермы перекрытий (рисунок 2.21). Для хранения нефтепродуктов с высоким давлением насыщенных паров 0,01 - 0,07 МПа применяют стальные резервуары шарового типа. Наземные резервуары или их группы ограждают траншеей и валом высотой не менее 1 м, чтобы нефтепродукты, вылившиеся из резервуаров при аварии, не распространялись на большую территорию. В связи с большой пропускной способностью современных нефтепричалов суммарная вместимость их резервуарного парка иногда превышает 1 млн. т. Чтобы не занимать чрезмерно больших площадей, приходится увеличивать вместимость резервуаров. Имеются примеры резервуаров 3 для сырой нефти вместимостью 100 тыс. м , изготовленных из листовой высокопрочной стали. Диаметр этих резервуаров составляет примерно 80 м, высота 20 м, толщина стенок в нижней части 40 мм, в верхней 9,5 мм. В связи с тем, что нефть и нефтепродукты являются пожароопасны и в известной мере взрывоопасными грузами, между нефтебазой и промышленными предприятиями, а также жилыми кварталами устанавливают определенные минимальные расстояния, находящиеся в пределах 40 - 200 м в зависимости от категорий нефтепродуктов. Также регламентируют минимальные расстояния между наземными резервуарами и прочими зданиями и сооружениями нефтебазы. Для подземных резервуаров эти расстояния могут быть приняты значительно (обычно в 2 раза) меньшими. Темные нефтепродукты с высокой вязкостью (битум, гудроны, мазуты) хранят в заглубленных железобетонных резервуарах цилиндрической или прямоугольной формы, железобетонные резервуары не подвержены коррозии, поэтому их можно закапывать в грунт, благодаря чему уменьшается пожароопасность и площадь застройки резервуарного парка, обеспечиваются благоприятные условия для сохранения температуры хранимого продукта и для снижения испарения. Подземный склад нефтеналивных грузов приведен на рисунке 2.22. При благоприятных местных условиях для сырой нефти могут быть использованы подземные хранилища, например, выработанные шахты с обработанной в случае необходимости поверхностью их стен. В районе нефтехранилищ располагают специальные противопожарные устройства. 96 1 - подземная емкость; 2 - эстакада погрузки автонефтегазовозов; 3 - насосная станция; 4 - нефтеналивное судно Рисунок 2.22 - Подземное хранилище нефтеналивных грузов Сжиженные газы при атмосферном давлении имеют температуру -180°С. Для уменьшения температуры сжижения до -40 …- 50°С газ подвергают избыточному давлению. Резервуары для сжиженного газа оснащают оборудованием, обеспечивающим их безопасную работу: измерителями давления, предохранительными клапанами, аварийными устройствами и сигнализацией. Номенклатура наливных грузов, перегружаемых в портах, все расширяется. Некоторые виды этих грузов требуют соблюдения условий хранения. Так, расплавленная сера требует наличия в резервуаре для ее хранения специальных устройств, поддерживающих заданную температуру, латекс требует покрытия внутренней поверхности резервуара парафином или другим нейтральным веществом и т.п. Наряду с резервуарами обычной конструкции в последние годы все большее распространение получают подводные и плавучие резервуары (рисунок 2.23). Подводный резервуар может иметь форму, изображенную на (рисунок 2.23, а). Верхняя часть его уменьшена в диаметре, что снижает волновое воздействие на него. Иногда подводные резервуары могут быть размещены внутри причальных или оградительных сооружений. В этом случае (рисунок 2.23, б) волновые воздействия на них уменьшают созданием перфорации в наружной стенке. Плавучие резервуары (рисунок 2.23, в) часто имеют форму цилиндра, установленного вертикально на якорях. У резервуаров для хранения нефти обычно не устраивают днище, так как нефть, будучи более легкой по сравнению с водой, не смешивается с ней, а при откачке наружное гидростатическое давление уравновешивается изнутри давлением заполняющей резервуар воды. 97 а) подводный резервуар с уширенной нижней частью без днища; б) резервуар в оградительном сооружении; в) плавучий резервуар; 1 - резервуар; 2 - опорная конструкция; 3 - труба диаметром 0,6 м; 4 - наружные перфорированные стенки мола; 5 - подводящие трубопроводы; 6 - шланговочные устройство; 7 - судно; 8 - якорные тросы Рисунок 2.23 - Подводные и плавучие резервуары для хранения нефти 2.5.4. Определение емкости, площади и размеров складов При проектировании определяется емкость и площадь складов, по ним устанавливается размерность, в плане для крытых складов – этажность. При проектировании складов для генеральных грузов необходимо учесть форму их хранения – крытую или открытую. Потребную вместимость складов распределяют между закрытыми складами и открытыми складскими площадками. Для экспортноимпортных штучных грузов от 70 до 95% вместимости должно приходиться на закрытые склады. Из общего количества каботажных грузов требуют закрытого хранения 60 – 80%. Из общего количества металлических изделий и оборудования, снабженных упаковкой, предохраняющей их от повреждений, требуют закрытого хранения только 5 – 20%. Под площадью склада подразумевается площадь, ограниченная: а) для крытых складов – внутренними гранями стен помещений, предназначенных для складирования груза, за вычетом площадей, занятых стационарным оборудованием и колоннами; б) для открытых складов – кромками автодорог и осями рельсов железнодорожных и подкрановых путей, примыкающих к складу, за вычетом площадей, занятых строительными конструкциями, объектами подсобно-производственного и обслуживающего назначения. 98 Емкость склада – это количество груза в тоннах, которое может одновременно хранится на складе. Склады краткосрочного хранения используются для хранения генеральных грузов, угля, руды и металла, металлооборудования. Склады долгосрочного хранения используются для хранения зерновых, лесных, наливных грузов. Потребная емкость склада краткосрочного хранения зависит от расчетной загрузки судна, сложности исходящего грузопотока, запаса емкости на несовпадение режимов подачи судов, железнодорожных вагонов и определяется по формуле: Е К сл Дч езап , (2.14) где К сл - коэффициент, учитывающий сложность исходящего и входящего грузопотока, учитывающий необходимое превышение наличного количества груза на складе, в связи с требованиями рациональной загрузки судна и возможным несоответствием груза и судна по портам назначения; езап - запас емкости склада на возможное несовпадение режимов обработки судов и подвижного состава смежных видов транспорта, т. При исходящем грузопотоке К сл : - для смешанных генгрузов принимается 1,3 - 1,6; - для однородных генгрузов принимается 1,0 – 1,3; - для навалочных грузов принимается 1,0 – 1,1. При входящем грузопотоке К сл 1,0 . Запас емкости склада на возможное несовпадение режимов обработки судов и подвижного состава смежных видов транспорта определяется по формуле: езап Рсут nсут , (2.15) где Рсут - суточная пропускная способность причала, т/сут.; nсут нормативный запас емкости склада, сут. Нормативный запас емкости склада определяется на основании оценки условий работы флота и принимается 1 - 4 сут. При определении должно соблюдаться условие: езап 1,5 Дч езап 2,5 Дч . Потребная емкость склада долгосрочного хранения зависит от объема груза, проходящего через склад, времени хранения груза на складе, использования склада по времени (запас емкости) и рассчитывается по формуле: 99 Е Qскл t хр kе Т нав , (2.16) где Qскл - объем годового прохождения груза через склад, т; t хр время хранения груза на складе, сут.; k е - коэффициент емкости, принимается kе 1,5 ; Т нав - время работы порт аза навигацию, сут. Время хранения груза на складе принимается: - по отправлению груза t хр 18 сут.; - по прибытии груза t хр 14 сут. Объем годового прохождения груза через склад определяется по формуле: Qскл Qгод kскл , Nпр (2.17) где Qгод - годовой грузооборот причала по данному грузу, т.; k скл коэффициент учитывающий объем груза, проходящий через склад, Nпр количество причалов, через которые перерабатывается данный груз, ед. Коэффициент учитывающий объем груза, проходящий через склад принимается: - по отправлении груза kскл 1 ; - по прибытии груза kскл 0,9 . При количестве причалов более одного определяется общая емкость группы складов одинаковой специализации по формуле: n Егр К нес Еi еком , (2.18) i 1 где К нес - коэффициент, учитывающий несовпадения по времени скоплений наибольших остатков грузов на причалах; еком - запас емкости для хранения на складах грузов, не готовых к отправке по коммерческим причинам, т. В дальнейших расчетах при определении размеров склада на одном причале необходимо учитывать откорректированную емкость склада на одном причале: К корр Егр Nпр , (2.19) 100 где Nпр - количество причалов в группе. Потребная емкость портовых холодильников при обслуживании одного причала определяется по формуле: Е в Дч ез еком , (2.20) где в - коэффициент прохождения груза через склад. Коэффициент прохождения груза через склад определяется по формуле: в 1 К тр . (2.21) Запас емкости на возможное несовпадение режимов обработки судов и подвижного состава смежных видов транспорта определяется по формуле: езап 21 nсут Мт / с ч . (2.22) Запас емкости для хранения на складах грузов, не готовых к отправке по коммерческим причинам определяется по формуле: еком 0,2 Дч . (2.23) Емкость портового холодильника, предназначенного для обслуживания нескольких смежных причалов, определяется по формуле: Е N Е К нес , (2.24) где N - число обслуживаемых смежных причалов; К нес - коэффициент, учитывающий несовпадения по времени скоплений наибольших остатков грузов на обслуживаемых причалах. Расчет площади и размеров складов для генеральных грузов Потребная площадь склада определяется по формуле: П Е , Ки q (2.25) где К и - коэффициент использования площади склада для непосредственного хранения грузов, учитывает ту площадь, которая не мо101 жет быть использована для складирования грузов из-за необходимости устройства проездов и проходов между штабелями, а также у стен, лифтов, строительных конструкций; q - технологическая нагрузка от 2 складируемого груза на 1 м складской площади, учитывает неплотную укладку в штабеле тарно-штучных грузов, а также форму штабеля всех 2 грузов, т/м ; Е - потребная емкость склада, т. Величины К и и q зависят от рода груза, условий его хранения, типа склада и т.д. Значения этих величин приведены в прил. 3-4. При проектировании многоэтажного склада должно учитываться снижение допускаемых нагрузок на пол верхних этажей на 10 – 15%. Определив площадь склада, устанавливают величину строительной площади склада, принимая, что она 10% больше потребной площади. Строительная площадь склада находится по формуле: Пстр 1,1 П . (2.26) Длина склада Lскл выбирается по таблице 2.4. Таблица 2.4 Размеры складов для грузов закрытого хранения Характеристика Длина, м Ширина, м Высота, м Одноэтажные склады 0,9 Lс 1 Lс Многоэтажные склады 0,7 Lс 1 Lс 36 – 72 36 – 60 1 этаж – 6, остальные не менее 4,8 7,8 Примечание: Lс длина расчетного типа судна, м. Ширина склада определяется по формуле: Вскл П стр Lскл . (2.27) Ширина склада округляется до типовой в большую сторону, равной 24, 36, 48, 60, 72 м. При ширине склада более 72 м., проектируется многоэтажный склад. Если многоэтажный склад имеет более двух этажей, то он может иметь две различные схемы расположения балконов на наружном фасаде: это либо вертикальная, либо ступенчатая фасадная стенка. 102 После того, как было выяснено, склад с каким количеством этажей проектируется, выполняются расчеты в следующей последовательности: 1. Определяется длина проектируемого склада по таблице 2.4. 2. Выбирается ширина склада согласно таблицы 2.4. Ширина склада равная 24 м. принимается при проектировании склада на стесненной территории. 3. Определяется строительная площадь склада по формуле: Пстр Lскл Вскл , (2.28) где Lскл - длина склада, м.; Вскл - ширина склада, м. 4. Потребная площадь склада определяется по формуле: П П стр . 1,1 (2.29) 5. Определяется емкость одноэтажного склада или первого этажа многоэтажного склада: Е П q Ки . (2.30) 6. Если склад проектируется многоэтажный, то необходимо рассчитать емкость верхних этажей склада по формуле: Еверх Е Е1 , (2.31) где Е - потребная емкость склада, т; Е1 - емкость первого этажа склада, т. 7. Площадь верхних этажей рассчитывается по формуле: Sверх Еверх qверх К и где - qверх , - технологическая нагрузка от складируемого груза на 1 2 2 м складской площади для верхних этажей, т/м . Строительная площадь верхних этажей определяется по формуле: Sстр.верх Sверх 1,1 . (2.32) Количество этажей многоэтажного склада определяется по формуле: 103 nэт Sстр.верх Lскл Вскл 1. (2.33) Расчет площади и размеров склада для металлогрузов и оборудования Хранение металлогрузов и оборудования в портах осуществляется преимущественно на открытых складских площадках, потребная площадь которых рассчитывается по формуле: Sпотр Епотр Ки q , (2.34) где Епотр - потребная емкость склада, определяется по формуле 2.14. Технологические нагрузки при хранении металлогрузов и оборудования и коэффициент использования площади открытых складов для хранения металлов и оборудования принимаются по прил. 3-4. Площадь прикордонной складской площадки определяется по формуле: Sприк Lскл Вскл.прик , (2.35) При планировке открытых складов необходимо задаться шириной штабеля с грузом с учетом возможности выбранного перегрузочного оборудования. Ширина склада обычно принимается от 36 до 41 м. Длина склада принимается по табл. 2.4. Если площадь прикордонной складской площадки меньше потребной площади, то необходима тыловая складская площадка, площадь которой определяется по формуле: Sтыл Sпотр Sприк . (2.36) Ширина тыловой площадки определяется по формуле: Втыл Sтыл . Lскл (2.37) Если ширина тыловой площадки по расчетам больше чем 25 м., то необходима вторая, а в некоторых случаях третья и четвертая площадки. При планировке открытых складов расстояние до штабеля принимается от: - оси железнодорожного пути – 2,75 м; - оси рельса подкранового пути – 2,0 м; - кромки проезжей части автодороги – 1,5 м. 104 С учетом структуры грузопотока в порту и климатических условий, кроме открытых площадок для хранения металлогрузов и оборудования, используются крытые склады или навесы. Расчет площади и размеров склада для угля и руды Для хранения угля и руды в штабелях используются открытые складские площадки, причем для каждой марки и класса грузов должны предусматриваться отдельные площадки. Схема штабеля представлена на рисунке 2.24. Рисунок 2.24 - Схема штабеля Расчет штабеля: 1. Определяется потребная емкость штабеля по формуле 2.14. 2. Длина штабеля определяется по формуле: Lшт 0,9 Lс . (2.38) 3. Ширина штабеля ( Вшт ) определяется параметрами перегрузочного оборудования, принимается от 40,5 до 45,5 м. 4. Высота штабеля рассчитывается по формуле: Hшт q u , (2.39) 2 где - q - допустимая технологическая нагрузка на площадку, т/м ; 3 u - удельно-погрузочный объем груза, м /т. Удельно-погрузочный объем принимается: 3 - для угля u 1,25 м /т.; 3 - для руды u 10,6 м /т. 0 0 5. Углы откоса штабеля для угля φ = 45 ; для руды φ = 60 . 6. Объем штабеля определяется по формуле: 105 1 (2.40) Hшт S1 S1 S2 S2 . 3 2 где - S1, S2 - площади верхнего и нижнего основания штабеля, м . 7. Площадь верхнего основания штабеля определяется по формуле: Vшт S1 В1 l1 , (2.41) где - В1 - ширина верхнего основания штабеля, м.; l1 - длина верхнего основания штабеля, м. 8. Площадь нижнего основания штабеля определяется по формуле: S2 Вшт Lшт . 9. Длина и ширина верхнего основания штабеля рассчитывается по формуле: - для угля: l1 Lшт 2Hшт . (2.42) В1 Вшт 2Hшт . (2.43) - для руды: l1 Lшт 2Hшт ctg . (2.44) В1 Вшт 2Hшт ctg . (2.45) 10. Емкость штабеля рассчитывается по формуле: Ешт Vшт . u (2.46) Потребная емкость всего склада определяется по формуле 2.14. Количество штабелей на складе определяется по формуле: n Епотр Ешт . (2.47) 106 Расстояние штабелей от оси железнодорожных и подкрановых путей не должно быть менее 2 м. Штабель должен располагаться не ближе 1,5 м. от кромки проезжей части автодороги. Расчет склада для зерна Для хранения зерна используется зерновой элеватор, состоящий из нескольких силосов-хранилищ для зерна (силосный корпус), машинного отделения (рабочая башня), в котором находится оборудование, подающее зерно в силосохранилище. На рисунке 2.25 дан план зернового элеватора с его основными наименованиями размеров, необходимых при расчете емкости элеватора. Нэ – высота элеватора; Н – высота силоса; Вэ – ширина элеватора; Lэ – длина элеватора; Вр – ширина рабочей башни. Рисунок 2.25 – План зернового элеватора Для упрощения расчетов принимается: Н = 30 м; Нэ = 36 м. Ширина элеватора определяется по формуле: 107 Епотр Вэ 2,5 Н , (2.48) где Епотр - потребная емкость элеватора, см. формулу (2.16); 3 насыпная масса зерна, т/м ; Н - высота силоса, м. Если зерно перерабатывается на нескольких причалах, то строится один элеватор общей емкостью Епотр . Расчет склада для нефти Для хранения нефти и нефтепродуктов используются резервуары. Диаметры резервуаров могут быть 12, 18, 24, 42 м. Расчет потребной емкости склада Епотр осуществляется по формуле (2.16). Емкость одного резервуара определяется по формуле: Е рез Vрез u , (2.49) 3 где Vрез - объем резервуара, м . Объем резервуара определяется по формуле: Vрез R 2 Н , (2.50) где 3,14 ; R - радиус резервуара, м; Н - высота резервуара, м. Количество резервуаров рассчитывается по формуле: n Епотр Е рез . (2.51) Расчет склада для контейнеров Склад для хранения контейнеров состоит из сортировочных, складских площадок, площадки для порожних контейнеров и склада комплектации контейнеров (рисунок 2.26). Для любой площадки потребная складская площадь определяется по формуле: Si Еi fконт , nяр kисп (2.52) 108 где Е i - потребная емкость площадки, конт.; fконт - площадь занимаемая одним контейнером, м , принимается fконт 14,8 м ; n яр - коли2 2 чество ярусов хранения контейнеров, kисп - коэффициент использования площадки для хранения контейнеров. Рисунок 2.26 - План контейнерного терминала Коэффициент использования площадки для хранения контейнеров принимается: - при использовании автоконтейнеровозов 0,45 – 0,55; - при использовании полуприцепов 0,25 – 0,3. Отдельно рассчитывается каждая площадка. Габаритные размеры 20-футовых контейнеров: длина - l 6,1 м; ширина - b 2,44 м; высота - h 2,44 м. 40-футовые контейнеры имеют такую же ширину и высоту, а длину равную 12,2 м. Сортировочная площадка Необходимая емкость сортировочной площадки определяется по формуле: 109 Есп 2,0 2,5Дк , (2.53) где Д к - контейнеровместимость расчетного типа судна. Потребная площадь сортировочной площадки определяется по формуле 2.52, при S1 Sсп . Площадка складирования контейнеров Емкость площадки складирования определяется по формуле: Дк max Ескл Qмес 720 Р ек , мл (2.54) max где Qмес - максимальный месячный грузооборот порт, т.; Рмл - производительность механизированной линии, т/ч.; ек - запас емкости площадки. Запас емкости площадки принимается: - для импорта 0,01 – 0,015; - для экспорта 0,02 – 0,03; - для каботажа 0,005 – 0,01. Максимальный месячный грузооборот определяется по формуле: max Qмес Qгод К нер Т нав 30 , (2.55) где Qгод - годовой грузооборот порта, конт.; К нер - коэффициент месячной неравномерности; Т нав - навигационный период работы порта, сут. Потребная площадь складирования определяется по формуле 2.52, где Еi Ескл . Склад порожних контейнеров Емкость склада порожних контейнеров определяется по формуле: Епор .конт. kзап Qсут , (2.56) где k зап - коэффициент запаса емкости, принимается k зап 2 ; Qсут - суточный грузооборот, проходящий через склад, конт. 110 Суточный грузооборот, проходящий через склад определяется по формуле: Qсут max Qмес 0,1 . 30 (2.57) Площадь склада порожних контейнеров определяется по формуле 2.52, где Еi Епор .конт . . Площадка автомобильно-железнодорожного фронта. На площадке выполняются работы по погрузке или разгрузке железнодорожных платформ и автомашин. Емкость площадки определяется по формуле: Епф К зап nпп nк nмаш , (2.58) где К зап - коэффициент запаса емкости; nпп - число платформ в подаче; nк - количество контейнеров на платформе, шт.; nмаш - число автомашин под погрузкой или выгрузкой. Коэффициент запаса емкости принимается: К зап 2 . Количество платформ в одной подача определяется по формуле: nпп 0,85 Lпр l ваг , (2.59) где l ваг - длина платформы, м.; Lпр - длина причала, м. Расчет склада для лесных грузов Хранение лесных грузов осуществляется в штабелях, высота и размеры которых устанавливаются в зависимости от схемы механизации складских работ. Пиломатериалы укладываются в пакетные или рядовые штабели, объединяемые в группы (секции). При размещении в плане расстояния от штабелей следует принимать: - пилолес и круглый лес в пакетах: до оси железнодорожного пути – 3,25 м.; до оси рельса подкранового пути – 2,0 м; - круглый лес поштучно: до оси железнодорожного пути – 5,0 м.; до оси рельса подкранового пути – 2,0 м. 111 В составе технологического перегрузочного комплекса для лесных грузов должны предусматриваться рамповые погрузо-разгрузочные фронты, которые могут устраиваться в виде рамп, являющихся продолжением открытых складских площадей либо складов-навесов, а также в виде отдельно стоящих рамп. Высоту этих рамп и расстояние от рамп до оси железнодорожных путей надлежит принимать в соответствии с таблице 2.6. Таблица 2.5 Размеры перегрузочных рамп Месторасположение рамп Под порталом крана с колеей 10,5 м. у одного из двух ж/д путей (на месте второго пути) Под порталом крана с колеей 15,3 м: на месте одного из крайних путей на месте среднего ж/д пути Расположенные вне колеи портала крана Ширина рамп, м 4,1 4,1 5,6 4,1 Расчет склада для хранения круглого леса 1. Определяется схема механизации. 2. Принимаются размеры штабеля по табл. 2.6. Наименование грузов Длинномерный лес Короткомерный лес Пиломатериалы Таблица 2.6 Размеры штабеля лесных грузов Длина штабеля, Ширина штабеВысота штабем ля, м ля, м Длина причала Длина бревна 10 30 Длина бревна 10 Длина доски Длина доски 10 Схема штабеля для хранения леса представлена на рисунке 2.27. Рисунок 2.27 – Схема штабеля для хранения леса 112 3. Потребная емкость штабеля определяется по формуле 2.14. 4. Количество штабелей на складе определяется по формуле: nшт Епотр Ешт , (2.60) где Ешт - емкость одного штабеля, т. 5. Емкость одного штабеля определяется по формуле: Ешт Vшт , u (2.61) 3 где Vшт - объем штабеля м ; u - удельно-погрузочный объем круглого леса, принимается u 1,95 м /т. 6. Объем штабеля определяется по формуле: 3 Vшт В L Н . (2.62) Все размеры принимаются по таблице 2.6. Расчет склада для пиломатериалов Пиломатериалы хранятся в штабелях, которые образуют секции (рисунок 2.28). Каждая секция состоит из двух рядов штабелей. В одном ряду укладывается 6 или 8 штабелей. Рисунок 2.28 – План секций пиломатериалов 2 Общая площадь секции не должна быть более 900 м . Высота штабеля не должна превышать 12 м. 113 Смежные секции отделены друг от друга продольными и поперечными проездами шириной 10 м. Емкость одной секции определяется по формуле: Есек (12 16) Ештаб . , (2.63) где Ештаб . - емкость одного штабеля, т. Емкость одного штабеля рассчитывается по формуле: Ештаб Vштаб , u (2.64) 3 где Vштаб - объем одного штабеля м ; u - удельно-погрузочный объем пиломатериалов, принимается u 1,98 м /т. Объем одного штабеля определяется по формуле: 3 Vштаб В L Н . (2.65) Все размеры принимаются по таблице 2.6. Количество секций определяется по формуле: nсек Епотр Есек . (2.66) 2.6. Железнодорожный транспорт Морские порты связаны с внутренними районами страны железнодорожным транспортом, которым отправляется подавляющее количество грузов из порта и прибывает в порт. Железнодорожный транспорт включает два элемента: железнодорожное путевое хозяйство и подвижной состав. В состав путевого развития железнодорожного транспорта, используемого для перевалки грузов, прибывающих морем на железнодорожный транспорт и отбывающих в обратном направлении, входит предпортовая станция (или станция примыкания), портовая станция (или парк), соединительные (подъездные) пути, погрузочноразгрузочные пути на причалах и у складов. В зависимости от объема работы порта, взаимного территориального расположения порта и железнодорожной станции общего назначения на практике могут быть отклонения от приведенного перечня устройств. В состав портового железнодорожного узла обычно входят следующие сортировочные станции: узловая, предпортовая и портовая, а 114 также районные сортировочные парки, подъездные, соединительные и погрузочно-разгрузочные пути причалов (рисунок 2.29). Каждый из перечисленных элементов решает свою задачу. 1, 2 - предпортовая железнодорожная станция; 3, 4 – портовая железнодорожная станция; 5 – районный железнодорожный узел; 6 - накопительные пути причала; 7 – причальные железнодорожные пути Рисунок 2.29 - Схема портового железнодорожного узла Предпортовая станция выполняет следующие функции: отсортировку вагонов, направляемых в порт, и формирование соответствующих составов, сортировку вагонов, идущих из порта, и формирование поездов по направлениям. В портовой станции ведется формирование составов для отдельных районов, формирование составов из вагонов, поступающих из отдельных районов, отстой вагонов, таможенный досмотр и пр. В районных сортировочных парках вагоны сортируются по отдельным причалам и из них формируются соответствующие составы, собираются и отстаиваются до формирования вагоны, поступившие с погрузочно-разгрузочных путей причалов. Подъездные, соединительные и погрузо-разгрузочные пути отдельных причалов выполняют соответствующие функции непосредственно у причального фронта. Районные сортировочные парки устраиваются в портах, имеющих несколько обособленных районов. Эти парки рекомендуется располагать не далее чем за 400 - 600 м от погрузочно-разгрузочных фронтов. В некоторых случаях они находятся непосредственно в тылу этих фронтов. Районные сортировочные парки должны иметь: несколько путей длиной до 500 м для отстоя вагонов, ожидающих подачи к грузовым фронтам; один-два пути для сбора порожняка; главный обгонный и вытяжной пути. При выполнении работ по прямому варианту, т. е. с непосредственной погрузкой грузов из железнодорожных вагонов в суда или обратно, требуется место для отстоя так называемого обменного парка вагонов, ожидающих разгрузки или загрузки в течение экономически оправданного времени. 115 Примеры схем компоновки районных сортировочных парков показаны для грузов: штучных – рисунок 2.30, а; массовых – на рисунке 2.30, б. а - район штучных грузов; б - угольный район; 1 - прикордонные железнодорожные пути; 2 - склады; 3 - тыловые погрузочные пути; 4 - автомобильная дорога; 5 - тыловые транзитные пути; 6 - районный железнодорожный сортировочный парк; 7 - оперативный железнодорожный парк; 8 - вагоноопрокидыватель; 9 - размораживающая станции Рисунок 2.30 - Районные сортировочные узлы и прикордонные пути При выгрузке угля, руды или других подобных грузов из вагонов и погрузке в суда по прямому варианту, они, как правило, перерабатываются без подачи на склад. Кольцевое очертание путей позволяет производить быструю уборку вагонов. Подобное же очертание железнодорожных путей нередко используется у вагоноопрокидывателей, где целые поезда разгружаются за очень короткий промежуток времени. В случае перегрузки по прямому варианту необходимо наличие районных парков большой вместимости, которые должны иметь протяженность путей, достаточную для размещения количества вагонов, обеспечивающего непрерывную и полную загрузку судов. В некоторых случаях схема портового узла значительно упрощается. Для более эффективного использования портовой территории иногда рекомендуется не устраивать дополнительной портовой сортировочной станции. В составе портового узла остаются предпортовая сортировочная станция и иногда районные сортировочные парки. 116 Очертание прикордонных подъездных путей в значительной степени зависит от формы начертания причального фронта (рисунок 2.31). На форму путей в плане и соединяющих их съездов оказывает существенное влияние расположение складов. Расположение подъездных путей в значительной степени зависит от особенности работы рассматриваемого причала. а - фронтальное расположение; б - пирсы; в - ступенчатое расположение; 1 - магистральная автодорога; 2 - проезды; 3 - прикордонная зона; 4 - линия кордона Рисунок 2.31 - Схемы подъездных путей при различных начертаниях причального фронта На величину площади, занимаемой железнодорожными путями, оказывает влияние радиус закругления, который принимается для соединительных внутрипортовых путей не менее 300 м в нормальных условиях и не менее 200 и 150 м соответственно в трудных и особенно стесненных условиях. Прикордонными погрузочно-разгрузочными путями называют пути, расположенные возле причальной линии порта в пределах действия береговых портальных кранов и судовых грузовых стрел. Они предназначены для обслуживания причалов порта при проведении погрузочно-разгрузочных работ по прямому варианту (судно-вагон, вагон-судно). Тыловыми (складскими) погрузочно-разгрузочными путями называются пути, которые предназначены для обслуживания крытых складов и площадок открытого хранения грузов. Такие пути располагаются 117 преимущественно в глубине причалов, вне радиуса действия при кордонных портальных кранов. Прикордонные погрузочно-разгрузочные пути укладываются на всех причалах порта и располагаются под порталами кранов, если они имеются на причалах (рисунок 2.32). Как правило, на каждом причале укладывается не менее двух прикордонных погрузочно-разгрузочных путей. Для подачи железнодорожных составов или отдельных вагонов с одного пути на другой применяются специальные устройства - обыкновенные или перекрестные съезды со стрелочными переводами. Длина погрузочно-разгрузочного фронта путей должна обеспечивать необходимую интенсивность грузовых работ, а количество путей и их схема - заблаговременную подачу нового состава без перерыва в работе перегрузочного оборудования. Необходимое количество прикордонных путей определяется по НТПМП в зависимости от назначения причалов, интенсивности грузовых работ, длины и количества смежных причалов. Размещение прикордонных погрузочно-разгрузочных путей на причалах штучных грузов только под портальными кранами дает возможность экономить площадь портовой территории. Вместе с тем это один из основных факторов, препятствующих проведению перегрузочных работ по прямому варианту. Объясняется это тем, что переносные грузовые столы - рампы, устанавливаемые против дверей крытых вагонов при погрузке-разгрузке, перекрывают подкрановый рельс или смежный железнодорожный путь, что мешает передвижению портальных кранов и выполнению маневровых работ. В этих случаях приходится убирать или переставлять столы-рампы, что вызывает перерывы в работе. Поэтому на причалах штучных грузов часть прикордонных путей следует размещать за кранами и оставлять под порталами трехпутных кранов два пути, двухпутных - один, что позволит в междупутьях прикордонных путей установить передвижные перегрузочные столы-рампы. Подвижной состав железнодорожного транспорта состоит из локомотивов и вагонов. В общем случае локомотивы подразделяются по характеру работы на грузовые, маневровые и пассажирские, а по виду тяги - на паровозы, тепловозы, газотурбовозы и электровозы. За последние годы на всех железных дорогах паровозы уступили место более совершенным видам локомотивов. Не являются исключением и порты, где основными видами маневровых локомотивов стали тепловозы. Электровозы приводятся в движение электроэнергией, поступающей от контактных проводов, подвешенных над путями. Поэтому они получили применение только на магистральных линиях и почти не используются для маневровых работ. Также лишь для магистральных перевозок применяются газотурбовозы. 118 а - колея портала шириной 15,3 м; б - то же, шириной 10,5 м; в - то же, шириной 6 м; 1, 5 - оси подкрановых рельсов; 2, 3, 4 - оси железнодорожных путей; 6 - предельные столбики Рисунок 2.32 - Размещение прикордонных погрузочно-разгрузочных железнодорожных путей Для маневровых работ в портах часто используются тепловозы с двигателями автомобильного типа мощностью до 150 л.с., так называемые мотовозы. Они имеют обычно по две оси с базой 1,5 - 2,0 м. Благодаря этому мотовозы легко вписываются на кривых самых малых радиусов и незаменимы при работе в стесненных условиях. Для маневровых работ применяются и электровозы с аккумуляторным питанием. Правда, до последнего времени, вследствие сравнительно малой емкости аккумуляторных батарей (150 - 200 кВт-ч), их область применения была ограничена. 119 Грузовой вагонный парк железных дорог отличается большим разнообразием. Если подразделить основные типы вагонов по назначению, то можно различить: - универсальные вагоны (крытые, полувагоны и платформы); - саморазгружающиеся вагоны (для сыпучих грузов); - цистерны (для наливных грузов); - специальные вагоны с кузовом бункерного типа (для перевозки пылевидных грузов); - изотермические. Основная часть грузового вагонного парка состоит из четырехосных вагонов грузоподъемностью 50 - 60 т. Ходовая часть таких вагонов состоит из двух поворачивающихся тележек, которые имеют по два ската, закрепленных жестко с базой 1,8 м. Такое устройство обеспечивает нормальное вписывание колес при прохождении кривых, даже самых малых радиусов. Двухосные вагоны грузоподъемностью 20 - 30 т. доживают свой век и ввиду наличия жесткой базы около 4 м, их использование на отдельных участках, где ввиду стесненных условий железнодорожные линии имеют, кривые малых радиусов, бывает затруднительным. Шестиосные вагоны грузоподъемностью около 90 т и восьмиосные вагоны грузоподъемностью около 120 т уже появились на железных дорогах страны, однако их число еще не велико. Крытые вагоны (рисунок 2.33) предназначены главным образом для перевозки генеральных грузов. В вагон грузы подают через дверной проем размерами 1,8х2,1 м (вагоны прежних выпусков) или 2,0х2,3 м (новые вагоны). Рисунок 2.33 - Четырехосный крытый вагон Хотя имеются специальные автопогрузчики, которые используются на внутривагонных работах, однако грузовая обработка таких вагонов связана с большими затруднениями. Поэтому на базе серийного четы3 рехосного вагона с кузовом емкостью 120 м построены опытные вагоны с раздвигающейся крышей. Крыша такого вагона состоит из трех частей: двух подвижных одинаковых полукрыш и неподвижной части крыши (для 120 жесткости вагона) в зоне дверного проема. При открывании вагона одна из полукрыш приподнимается и надвигается на другую, образуя люк размером 5,7х2,7 м. Загрузка и выгрузка вагона производится кранами. Весь грузовой процесс значительно облегчается и ускоряется. Облегчается и крепление грузов, что имеет большое значение для их сохранности, так как скорость движения поездов превышает 100 км/ч. Крытые вагоны широко используются для перевозок зерна и других сыпучих грузов, которым необходимо укрытие от атмосферных осадков. Загружают их через два люка в боковой стене размером по 0,37х0,69 м. Последние образцы вагонов имеют для этой цели по четыре люка на крыше вагона, что упрощает равномерную загрузку всего вагона и ускоряет ее. Платформы служат для перевозки контейнеров, громоздких длинномерных грузов, различного рода машин и оборудования, а также используются и для навалочных грузов. Платформы обычно имеют откидные борта. В связи с развитием контейнерных перевозок следует ожидать значительного увеличения доли платформ в общем вагонном парке. Полувагоны служат главным образом для перевозки навалочных грузов. Наиболее универсальными из них являются полувагоны типа гондола - саморазгружающиеся полувагоны с расположенными внизу разгрузочными люками, через которые груз высыпается по обе стороны пути (рисунок 2.34, а). У четырехосной гондолы имеется 14 люков по 7 люков с каждой стороны, у шестиосной - 16; у восьмиосной - 22 люка. В закрытом состоянии затворы люков образуют пол. Гондолы загружаются сверху, а через торцовые двери в них могут заходить гусеничные или колесные машины. Следует заметить, что неизбежные щели в полу таких полувагонов затрудняют использование последних для перевозки мелкозернистых грузов. В связи с этим, выпускаются полувагоны с «глухим» кузовом, т. е. без люков в полу и торцовых дверей. Разгрузка таких полувагонов наиболее целесообразна на вагоноопрокидывателях. Хопперы - саморазгружающиеся полувагоны с наклонными стенками (кузов бункерного типа) и двумя разгрузочными люками внизу (рисунок 2.34, б). Если гондолы используются и для перевозки генеральных и лесных грузов, то хопперы пригодны только для сыпучих грузов. Широко используются для перевозки щебня при строительстве железных дорог специальные хопперы - дозаторы. На базе хопперов строятся специальные вагоны для сыпучих и пылевидных грузов (цемент, апатиты и др.). В этом случае кузов хоппера для защиты от атмосферных осадков имеет крышу, в которой расположены четыре загрузочные горловины. Думпкары полувагоны, разгрузка которых происходит опрокидыванием кузова в сторону борта (рисунок 2.34, в). 121 Рисунок 2.34 - Открытые саморазгружающиеся вагоны: а - гондола; б - хоппер; в - думпкар 122 Думпкары применяются главным образом на строительстве и на рудниках - для перевозок на короткие расстояния. Перевозка грузов на большие расстояния в думпкарах невыгодна из-за высокого коэффициента тары, достигающего 0,6 - 0,7 (коэффициентом тары называется отношение веса тары к грузоподъемности вагона и у обычных вагонов он не превышает 0,3). Кроме того, высокое положение центра тяжести думпкара ограничивает скорость его движения ввиду опасности опрокидывания на криволинейных участках пути. Цистерны (рисунок 2.35) служат для перевозки наливных грузов и подразделяются на обычные (нефтяные, бензиновые) и специальные (кислотные, спиртовые, винные, молочные и др.). Налив цистерн происходит через верхнюю горловину, слив - через нижний клапан. Бензин и другие легкоиспаряющиеся и взрывоопасные грузы откачиваются через верхнюю горловину по герметизированному продуктопроводу. Для перевозки особо вязких грузов (мазут, битум) служат цистерны с паровой рубашкой. На базе обычных цистерн строятся вагоны для перевозки сыпучих грузов (цемента) с герметической пневматической погрузкой и разгрузкой. Рисунок 2.35 - Четырехосная цистерна Изотермические вагоны предназначаются для перевозки грузов, нуждающихся в определенной постоянной температуре. Наиболее известны вагоны, предназначенные для перевозки пищевых продуктов, в которых поддерживается отрицательная температура. Вагоны-ледники с льдосоляным охлаждением постепенно вытесняются вагонами с механическим охлаждением. Последние, выпускаются как в виде отдельных вагонов, оборудованных самостоятельными охлаждающими уста123 новками, так и в виде секций по 5 вагонов, обслуживаемых одной охлаждающей установкой. В заключение следует упомянуть еще об одном типе специальных вагонов - транспортерах большой грузоподъемности. Эти вагоны предназначаются для перевозки тяжеловесных и крупногабаритных грузов. Их грузоподъемность достигает 300 т. при числе осей до 20. При выборе типа вагонов для перевозки того или иного груза следует иметь в виду, что применение специализированных вагонов обеспечивает наилучшую сохранность грузов, а при наличии соответствующих перегрузочных механизмов, приспособленных именно к данной системе вагонов, и наибольшую экономичность погрузочноразгрузочных работ. Вместе с тем специализированные вагоны, как правило, не могут получить двухсторонней загрузки и возвращаются порожнем. 2.7. Автотранспортное устройство морского порта В настоящее время на долю автомобильного транспорта приходится немалая доля сухогрузных грузопотоков, и можно ожидать, что роль его в перевозках будет возрастать. Это учитывается при проектировании и реконструкции портовых территорий. Автодороги порта можно разделить на подъездные, соединяющие порт с автодорожной сетью общего пользования и внутрипортовые – дороги, расположенные на территории порта. Внутрипортовые дороги предназначены для организованного движения по ним безрельсового транспорта (автомашин, авто- и электропогрузчиков, тягачей и др.). Основными проездами в порту являются обычно одна-две магистральные автодороги шириной 6 - 9 м., которые располагаются почти параллельно береговой линии. От магистральных ответвляется сеть поперечных автодорог шириной 3,5 - 6 м., которые подходят к причальному фронту и складам. Внутрипортовые автомобильные дороги проектируются городского типа с двусторонним движением. Наименьший радиус закругления для портовых дорог рекомендуется принимать 30 м, а при движении по ним автопоездов и автолесовозов - 50 м. При фронтальном начертании причалов магистральные дороги располагаются в тылу прикордонной полосы за складами и соединяются с прикордонными оперативными площадками поперечными проездами. При пирсовом начертании - в тыловой части территории, прилегающей к корневой части пирсов. Проезды на пирсах располагаются по их периметру в тыловой части прикордонной зоны и иногда по оси пирса. Как правило, на территории порта прокладывается кольцевая магистральная автомобильная дорога, соединяющая все причалы, производственные и административно-хозяйственные здания; дорога должна иметь не менее двух въездов. Кольцевое движение автомобильного 124 транспорта должно быть обеспечено по всем объектам оперативной зоны порта. Портовые дороги имеют цементобетонное или асфальтобетонное покрытие. Покрытия прикордонной полосы, переездов и открытых складских площадок выполняются из сборных железобетонных плит. Конструкция железнодорожных и подкрановых путей, не выступающих над уровнем портовой территории, позволяют использовать прикордонную полосу для движения автотранспорта и погрузчиков. Портовые дороги могут быть подразделены на три категории: К I категории относятся дороги, обслуживающие отдельные районы, в которых по технологии перегрузочных работ автотранспорт имеет большое значение; интенсивность движения в одном направлении более 100 автомобилей в час. Ко II категории относятся портовые дороги, обслуживающие перегрузочные операции отдельных набережных, пирсов, линий складов; интенсивность движения от 15 до 100 автомобилей в час. К III категории – дороги обслуживающие такие эксплуатационные районы, для которых автотранспорт не может иметь существенного значения (нефтегавани, районы навалочных грузов, работающие по транзитной перевалки на железную дорогу); интенсивность - менее 15 автомобилей в час. Также к этой категории относятся портовые дороги, предназначенные для хозяйственных перевозок порта. Отнесение автомобильной дороги к той или иной категории определяет ее основные технические показатели: расчетные скорости движения, ширину проезжей части, требования к трассе и профилю. Для осуществления приема-передачи грузов на автотранспорт морской порт должен располагать сетью автомобильных дорог, погрузоразгрузочными фронтами обработки автомашин и парком автомашин. Погрузочно-разгрузочные фронты порта района генеральных грузов, кроме прикордонных полос для движения и стоянки автомашин, должны включать накопительные площадки и поперечные проезды. Накопительные площадки предназначаются для отстоя автомашин при возможных технологических перерывах в работе. Их следует располагать в стороне от приемоотпускных фронтов и маневровых железнодорожных путей. Эти площадки рекомендуется объединять для нескольких однородных причалов. Планировка площадок должна учитывать требования противопожарной безопасности для временных стоянок автомобилей. Размеры площадок для стоянок автомашин устанавливаются в зависимости от типов автомобилей и способа их расстановки из расчета 2 от 30 до 60 м на каждую автомашину. Для разворота автомобилей в конце тупиковых проездов устраиваются площадки или тупики. Поперечные проезды должны обеспечивать возможность кольцевого движения автомашин на причале и допускать устройство разворотных и отстойных площадок. Поперечные проезды используются также для противопожарных целей в качестве пожарных проездов. 125 На складских площадках специализированных причалов проезды располагают в соответствии с размещением штабелей и перегрузочных устройств. Для пожароопасных грузов предусматриваются специальные дополнительные продольные и поперечные проезды 2.8. Вспомогательные элементы морского порта Водоснабжение порта Для снабжения водой судов и береговых потребителей в портах устраивают централизованный водопровод. В исключительных случаях допускается использование привозной питьевой воды. В этих случаях при тушении пожаров используют морскую воду, для забора и подачи которой должны быть предусмотрены все необходимые устройства и оборудование. Если в порту имеются отдельные участки, удаленные от основной части порта на значительное расстояние, допускается создание местного водопровода. На территории портов применяют преимущественно объединенные системы хозяйственно-противопожарного водопровода. Однако в некоторых случаях эти системы строят раздельными, на п р и м е р , в нефтегаванях. Для производственных нужд, в случаях, когда не требуется вода питьевого качества, устраивают производственные водопроводы с забором воды (без очистки) из акватории или из какого-либо другого источника водоснабжения. Система водоснабжения морского порта должна обеспечивать: а) снабжение объектов порта и судов водой питьевого качества; б) потребности пожаротушения на территории порта; в) потребности производственных объектов порта в воде, не обладающей питьевыми качествами (мойка машин, охлаждение агрегатов и т.п.). Расход воды для снабжения судов в порту определяют для каждого района, участка или причала, исходя из расчетного судооборота, типа судов и нормы отпуска воды на каждый тип судна. Бункеровку судов водой осуществляют круглосуточно. На каждое 3 судно обычно подают расход не менее 36 м /ч, чтобы обеспечить его бункеровку водой за время стоянки под погрузочно-разгрузочными работами у причала. Для обеспечения нормальной бункеровки минимальное давление в наружной сети водопровода у причала должно быть не менее 200 кПа. При необходимости повышения давления в водопроводной сети порта и покрытия суточной неравномерности расхода воды приходится строить портовые насосные станции и емкости для запаса воды. Вода питьевого качества, как правило, поступает в порт из городской водопроводной сети. В случаях, когда порт получает питьевую воду из находящихся в его ведении самостоятельных источников водоснабжения, эксплуатация сооружений для забора воды и очистных сооружений должна осуществляться в полном соответствии с «Правилами технической эксплуатации водопроводов». 126 Для снабжения питьевой водой судов, стоящих у причалов порта, последние оборудуют водопроводной сетью и водоразборными устройствами. Раздаточные колодцы размещают вдоль причалов через каждые 50 - 100 м. Для снабжения судов на рейде или у причалов, не оборудованных водопроводом, в состав портового флота включают специальные суда - водолеи. Диаметр подводящей водопроводной линии к раздаточному колодцу на грузовых причалах рекомендуется принимать равным 75 - 80 мм; на пассажирских причалах и причалах для бункеровки водолейных судов он должен быть определен применительно к конкретным условиям их работы. Нормы расхода воды различными хозяйствами, расположенными на территории порта, на хозяйственно-питьевые, а также производственные нужды принимаются в соответствии с общестроительными нормами, а также по данным специальных расчетов. При проектировании водопровода порта предусматривают одновременную подачу воды на пожаротушение в береговых зданиях, расход которой определяется по общестроительным нормам, и на одном из стоящих у причала судов. Норму расхода воды на пожаротушение на судне принимают из расчета подачи двух пожарных струй произво3 дительностью по 0,0075 м /с каждая. Эта норма не относится к нефтяным причалам, где расход воды, необходимой для тушения пожара и охлаждения, определяется расчетом в зависимости от интенсивности 3 расчетного пожара и может достигать 0,025 - 0,05 м /с, и даже более. Для тушения пожаров на танкере возможно использование химической или воздушно-химической пены, а также распыленной мелкодисперсной воды. Тушение пожаров на танкерах ведут с берега, пирса и т.п., а также с противопожарных судов. Создание потребного для пожаротушения на судне давления, равного 1,05 МПа, обеспечивают с помощью пожарных машин. Для пожаротушения на судах и прикордонных складах используют гидранты тыловой водопроводной линии и специальные противопожарные колодцы, соединенные с акваторией самотечной трубой диаметром не менее 300 мм. Колодцы обычно размещают вдоль причалов через каждые 250 - 300 м. На прикордонной водопроводной линии пожарные гидранты, как правило, не устраивают. Внутренний пожарный водопровод в складах проектируют с учетом категории хранимых грузов: несгораемые, смешанные, сгораемые и ценные сгораемые. Такой водопровод не следует устраивать в складах для несгораемых грузов, в складах, где применение воды может вызвать взрыв, пожар и распространение огня, в складах для всех остальных видов грузов при объеме склада или его части между противопо3 жарными стенами, меньшем 5000 м . В складах для ценных грузов обычно применяют спринклерную (дождевальную) систему. Принципиальная схема водоснабжения порта показана на рисунке 2.36. 127 1,13 - вводы от городского водопровода № 1 и 2; 2 - регулирующие емкости по 500 м3; 3 - повысительная насосная; 4 - разводящая сеть города; 5 - колодцы; 6 - склад с автоматической системой пожаротушения; 7,8 - противопожарные насосная и резервуар; 9 - ввод в здания; 10 - подключение бункеровочных колодцев; 11 - линия кордона причалов; 12 - бункеровочные колодцы Рисунок 2.36 - Схема водоснабжения порта Учет воды, получаемой портом и его отдельными хозяйствами, осуществляют при помощи водомеров, установленных в специально оборудованных водомерных узлах. Учет воды, отпускаемой судам, также следует осуществлять при помощи стационарных или переносных водомеров. Нормальная техническая эксплуатация сетей и сооружений портового водопровода должна обеспечивать: а) бесперебойное снабжение питьевой водой и водой для технологических нужд объектов порта и судов, посещающих порт; б) качество воды, требуемое санитарными нормами и технологическими процессами; в) исправность и постоянную готовность к действию противопожарных водопроводных устройств; г) сохранность и долговечность сетей и сооружений; д) оперативное устранение повреждения и аварий. Водоразборные устройства на причалах для снабжения судов питьевой водой и пожарные гидранты должны быть в постоянной готовности к действию и иметь конструкцию, исключающую их замораживание. Сетевую арматуру (пожарные гидранты, вантузы, задвижки) перед наступлением морозов утепляют, а весной освобождают от утепления. В местах выхода дюкеров, проложенных по акватории порта, необхо128 димо устанавливать хорошо просматриваемые с судов предупредительные знаки. «Правилами технической эксплуатации водопроводов» не допускается соединение сетей водопровода, подающих воду питьевого качества, с сетями, по которым подается вода для производственных нужд. Нельзя также соединять сети, питаемые от городского водопровода, с сетям, питаемыми от местных источников. Все смотровые колодцы водопровода и пожарные гидранты должны быть обозначены на месте специальными табличками, укрепленными на постоянных сооружениях. Для экономии водных ресурсов необходимо для используемой в технологических целях воды устанавливать системы оборотного водоснабжения. Системы пожаротушения, как правило, следует переводить на использование морской воды. Канализация порта Канализация порта является важным элементом в благоустройстве порта, в обеспечении санитарных условий и условий охраны окружающей среды. Для отвода бытовых, производственных и дождевых (атмосферных) сточных вод в морских портах устраивают централизованную канализацию. Канализацию проектируют по раздельной системе с устройством сетей и сооружений, обеспечивающих сброс на акваторию порта и в прилетающие зоны вод, удовлетворяющих требованиям по охране окружающей среда. Эти сети и сооружения могут быть предназначены для приема и отвода: а) бытовых сточных вод; б) загрязненных производственных вод, подлежащих обработке на очистных сооружениях; в) атмосферных и дренажных вод; г) атмосферных и условно чистых производственных вод (не загрязняющихся при использовании в технологических процессах, например, конденсационных вод, вод от охлаждения компрессоров и др.); д) совместно производственных и бытовых сточных вод; е) всех видов сточных вод (общесплавная система). Сброс с берега и с судов неочищенных бытовых и загрязненных производственных сточных вод, а также выбрасывание твердых отбросов и мусора в пределах акватории портов категорически запрещается. Незагрязненные атмосферные сточные воды и производственные условно чистые воды можно сбрасывать в любую часть акватории порта. Атмосферные воды, содержащие вредные примеси после стекания с причальных сооружений и открытых складских площадок специального назначения (для складирования кожсырья, химических грузов и т.п.), отводятся к местным очистным сооружениям или в бытовую и производственно-бытовую канализацию для последующей очистки. С этой 129 целью сооружения и площадки оборудуют системой дождеприемных колодцев. Очищенные бытовые и производственные сточные воды необходимо сбрасывать за пределами огражденной акватории порта в местах, согласованных с органами санитарно-эпидемиологической службы и рыбоохраны. Бытовые сточные воды, как правило, следует отводить в канализационную сеть прилегающего района, города или промышленного предприятия для их очистки на общегородских сооружениях. Производственные сточные воды могут иметь сильную щелочную или кислотную реакцию и поэтому производят разрушающее действие на материал коллектора (трубопровода), по которому они направляются в городскую канализацию. В связи с этим производственные сточные воды предварительно нейтрализуют в колодцах, нейтрализаторах, кроме того, производственные стоки очищают в маслобензоуловителях, крахмалоотстойниках и только после этого направляют в сеть хозяйственно-фекальной канализации грузового района. В зависимости от расположения городских канализационных сетей стоки от районных насосных станций перекачиваются или непосредственно в городскую канализацию, или последовательно от одной насосной станции к другой, а затем к главной станции, перекачивающей собранные стоки в городскую канализацию. Сети напорной канализации на территории порта для производственных стоков выполняются из чугунных труб диаметром 0,05 - 0,15 м. В сетях самотечной канализации используются железобетонные и керамические трубы диаметром 0,15 - 0,2 м. Из-за большой протяженности территории порта и необходимости укладки труб с уклоном не всегда удается обойтись системой самотечной канализации. Поэтому приходится строить перекачивающие насосные станции. Во всех местах изменения направления, диаметра или уклона трубопровода канализации, в местах присоединения боковых линий и, кроме того, через определенные расстояния на всех трубопроводах для наблюдения за их состоянием и для прочистки устраивают смотровые колодцы диаметром 1 - 1,5 м из сборных железобетонных колец. Для приема сточных вод с судов следует применять специальные самоходные или несамоходные плавучие емкости, имеющие несколько танков и насосное оборудование. На береговой линии порта должны быть созданы пункты для передачи стоков с этих плавучих емкостей в канализационную сеть порта, отводящую иловые стоки на городские очистные сооружения, и в канализацию, отводящую воды, загрязненные нефтью, на специальные очистные сооружения. При отсутствии централизованной системы канализации города следует предусматривать строительство местных очистных сооружений, которые особенно необходимы при переработке в порту нефтеналивных грузов, при наличии бункеровочной нефтебазы и в других подобных случаях, когда имеется опасность загрязнения акватории нефтью. 130 Береговые нефтеочистные сооружения, как правило, должны строиться едиными для всех промышленных и транспортных предприятий, расположенных в районе, примыкающем к территории и акватории порта. Очистные станции для бытовых и производственных сточных вод порта при необходимости их сооружения следует рассчитывать на прием сточных вод жилого района порта и прилегающих к порту предприятий. Электрическое хозяйство порта Электрическое хозяйство порта состоит из группы сильных токов (питание портового оборудования, освещение порта и др.) и группы слабых токов (телеграф, телефон, телевидение, радиосвязь, пожарной сигнализации и т.д.). Электроэнергия в портах потребляется портальными кранами, вагоноопрокидывателями, конвейерными линиями, контейнерными и пневматическими перегружателями и другими перегрузочными машинами и механизмами. Потребление электроэнергии в портах распределяется примерно так: 70% общей установленной мощности расходуется перегрузочными подъемно-транспортными машинами и механизмами; 18% - вспомогательным оборудованием; 12% - на освещение и другие нужды. Электроснабжение должно быть надежным и бесперебойным. Для этого питание электроэнергией производят от двух независимых источников по самостоятельным линиям электропередачи. Питание порта электроэнергией осуществляется (рисунок 2.37) от энергосистемы городской или районной электростанции. Собственные портовые электростанции, в основном дизельные, используются в портах, удаленных от промышленных центров, и в местностях со слаборазвитой энергетической базой. Рисунок 2.35 – Схема электроснабжения порта Электроэнергия от районной электростанции (РЭС) передается на главную понизительную подстанцию (ГПП), снижающую напряжение с 131 35 - 100 до 6 - 10 кВ, которая обычно располагается в центре нагрузки. Питающая линия от РЭС-ГПП бывает преимущественно воздушной. Главная понизительная станция выносится в тыловую зону, так как эта станции является открытой и должна быть удалена от пылящих грузов. Распределительные пункты (РП) также размещают в тыловой зоне, что позволяет сократить число кабелей высокого напряжения, расположенных в операционной зоне. Понижающие трансформаторные подстанции (ТП), от которых осуществляется непосредственное питание электроэнергией всех основных потребителей в порту, располагают ближе к подключающим устройствам (ПУ). Обычно одна ТП обслуживает два причала. Расстояние между ТП составляет около 400 м, а от ТП до линии кордона 50 м. Кабели от ТП к ПУ напряжением 380/220В прокладываются в траншеях, реже в потернах, перекрываемых съемными плитами. Передвижные потребители электроэнергии на причале (краны, машины непрерывного действия и др.) подключаются при помощи шлангового кабеля к электроколонкам наземного, подземного или навесного типа, располагаемым на причале через 40 м вдоль одного из подкрановых рельсов. Если электроколонки установлены у тылового подкранового рельса, то вдоль кордона устанавливают дополнительные колонки на расстоянии 60 - 80 м для подключения судов к трюмной механизации. Электроколонки имеют, как правило, типовую конструкцию, обеспечивающую безопасность их работы. В связи с тем, что порты по надежности электроснабжения относятся ко второй категории, для них должно быть предусмотрено резервирование питания. Это достигают прокладкой не менее двух питающих линий. При выходе из строя одной из питающих линий остальные должны обеспечивать около 80% расчетной нагрузки порта, в первую очередь, должна быть обеспечена работа участков порта, перерабатывающих наиболее важные грузы, а также работы по аварийному графику. При необходимости повышенной надежности электроснабжения питание следует производить от двух независимых источников по самостоятельным линиям электропередачи. Потребители первой категории, несмотря на относительно малую долю требуемой электроэнергии, во всех случаях должны иметь два источника питания, при этом в качестве второго источника могут быть использованы вводы от сетей соседних предприятий или резервные автоматизированные электростанции. Наружное освещение портовых территорий делится на рабочее, дежурное и охранное. Рабочее освещение напряжением 380 - 220 В является наиболее интенсивным, включается при выполнении грузовых работ. Дежурное освещение включается в то время, когда грузовые работы не производятся. Охранное освещение включается вдоль охраняемых границ порта. В качестве источников света для освещения портов применяются газоразрядные лампы, лампы накаливания, ртутно-кварцевые лампы. Наиболее эффективным в портах является прожекторное освещение. Источники света устанавливаются на мачтах или 132 зданиях достаточной высоты. В портах применяют типовые прожекторные мачты железобетонные или металлические высотой 21, 28, 35 и 45 м. Расстояние между прожекторными мачтами обычно не превышает 200 - 250 м. На мачтах устанавливают осветительные приборы дальнего действия с ксеноновыми, галогенными, металлогалоидными, ртутными лампами или лампами накаливания. На одной мачте могут быть установлены около 30 прожекторов с ламами мощностью до 1000 Вт каждая. Освещенность территории порта устанавливается в соответствии с действующими нормами освещенности для морских и речных портов. Для причалов штучных грузов она составляет 20 люксов, для навалочных и зерновых грузов - 5 люксов, в трюмах судов в местах грузовых операций – 10 - 30 люксов, в местах работы весовщиков и тальманов 40 люксов. Кроме общего наружного освещения, используют дополнительные светильники в местах выполнения грузовых или ремонтных работ. Усиленное освещение необходимо в зонах использования промышленного телевидения На нефтепричалах в пределах взрывоопасных зон (3 - 20 м от взрывоопасного оборудования и мест открытого налива) необходимо использовать светильники во взрывозащитном исполнении, подвешивая их на отдельные опоры. Вне этих зон допускается использование светильников в обычном морском (брызгозащитном) исполнении. При открытом наливе нефтепродуктов 1 категории должны приниматься специальные меры предосторожности. Управление наружным освещением должно быть централизовано. Целесообразно также использовать фотоэлектрические автоматы, включающие светильники при снижении освещенности ниже заданного уровня. Средства связи, которыми оснащен современный порт, входят в состав технических средств систем управления производством, автоматизации и механизации инженерно-технического и управленческого труда. Оперативность передачи команд, распоряжений, а также получение оперативной информации о ходе производственных процессов с помощью средств связи способствуют повышению уровня руководства работой порта. Группа слабых токов. Связь порта с прилегающим населенным пунктом и промышленным районом осуществляется по портовой телефонной сети, соединенной с городской и междугородной сетью. Порты обслуживаются обычно автоматическими телефонными станциями учрежденческого типа (УАТС) емкостью 100 - 500 номеров. Для переговоров порта с находящимися на подходах к нему судами используют радиосвязь. Для наблюдения за акваторией порта и движущимися судами используют береговые радиолокационные станции (БРЛС). Радиосвязь может быть использована также для переговоров с плавсредствами, находящимися на акватории порта, и с отдельными районами порта, а также с другими портами и пароходствами. 133 К местной связи относятся телефонная диспетчерская, директорская, пожарная и охранная. В комплекс портовых слаботочных устройств входят также радиофикация и электрические весы. Значительные возможности открываются в связи с применением в портах промышленного телевидения. Диспетчерская телевизионная связь позволяет наблюдать за территорией порта и районами выполнения погрузочно-разгрузочных работ. Селекторная связь значительно упрощает руководство отдельными подразделениями порта. Теплоснабжение Теплоснабжение в портах необходимо для отопления, вентиляции и получения горячей воды. Теплоснабжение обеспечивается от централизованных городских источников-теплоцентралей (ТЭЦ), от местных котельных порта или судоремонтного завода, обычно расположенных рядом с портом. В качестве теплоносителя используется перегретая вода температурой 70 - 150°С, пар давлением 0,6 - 1,6 МПа. Пар используется, как правило, для технических нужд (разогрев нефтепродуктов т.п.). Для работы котельных применяется жидкое, твердое и газообразное топливо. При любом виде топлива котельные имеют склады резервного или аварийного мазута. Тепловые сети, по которым передается теплоноситель к потребителям, выполняют из стальных труб, покрытых специальной тепловой изоляцией. Теплопроводы в зависимости от местных условий могут укладываться под землей в специальных железобетонных каналах или устанавливаться над землей на опорах, эстакадах, по фасадам зданий на кронштейнах и подвесках. Часто отопительно-производственные котельные потребляют в качестве топлива газ. Основным оборудованием газовых сетей является газорегуляторная установка (ГРУ), служащая для снижения давления газа, получаемого от городских магистралей. Газопроводы в помещениях разрешается прокладывать с давлением до 0,6 МПа. Газопроводы на территориях портов могут быть подземными или надземными, и окрашиваются они обычно в желтый цвет. Прочее оборудование порта Важным элементом оборудования порта является портовый флот (портофлот). При маневровых операциях транспортные судна обслуживаются портовыми буксирами. В последнее время для этой цели широко используют буксиры-кантовщики. Они выполняют также операции с несамоходными плавсредствами. Портовые буксиры имеют мощность от 500 до 2500 л.с., а в некоторых случаях и большую. Для снабжения судов топливом у причалов без захода на бункеровочную нефтебазу, что позволяет сократить время пребывания судна в порту, используют плавучие бункеровщики. Бункеровщики бывают самоходными и несамоходными. Грузоподъемность самоходного бункеровщика достигает 3000 - 4000 т, несамоходного - около 250 т. 134 При неполном обеспечении всех районов порта достаточно развитой водопроводной сетью для бункеровки судов водой используют специальные, обычно несамоходные, суда-водолеи грузоподъемностью 500 т. Для лоцманской службы используют лоцманские катера вместимостью до 12 человек, с мощностью дизеля около 300 л.с. При выполнении швартовных операций, особенно в условиях рейдовых причалов, для завозки швартовных концов используют катера мощностью 40 - 50 л.с. Для выполнения различных управленческих функций используют разъездные катера мощностью около 150 л.с. При грузовых операциях как на внутренней акватории, так и на рейдах, а также при ремонте портовых гидротехнических сооружений используют плавучие краны и малотоннажные грузовые суда грузоподъемностью 400 - 1000 т. В последние годы, в связи с усилением борьбы с загрязнением окружающей среды, в состав портового флота включают плавучие нефтемусоросборщики. Для приема с транспортных судов загрязненных нефтью вод, нефтяных остатков, а также фекальных вод и доставки их к приемным устройствам для последующей перекачки на очистные сооружения в портах используют плавучие устройства. Воды, загрязненные нефтью, а также сбросы воды после мойки танков обычно очищают на стационарных очистных станциях. Однако в некоторых случаях оказываются целесообразнее плавучие зачистные станции, которые также входят в состав портового флота. В крупных портах с числом причалов более 20, а также во всех портах, имеющих нефтегавани, предусматривают пожарные суда. Эти суда вместе с береговым пожарным оборудованием обеспечивают противопожарную защиту судов, а также зданий и сооружений порта. Для приема бункеровочных топлива и масел с транспорта, их отпуска на суда, приема загрязненных нефтью вод, нефтеостатков и отработанных масел создают береговые стационарные бункеровочные нефтебазы. В состав бункеровочных баз обычно входят специальные причалы, резервуары для горючего и масел, трубопроводы, шлангующие раздаточные и приемные устройства, насосы, противопожарное и другое вспомогательное оборудование. Для обеспечения эксплуатации портов в них предусматривают ремонтные механические мастерские, предназначенные для выполнения следующих работ: а) планово-предупредительного ремонта и повседневного технического обслуживания перегрузочных машин, портового и в отдельных случаях навигационного (без вывода из эксплуатации) ремонта транспортного флота; б) ремонта электрических и других энергетических установок, средств связи. По характеру выполняемых работ, назначению и сфере обслуживания различают следующие мастерские в портах: 135 - центральная ремонтно-механическая мастерская с отделением для выполнения такелажных работ; - районная ремонтно-механическая мастерская; - ремонтная мастерская при гараже для авто- или электропогрузчиков. В различных условиях в порту могут иметься все перечисленные мастерские либо часть из них с совмещением функций отдельных мастерских, или одна мастерская, выполняющая функции всех мастерских. Ремонтно-строительные подразделения порта имеют важное значение для поддержания портовых сооружений в исправном состоянии и обеспечения их долговечности. Основная задача ремонтностроительных подразделений порта - планово-предупредительный ремонт портовых сооружений. Наряду с этим ремонтом они могут осуществлять ремонт и строительство сооружений, являющихся портовыми. В отдельных случаях они могут вести капитальный ремонт в даже новое строительство. Однако более целесообразно для этих работ привлекать специализированные подрядные организации. В общем случае в состав производственной базы ремонтностроительного подразделения порта может входить: комплекс для бетонных работ (бетонорастворный узел с полигоном железобетонных изделий); комплекс для штукатурных работ; асфальтобетонный узел; деревообделочный комплекс; склады строительных материалов; мастерская жестяно-кровельных и санитарно-технических работ; комплекс для обслуживания строительных механизмов; административнохозяйственные помещения и т.п. В зависимости от объема и характера работ, выполняемых в порту, некоторые из этих элементов и комплексов могут быть объединены. Вопросы для самоконтроля 1. Что относится к основным элементам морского порта? 2. Что называется акваторией порта, из каких частей она состоит? 3. Назначение внутреннего и внешнего рейда, требования предъявляемые к ним. 4. Какие требования предъявляются к маневровому рейду? 5. Вход в порт и требования предъявляемые к нему. 6. Как определяются размеры операционной акватории для рейдовых причалов в зависимости от способов постановки судна на рейде? 7. Как определяется глубина акватории порта? 8. Назначение оградительных сооружений порта. 9. Требования, предъявляемые к оградительным сооружениям. 10. Что называется молом, волноломом? 11. Как определяется ширина входа в порт? 12. Схемы начертания оградительных сооружений, их достоинства и недостатки. 136 13. Что называется причальным фронтом, причалом? 14. Основные схемы расположения причалов, их достоинства и недостатки. 15. Что относится к основным размерам причалов? 16. Как рассчитывается глубина воды у причала, от чего она зависит? 17. Как определяется длина причала и от чего она зависит? 18. От чего зависит протяженность причального фронта? 19. Из каких частей состоит территория порта? 20. Из каких частей состоит операционная зона грузовых причалов? 21. Территория порта за пределами операционной зоны. 22. Классификация портовых складов. 23. Специализация портовых складов. 24. От чего зависит емкость склада, как она определяется? 25. Как определить размеры и этажность склада? 26. Что такое полезная и строительная площадь склада, как они определяются и от чего зависят? 27. Назначение железнодорожного хозяйства порта. 28. Типы подвижного железнодорожного состава. 29. Какие элементы входят в железнодорожное путевое хозяйство, их функции? 30. На какие категории делятся портовые автодороги? 31. Особенности автотранспортного устройства порта. 32. Что относится к вспомогательным элементам порта? 33. Система водоснабжения порта. 34. Основные элементы канализационной сети порта. 35. Какие требования предъявляются к электрооборудованию морского порта? 36. Какие служебно-вспомогательные здания расположены на территории порта? 37. Назначение портового флота. 137 ГЛАВА 3. МЕХАНИЗАЦИЯ ПЕРЕГРУЗОЧНЫХ РАБОТ 3.1. Виды грузов, способы упаковки, контейнеризация Оборудование причалов, схемы механизации, компоновка причалов и даже целых портовых комплексов зависят от вида перерабатываемых грузов. Классифицируют грузы по физико-химическим свойствам, режиму хранения и перевозки, способу упаковки и виду тары, параметрам и форме грузовых мест и т. д. Физико-химические свойства грузов в той или иной степени влияют на технологию перегрузки. Слеживаемость и смерзаемость обусловливают необходимость применения специальных способов и средств рыхления. Пылеобразование требует герметизации перегрузочных линий и ограничивает выбор подъемно-транспортных машин. Огнеопасность вызывает необходимость предупреждения искрообразования. Режим хранения и перевозки также в определенной мере связан с физико-химическими свойствами грузов. Одни грузы боятся атмосферных осадков и требуют крытого хранения, другие - допускают открытое. Часть грузов является скоропортящимися и должны храниться в рефрижераторных складах. Однако требования по режиму хранения могут обусловливаться и другими особенностями грузов (ценные грузы, живой скот и т.д.). По условиям и технологии перевозки, перегрузки и хранения все грузы можно разделить на три категории: генеральные (часто их называют штучными), массовые и особорежимные грузы. Генеральные грузы: тарно-штучные - мешковые, ящичные, киповые, бочковые, рулоны и барабаны, тюки и слабопрессованные кипы, пакеты; металлы - чугун в чушках, листовая сталь, сортовой прокат и трубы, сталь в рулонах, проволока в мотках (бухтах); цветные металлы; тяжеловесные - автотранспортная техника на колесном ходу, гусеничная техника, малотоннажные контейнеры, крупнотоннажные контейнеры, тяжеловесное оборудование, особо тяжеловесные грузы. Общими чертами транспортной характеристики тарно-штучных грузов являются малые размеры и масса грузового места; большое разнообразие тары, ее параметров и физико-химических свойств, непосредственно влияющих на перегрузочный процесс, относительно плохая приспособленность к комплексно-механизированной высокопроизводительной перегрузке. С целью улучшения транспортно технологической характеристики тарно-штучные грузы пакетируют, что дает возможность увеличить массу и размеры одного грузового места. Унифицировать форму и параметры, создать условия для механизированного захвата и отцепки, 138 обеспечивает комплексную механизацию перегрузочных процессов, значительное повышение производительности труда (на 40 - 80%) и интенсивности обработки транспортных средств (на 25 - 60%), снижение расходов на перевозку и производство грузовых работ. Лесные грузы, которые перевозятся морским транспортом, можно разделить на круглый лес, пиломатериалы, изделия из древесины и технологическую щепу. Круглый лес делят на длинномерный (3 м и более) и короткомерный (до 3 м). К длинномерному относят пиломатериалы, строительный лес, транспортируемый в виде бревен, сваи и кряжи ценных пород древесины. Круглый короткомерный лес включает балансы и пропсы (рудничная стойка). Круглый лес перевозят с поштучной укладкой в пучках и пакетах. Пиломатериалы - это доски, брусья, шпалы. Щепа технологическая является основным видом сырья из древесных отходов, используемых для целлюлозно-бумажного и гидролизного производства, а также для изготовления древесностружечных плит. Специфические свойства щепы: небольшая плотность при средней влажности, смерзаемость в зимних условиях и склонность к уплотнению. Щепу морем перевозят на специальных судах-щеповозах. В портах ее перегружают, как правило, на специальных комплексах, но могут использоваться и универсальные. Современная технологии перегрузки лесных грузов предусматривает широкое использование пакетирования для всех видов лесоматериалов. Пакетные перевозки леса способствуют внедрению комплексной механизации перегрузки лесоматериалов, сокращению необходимой складской площади и снижению транспортных расходов. Разнообразие способов упаковки и тары существенно влияет на технологию перегрузочных работ. Одна тара удобна для застропки и перемещения машинами, позволяет произвести автоматический захват и отцепку груза, другая не только плохо приспособлена для перегрузки, но и вызывает необходимость применения тяжелого ручного труда при взятии из штабеля либо укладке. Разные размеры ящиков также создают значительные трудности при перевозке и перегрузке. В связи с этим стандартизация тары и упаковки грузов имеет большое значение для повышения эффективности работы транспорта. Параметры и форму грузовых мест постепенно совершенствуют. В настоящее время получили широкое развитие два основных взаимосвязанных направления совершенствования формы предъявления груза к перевозке: укрупнение и унификация грузовых мест. Параллельно с укрупнением осуществляют унификацию грузов, т.е. ограничивают число типоразмеров грузовых мест и оптимизируют их по форме и величине с точки зрения удобства перевозки и перегрузки. На рисунке 3.1 показаны способы укрупнения и унификации грузов. Степень укрупнения грузовых мест лимитируется возможностями транспортных средств и перегрузочной техники. Так, тяжелые блокпакеты большого размера невозможно погрузить в крытые вагоны. 139 1 - пакет мешков в строп-лентах; 2 - пакет мешков на поддоне; 3 - пакет мешков в термоусадочной пленке без поддона; 4 - пакет ящиков на поддоне; 5 - пакет чушек цветного металла; 6 - пачка листовой стали; 7 - пакет автопокрышек на поддоне; 8 - пакет труб; 9 - пакет круглого леса; 10 - пакет пиломатериалов; 11 - блок из пакетов мешков в строп-лентах на поддоне; 12 - блок из пакетов чушек цветного металла на поддоне; 13 - блок-пакет круглого леса; 14 - блок-пакет пиломатериалов; 15 - контейнер универсальный малотоннажный (5т); 16 - контейнер специальный для концентратов цветных металлов насыпью; 17 - резинокордовый контейнер; 18,19, 20 - контейнеры универсальные крупнотоннажные международного стандарта, 40/(30 т), 20/(20 т) и 10/(10 т); 21 - контейнер специальный крупнотоннажный для наливных грузов (танк- контейнер); 22 - контейнер крупнотоннажный открытый; 23 - контейнерная тележка (ролл-трейлер) с грузом; 24 - контейнерная тележка с двумя контейнерами 20; 25 - полуприцеп с двумя контейнерами 20; 26 - платформа системы ЛУФ с блоком контейнеров; 27 - лихтер системы ЛЭШ с контейнерами Рисунок 3.1 - Способы укрупнения и унификации грузов 140 Технические средства, с помощью которых грузовые места укрупняют, называют средствами укрупнения. Их подразделяют на пакетообразующие средства (строп-ленты, поддоны плоские, стоечные, ящичные), обвязки, стяжки и т.д., приспособления для образования блокпакетов, контейнеры и контейнерные тележки, дополнительные средства укрупнения. Грузовые места, образованные с помощью средств укрупнения, называются «укрупненные транспортные единицы». Кроме того, при пакетировании можно использовать невозвратные средства одноразового применения: стальную ленту, проволочнобрусковую обвязку, упрощенные поддоны (картонные, фибровые и пр.). В межпортовых перевозках целесообразно использовать многооборотные пакетообразующие средства, в первую очередь, поддоны. Поддоны являются общим для всех тарно-штучных грузов пакетообразующим средством. Другим способом облегченного пакетирования является использование воздушно- и влагонепроницаемых оболочек. Из оболочки откачивают воздух, чем создают внешнее давление, обжимающее пакет. Для технологии перегрузочных работ первостепенное значение имеет приспособленность укрупненных транспортных единиц к быстрой и удобной, желательно автоматической, застропке и отстропке (захвату и отцепке) подъемно-транспортными машинами. В зависимости от вида и способа упаковки генеральных грузов используют различные грузозахватные приспособления (рисунок 3.2, а-ж), их обычно разделяют на охватывающие, поддерживающие, защемляющие и сочетающие особенности перечисленных приспособлений. Эффективным оказалось развитие контейнерной транспортнотехнологической системы, которая предусматривает укрупнение грузов в крупнотоннажных универсальных контейнерах международного стандарта, осуществление перевозки морем на судах контейнеровозах (реже специальной ячеистой конструкции) или на специально-оборудованных универсальных судах открытого типа и производство перегрузочных работ в портах, в основном, на специальных высокопроизводительных комплексах. Обычно крупнотоннажные контейнеры разделяют на две большие группы: универсальные для перевозки штучных грузов, которые представляют собой крупноразмерный ящик, изготовленный обычно из легкого, но прочного металла и специальные для перевозки скоропортящихся, сыпучих, кусковых, пылевидных и жидких грузов, которые приобретают все особенности присущие штучным грузам. Массовые грузы делят на две основные группы: навалочные и наливные. 141 а - строповое охватывающее для груза на поддонах; б - поддерживающее (вилочное) для пакетов пиломатериалов; в - защемляющее для кипового и ящичного груза; г - зацепляющее для контейнеров; д - самоцентрирующееся электромагнитное для контейнеров; е - вакуум-присосное для рулонов бумаги; ж - грейфер для короткомерного кругляка (балансов); з - ковш; и - кюбель; к - двухканатный грейфер в четырех последовательных (I, II, III, IV) положениях при работе на навалочном грузе; 1 - поддон; 2 - пакет пиломатериалов; 3 – контейнер Рисунок 3.2 - Грузозахватные приспособления К навалочным грузам относят, прежде всего, сырье минерального происхождения - руды, каменные и бурые угли, сланцы и пр. - а также продукты промышленной переработки - обогащенные руды, кокс, строительные материалы (песок, щебень, камень и др.), удобрения (суперфосфат, хлористый калий, селитра, апатиты и т.п.). Многие из этих грузов обладают свойствами слеживаемости и смерзаемости, что необходимо учитывать при их перегрузке. Угли, кроме того, обладают повышенной пожароопасностью, особенно сорта, склонные к самовозгоранию. К этой же группе грузов относят зерно, пшеницу, овес, ячмень, кукурузу и пр. Многие из указанных грузов являются пылящими, при переработке которых следует учитывать возможность образования взрывчатых сме142 сей с воздухом. Кроме того, борьба с пылью необходима и для обеспечения нормальных условий труда рабочих. При погрузке-разгрузке навалочных грузов в качестве грузозахватных приспособлений используют ковши (рисунок 3.2, з), кюбели - ковши с раскрывающимся днищем (рисунок 3.2, и), а также различные типы грейферов. Наиболее применяемыми и удобными в эксплуатации являются двухканатные грейферы (рисунок 3.2, к). К наливным грузам относят, прежде всего, нефть и нефтепродукты. В последнее время, однако, увеличиваются перевозки и других видов наливных грузов, таких как сниженные газы, растительные масла, патока, спирты, вина, латекс, растворители, кислоты, жиры и пр. Нефть и особенно некоторые нефтепродукты, например бензин, характеризуются высокой пожароопасностью и требуют соблюдения соответствующих режимов перегрузки и хранения на специальных причалах и нефтебазах. Отдельные виды нефтепродуктов обладают повышенной вязкостью. Для ускорения процесса слива и налива иногда их приходится подогревать с соблюдением необходимых мер предосторожности. Нефтепродукты дают ядовитые испарения, которые при определенном содержании в воздухе делаются опасными для здоровья и жизни человека. Некоторые виды жидких грузов (растительные масла, вина, латекс и др.) при неправильных режимах перегрузки и хранения подвергаются порче под влиянием воздействия воздуха, воды, температуры, загрязнения резервуаров и трубопроводов. Сжиженные углеводородные газы (в основном смеси пропана и бутана) характеризуются низким пределом взрываемости и повышенной пожароопасностью. Это в значительной мере относится и к жидким химическим веществам. Новым видом грузов для отечественных портов становятся жидкий аммиак и комковая сера. При перегрузке жидкого аммиака необходим специальный режим температуры и давления. При перегрузке серы следует применять меры по защите серы от атмосферных осадков. К особо режимным грузам относят некоторые виды массовых грузов, содержащих фосфор, мышьяк, свинец и тому подобные вещества, которые могут вызвать отравление. При перегрузке и хранении их требуется соблюдение особой предосторожности. Кроме того, к особо режимным, относят грузы, которые в условиях перевозки и хранения могут послужить причиной взрыва, пожара, заболевания людей и животных, все виды скоропортящихся грузов, требующих особых режимов хранения и перевозки в связи с опасностью потери ими товарных качеств. 3.2. Портовые краны и погрузчики Для перегрузочных работ в портах наиболее часто применяют подъемные краны (рисунок 3.3). 143 а - портальный кран двухпутный; б - то же, трехпутный; в - полупортальный кран; г - беспортальный кран; д - железнодорожный кран; е - автомобильный кран; ж - пневмоколесный кран; з - плавучий кран; и - электропогрузчик (тележка); к - автопогрузчик (тележка); л - вилочный погрузчик Рисунок 3.3 – Краны и погрузчики Краном называют оборудованную реверсивными механизмами грузоподъемную машину циклического действия, служащую для подъема и перемещения груза в пределах обслуживаемой ею зоны. Краны имеют опорную (ходовую) часть, на которую опирается поворотная часть со стрелой и грузоподъемными устройствами. Краны могут быть передвижными, к числу которых следует отнести и плавучие, а также стационарными, область применении которых сравнительно невелика из-за малой мобильности и ограниченной зоны обслуживания. По конструктивной форме различают краны портальные, полупортальные, башенные, мостовые и козловые, по способу опирания - кат144 ковые, пневмоколесные и гусеничные. Мостовые и козловые краны в основном применяют в складах и на складских площадках. Башенные краны в портах применяют относительно редко. Основные параметры крана: грузоподъемность - масса, на подъем которой рассчитан кран; вылет стрелы (максимальный Rmax, минимальный Rmin) - расстояние по горизонтали от оси вращения крана до вертикальной оси крюковой подвески (рисунок 3.3, а). Важными характеристиками кранов являются также его габаритные размеры (ширина колеи S, база портала В и др.), мощность силовой установки и др. Перегрузочные операции и передвижение крана выполняются механизмами подъема, поворота, передвижения поворотной части (по порталу и мосту), изменения вылета стрелы, перемещения ходовой части. В настоящее время в портах в основном используют краны с электродвигателями. Портальные краны можно разделить по типу портала - с полным порталом или полупорталом, с однопутным, двухпутным или трехпутным порталом (рисунок 3.3, а-в); по типу грузозахватного устройства крюковые, грейферные, магнитные и контейнерные; по типу стрелы - с уравновешенной и неуравновешенной стреловой системой; по грузоподъемности - легкие (до 10 т), средние (10 - 50 т), тяжелые (более 50 т), а также и по др. признакам. Иногда в портах применяют портальные краны повышенной грузоподъемности для переработки тяжеловесов. Полупортальный кран отличается от портального тем, что его тыловая ходовая тележка перемещается по повышенному подкрановому пути, опирающемуся на стеновую конструкцию склада или специальные балки, уложенные по стойкам-колоннам. Тыловые ноги у полупортальных кранов отсутствуют. В последнее время в связи с повышением пропускной способности причалов, увеличением числа подкрановых путей и более широким использованием средств безрельсового транспорта (тележек, контейнеровозов и пр.) прикордонную полосу территории проектируют более широкой, и поэтому полупортальные краны применяют в портовом строительстве все реже, заменяя их портальными. Однопутные порталы в последнее время также применяют несколько реже, чем двух и трехпутные. Это позволяет сократить число пересечений подкрановых и железнодорожных рельсов. Иногда той же цели стремятся достигнуть, применяя краны без порталов (рисунок 3.3, г). Железнодорожные краны (рисунок 3.3, д) имеют ходовую часть, выполненную из узлов подвижного состава железных дорог, что и позволяет перемещать их по железнодорожным путям. Опорная часть их выполнена в виде катков. Железнодорожные краны используют главным образом на складских площадях. При больших опрокидывающих моментах устойчивость крана на железнодорожном пути оказывается недостаточной, и требуется постановка выносных опор (аутригеров). Использование железнодорожных путей для перемещения кранов рассматриваемого типа связано с эксплуатационными затруднениями, что 145 в значительной мере препятствует широкому применению железнодорожных кранов в портах. В автомобильных кранах (рисунок 3.3, е.) в качестве ходовой части используют шасси автомобилей, в качестве опорной части - пневмоколеса. Полный вес крана обычно не превышает веса груженого автомобиля. У специальных пневмоколесных кранов (рисунок 3.3, ж) ходовая часть выполнена в виде шасси особой конструкции с более широкой колеей, что повышает их устойчивость и позволяет работать без выносных опор. Колеса имеют широкие шины, которые выдерживают большие нагрузки. Гусеничные краны, как правило, изготовляют на базе одноковшовых экскаваторов. При решении вопроса об использовании этих кранов необходимо учитывать возможность повреждения их гусеницами усовершенствованных покрытий. Для перегрузки тяжеловесов в морских портах нередко используют плавкраны (рисунок 3.3, з). Они монтируются на понтонах и бывают как самоходные, так и несамоходные. Их грузоподъемность за последние годы сильно возросла. В России наибольшее распространение получили плавучие краны грузоподъемностью 100 и 300 тонн. За рубежом имеются краны большей грузоподъемности. В порту Нью-Йорк эксплуатируется плавучий кран грузоподъемностью 500 т при вылете стрелы за бортом 6,1 м и 350 т при вылете стрелы 12,2 м, что позволяет перегружать грузы непосредственно в трюмы или из трюмов крупных судов. Наибольшую грузоподъемность (3000 т) в настоящее время имеет японский плавучий кран «Мусаси» (Musashi). К стационарным кранам относятся настенные, на неподвижной колонне, на круговом рельсе. Настенные краны обычно закрепляют на стенах обслуживаемых краном складов или цехов. В зависимости от назначения и места установки кран может иметь тот или иной характер движения (поворот, изменяемый вылет стрелы и т.п.). Для перегрузки и транспортирования грузов в пределах портовой территории, а также в складах широко используют так называемые напольные машины безрельсового транспорта, погрузчики всех типов, тракторы с прицепами, самоходные шасси, контейнеровозы, лесовозы и пр. Наиболее распространенными из них являются погрузчики. Погрузчики можно подразделить по роду привода: электропогрузчики (рисунок 3.3, и), с аккумуляторами и автопогрузчики (рисунок 3.3, к), с двигателями внутреннего сгорания; по расположению подъемных устройств с площадками, с фронтальными вилами (рисунок 3.3, л), с боковыми вилами; по назначению: для штучных грузов, для контейнеров и т.п.; по грузоподъемности: более 10 т (для контейнеров и тяжеловозов - обычно при работе на открытых площадках), 5 - 10 т (для работы на открытых площадках), 1 - 3(5) т (для работы в закрытых складах и трюмах судов), 0,5 - 1 т (для работы в вагонах). 146 3.3. Машины непрерывного действия К машинам непрерывного действия относятся машины с тяговым органом или без него, обеспечивающие движение груза непрерывным потоком или равномерно распределенными порциями, контейнеры всех типов, элеваторы, пневматические и гидравлические перегружатели и пр. Машины с тяговым органом можно разделить на три группы: а) конвейеры, перемещающие груз по горизонтали; б) конвейеры, перемещающие груз, как по горизонтали, так и по вертикали; в) элеваторы или нории, перемещающие груз по вертикали. Конвейеры бывают ленточные и цепные. На ленточных конвейерах (рисунок 3.4, а-б) груз перемещается с помощью непрерывной ленты, которая огибает приводной и натяжной барабаны и поддерживается по длине рабочей и холостой ветвей роликовыми опорами. В рабочей ветви лента обычно имеет форму лотка. Для разгрузки ленты применяют сбрасывающие устройства, для загрузки - загрузочные устройства. а - ленточный транспортер; б - ленточные конвейеры; в - продольный и поперечный разрезы и общий вид цепного скребкового транспортера; г - элеватор в кожухе и без него; 1 - загрузочное устройство; 2 - сбрасывающее устройство; 3 - лента; 4 - черпак Рисунок 3.4 - Машины непрерывного действия 147 Ленточные конвейеры могут быть передвижными и стационарными. Передвижные ленточные конвейеры могут быть бесколесными (переносными), на колесной раме или самоходном шасси, а также в некоторых случаях плавучими. Передвижные конвейеры, как правило, имеют сравнительно небольшую производительность, что связано с необходимостью ограничить их массу и габариты. Достоинством передвижных конвейеров является возможность их включения в тот или иной перегрузочный комплекс. Стационарные конвейеры являются основными элементами разнообразных перегрузочных комплексов и служат для транспортирования обычно сыпучих грузов между складами и причалами, в пределах складов и т.п. Длина стационарных ленточных конвейеров может превышать сотни метров. Для загрузки стационарного ленточного конвейера по его длине устанавливают один или несколько бункеров, для разгрузки используют сбрасывающие тележки. Цепные конвейеры представляют собой непрерывные цепи, располагаемые попарно, на которых закреплены пластины, скребки иди другие захваты. Пластинчатые конвейеры обычно используют для транспортирования штучных грузов. Скребковые конвейеры (рисунок 3.4, в) имеют рабочий орган в виде цепей с прикрепленными к ним скребками, перемещающими сыпучие грузы в специальных лотках. Разновидностью цепных конвейеров являются лесотаски, снабженные специальными устройствам для захвата бревен. Элеваторы могут быть разделены на ковшовые (рисунок 3.4, г), используемые для перемещения сыпучих грузов, и с захватами различной формы, используемые для перемещения штучных грузов. Их рабочий орган может быть цепным или ленточным. По характеру разгрузки элеваторы могут быть быстроходными - с центробежной разгрузкой ковшей и тихоходными - с гравитационной (самотечной) разгрузкой. Быстроходные элеваторы используют для перемещения легкосыпучих грузов, тихоходные - для перемещений грузов влажных, пылевидных и кусковых, не допускающих раздробления. Нередко создают и используют устройства, сочетающие различные типы машин непрерывного действия. Пневматические перегрузочные устройства (рисунок 3.5, а-в) широко используют в портах для перегрузки и транспортирования массовых навалочных грузов (главным образом зерна, глинозема, аппатитов, удобрений, технологической щепы и пр.). В пневматической установке частицы груза перемещаются во взвешенном состоянии под действием струи воздуха, движущегося по трубопроводам с большой скоростью. Движение смеси воздуха и частиц груза происходит под влиянием разности давлений по концам газопровода, создаваемой разрежением или нагнетанием воздуха. Соответственно, пневматические установки называются всасывающими (рисунок 3.5, а) или нагнетательными (рисунок 3.5, б). Пневматические установки, имеющие всасывающий и нагнетательный трубопроводы, называются смешанными (рисунок 3.5, 148 в). В приемную камеру установки, находящуюся под давлением или вакуумом, груз подают с помощью камерных и винтовых питателей, шлюзных устройств или всасывающих сопел. Гидравлические перегрузочные устройства (рисунок 3.5, г) давно применяют в морских и речных портах для перегрузки песка. Подобные установки применяют для перегрузки разнообразных грузов, которые не боятся влаги. При этом в трюм судна, где помещается груз, вводят размывочные трубопроводы (обычно два) и заборное сопло пульпопровода, который выводят на берег. Пульпа подеется через выходной патрубок в специальный резервуар (хранилище) или не огражденную открытую площадку. Вода удаляется в месте хранения груза через специальные дренажные устройства и колодцы. 1 – приемный патрубок; 2 – питающий бункер; 3 – нагнетающий насос; 4 – размывочное сопло; 5 – размывочный трубопровод; 6 - нагнетательный трубопровод; 7 – заборное сопло Рисунок 3.5 – Пневматические (а-в) и гидравлические (г) перегрузочные устройства 149 3.4. Специальное перегрузочное и вспомогательное оборудование Наряду с перегрузочными устройствами общего назначения - кранами, погрузчиками, транспортерами и т.п. которые могут быть использованы для решений широкого круга задач в общем комплексе погрузочно-разгрузочных работ, в портах применяют различное специальное перегрузочное и вспомогательное оборудование. В комплексе механизированной разгрузки навалочных грузов важную роль играют вагоноопрокидыватели (рисунок 3.6). а и б - с опрокидыванием относительно оси, соответственно, продольной и поперечной; в - роторный Рисунок 3.6 - Вагоноопрокидыватели Вагоны (как правило, один или два) накатываются на платформу вагоноопрокидывателя и автоматически закрепляются на ней. После этого платформа поворачивается относительно продольной или поперечной горизонтальной оси, образуя угол, достаточный для самопроизвольной выгрузки груза. В портах обычно используют роторные вагоноопрокидыватели. Ротор или каркас их представляет собой металлическую конструкцию с опорными кольцами, которые удерживаются роликами. Внутри каркаса имеется отрезок железнодорожного пути, на который закатываются вагоны. После закрепления вагона включается механизм вращения ротора, последний поворачивается на 160 - 170°, и содержимое вагона высыпается в бункер, а из него попадает на конвейер, подающий груз в склад к береговому перегружателю. 150 Подачу вагона на платформу вагоноопрокидывателя, а также вывод с нее осуществляют специальные толкатели. При использовании вагоноопрокидывателей грузы обычно перевозят в вагонах открытого типа, из которых формируются маршрутные поезда, обслуживающие перевозки между пунктами добычи руды, угля и т.п. и портом. Вагоны нередко снабжены специальными буферно-сцепными устройствами, позволяющими производить их опрокидывание без расцепки. Это дает возможность сократить время разгрузки каждого вагона (иногда двух вместе) до 2 и даже 1 мин, что при грузоподъемности вагонов до 150 т дает производительность разгрузки до 18 тыс. т/ч. Для вертикального перемещения грузов и людей в портовых складах, вокзалах и судах в ряде случаев используют лифты. Большую группу специализированных перегрузочных устройств образуют машины для механизации трюмных работ, использование которых позволяет значительно ускорить перегрузочный процесс в целом и сократить время стоянки судов под погрузкой-разгрузкой. При погрузке навалочных грузов в трюм судна, особенно если оно не является специализированным, возникают затруднения с подачей груза в подпалубное пространство. Для указанной цели могут быть использованы метательные машины. Такие машины полезны и при штивке - разравнивании груза в трюмах специализированных судов и в складах. Метательные машины значительно сокращают труд рабочих в стесненных условиях, в запыленной среде. Для штивки зерна нередко используют лопастные метатели в виде кожуха с воронкой и разгрузочным люком. В кожухе находится барабан с лопастями. Груз, попадая через воронку на лопасти вращающегося барабана, увлекается ими и сбрасывается через люк. Производительность подобных машин 250 - 350 т/ч, скорость сбрасывания 15 м/с, максимальная дальность полета 15 м. Метательные машины непригодны для груза, не допускающего раздробления. Для распределения такого груза в трюмах судов часто используют специальные трюмные машины в виде передвижных, обычно ленточных, конвейеров. Для выгрузки груза из подпалубного пространства и передачи его под отверстие грузового люка применяют перегрузочные машины с двумя конвейерами лентами - приемной с лопатками и захватным рычажным устройством и отвальной. Для механизации трюмных работ применяют также пневматические и шнековые машины. Для этой же цели используют одноковшовые погрузчики, выполняемые на колесном или на гусеничном ходу. Конструкции трюмных погрузчиков весьма разнообразны. Простейшим трюмным погрузчиком является стандартный электропогрузчик, оснащенный ковшом. При оснащении вилами он может быть использован для внутритрюмной перегрузки штучных грузов. Погрузчики обычно обладают недостаточной маневренностью для работы в трюмах судов, а у 151 погрузчиков большой грузоподъемности давление, передаваемое на палубу судна, довольно значительно. В связи с этим часто применяют специальные погрузчики. Для разработки слежавшихся и крупнокусковых грузов в трюмах могут быть успешно использованы малогабаритные бульдозеры. При выполнении перегрузочных работ широко используют различного рода вспомогательное оборудование: бункера, гравитационные устройства, обеспечивающие перемещение груза под действием собственного веса, винтовые и инерционные конвейеры, разрыхляющие и размораживающие устройства, а также простейшие грузоподъемные машины и механизмы (домкраты, полиспасты, лебедка). Для контроля за количеством отпускаемого груза используют разного рода весы порционного или непрерывного взвешивания. Весовые устройства обычно встраивают в комплекс перегрузочной системы или вводят в состав отдельной перегрузочной машины: крана, подъемника, конвейера, вагоноопрокидывателя и т.п. Результаты взвешивания автоматически фиксируются и передаются на пункт управления комплекса, а в некоторых случаях и на центральный пункт управления. Оборудование складов должно выполнять две основные операции: транспортирование и штабелирование. Процессы транспортирования и штабелирования тесно взаимосвязаны и во многих случаях выполняются одними и теми же агрегатами. Для внутрискладского транспортирования грузов используют автопогрузчики, конвейеры, элеваторы, а в многоэтажных складах - лифты, самотечные спусковые устройства и другое оборудование. Для штабелирования грузов обычно применяют автопогрузчики или штабелирующие устройства. Автопогрузчики с вилочным захватом являются основным типом машин безрельсовой системы оборудования портовых складов. Вилы перемещаются в вертикальных направляющих, которые могут механическим путем отклоняться назад на 12 - 15° для создания устойчивости груза при движении тележки, а также несколько наклоняться вперед для облегчения разгрузки некоторых штучных грузов (бочки, рулоны, крупные ящики и т.п.) (рисунок 3.7, а). Высота подъема вил обычно равна 2,5 - 3,5 м, но может достигать до 5 м и более, причем в нижнем положении вилы доходят до уровня пола. Скорость подъема вил обычно равна 6 - 10 м/мин., а скорость спуска примерно на 30% выше скорости подъема. Автопогрузчик, работая с грузовыми местами, укладываемыми на подкладках, позволяет полностью механизировать внутрискладские работы. Для специальных целей взамен вил могут быть поставлены различной формы подъемные захваты. Заменяя вилочный захват стрелой, можно использовать автопогрузчик в качестве автокрана с поворотной стрелой (рисунок 3.7, б). Автопогрузчики малой грузоподъемности (примерно до 1 т) могут доставлять груз непосредственно в вагон, въезжая внутрь (рисунок 2.14, в), а в случае отсутствия рампы подавать груз с пола склада в дверь вагона. 152 а) автопогрузчик с вилочным захватом; б) автопогрузчик со стрелой; в) автопогрузчик, доставляющий груз в вагон; г) транспортная система оборудования складов Рисунок 3.7 – Складское перегрузочное оборудование Являясь универсальными машинами, автопогрузчики вместе с тем представляют собой тяжелые и дорогие агрегаты, использование которых для транспортирования на большие расстояния (примерно свыше 150 - 200 м) становиться неэффективным. В таких случаях более выгодно применять комбинированную систему, осуществляя транспортирование груза, уложенного на площадке в пакет, тягачами с прицепами или самоходными тележками, а штабелирование - автопогрузчиками. В этом случае взамен автопогрузчика может быть использован для штабелирования также безрельсовый кран. Скорость перемещения автопогрузчиков с грузом находится в пределах 10 - 20 км/ч. Масса их в 1,5 - 2 раза больше грузоподъемности. В 153 закрытых помещениях, и особенно в трюмах судов, использование автопогрузчиков, как правило, не допускается из-за отравления ими воздуха выхлопными газами. Тягачи в состоянии передвигать по хорошему пути состав тележек весом 10 - 15 т. Применение тягачей с составом позволяет сокращать количество самоходных тележек, однако тягачи с составами требуют значительно большего радиуса кривых, чем самоходные тележки. Грузоподъемность автопогрузчиков, самоходных тележек и прицепов тягачей должна соответствовать грузоподъемности прикордонных кранов и в связи с этим выбирается обычно в размере 1,5 - 3 т для крытых складов и 3 - 5 т, для открытых складов, предназначенных для тяжеловесных грузов. Эксплуатационная скорость перемещения для предварительных расчетов, берется при работе внутри склада около 4 - 6 км/ч и при роботе вне склада 6 - 8 км/ч. Транспортерная система оборудования складов осуществляется установкой передвижных и стационарных конвейеров или же их комбинацией. В случае применения передвижных или переносных транспортеров каждая линия их составляется из ряда звеньев, образующих непрерывную цепь, по которой идет поток грузов от железнодорожного вагона или причального фронта к штабелю или обратно (рисунок 2.14, г). По мере необходимости линия транспортеров может укорачиваться или удлиняться и располагаться в плане по различным направлениям. Вопросы для самоконтроля Классификация грузов. Способы укрупнения и унификация грузов. Основные типы перегрузочных машин используемых в порту. Основные типы погрузчиков, их назначение и особенности. Машины непрерывного действия, их особенности. Специальное перегрузочное и вспомогательное оборудование. Назовите грузозахватные приспособления, используемые для перегрузки штучных, навалочных и лесных грузов. 8. Назовите основные технические характеристики портальных кранов и погрузчиков. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 154 ГЛАВА 4. КОМПОНОВКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ ПОРТА И РАЙОНИРОВАНИЕ В принципиальной схеме отражаются основные решения генерального плана порта. При компоновке принципиальной схемы должны быть рассмотрены и взаимно увязаны такие вопросы, как плановое начертание основных сооружений и территории, системы построения причальных линий, положение порта как элемента транспортного узла, размещение водных, железнодорожных и автомобильных подходов и подъездов к порту, гармоничное сочетание перспектив развития порта и города, размещение других предприятий, деятельность которых связана с судоходством и морем [2]. При проектировании нового порта и новых портовых районов производится оценка намеченных участков для строительства и выбор оптимальных вариантов компоновки принципиальной схемы. При проектировании реконструкции и развития портов, прежде всего, выдвигается задача анализа сложившихся форм плана порта, выявления недостатков и возможных способов их устранения. Хотя принципиальная схема существующих портов во многом предрешена, тем не менее, известно немало примеров, когда план порта значительно менялся в процессе его реконструкции. План порта, отражающий рациональную компоновку акватории и территории должен отвечать следующим требованиям [14]: 1. Эксплуатационные требования к компоновке порта включают: - обеспечение безопасных условий судоходства на акватории порта; - высокая механизация и автоматизация перегрузочных работ; - эффективное взаимодействие всех видов транспорта; - комплексное обслуживание судов в период нахождения их в порту. 2. Технические требования обеспечиваются выбором современных конструкций оградительных, причальных и др. сооружений и технологии строительства порта, позволяющей в сжатые сроки возводить новые перегрузочные комплексы. Компоновка принципиальной схемы непосредственно связана с определением производственной структуры проектируемого порта. Под производственной структурой морского порта понимается состав его подразделений (районов, участков, хозяйств), формы их построения и взаимосвязи. Основной структурной единицей порта является грузовой район (участок). Крупные порты имеют, как правило, двухступенчатый тип организационной структуры, т.е. включают несколько грузовых районов; небольшие порты имеют один грузовой район (одноступенчатый тип структуры). Одним из основных элементов принципиальной схемы порта является технологическое районирование, которое не следует отождествлять с организационной структурой. Под районированием понимается разделение причального фронта, а вместе с ним и основной терри155 тории порта, на участки (районы), специализированные по определенным видам портовых операций. Районирование необходимо для рациональной компоновки территории порта и организации его эксплуатационной работы. В соответствии со сложившейся практикой проектирования и эксплуатации морских портов рекомендуется следующая нормальная номенклатура районов морского порта: - грузовые районы: штучные грузы; навалочные грузы; лесные грузы; зерновые грузы; наливные грузы. - пассажирский район; - район комплексного обслуживания транспортного флота и район отстоя портового флота. Приведенная номенклатура в известной мере является условной и должна рассматриваться как основа. В зависимости от структуры грузооборота порта возможно расчленение отдельных районов, в частности, по виду плавания и размеру обслуживаемых судов. По этому признаку могут выделяться районы (участки) экспортно-импортных грузопотоков; каботажных; местных и пригородных сообщений. Вместе с тем в некоторых портах может не быть каких-то районов нормальной номенклатуры. Районирование представляет собой первую, минимально необходимую, степень внутрипроизводственной специализации порта. Для современного этапа развития портов характерно создание обособленных специализированных районов (комплексов) для новых грузов морского транспорта: жидких химических и пищевых, сжиженных газов, рефрижераторных, взрывоопасных и других, требующих особых режимов хранения и перегрузки. Развитие портов выдвигает специфичные задачи в отношении компоновки их принципиальной схемы. Рост грузооборота делает актуальной задачу создания в морских портах новых мощностей, в то же время устройство новых районов в существующих портах встречает все большие затруднения из-за отсутствия резервов территории, а также глубоководных подходов. С другой стороны, очевидные трудности имеются при создании портов в новых географических пунктах. В ряде случаев может оказаться оптимальным решением создание территориально-обособленных портовых районов по типу «портовспутников» в 10-30 км от существующего порта. Порты-спутники являются промежуточной формой между специализированным районом порта и самостоятельным портом. Превращение одной формы в другую происходит в процессе развития. Развитие существующих портов с помощью новых территориально обособленных районов является перспективным путем создания крупных дополнительных мощностей, который имеет аналогию в современном развитии многих крупнейших портов мира. Наличие в портах разных по своему технологическому назначению районов (участков) выдвигает задачу их рационального взаимного расположения. 156 Компоновка плана порта в значительной степени зависит от принятой специализации причалов и необходимости соблюдения минимальных расстояний между участками различного назначения. В то же время внутри порта все участки береговой линии должны быть использованы, поэтому причальную линию между разделяемыми участками следует использовать для размещения таких причалов (грузовых или вспомогательных), которые не требуют разрывов между ними. Перегрузочные процессы, осуществляемые в портах, во многих случаях могут отрицательно воздействовать на здоровье людей и на грузы. Поэтому одной из основных задач является такая компоновка порта, при которой отрицательные воздействия были бы устранены или сведены к минимуму. Для этого при планировке назначают достаточно большие разрывы между взаимно влияющими участками, а также выбирают наиболее благоприятное взаимное расположение их с учетом направления преобладающих ветров. Районы различного назначения располагают относительно друг друга с учетом естественных факторов, особенностей грузов и судов. В частности, районы, принимающие суда с большими осадками, рекомендуется располагать на участках с большими естественными глубинами, которые чаще всего находятся вблизи ворот порта. Для портового флота выделяют отдельный участок (с небольшими глубинами), который по эксплуатационным соображениям желательно располагать ближе к входному фарватеру. Стоянки технического флота размещают в стороне от транспортной части порта, а судоремонтный район располагают в зоне акватории, хорошо защищенной от волнения. В районах сухогрузов с целью предотвращения неблагоприятного воздействия одних грузов на другие, а также на пассажиров предусматривают разрывы между отдельными грузовыми участками от 100 до 500 м в зависимости от рода грузов. Так, удаление угольного участка от районов химических и лесных грузов, а также от причалов оборудования должно быть не менее 100 м, от участка генеральных грузов - не менее 200 м, от причалов зерновых грузов, сахара-сырца, скоропортящихся грузов - не менее 300 м, от грузопассажирских причалов и причалов хранения соли - не менее 400 м. Угольные причалы допускается размещать рядом только с рудными причалами и причалами минеральных строительных материалов. Участки, на которых перерабатываются пылящие грузы (уголь, минеральные строительные материалы, минеральные удобрения, химические грузы) и грузы с неприятным запахом (кожсырье, некоторые химические грузы), размещают с подветренной стороны по отношению к другим грузовым участкам и городу. Участки порта по переработке нефтеналивных грузов, исходя из условий пожарной безопасности, взносят за пределы основного порта. Нефтеналивные склады располагают вне территории порта. Специфичные требования к расположению районов наливных грузов делают не 157 только возможным, но и весьма желательным территориальное обособление их от сухогрузных районов, причем на значительные расстояния. Крупные судоремонтные предприятия, для которых необходимы значительные акватории и территории, размещают вне пределов основного порта, так, чтобы в дальнейшем при развитии порта и завода они не мешали один другому. Вне пределов порта могут быть размещены склады долгосрочного хранения грузов, склады опасных грузов, автопарки, жилые здания и другие объекты. Желательна такая примерная последовательность расположения причалов (участков) от наветренной стороны портовой территории к подветренной: грузопассажирские, оборудования, тарно-штучных, рефрижераторных, лесных, зерновых грузов, соли, химических грузов, руды, минеральных удобрений, цемента в таре, минеральных строительных материалов, угля, грузов с неприятным и специфическим запахом, апатитового концентрата. При компоновке плана порта обязательно учитывают влияние ветра и водной поверхности на распространение пыли. Направление преобладающих ветров следует определять по средней розе ветров в период действия весенне-летнего пассажирского расписания, так как в это время процессы пылеобразования и распространения ее наиболее интенсивны. Пассажирские районы должны располагаться только с наветренной стороны. Это положение распространяется и на участки, где перерабатываются грузы, на которые пыль оказывает отрицательное влияние. Такая же рекомендация предлагается и для участков, перерабатывающих грузы с неприятными запахами, по отношению к участкам грузов, для которых недопустимо восприятие посторонних запахов. Одновременно следует учитывать взаиморасположение участков по отношению к направлению преобладающих ветров и с точки зрения пожарной опасности. Близость водной поверхности снижает интенсивность распространения пыли от источников ее выделения. В связи с этим при невозможности соблюсти рекомендуемые разрывы между участками пылящих и других грузов, их можно уменьшать на 100 м, если разрыв проходит по водной поверхности. Вновь возводимые порты (районы), при работе которых выделяются производственные вредности (газ, пыль, шум и т. п.), нельзя располагать с наветренной стороны для ветров преобладающего направления по отношению к ближайшему жилому району. Кроме того, эти районы должны отделяться от жилых районов санитарнозащитными зонами (разрывами). В зависимости от состава и объема грузооборота порта в нем возводят специализированные технологические перегрузочные комплексы, оснащенные соответствующим специализированным подъемно158 транспортным оборудованием, предназначенные для перевалки конкретных видов грузов и обработки специализированных судов. В случае нецелесообразности строительства для перевалки части грузов специализированных перегрузочных комплексов для них строят технологические перегрузочные комплексы универсального назначения с крановой схемой механизации, предназначаемой для перевалки генеральных грузов, перевозимых, как правило, на универсальных судах. Специализированные технологические перегрузочные комплексы предусматривают в составе соответствующих грузовых районов либо в виде отдельных специализированных комплексов-районов, необходимость и целесообразность создания которых устанавливают в зависимости от объема грузооборота, условий компоновки порта и развития на перспективу. Проектирование грузового района порта, начинается с разработки принципиальной схемы механизации технологических перегрузочных комплексов, при которых можно обеспечить наиболее экономичную и быструю перегрузку грузов при наименьшей трудоемкости. При разработке схем механизации определяют типы и количество подъемнотранспортного оборудования, а также типы, параметры и взаимное расположение морского и тылового погрузочно-разгрузочного фронтов, крытых складов и открытых грузовых площадок. По мощности морского грузового фронта определяют мощности предпортовых железнодорожных станций, районных парков и соединительных путей. Морской грузовой фронт района сухогрузов включает в себя причал и прилегающую к нему территорию шириной 15 - 20 м (так называемая прикордонная зона), на которой размещается оборудование для погрузки-разгрузки судов: краны (в отечественных портах обычно портальные), перегружатели циклического или непрерывного действия или другие подъемно-транспортные машины. Их выбор определяется в зависимости от грузооборота и грузоподъемности наибольшего расчетного судна, размерения которого определяют также длину причала и глубину у причала. Длина сухогрузного причала колеблется от 150 до 350 м. Глубина у грузовых причалов изменяется от 8 до 27 м, но чаще всего составляет 10 - 14 м. Территория сухогрузного причала простирается вглубь на 200 - 250 м при переработке неконтейнеризованных генеральных грузов и до 700 м - для перегрузки контейнеров международного стандарта, а также навалочных грузов (угля, руды) при оснащении причалов машинами непрерывного действия. Причалы для генеральных (штучных) грузов. Такие причалы к специализированным можно отнести чисто условно, так как они являются универсальными общего назначения. Однако перегрузка штучных грузов имеет свои особенности, отражающиеся на конструкции причалов. Рост размерений судов приводит к увеличению массы перерабатываемого груза, вместимости и площади складов. Заметно усложняется задача рациональной компоновки территории порта и расположения подъездных путей. Значительно возрастает площадь терри159 тории. Это особенно наглядно видно на примерах причалов для штучных и контейнерных грузов. В прикордонной зоне причалов перегрузочных комплексов универсального назначения с крановой схемой механизации (рисунки 4.1, 4.2, 4.3) располагаются железнодорожные и подкрановые пути; к прикордонной зоне примыкает оперативная площадка с прикордонной полосой для безрельсового транспорта. Далее следует территория крытого или открытого склада первой линии, затем полоса безрельсового транспорта и железнодорожных путей, территории крытого или открытого склада второй линии с примыкающей тыловой полосой для безрельсового и железнодорожного транспорта; замыкается операционная зона полосой тыловых путей. Вторая линия складов и тыловая полоса для безрельсового и железнодорожного транспорта включаются в компоновку операционной зоны только при большом грузопотоке. Площадь портовой территории для производства грузовых операций с разнообразными 2 штучными грузами составляют 40 - 80 тыс. м на один причал. 1- кран портальный; 2 - трюмный погрузчик; 3 - складской погрузчик; 4 – вагонный погрузчик; 5 – погрузочный стол. Рисунок 4.1 - Поперечный разрез причала перегрузочного комплекса универсального назначения с крановой схемой механизации при перегрузки генеральных (смешанных) грузов крытого краткосрочного хранения Существенное влияние на компоновку и конструкцию причала оказывает применяемая схема механизации перегрузочных работ. На рисунке 4.1 показан поперечный разрез причала для генеральных (смешанных) грузов крытого хранения. Для краткосрочного крытого хранения грузов в этом случае используют сравнительно небольшой одноэтажный склад. При значительном накоплении груза добавляют линию многоэтажных тыловых складов. При недостаточной глубине территории причала и значительном накоплении грузов на причале сооружают прикордонный многоэтажный склад большой вместимости (рисунок 4.2). 160 4 – погрузочный стол; 5 – вагонный погрузчик; 6 – грузовой лифт; Рисунок 4.2 - Поперечный разрез причала перегрузочного комплекса универсального назначения с крановой схемой механизации при перегрузки генеральных (смешанных) грузов крытого хранения Для грузов открытого хранения (металла, оборудования, круглого леса и т. п.) вместо складов используют складские площадки соответствующих плановых размеров (рисунок 4.3). При перегрузке обычных штучных грузов полоса территории причала может иметь ширину до 100 м. Однако для некоторых грузов, причисляемых к штучным, необходима территория причала значительно больших размеров, например для лесных грузов (рисунок 4.4). 1 – кран портальный (прикордонный); 2 - кран портальный (тыловой); 3 – трюмный погрузчик Рисунок 4.3 - Поперечный разрез причала перегрузочного комплекса универсального назначения с крановой схемой механизации для грузов открытого хранения (металлогрузов, оборудования и т. п.) 161 1 - прикордонный портальный грейферный кран; 2 - тыловой мостовой перегружатель; 3 - грейфер или подвеска для пакетов круглого леса. Рисунок 4.4 - Поперечный разрез причала перегрузочного комплекса для лесных грузов Размеры и конструкции причала для генеральных грузов определяются в значительной мере типом крана, пролетом его портала, вылетом стрелы и грузоподъемностью. В случае применения судовых стрел склады располагают на пирсах в непосредственной близости от линии кордона причала. При использовании портальных и полупортальных кранов прокладывают у линии кордона 3 - 4 железнодорожных пути. В случае полупортального крана прикордонный подкрановый рельс опирается непосредственно на причал, а тыловой прокладывают по стене склада или специально установленным стойкам. Кроме кранов, используют средства безрельсовой механизации и транспорта (погрузчики, тележки с тягачами), требующие расширенной прикордонной территории причала. Для того чтобы избежать пересечения подкрановых и железнодорожных путей, были созданы краны с широкими порталами и краны без порталов. При реконструкции причалов перед существующими набережными часто возводят пристройку - оторочку, позволяющую проложить дополнительные подкрановые пути для более тяжелых кранов или выйти на большие глубины у причалов. Среди причалов для генеральных грузов можно выделить причалы для тяжеловесов, перегружаемых, как правило, с помощью плавучих кранов, у которых вылет стрелы небольшой. Это вынуждает временно складировать тяжеловесы в переходной и даже в прикордонной зонах причала. Причалы для контейнеров. Значительно большая площадь территории необходима для создания контейнерного терминала, где на один 2 причал приходится 80 - 150 тыс. м . 162 Район перевалки (приема, кратковременного хранения и передачи на другие виды транспорта) перевозимых морским транспортом в смешанных сообщениях крупнотоннажных контейнеров имеет следующие основные элементы (рисунок 4.5): морской грузовой фронт (причальные перегружатели и оперативная площадка); грузовые фронты, специализированные по другим видам транспорта, где происходит прием контейнеров с других транспортных средств и передача их на технологическую площадку или обратный процесс погрузки на транспортные средства; технологическую площадку, предназначенную для приема контейнеров с транспортных средств, производства сортировочных работ, связанных с подготовкой контейнеров к погрузке на транспортные средства, и кратковременного хранения контейнеров. Технологическая площадка располагается между морским и железнодорожным или автомобильным грузовыми фронтами; крытый склад в случае необходимости используется для частичной или полной комплектации и раскомплектации контейнеров. Железнодорожный грузовой фронт размещается в тылу за технологической площадкой, с которой через оперативную площадку достаточно большой ширины производится передача контейнеров на железную дорогу и обратно. За оперативной площадкой на рельсовых путях устанавливаются козловые краны для погрузкиразгрузки вагонов. I – железнодорожный грузовой фронт; II – склад контейнеризации грузов, комплектации и раскомплектации контейнеров; III – диспетчерский пункт; IV – морской грузовой фронт (IVа – площадка для контейнеров отгружаемых на судно, IVб – то же, сгружаемых с судна); V – технологическая площадка (Vа – с 163 контейнерами, предназначенными к отправке водным путем, Vб – то же, автомобильным транспортом, Vв – для раскомплектации контейнеров); 1 и 2 – внешние и внутренние контейнерные автотранспортные маршруты; 3 – контейнерные железнодорожные маршруты, 4 – грузовые автотранспортные маршруты. Рисунок 4.5 – Схема компоновки контейнерного терминала: Ширина колеи крана принимается из расчета расположения под его пролетной частью всех подходных и погрузочно-разгрузочных железнодорожных путей. Автомобильный грузовой фронт, так же как и железнодорожный, располагается в тылу за технологической площадкой. При относительно небольших объемах грузов, поступающих с автомобильных дорог или передаваемых на автотранспорт, автомобильный грузовой фронт совмещается с железнодорожным. В этом случае оперативная площадка автомобильного грузового фронта находится за тыловой ниткой подкрановых путей козлового крана. Специализированные контейнерные комплексы, оснащены козловыми кранами, тягачами и полуприцепами на сортировочной площадке для перегрузки контейнеров. Районы (причалы) навалочных грузов могут быть универсального назначения с крановой схемой механизации открытого хранения (рисунок 4.6), специализированные открытого хранения, специализированные крытого хранения, специализированные портово-промышленного комплекса (например, технологической щепы и др.). Районы навалочных грузов требуют больших площадей для размещения открытых складов, а также перегрузочных и транспортных комплексов, включающих вагоноопракидыватели, высокопроизводительные конвейерные системы, складские машины, специальные перегружатели на причале, производительность которых достигает нескольких тысяч тонн груза в час (рисунок 4.7). 164 Рисунок 4.6 – Поперечный разрез перегрузочного комплекса универсального назначения для навалочных грузов открытого хранения (угля, руды и т.п.) I – причал морских судов; II – причал речных судов; III – железнодорожная погрузочная станция; 1 – грейферный перегружатель грузоподъемностью 32 тонны с вылетом стрелы 33 м.; 2 – портальный поворотный кран; 3 – ленточные конвейеры; 4 – железнодорожные пути. Рисунок 4.7 – Район навалочных грузов (руды), перерабатывающий 15 млн. тонн в год, площадь территории 260 тыс. м2, емкость складов 2,3 млн. тонн. При отсутствии достаточных территорий у причального фронта или неудобном рельефе складские площадки и разгрузочные пути располагают в тыловой зоне, а причалы выносят в виде узких пирсов с транспортерными линиями на акваторию. В последнее время начал применяться трубопроводный способ подачи к причалу сыпучих грузов (угля, руды и пр.) в виде пульпы. В этом случае загрузка специальных судов ведется методом гидромеханизации, и необходимость в расположении складских площадок вблизи кордона отпадает. Вода удаляется из трюмов судов в процессе их загрузки с помощью специальной водоотливной системы. Конструкции причалов и их расположение в плане при трубопроводной подаче сыпучих грузов аналогичны таковым для наливных грузов. Специализированный причал для технологической щепы (рисунок 4.8). Установка состоит из комплекса для разгрузки вагонов с двухпутной разгрузочной галереей, маневровыми, бурорыхлительными и вибрационными устройствами, люкоподъемниками и компрессорной уста165 новкой для продувания порожних вагонов; устройства для разгрузки автощеповозов с опрокидывателем щеповозов, встроенными весами, бункером и рыхлителем щепы; склада открытого хранения щепы со стакерами и реклаймерами; двух судовых погрузочных машин; ленточных и пневмотранспортных линий между разгрузочными линиями, складом и погрузочными машинами; центральной пересыпной станцией и вспомогательного оборудования (контейнерные весы, пробоотборники, магнитные сепараторы, подвесные краны, тали и т. д.). 1 – пути надвига; 2 – опрокидыватель автощеповозов; 3 – здание для разгрузки вагонов; 4 – контейнеры; 5 – склад щепы; 6 – стакеры; 7 – реклаймер; 8 – центральная пересыпная станция; 9 – трубопроводы; 10 – воздуходувка; 11 – пневматическая погрузочная машина; 12 – судно; 13 – пневмотранспорт Рисунок 4.8 – Комплекс по перегрузке технологической щепы Работа подобного комплекса осуществляется тремя основными способами: по прямому варианту выгрузки щепы из вагонов или автощеповозов и погрузки в суда-щеповозы; по варианту «вагон-склад» с помощью двухпутной галереи, в которой одновременно выгружают над погрузочным бункером четыре специализированных вагона-щеповоза или шесть универсальных полувагонов; по варианту «вагон-судно» с помощью бульдозеров, подающих щепу к цепным конвейерам. Управление комплексом автоматизировано. 166 Примером перегрузочного комплекса для химических грузов являются причалы в порту Южный. Комплекс предназначен для приема карбамида навалом, который перевозят в железнодорожных вагонаххопперах, хранения его в порту, погрузки навалом на морские суда, а также для затарки карбамида в полиэтиленовые мешки и погрузки их на суда (рисунок 4.9). Рисунок 4.9 – Причалы района химических грузов в порту Южный В специализированный технологический комплекс входят: участок разгрузки вагонов производительностью 1200 т/ч; участок для хранения карбамида - крытый металлический склад с двумя отделениями вместимостью по 90 тыс. т; участок для загрузки судов, состоящий из причальной линии длиной 670 м с пятью ленточными транспортерами и пятью погрузочными машинами; система ленточных транспортеров в закрытых галереях и др. Карбамид перегружают по следующим технологическим вариантам: вагон-склад; вагон-станция затаривания; вагон-судно навалом; склад-станция затаривания; склад-судно; цех затаривания-судно. Суда-химовозы загружают береговыми насосными установками, на берег суперфосфатную кислоту сливают с помощью судовых насосов. При перевозке химических грузов комбинированными судами слив суперфосфатной кислоты и налив жидкого аммиака могут производить одновременно, что вдвое сокращает число судо-заходов по сравнению с перевозкой того же количества груза узкоспециализированными судами. Для перегрузки жидких химических грузов служат специальные трубопроводы. Районы наливных грузов (нефтегавани) имеют специализированные по видам грузов участки. Преобладающий объем перевозок среди 167 всех наливных грузов приходится на сырую нефть и нефтепродукты, переработку которых сосредоточивают в одном районе - нефтегавани, которую располагают обычно ближе к входу в порт, если она находится в составе существующего порта. Иногда нефтегавань располагают вблизи от существующего порта. Акваторию нефтегавани отделяют от остальной акватории порта специальными ограждениями (бонами) для предотвращения распространения нефти при разливе ее по прилегающей акватории. Причалы для нефтепродуктов чаще всего возводят в виде узких пирсов, по которым прокладывают трубопроводы; причал оснащается грузовыми, балластными и бункеровочными шлангующими устройствами (стендерами). Хранилища жидких грузов размещают в пределах территории порта или в удалении от нее. Эти хранилища могут быть наземными или подземными. Расстояния между резервуарами нефти и нефтепродуктов принимают 40 - 200 м в зависимости от категории нефтепродуктов. Вокруг наземных резервуаров выкапывают траншею и насыпают вал; вместимость ограждаемого пространства должна гарантировать при прорыве резервуаров от попадания нефти за пределы ограждения. Для зачистки танкеров от нефтяных остатков в районе нефтегавани размещают сооружения и причалы зачистной станции, а также очистные сооружения для осветления вод, загрязненных нефтепродуктами. Отсутствие свободных, с достаточными глубинами и удобных для портового строительства бухт, забота об охране окружающей среды побуждают в ряде случаев строить рейдовые причалы или специальные островные нефтепорты для отгрузки нефти и нефтепродуктов. В последнем случае часто организуется портово-промышленный комплекс с нефтеперерабатывающим предприятием. В качестве примера причала для перегрузки нефти можно рассмотреть нефтепирс в Шесхарисе (рисунок 4.10) для приема и обработки танкеров дедвейтом до 250 тыс. т. На пирсе уложено два нефтепровода для налива танкеров сырой нефтью пропускной способностью 20 тыс. т/ч и четыре трубопровода для бункеровки танкеров (осуществляемой самотеком). 168 Рисунок 4.10 – Нефтепирс в нефтегавани Шесхарис Причал оснащен шестью грузовыми, балластными и бункеровочными шлангующими устройствами (стендерами с дистанционной системой управления), а также системой аварийного автоматического отсоединения при выходе танкера из зоны обслуживания, потере или разливе нефти и при других аварийных ситуациях. Нефтепирс состоит из подходной эстакады, технологической площадки, отбойных и швартовных палов, системы переходных мостиков и других элементов. Подходная эстакада, соединяющая существующий мол с технологической площадкой длиной 290 м, имеет проезжую часть шириной 4 м, пешеходную часть и консоли для укладки трубопроводов. Технологическая площадка размерами 41,5x28 м предназначена для размещения технологического и механического оборудования, трубопроводов. На площадке расположены шесть стендеров, контрольная вышка, вышка прохода на танкеры, трубопроводы, монорельсы, противопожарные мониторы, емкости для сбора загрязненных вод и т. п. Причалы паромных переправ предназначены для передачи грузов с суши на море и обратно без перевалок (рисунок 4.11). 169 1 – судно; 2 – причал Рисунок 4.11 – Причал паромной переправы в Ильическом порту Морской порт (район) в этом случае отличается значительно более развитой припортовой железнодорожной станцией; на причале имеются специальные перегрузочные комплексы по накатке и выкатке вагонов на судно и обратно; на территории паромного комплекса проложены железнодорожные и автомобильные подходные пути - подъезды, расположен выставочный парк, объекты производственного и вспомогательного назначения. Накат железнодорожных вагонов на паром производится через кормовые ворота, а прием автомобилей и пассажиров может быть и через бортовой лацпорт. Причалы для паромов могут иметь специальное ложе (длинное или короткое). Плоскости ложа служат для ограничения перемещения парома; очертание ложа должно соответствовать очертанию кормы судна. Паромный причал в Ильичевске (рисунок 4.11) выполнен в виде узкого пирса длиной 210 м, шириной 16 м, расположенного между двумя подъемно-переходными мостами. В корневой части пирса с каждой стороны расположены два устоя. Каждая пара устоев образует ложе парома, в котором он стыкуется с мостом. Обращенные к парому плоскости упорных частей ложа расположены перпендикулярно к оси пирса. Плоскости ложа, служащие для ограничения боковых перемещений парома, размещены под углом к оси пирса. Очертания кормы судна соответствуют ложу. Подъемно-переходные мосты впервые приняты однопролетными длиной 40 м 170 Пирс состоит из отдельно стоящих ограждающих отбойных палов; высота его выше верхнего положения привального бруса парома. Отметка пирса над уровнем воды составляет 2 м. Паром швартуется лагом к пирсу, затем его подтягивают к ложу на швартовах, что позволяет снизить скорость захода в ложе и ударные нагрузки на устои. Применена автоматическая стыковка парома с мостом. При опускании моста специальные датчики, соприкасаясь с кормой, включают в работу швартовые крюки, которые подтягивают и присоединяют паром к мосту. В процессе перегрузочных работ производится балластировка парома, что уменьшает амплитуду колебаний кормы парома и сокращает длину моста. Причалы для судов-лихтеровозов. Лихтеровоз предназначен для перевозки лихтеров - несамоходных барж (рисунок 4.12). В морских портах для обслуживания лихтеровозов создаются специальные районы, включающие причалы для обслуживания лихтеровозов (береговые или рейдовые), формировочный рейд, транзитный и накопительный бассейны. В случае, если лихтеры следуют через порт транзитом (без промежуточной перегрузки), их формируют в составы для дальней шей транспортировки на формировочном рейде. Транзитный бассейн служит для кратковременного отстоя лихтеров, перегружаемых в морском порту, накопительный бассейн - для отстоя лихтеров, ожидающих погрузки на лихтеровозы. 171 а - лихтеровоз системы Си Би (водоизмещение лихтера с грузом 1300 т, погрузка с кормы попарно); б - лихтеровоза системы ЛЭШ (водоизмещение лихтера с грузом 310 т, осадка 2 м) Рисунок 4.12 - Суда лихтеровозы Лихтеровозные базы должны иметь большие по площади рейдовые акватории, более или менее защищенные от ветра и волн. Схема действия лихтеровозной системы следующая: предварительно загруженные генеральным (или другим) грузом лихтеры (баржи) массой до 1000 т (собственная масса лихтера составляет 1/6 - 1/7 часть общей массы) подводят буксирами к лихтеровозу, поднимают и устанавливают в его трюмах или на палубе с помощью судовых грузовых средств. По прибытии в пункт выгрузки лихтеры, опять же грузовыми средствами лихтеровоза, опускают на воду и буксируют к портовым причалам или доставляют по рекам и каналам в удаленные иногда на сотни километров речные порты или к причалам грузополучателей, где их разгружают обычными береговыми средствами. После разгрузки лихтеровоза на него грузят новый комплект предварительно загруженных лихтеров, и судно уходит в новый рейс. Лихтеры после разгрузки у причалов загружают вновь для обратного рейса и буксируют в район погрузки для отправки по назначению на очередном лихтеровозе. По своей производительности один лихтеровоз заменяет четыре-пять унифицированных обычных судов. Дальнейшее увеличение массы одного грузового места достигнуто созданием судов для тяжеловесов. При этом различают суда с горизонтальной обработкой, с вертикальной обработкой судовыми или береговыми устройствами большой грузоподъемности, а также с различными комбинациями указанных способов обработки. В частности, суда для тяжеловесов докового типа могут перевезти баржу грузоподъемностью 2500 т и более, речной теплоход или любой другой груз, перемещаемый на плаву. Использование лихтеровозов, паромов, судов для тяжеловесов и других специальных судов серьезным образом изменяет структуру и основные элементы морского порта. Для переработки грузов в этом случае требуются значительно меньшие капиталовложения в береговое хозяйство, значительно снижается ущерб, наносимый окружающей среде, но одновременно такие суда потребуют от портовиков совершенно нового, более высокого уровня организации грузовых работ и комплексного обслуживания судов. Пассажирский район, кроме зоны пассажирских операций, часто включает еще тыловую внепортовую зону, где размещаются площадки для стоянки автомобильного транспорта, гостиницы для транзитных пассажиров, подъезды внутригородского транспорта; все перечисленные элементы располагают на нережимной территории порта. При примыкании города к территории порта пассажирский район становится 172 местом выхода жителей города к морю. Прикордонные площадки, которые должны рассчитываться на пассажиропоток, в таком случае приходится увеличивать, рассматривая некоторую их часть как городскую территорию. Пассажирский район должен быть расположен так, чтобы к нему был удобным подход судов к причалам без сложных маневров и обеспечены удобные подъезды наземных видов транспорта. Пересечение пассажиропотоков и пассажирского транспорта должно быть в разных уровнях, при этом не должно возникать помех нормальной грузовой деятельности порта. Пассажирский вокзал стараются разместитьв центре пассажирского района: при компоновке пассажирского района, кроме эксплуатационных и технико-экономических требований, необходимо соблюдать градостроительные, архитектурно-композиционные и эстетические требования. Вопросы для самоконтроля 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. Что такое план порта и какие требования к нему предъявляются? Что понимается под районированием порта? Что понимается под компоновкой плана порта? Особенности компоновки причалов для генеральных грузов. Особенности компоновки причалов для контейнеров. Особенности компоновки причалов для навалочных грузов. Особенности компоновки причалов для наливных грузов. Особенности компоновки причалов паромных переправ. Причалы для обслуживания судов-лихтеровозов. ГЛАВА 5. МОРСКИЕ СУДОХОДНЫЕ КАНАЛЫ Морские пути являются кратчайшими и наиболее безопасными маршрутами плавания судов между морскими портами. В понятие морские пути входят: - естественные пути, расположенные в открытом море; - естественные проходы, узкости, фарватеры в морях и проливах (таблица 5.1); - морские судоходные каналы с навигационной обстановкой (таблица 5.1). Таблица 5.1 Морские каналы судна 173 Проходные Дедвейт, глубины, м тыс. т Естественные морские пути В Балтийском море: Пролив Большой Белот Пролив Эресунн В Северном море: Пролив Ла-Манш Северный проход Фарватеры в Северном море В других регионах: Пролив Босфор Малакский пролив Ломбокский пролив Морские каналы Суэцкий канал (до 1981 г.) Тоже после реконструкции (после 1981 г.) Панамский канал (суда обычного типа) Тоже суда панамского типа Тоже в перспективе Кильский канал 13-16 8-10 100 15 20 25-30 40 500 500 500 16-17 20 25-30 150 200 500 16-17 20-23 13,7 13,7 15-18 150 250 35 60-80 150 11 27 Морские пути могут быть короче сухопутных. Н а п р и м е р , ОдессаБатуми по железной дороге - 2249 км, а по морю 1060 км, или БакуКрасноводск по железной дороге - 5 769 км, а по морю 340 км. Панамский канал сокращает пути из Атлантического океана в Тихий на 14 тыс. км, Суэцкий из Атлантического океана в Индийский на 9 тыс. км, Кильский из Балтийского в Северный на 685 км и т.д. Классификация судоходных каналов Морские судоходные каналы классифицируются: 1. По назначению: - соединительные каналы (Суэцкий, Панамский, Кильский); - подходные судоходные каналы (Санкт-Петербургский, Херсонский). 2. По навигационным признакам: - с круглогодичной навигацией; - замерзающие; - одностороннего движения (рисунок 5.1); - двустороннего движения (рисунок 5.1). 174 Рисунок 5.1 - Поперечное сечение каналов 3. По расположению прорези канала относительно уровня воды: - полного профиля, у которых боковые откосы находятся на уровне воды или выше его (рисунок 5.2, а); - не полного профиля, у которых боковые откосы прорези ниже уровня воды (рисунок 5.2, б-г) (каналы в прибрежной зоне моря); - огражденные (рисунок 5.2, д). 4. По конструктивному признаку каналы могут быть: - открытыми, имеющие свободные сообщения с внешней и внутренней акватории; - шлюзованными, соединяющими водные бассейны с разними уровнями воды. 5. По интенсивности судоходства: I класса - с суточным оборотом более 5 судов; II класса - 2-5 судов в сутки; III класса - менее 2-х судов в сутки. Рисунок 5.2 – Каналы полного (а), неполного (б-г) профиля и огражденные (д) 175 Основные элементы канала Основными элементами судоходного канала являются (рис унок 5.3 – 5.4): 1) прорезь - это искусственная выемка грунта размерами, достаточными для пропуска расчетного (максимального) судна, ограниченная дном и бровками (откосами) канала. 2) глубина канала - это разница между отметками отсчетного уровня воды (с учетом его обеспеченности) и дна искусственной выемки. 1 - прорезь канала; 2 - ось (трасса) канала; 3 - дно канала; 4 - откос канала; 5 - направление ветра (течения); 6 - боковая полоса; 7 - маневровая полоса; 8 - зазор (запас ширины) между полосами 5.3 – Элементы и параметры морского канала 176 1 - фактический уровень; 2 - нуль глубин; 3 - отчетный уровень; 4 - ось канала. Рисунок 5.4 - Элементы поперечного сечения канала Различают глубины (рисунок 5.4): - навигационная глубина - это минимальная необходимая глубина для безопасного плавания (Нн); - проектная (полная) глубина - больше навигационной, на величину заносимости в межремонтный период дноуглубительных работ (Но); - рабочая глубина - с учетом некоторого переуглубления по сравнению проектной для перекрытия технологических неровностей после дноуглубительных работ (Нр); - проходная (фактическая) глубина - это наименьшая глубина обнаруженная промером. 3. Ширина канала (Во) - это расстояние между линиями нижних бровок канала (рисунок 3.4). Различают: - навигационную ширину канала Вн; - проходную (фактическую) ширину канала Впр (Вф); - ширину основания Во; - ширина по грунту Вг. 4. Откосы канала - это боковые наклонные поверхности выемки от верхних бровок, расположенных на естественном дне, ко дну искусственной прорези. 5. Трасса канала - расположение оси канала в плане. На морском транспорте России морские судоходные каналы создавались в Архангельском, Санкт-Петербургском, Калининградском, Сочинском портах. Остальные российские морские порты на Черном море, Дальнем Востоке имеют естественные судовые подходы. Подходной канал к Архангельскому порту имеет общую протяженность 76 км, из которых 23 км по Двинской губе Белого моря и 5 км по дельтовой части Северной Двины. Глубина канала 8,2 м, ширина на участке с искусственными прорезями (5,4 км) -100 м. Движение двухстороннее, оградительные сооружения отсутствуют. Глубины поддерживаются ремонтным черпанием. Заносимость искусственной прорези от 0,2 до 1 м. Ежегодно изымается грунт: в морской части канала до 500 3 3 тыс. м , а в речной 200 - 300 тыс.м . Судоходный канал порта Санкт-Петербург имеет протяженность 46 км, ширину 110-120 м, глубину 11,5 - 12,4 м. Движение судов двустороннее (кроме участка от Невских ворот до рейда). Участок протя177 женностью 9 км огражден парными дамбами. Заносимость небольшая 5 см, редко 10 см в год. Заносимость каналов Заносимость канала определяет его эксплуатационные качества. Различают внешнюю и внутреннюю заносимость. Внешняя заносимость - вызывается отложением в прорези донных и взвешенных наносов под действием течения и волнения. Внутренняя заносимость - от оползания откосов. Слишком крутые откосы приводят к быстрому их оползанию, слишком пологие - к значительному увеличению объема дноуглубительных работ. Крутизна откосов обычно зависит от грунтов дна и естественных (забровочных) глубин. Откосы для илистых и глинистых грунтов назначают не более 1:20 - 1:30; для плотных илов 1:10 - 1:20; для песчаных грунтов 1:5 - 1:10; для плотных глин 1:2 - 1:3. Под влиянием течения и волнения и под воздействием проходящих судов откосы делаются более пологими и к концу межремонтного периода заложение откосов увеличивается в 1,5 - 2 раза, а их крутизна уменьшается. Галечниковые и более крупные фракции перемещаются в весьма узкой приурезовой полосе и для защиты канала от их попадания достаточно выдвинуть короткие оградительные сооружения. Песчаные наносы представляют значительную заносимость. Перемещаются в полосе от линии первого забуривания до верхней границы наката волны на пляж и прекращаются на глубине, равной 3 - 4 высотам штормовой волны. Илистые наносы обладают способностью к быстрому и значительному уплотнению, что приводит к резкому увеличению (в 10 - 12 раз) значения неразмывающейся скорости. На заносимость каналов влияет штормовая активность. Глубина искусственной прорези влияет на интенсивность заносимости, однако интенсивность заносимости растет только до некоторой критической глубины. При глубине больше критической коэффициент заносимости уменьшается и увеличение объемов наносов будет при исходить только за счет удлинения и ширины прорези. Практика эксплуатации каналов выработала критерий площади подводного сечения канала полного профиля - она должна быть в 4 - 5 раз больше подводной части миделя судов, проходящих через данное сечение. Сложившимися мерами борьбы с заносимостью подходных каналов являются (рисунок 5.5): - возведение наносоограждающих дамб надводного или подводного профиля (рисунок 5.5, а-б); - переуглубление прорези по сравнению с навигационной глубиной для создания запаса глубины канала на заносимость в течение 178 межремонтного черпания (рисунок 5.5, в); - устройство внешних и внутренних прорезей, гасящих волны и перехватывающих наносы на подходах к каналу с двух либо с одной стороны (рисунок 5.5, г-е); - устройство волногасящих прорезей под углом к оси канала (рисунок 5.5, ж); - ремонтные дноуглубительные работы. Наиболее эффективным средством является устройство ограждений (но это дорогие сооружения) и устройство прорезей. Но чаще поддерживают эксплуатационные глубины с помощью ремонтного черпания дноуглубительными снарядами. Вопросы для самоконтроля 1. Классификация судоходных каналов. 2. Особенности каналов с односторонним и двухсторонним движением. 3. Перечислите основные элементы канала? 4. Заносимость морских каналов и меры борьбы с ней. а) б) в) г) д) е) 179 ж) Рисунок 5.5 – Меры борьбы с заносимостью ГЛАВА 6. СУДОХОДНАЯ ОБСТАНОВКА Для безопасности плавания судов в любое время суток по морским подходным каналам, фарватерам, акваториям и рейдам морских портов выставляют навигационное ограждение. По требованиям навигационной безопасности фарватеры и каналы по ширине делятся на две категории: первая и вторая. Первая категория - это каналы, у которых ширина полосы движения меньше 1,5 длины расчетного судна и фарватеры, по которым 180 плавают суда с взрывоопасными грузами. Все остальные фарватеры второй категории. На фарватерах 1-ой категории обход судов невозможен, а на фарватерах 2-ой категории возможен обход и обгон судов. Каналы 1-ой категории рассчитывают на скорость 6 - 7 узлов. Повышение скорости в условиях ограниченных глубин невозможно. Минимальная скорость по условиям управляемости обычно равна 2 - 3 узла (1 - 1,5 м/сек). Максимальная скорость движения судна по каналу не должна превышать 4 - 7 м/сек. Критическая скорость судов может быть равна 7 - 15 узлов (3,6 - 7,7 м/сек). При входе в порт расчетная скорость судна снижается до 3 - 4 узлов. Судоходные каналы и фарватеры ограждаются различными тиками навигационной обстановки (рисунок 6.1). Стороны канала (правая или левая) считаются по направлению от моря к берегу, а на реках в сторону течения. Левосторонние знаки имеют красный цвет, красный проблесковый огонь и нечетные номера. Правосторонние - черный или зеленый цвет, белый проблесковый огонь и четные номера. По расположению знаки делятся на береговые и плавучие. По принципу действия - зрительные, звуковые, радиотехнические. Наибольшее распространение имеют знаки зрительные. К береговым знакам относят береговые маяки, створные огни, навигационные знаки и т.д. (рисунок 6.2). К плавучим знакам - плавучие маяки, буи, вехи (рисунок 6.3). Зрительные знаки освещаемые - маяки, огни, створные знаки, плавучие маяки, буи и неосвещенные - буи, вехи. Звукосигнальные и радиоакустические - пневматические сирены, наутофонные установки, ревуны, колокола, гонги. Гидроакустические - излучатели, гидролокационные пассивные отражатели и т.д. Радиотехнические - радиомаяки, радиолокационные станции и др. Береговые средства навигационного ограждения: Береговые маяки (рисунок 6.2.). Это сооружения башенного типа высотой от 10 до 50 м, обеспечивающие оптическую дальность видимости белого огня до 50 км, имеют автономное энергоснабжение мощностью до 50 кВт или др. установки (солнечные, ветровые и т.д.). 181 Рисунок 6.1 – Общая схема навигационной обстановки на подходном канале 182 Береговой маяк Береговые створные знаки Береговой маяк: 1 – свето- и звукосигнальное устройства; 2 – решетчатое ограждение; 3 – башня; 4 – голова оградительного сооружения. Береговые створные знаки: а – с башней решетчатой конструкции высотой 21 – 30 м; б - типа Колонна: 1 – светлооптическое оборудование; 2 – решетчатый щит; 3 – металлические опоры; 4 – решетчатая башня; 5 – металлическая колонна. Рисунок 6.2 - Береговые знаки а - морской буй; б - зимний буй; в - веха; 1 - светооптический аппарат; 2 - радиолакальный отражатель; 3 - плавучий корпус; 4 - хвостовая часть; 5 - балласт, кольцо Рисунок 6.3 - Унифицированные плавучие знаки навигационной обстановки: 183 Различают маяки кругового действия и направления (по линии судового хода или в направлении опасной зоны). Помимо световых маяков возводят на берегу и радиомаяки, пеленгаторы, аэромаяки и др. Створные знаки - устанавливаются для указания основных линий фарватера (рисунок 6.2). Створ состоит из 2-х или 3-х металлических решетчатых башен высотой до 45 м, оснащенных створными щитами и светооптическим оборудованием. Береговые огни и знаки могут быть одиночными и створными и предназначены для фиксации определенных мест на берегу - углов молов, пирсов, причалов и др. Знаки - это столбы, пирамиды, башни с прикрепленными к ним фигурами в виде треугольника, круга, ферм, огней. В зависимости от места установки окрашиваются в красный, белый или черный цвет. Береговые радиолокационные станции (БРЛС) контролируют движение судов на подходах к портам, на акватории и обеспечивают проводку судов в условиях неблагоприятной метеорологической обстановки. Плавучие знаки судоходной остановки (рисунок 6.3): К плавучим знакам относят буи, вехи, бакены и плавучие маяки (последние применяются редко). Морские буи - устанавливают на море. Состоят из плавучего (стального или пластмассового) поплавка в виде цилиндрической или конической формы, снабженного внутри ацетиленовыми баллонами или электрическими батареями, и надстройки с установленным на ней огнем, либо радиолокационным отражателем, ревуном или колоколом. Буи делят на большие и малые. Буи канальные делают без хвостовика из-за небольшой глубины. В зимнее время буи летние снимают и заменяют зимними (имеют 4 водонепроницаемых отсека, что обеспечивает большую непотопляемость). Вехи - это плавающий, вертикально-удлиненный предмет, установленный на якоре. Морские вехи представляют собой металлическую трубу, пропущенную через стальной или пластмассовый корпус, заполненный балластом из чугунных колец, а сверху шестом с топовой фигурой (топовая фигура - это треугольник или прямоугольник). Различают вехи морские и канальные. Бакены - применяют главным образом на реках. Они меньше в размерах и для плавучести обеспечены плотиками. Плавучие знаки могут быть предостерегательными и указательными. Предостерегательные знаки устанавливают, чтобы ориентировать суда в отношении препятствия по странам света. Они имеют окраску и цвет огня, соответствующую месту их установки. Например, знак Северный установлен таким образом, чтобы препятствие оказывалось к северу от него, а судно должно проходить к югу от знака и препятствия. 184 Крестовые вехи и буи устанавливаются над препятствием и суда могут их обходить с любой стороны. С 1980 года международная ассоциация маячный служб (МАМС) поделила мировой океан на два региона: регион А - это побережье Европы, Африки, Австралии, Азии (за исключением Японии, Южной Кореи и Филиппин) и регион Б - побережье Южной и Северной Америки. Система МАМС имеет 11 знаков, которые могут быть использованы в любых комбинациях: для ограждения навигационных опасностей - 4 знака; для ограждения сторон фарватера, канала - 4 знака; для ограждения отдельной опасности - 1 знак; знаки чистой воды - 1 знак; знаки специального назначения - 1 знак [12]. В регионе А используются знаки красного и зеленого цветов для обозначения левой и правой сторон. В регионе Б наоборот, слева - зеленый, справа - красный. В обоих регионах топовые фигуры: слева прямоугольные, справа – треугольные. Вопросы для самоконтроля 1. Классификация средств навигационного оборудования. 2. Перечислите береговые средства навигационного оборудования. 3. Перечислите плавучие знаки судоходной обстановки. 4. Назначение средств навигационного оборудования. 185 Приложение 1 Время t пс занятости грузовых причалов производственными стоянками для сухогрузов, ч Дедвейт судна, тыс.т 1,5 1,5-3,6 3,6-5,0 5,0-8,0 8,0-12,0 12,0-16,0 16,0-30,0 30,0-50,0 50,0 Генеральные весналето осеньзима 5,0/3,5** 5,5/4,0 7,0/5,0 8,0/5,5 8,5/6,0 9,5/6,5 10,5/7,5 6,5/6,0 7,0/6,0 7,5/6,5 9,0/7,5 9,5/8,0 10,0/8,5 11,0/9,5 Вид грузов Контейнеры в Лесные Зерновые спецсудах веснаосеньвеснаосеньвеснаосеньлето зима лето зима лето зима Загранплавание и большой каботаж* 4,0/1,5 4,5/2,5 9,0/5,0 10,5/7,0 7,0/6,0 8,0/8,0 4,0/1,5 4,5/2,5 9,0/5,5 10,5/7,5 7,5/6,5 9,0/9,0 4,5/1,5 4,5/2,5 11,5/6,5 12,0/8,0 9,0/7,5 10,0/9,5 5,0/2,0 5,0/3,0 13,5/7,5 14,5/9,5 10,5/8,5 11,5/10,5 5,0/2,0 5,5/3,5 14,0/7,5 14,5/10,0 11,5/9,0 12,0/11,0 6,0/2,5 6,0/4,0 14,5/8,5 15,5/10,5 12,5/10,0 13,0/12,0 6,0/3,0 6,5/4,5 15,5/9,0 16,0/11,5 13,0/10,5 14,0/13,0 14,0/11,0 14,5/13,5 14,5/11,5 15,0/14,0 Навалочные весналето осеньзима 3,5/2,5 3,5/3,0 4,5/3,5 5,0/4,5 5,5/4,5 6,0/5,5 7,0/6,5 7,5/7,0 8,0/7,5 5,0/5,0 5,0/5,0 5,5/5,5 6,0/6,5 6,5/7,0 7,0/8,0 7,5/8,5 8,5/9,5 9,0/10,0 t пс занятости грузовых причалов производственными стоянками для танкеров, ч Дедвейт Загранплавание и большой каботаж судна, тыс.т весенне-летний период осенне-зимний период 5,0 5,0/5,0 6,5/6,0 5,0-15,0 5,5/6,0 7,5/7,5 15,0-30,0 6,5/7,5 9,0/9,0 30,0-100,0 9,0/10,0 12,0/12,5 100,0-150,0 11,0/13,0 14,5/15,0 * при доставке грузов в малом каботаже время на 40 % меньше. ** в числителе указана погрузка, в знаменателе выгрузка груза. 185 Малый каботаж весенне-летний период осенне-зимний период 2,5/3,0 2,5/3,0 3,0/4,0 3,5/4,5 4,0/5,0 4,5/5,5 - Приложение 2 Унифицированные (проектные) глубины причалов Перегрузочный комплекс для сообщение контей неров генеральных и лесных грузов, в т.ч. для накатных судов навалочных грузов сырой нефт и нефтепродуктов и пр. наливных грузов грузов в судах смешанного и внутреннего плавания лихтеровозных сообщений лихтеровозов лихтеров портового флота пассажирских причалов Океанское 11,5 13,0 15,0 - 9,75 11,5 13,0 - 13,0 15,0 16,5 18,0 20,0 - 15,0 16,5 18,0 20,0 22,0 24,0 9,75 11,5 13,0 15,0 16,5 - - 9,75 11,5 13,0 - 5,0 5,0 5,0 - 8,25 9,75 11,5 - - Внутрибассейновое 8,25 9,75 11,5 - 6,5 8,25 9,75 11,5 - 8,25 9,75 11,5 13,0 15,0 11,5 13,0 15,0 - 8,25 9,75 11,5 - 5,0 6,5 - 8,25 9,75 11,5 - 5,0 5,0 5,0 - 6,5 8,25 9,75 - - Местное 6,5 - 5,0 6,5 5,0 6,5 - 5,0 6,5 5,0 6,5 - 5,0 - 5,0 6,5 5,0 6,5 186 Приложение 3 Технологическая нагрузка от складируемого груза в крытых складах смешанных генеральных грузов Этажность склада Одноэтажные: - высотой 8 м - высотой 6 м Многоэтажный: первый этаж остальные этажи Нормативная эксплуатационная нагрузка на 2 пол склада, т/м Технологическая 2 нагрузка, q (т/м ) экспорт, малый импорт каботаж 6 6 2,5 2,2 1,75 4 2 2,1 1,35 1,75 1,75 Технологическая нагрузка для однородных штучных грузов Грузы и упаковка Мешки: Сахар-песок Шрот Горох Мука Химические Цемент Ящики: Консервы Метизы Кипы: Мешковина Целлюлоза Хлопок Джут Рулоны: Бумага Способ складирования Технологическая нагрузка При нормативной эксплуатационной нагрузке на пол склада, тс/м2 6 4 2 На плоских поддонах На плоских поддонах На плоских поддонах На плоских поддонах На плоских поддонах На плоских поддонах 2,55 1,95 2,25 1,70 4,15 4,10 2,25 1,70 2,00 1,70 3,10 2,95 1,25 1,25 1,30 1,10 1,75 1,55 На плоских поддонах На плоских поддонах 2,90 5,25 2,80 2,40 1,65 1,55 Без средств пакетирования Без средств пакетирования Без средств пакетирования Без средств пакетирования 3,75 3,40 1,70 2,70 2,70 1,60 2,10 1,95 1,75 1,75 1,65 1,40 Без средств пакетирования 3,35 2,55 1,40 187 Продолжение приложения 3 Технологическая нагрузка при хранении грузов на открытых складских площадках Груз Сборный металлогруз Оборудование сборное (включая металлоконструкции) Универсальные контейнеры в один ярус Универсальные контейнеры в два ярус Уголь Руда Технологическая нагрузка, 2 q (т/м ) 4,0 1,25 0,5 1,0 10,0 10,6 Технологическая нагрузка на пол склада для холодильников (выписка из НТП рыбных портов) Наименование склада Нормативная эксплуатационная нагрузка на 2 пол склада, т/м Технологическая 2 нагрузка, q (т/м ) Склад рыбопродукции и портовый холодильник: одноэтажный и первые этажи многоэтажных складов многоэтажный (кроме первых этажей) 4 3,3 2 1,9 188 Приложение 4 Коэффициент использования площади крытых складов для хранения смешанных генеральных грузов Коэффициент использования, К и Тип склада при однородных (крупнопартионных) грузах при смешанных (мелкопартионных) грузах 0,75 0,60 0,60 0,65 0,70 0,50 0,55 0,60 Одноэтажные, шириной, м: более 30 Многоэтажные, шириной, м менее 36 от 36 до 48 более 48 Коэффициент использования площади холодильника в соответствии с «Нормами технологического проектирования морских рыбных портов» рекомендуется принимать равным 0,5 – 0,6. Коэффициент использования площади открытых складов для хранения металлов и оборудования, контейнеров следует принимать: - в зоне действия портальных кранов и перегружателей – 0,80 - вне зоны действия портальных кранов и перегружателей – 0,70 189 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Анищенко Н.В. Экономика и организация портового хозяйства: Учебное пособие. – Новороссийск: НГМА, 2000. – 112 с. 2. Брюм А.И. Технологическое проектирование морских портов. М.: Транспорт, 1971. – 328 с. 3. Валькова С.С., Швец Т.Ю. Методические указания к курсовому проекту «Проектирование морского порта». Владивосток: Дальрыбвтуз, 2005. - 80 с. 4. Горина М.Ю. План порта и расчет причального сооружения: Учебное пособие. – СПб.: ГМА им. Адм. С.О. Макарова, 2002. – 52 с. 5. Горюнов Б.Ф., Шихеев Ф.М. и др. Морские порты и портовые сооружения. М.: Транспорт, 1982. – 280 с. 6. Горюнов Б.Ф., Шихеев Ф.М., Никеров П.С. Морские порты. М.: Транспорт, 1979. – 368 с. 7. Кубрак А.Д. Морские рыбные порты и их эксплуатация. М.: Пищевая промышленность, 1974. – 288 с. 8. Ляхницкий В.Е. Морские порты. М.: Морской транспорт, 1948. – 562 с. 9. Морские порты и портовые сооружения. Под ред. А.И. Брюма и др. М.: Морской транспорт, 1951. 10. Никеров П.С., Яковлев П.И. Морские порты: Учебник для вузов. – М.: Транспорт, 1987. – 416 с. 11. Нормы технологического проектирования морских портов. РД 31.3.05-97. М.: 1998 г. – 177 с. 12. Понятовский В.В. Техническая эксплуатация гидротехнических сооружений и других объектов порта. М., 2010. – 668 с. 13. Смирнов Г.Н., Аристархов В.В. и др. Порты и портовые сооружения. М.: Издательство АСВ, 2003. – 464 с. 14. Сысоев С.В. Устройство и оборудование морских портов: Учебное пособие. Владивосток: ВМРК, 2005. – 185 с. 15. Шихеев Ф.М., Горюнов Б.Ф. Устройство морских портов. М.: Транспорт, 1976. – 272 с. 16. Шихеев Ф.М., Ерофеев Н.И. и др. М.: Транспорт, 1969. – 392 с. 17. Указания по компоновке морских портов. М.: Рекламинформбюро ММФ, 1975. – 113 с. 18. Фролов А.С., Кузьмин П.В., Степанец А.В. Организация, планирование и технология перегрузочных работ в морских портах. М.: Транспорт, 1979. – 408 с. 19. Штенцель В.К., Соколов М.А. Порты и портовые сооружения. М.: Транспорт, 1977. – 336 с. 190 ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ГЛАВА 1. ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА СТРОИТЕЛЬСТВО И ЭКСПЛУАТАЦИЮ МОРСКОГО ПОРТА – ТРАНСПОРТНОГО УЗЛА . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1. Современные тенденции и перспективы развития портов и портовых гидротехнических сооружений . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2. Назначение и классификация морских портов . . . . . . . . . 1.3. Материально-техническая база морского порта . . . . . . . . 1.4. Производственная деятельность порта . . . . . . . . . . . . . . . 1.5. Транспортно-экономическая характеристика морского порта . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.6. Обработка судов в портах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.7. Особенности естественного режима побережья . . . . . . . . 1.7.1. Топографические и гидрографические условия . . . . . 1.7.2. Метеорологические условия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.7.3. Гидрологические условия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.7.4. Физико-химические свойства морской воды . . . . . . . . 1.7.5. Геологические условия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.7.6. Изменение береговой линии и глубин. Движение наносов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 1.7.7. Особенности устройства портов в различных природных условиях. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ГЛАВА 2. ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ МОРСКОГО ПОРТА . . . . . . . 2.1. Акватория морского порта . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2. Оградительные сооружения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3. Причальный фронт морского порта . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3.1. Схемы расположения причалов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3.2. Основные размеры причалов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4. Территория морского порта. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5. Портовые склады, их виды и назначение. . . . . . . . . . . . . . 2.5.1. Склады для штучных грузов и лесоматериалов. . . . . . 2.5.2. Склады для навалочных грузов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5.3. Склады для наливных грузов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5.4. Определение площади и размеров складов. . . . . . . . . 2.6. Железнодорожный транспорт. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . 2.7. Автотранспортное устройство морского порта. . . . . . . . . . 2.8. Вспомогательные элементы морского порта. . . . . . . . . . . ГЛАВА 3. МЕХАНИЗАЦИЯ ПЕРЕГРУЗОЧНЫХ РАБОТ. . . . . . . . . . 3.1. Виды грузов, способы упаковки, контейнеризация. . . . . . . 3.2. Портовые краны и погрузчики. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3. Машины непрерывного действия. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.4. Специальное перегрузочное и вспомогательное обо191 3 4 4 6 11 13 16 26 30 31 33 36 41 43 44 49 54 55 65 67 67 71 75 79 85 89 94 98 114 124 126 138 138 143 147 150 рудование. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... ГЛАВА 4. КОМПОНОВКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ ПОРТА И РАЙОНИРОВАНИЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ГЛАВА 5. МОРСКИЕ СУДОХОДНЫЕ КАНАЛЫ. . . . . . . . . . . . . . . . ГЛАВА 6. СУДОХОДНАЯ ОБСТАНОВКА. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Приложение 1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Приложение 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Приложение 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Приложение 4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192 155 173 180 185 186 187 189 190
![Вопросы на экзамен [27 Kb, doc]](http://s1.studylib.ru/store/data/003661877_1-87d61786810e1856df8e7abc314ad5bc-300x300.png)
