Транспортные системы

Всё об автомобильном, ЖД и авиатранспорте в России

Водный транспорт

Гарантированные габариты пути и методы их поддержания

 

Важнейшая качественная характеристика внутренних водных путей – гарантированные габариты судовых ходов, которыми являются: глубина, ширина и радиус закругления. Габариты судовых ходов гаранти­руются на всех внутренних водных путях, где объем перевозок оп­равдывает путевые работы по их поддержанию или где судовой ход в естественном состоянии пригоден для плавающих на данном участке судов.

под­считываются Для большинства водных путей в зависимости от интенсивнос­ти движения транспортного флота многолетняя навигационная обеспеченность проектных уровней воды принимается в пределах 80–99 %. На реках, эксплуатируемых лишь в период половодья, обеспеченность проектного уровня воды бывает значительно мень­ше.

Оптимальное значение гарантированной глубины устанавлива­ется на основании технико-экономических расчетов. Намечается несколько вариантов гарантированных глубин, и для каждого эксплуатационные расходы и капиталовложение по транспортному флоту и путевому хозяйству.

Эксплуатационные расходы по транспортному флоту определя­ют как произведение себестоимости на расчетный объем перевозок; капиталовложения – как произведение удельных капиталовложе­ний на транспортный флот, приходящихся на один тонно-километр работы флота, на объем перевозок.

Эксплуатационные расходы по путевому хозяйству исчисляют исходя из объема путевых работ, необходимых для обеспечения заданной гарантированной глубины, и себестоимости единицы объ­ема; капиталовложения – как сумму стоимости технического фло­та, потребного для выполнения путевых работ, и стоимости выправительных сооружений, которые необходимо построить для того, чтобы обеспечить заданную гарантированную глубину.

Капиталовложения по транспортному флоту и путевому хозяй­ству приводят к эксплуатационным расходам, умножая их на ко­эффициент эффективности. Затем строят кривую зависимости приведенных затрат по транспортному флоту и путевому хозяйству от глубины, а также кривую суммарных приведенных затрат.

Шлюзование рек – одно из наиболее радикальных мероприя­тий по увеличению судоходных глубин, требующее, однако, по­стройки плотин, которые и создают подпор (подъем) воды на выше­лежащем участке. Подпор распространяется тем дальше по реке, чем меньше ее уклон. Для сплошного увеличения глубины реки на ней сооружают плотины. Их высота и место расположения подбираются так, чтобы подпор от нижележащей плотины распространился до вышележащей, и глубины непосредственно ниже каждой плотины соответствовали заданным. При этом река разбивается на ряд

clip_image036участков (рисунок 3.17), называемых б ь е ф а м и.

 
 

Рисунок 3.17 – Продольный профиль шлюзованной реки

Суда из одного бьефа в другой переходят при помощи к а м е р н о г о ш л ю з а.

В России первые камерные шлюзы были построены в 1704 г. на Вышневолоцкой водной системе.

clip_image038

Основными элементами камерного судоходного шлюза (рисунок 3.18) являются: камера шлюза; головы шлюза, сопрягающие камеру с верхним и нижним бьефами; ворота, открывающиеся при выравненных бьефах; водопроводные устройства (отверстия или галереи) с соответствующими затворами для наполнения или опорожнения камеры; подходы к шлюзу с расположенными на них дамбами.

Порядок шлюзования судна из верхнего бьефа в нижний следующий: при обоих закрытых воротах горизонт воды в камере выравнивается с помощью водопроводных галерей с горизонтом верхне­го бьефа, после чего верхние ворота открываются и суда входят в камеру. Затем закрываются верхние ворота и затворы верхних водо­проводных галерей, после чего открываются затворы нижних водоводных галерей. После выравнивания горизонта воды в камере с горизонтом воды в нижнем бьефе могут быть открыты нижние во­рота и судно выведено из камеры в нижний бьеф.

В том случае, когда несколько шлюзовании подряд произво­дится в одном направлении, т. е. сверху вниз или снизу вверх, шлюзование называется односторонним; если же шлюзо­вание происходит попеременно то вверх, то вниз, оно называется встречным.

Размеры камеры шлюза определяются размерами и числом одно­временно шлюзуемых судов, на которые рассчитывается шлюз. Шлюзы могут быть рассчитаны на пропуск одного судна максималь­ных размеров с буксиром или без него и на пропуск целого кара­вана судов. При этом расстояния между судами и между судами и габаритами шлюза принимаются по длине от 2 до 5 м, а по ши­рине – от 0,2 до 0,1 м.

Разность между уровнями воды в нижнем и верхнем бьефах, называемая н а п о р о м, может быть различной колеблется для существующих сооружений в больших пределах, что оказывает большое влияние на конструкцию шлюзов.

При значительных напорах, в целях уменьшения размера и веса нижних ворот, сооружаются шлюзы, имеющие несколько последовательно расположенных камер. Такие шлюзы называются многокамерными. Общий напор в многокамерном шлюзе делится между всеми камерами поровну.

Для увеличения пропускной способности водного пути на шлюзуемом участке устраиваются две или три нити параллельно располагаемых шлюзов. В этом случае получаются парные шлюзы.

На рисунке 3.19 показан внешний вид Городецкого шлюза, состоящего из двух пар однокамерных шлюзов, разделенных межшлюзовым бьефом, который пропускает за навигацию около 28 тысяч судов.

clip_image040

 
 

Рисунок 3.19 – Городецкий шлюз

О б о р у д о в а н и е ш л ю з о в состоит из приспособлений для ввода и вывода судов, их швартовки, а также устройств сигнализации и управления механизмами.

Для швартовки устраиваются: тумбы, рымы (кольца, крюки), располагаемые на стенках камеры несколькими горизонтальными рядами, на уровне горизонтов верхнего и нижнего бьефов. Чтобы ослабить удары о стенки и предохранить суда от повреждений при швартовке и шлюзовании, устраиваются отбойные брусья. Кроме шлюзов, для перевода судов из одного бьефа в другой могут служить с у д о п о д ъ е м н и к и, которые используются также и для подъема и спуска судов в процессе ремонта или постройки; судоподъемники различают вертикальные и наклонные.

Для эксплуатационных целей на водных путях применяются главным образом вертикальные подъемники с камерой, заполняющейся водой и имеющей с обоих концов ворота для ввода и вывода судов. Верхний и нижний подводящие к судоподъемнику каналы также имеют ворота. Для спуска судна камера устанавливается на верху судоподъемника и уровень воды его совпадает с уровнем верхнего бьефа. После открытия ворот вводят судно и закрывают ворота. После спуска камеры и выравнивания уровня воды в камере с уровнем нижнего бьефа открываются ворота и выводится судно. Камеры либо подвешиваются на тросах, либо поддерживаются на поплавках.

Судоподъемники применяются главным образом в Западной Европе и на сибирских реках России, имеющих большое падение уровня воды на малых участках.

Н а к л о н н ы е с у д о п о д ъ е м н и к и представляют собой покатые плоскости, имеющие рельсовые пути, по которым на особых тележках насухо или в наполненных водой камерах перемещают небольшие суда.

Наклонные судоподъемники по технологии перевоз­ки судов делятся на продольные, характерные тем, что в них судно поднимается по направлению своей продольной оси, и поперечные, когда судно поднимается по направлению перпендикулярно к его оси.

Продольные судоподъемники наиболее выгодно располагать в составе гидроузла при пологом рельефе местности с уклоном уло­женных путей в пределах 1:8–1:20.

По форме продольного профиля пути наклонные судоподъемни­ки делятся на двускатные и односкатные.

На рисунке 3.20 показаны схемы двускатных судоподъемников. Су­доподъемник имеет по косяковой тележке на каждом скате и одну дополнительную верхнюю, которая передает судно с одного кося­ка на другой. Судно с помощью специальных направляющих уст­ройств точно наводится на верхнюю тележку. После швартовки посадка судна на верхнюю тележку производится в процессе мед­ленного движения косяковой тележки по скату, затем косяковая тележка продолжает двигаться с большей скоростью. Те-

лежка с судном выходит из воды и поднимается по надводным путям до

раздельной опоры. По этой схеме наклонных продольных судоподъемников

суда небольшой грузоподъемности перемеща­ются только насухо.

Одним из интересных примеров продольно-наклонного двускат­ного судоподъемника с поворотным устройством и с самодвижу­щейся судовозной

камерой, заходящей в воду, является судоподъ­емник в составе Красноярского гидроузла на р. Енисее (рисунок 3.21). Специфические особенности Красноярского гидроузла, примени­тельно к которому был запроектирован судоподъемник, следую­щие: перепад бьефов несколько более 100 м; значительные коле­бания уровней в бьефах (в верхнем – до 13 м, в нижнем – 6,3 м); сложные топографические условия района, характеризую­щиеся изрезанностью берега оврагами и крутым падением бере­гового скального склона.

 
 

Рисунок 3.21 – Красноярский судоподъемник

clip_image042

Опыт применения наклонных судоподъемников показал, что сооружать их нецелесообразно вследствие дороговизны и больших напряжений, возникающих в корпусе судна при перевозке.