Морские подходные каналы: основные характеристики

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Трассировка канала

2. Определение навигационных и проектных параметров канала

2.1 Определение глубин участков канала

2.2 Определение ширины участков канала

3. Навигационная обстановка на канале

3.1 Расчет и подбор створных знаков

3.2 Расчет и подбор знаков плавучей навигационной обстановки

4. Способы поддержания глубин на канале

5. Дноуглубительные работы

5.1 Классификация грунтов

5.2 Схемы выполнения дноуглубительных работ

5.3 Подготовительные работы

5.4 Дноуглубительные земснаряды

5.5 Рабочие перемещения земснарядов папильонажным способом

5.6 Документация на дноуглубительные работы и приемка работ

5.7 Определение объемов и сроков дноуглубительных работ

5.8 Состав дноуглубительного каравана

5.9 Охрана окружающей среды при дноуглубительных работах

Список литературы

Введение

морской канал навигационный

Морской подходной канал - это искусственный водный путь, проложенный по дну моря (иногда частично по суше) в морской порт и обеспечивающий его безопасное посещение судами.

Основные характеристики и элементы канала:

· трасса - положение оси дна канала в плане;

· дно - наиболее глубоководная часть прорези канала в виде полосы

· ограниченной с боков нижними бровками. Различают проектное

· и навигационное дно, расположенное выше проектного на толщину слоя заносимости за период между ремонтными черпаниями;

· прорезь - часть канала, расположенная в грунте и ограничена снизу дном, а с боков - откосами канала - наклонными поверхностями между нижними и верхними бровками. Последние проходят по естественным (забровочным) глубинам. Различают проектные и навигационные откосы.

Основные характеристики канала (обозначения без индексов - проектные, с индексами - навигационные):

d, d_n - глубина канала, отсчитываемая от нуля порта: уровня моря обеспеченностью более 90%;

h, h_n - глубина прорези канала;

d_zb - забровочная глубина от нуля порта;

в, в_п - ширина канала;

ц, ц_п - проектный и навигационный угол наклона откоса к горизонту;

ш - угол поворота трассы канала.

1. Трассировка канала

Трассировке подходного канала необходимо уделять особое внимание, так как от правильности выбора трассы зависят не только строительные и эксплуатационные расходы, но и безопасность движения судов, выполнение требований природоохранных органов.

Предварительно, для трассировки проектную глубину канала назначают на 20...30% больше осадки расчётного судна (T) в грузу. В районе соответствующей изобаты на план участка наносят в виде стрелок направления и скорости максимальных ветра и течения, а также направление волнения с максимальной высотой волны трёхпроцентной обеспеченности в системе (h_3%).

При реальном проектировании рассматривают несколько вариантов трассы канала и выбирают наиболее оптимальный, соответствующий максимальной разности между прибылью от обеспечиваемого годового судооборота и приведенными к году суммарными затратами на устройство и эксплуатацию канала. В курсовом проекте трассу назначают исходя из следующих требований:

1.Минимум объёма капитального дноуглубления, для чего трасса канала должна составлять с изобатами угол, близкий к 90°. К входу в порт должен примыкать прямолинейный участок длиной не менее четырёх длин расчётного судна.

2.Минимум объёма ремонтного дноуглубления, для чего направление трассы канала должно быть близким к направлению господствующих по частоте волнения, ветра, течения.

3.В устьевых портах канал должен пропускать минимальный расход из всех рукавов дельты.

4.В лиманных портах канал должен пересекать пересыпь в наиболее узкой части.

5.Трасса канала должна быть по возможности прямолинейной, а в случаях необходимости устройства поворотов углы поворота ш острыми, радиусы R поворота канала наибольшими.

При трассировке канала необходимо учитывать удобство расположения створных знаков и места подводного отвала разработанного грунта.

На плане участка побережья штрихпунктирной линией наносится трасса канала от середины входных ворот до изобаты , соответствующей проектной глубине канала (d),величина которой предварительно назначается в пределах (1,15ч1,20)Т.

2. Определение навигационных и проектных параметров канала

2.1 Определение глубин участков канала

Навигационная и проектная глубина d канала определяется по формулам:

Т - осадка расчетного судна в грузу, м;

поправка на изменение осадки при плотности с (солености, ‰) воды в районе проектируемого канала, отличающейся от стандартной (); величина =0

Z0 - запас на крен судна от ветра и на повороте, м;

Z1 - минимальный навигационный запас, необходимый для обеспечения управляемости судна, м;

Z2 - волновой запас на погружение оконечности судна при волнении, м;

Z3 - скоростной запас на изменение осадки судна на ходу, м;

Z4 - запас глубины на заносимость, м.

Запас Z0 определяется по формуле:

ширина расчетного судна, м;

- угол крена судна от ветра, град.

Угол крена определяется в зависимости от скорости ветра и типа судна, в курсовом проекте принимается:

для нефтеналивных судов.

Запас Z1 определяется в зависимости от осадки судна Т и вида грунта на уровне навигационного дна. Вид грунта устанавливается на глубине проектной прорези , м, при этом средняя забровочная глубина определяется для середины колена канала.

Таблица 1

Грунт дна в интервале d и (d+0,5),м	Z1,м
Ил	0,04Т
Наносной грунт (песок заиленный, ракуша, гравий)	0,05Т
Плотный слежавшийся грунт (песок, глина, супесь, суглинки, галька)	0,06Т
Скальный грунт (песчаники, валуны, известняки и др.)	0,07Т

Запас Z2 определяется по графикам в зависимости от числа Фруда, высоты волны h и угла волнения .

Число Фруда определяется из выражения:

,

где V - расчетная скорость движения судна по каналу, принимается для каналов неполного профиля 5м/с;

L -246.8 м длина расчетного судна, м;

(курсовой угол волнения) определяется по плану канала как угол между направлением господствующего ветра и трассой канала.

Высоты волны h определяется по заданию, затем вычисляется значение и по графику определяется величина , а затем вычисляется запас Z2.

Величина скоростного запаса Z3 при движении одиночного судна определяется с помощью графиков методом последовательных приближений.

Запас на заносимость Z4 назначается на основании специальных исследований, величина которого зависит от интенсивности заносимости. В курсовом проекте Z4 принимается в пределах

Первое колено	Второе колено
z=(42/2)*sin0=0	z=(42/2)*sin0=0
=(5+8)/2=6.5 м	=(8+10+12+14+16)/5=12 м
=16-6,5=9.5 м	=16-12=4 м
Z=0,06*13,4=0,804м	Z=0,05*13,4=0,67
F=0.101	F=0.101
h =2.5	h =2.5
=44	=25
=0,16	=0,14
z=0,15*2,5=0,4 м	z=0,14*2,5=0,35 м
z=0.35 =0,804+0,4+0,35=1,554 м С графика получаем z=0,45 м Принимаем z=0,38 =0,804+0,4+0,38=1,584 м С графика получаем z=0,4 м	z=0.35 =0,67+0,35+0,35=1,37 м С графика получаем z=0,38 м
d=15+1=16 м	d =14,8+0,8 =15,6 м

Принимаем глубину на двух участках канала 15,8 м

2.2 Определение ширины канала

Проектная ширина канала b для одностороннего режима движения судов определяется по формулам:

- навигационная ширина канала, м;

запас ширины на заносимость , м;

углы наклона откосов канала к горизонту к концу межремонтного периода и проектная величина соответственно, м.

Навигационная ширина канала принимается на уровне навигационной глубины d и определяется по формуле:

b - ширина маневровой полосы на уровне навигационной глубины, м;

B - ширина расчетного судна, м.

Ширина маневровой полосы на уровне навигационной глубины b определяется по формуле:

,м

B - ширина расчетного судна, м;

относительная ширина маневровой полосы, определяемой по таблице 8 в зависимости от курсового угла ветра относительно оси канала и поперечной составляющей скорости течения;

безразмерные коэффициенты, определяемые по таблицам 9,10,11 и 12;

- курсовой угол течения, острый угол между каналом и течением с максимальной по заданию скоростью , град;

- поперечная составляющая скорости течения, равная , принимается положительной при действии ветра и течения с одного борта и отрицательной в противоположном случае, м/с.

Таблица 2

, град.	Относительная ширина маневровой полосы ,м при , м/с
	-1,2	-1,0	-0,8	-0,6	-0,4	-0,2	0,0	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0	1,2
0	4,27	3,76	3,34	3,01	2,78	2,65	2,60	2,65	2,78	3,01	3,34	3,76	4,27
30	4,39	3,87	3,46	3,14	2,91	2,79	2,76	2,83	3,00	3,26	3,61	4,07	4,62
45	4,45	3,93	3,51	3,20	2,98	2,86	2,84	2,92	3,10	3,37	3,75	4,23	4,80
60	4,50	4,00	3,57	3,26	3,04	2,93	2,92	3,00	3,20	3,50	3,89	4,38	4,98
90	4,62	4,10	3,69	3,37	3,17	3,07	3,08	3,19	3,41	3,73	4,16	4,70	5,34

Таблица 3

СкоростьсуднаV,уз(м/с)	4 (2,06)	6 (3,09)	8 (4,12)	10 (5,14)
k	1,18	1,06	1,00	1,01

Таблица 4

Скорость ветра W, м/с	0	5	10	15
k	0,79	0,85	0,89	0,94

Таблица 5

A=1,2H/T	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0	3,5	4,0
k	1,00	1,06	1,13	1,19	1,26	1,35	1,46	1,63

Таблица 6

Водоизмещение Dтыс.т	5	10	20	40	60	80	100	140	160
k	1,48	1,37	1,30	1,15	1,09	1,06	1,03	1,02	1,00

Проектная величина котангенса угла наклона откосов канала к горизонту обеспечивает навигационные габариты канала на весь межремонтный период и определяется по формуле

- угол наклона откоса к горизонту в процессе формирования прорези канала к концу межремонтного периода, град.;

a - коэффициент, зависящий от глубины прорези канала; для прорези с глубиной менее 1,5м коэффициент принимается равным 2,0; для прорези с глубиной более 5,0м коэффициент a принимается равным 1,5; в интервале между этими глубинами коэффициент устанавливается интерполированием в соответствии с табл. 7.

Таблица 7

Глубина прорези h,м	1,5	2,0	2,5	3,0	3,5	4,0	4,5	5,0
a	2,00	1,93	1,86	1,79	1,71	1,64	1,57	1,50

Значение определяется в зависимости от свойств грунтов, в которых трассирован канал, проектной глубины прорези и естественного уклона подводного склона моря в соответствии с табл.8.

Таблица 8

Наименование грунта	Номер рис.	Номер шкалы на рисунке
Суглинки, глины текучепластичные и мягкопластичные, илы текучепластичные	6	ЙЙ
Супеси, суглинки, глины и илы текучие	6	ЙЙЙ
Супеси пластичные, глины и суглинки тугопластичные, полутвердые и твердые	7	Й
Пески пылеватые	6	Й
Пески мелкие	7	ЙЙЙ
Пески крупные и средней крупности	7	ЙЙ

Величина уширения канала на повороте определяется в зависимости от соотношения радиуса поворота канала R и длины расчетного судна L по табл. 15; откладывается по нормали к линии движения на внешнюю сторону поворота.

Таблица 9

R/ L	4	5	6	7	8	9	10	11	12
/ L	0,19	0,15	0,13	0,11	0,10	0,08	0,08	0,07	0,06

Не рекомендуется принимать величину радиуса R меньше 4,5

Первое колено	Второе колено
в=2,904; k=1,12; k=0,89; k=1,166;k=1,025	в=2,988; k=1,12; k=0,89; k=1,166;k=1,025
в=42*2,904*1,12*0,89*1,116*1,025=139,072м	в=42*2,988*1,12*0,89*1,116*1,025=143,095м
в=в+В в=139,072+42=181,072 м	в=в+В в=143,095+42=185,095 м
в=30 м	в=30 м
в =в+в в=181,072+30=211,072 м	в =в+в в=185,095+30=215,095

Принимаем глубину на всех участках канала 215 м.

3. Навигационная обстановка на канале

Навигационная обстановка на канале и на других участках морского пути предназначается для правильного и безопасного движения судов. Для этого морские пути оборудуются тщательно разработанной и безотказно действующей навигационной обстановкой.

Навигационная обстановка - это совокупность различного рода сигналов и знаков, помогающих ориентироваться при подходе судна к берегу, при прохождении по каналу или фарватеру и при подходе к порту. С помощью таких же сигналов и знаков ограждаются опасные места, расположенные вблизи морских путей.

По расположению знаки навигационной обстановки бывают береговыми (опознавательные, портовые, створные) и плавучими (маяки, буи, вехи). Береговые знаки всегда имеют неизменные места расположения и по ним, с высокой точностью, определяется положение судна. По плавучим знакам невозможно определить точно местоположение судна. Ими ограждают опасные места для судов: вход в канал, повороты канала, вход на акваторию порта, отдельные сооружения на акватории порта, отдельные навигационные препятствия.

По целевому назначению знаки подразделяются на ведущие или створные, предостерегательные, указательные, поворотные, приёмные.

По принципу действия знаки подразделяются на: зрительные, акустические, радиоакустические (сирены), радиотехнические (радиомаяки), радиолокационные (оборудованные пассивными радиолокационными отражателями - ПРЛО, которые устанавливаются на береговых знаках, буях, вехах).

На входе в канал с моря располагаются указательные знаки - два морских буя и две морские вехи. По всей длине канала его бровки обозначаются канальными вехами и буями, которые являются предостерегательными знаками. Расстояние между вехами вдоль канала составляет либо 500, либо 1000 м. Между буями - 2,5 или 5,0 км.(рис.9 П1). Правая, со стороны моря, бровка канала ограждается буями и вехами чёрной раскраски, левая - красной. Поворот на канале обозначается поворотными буями и вехами, с помощью которых не только обозначается поворот, но и точно фиксируются места, где он начинается и заканчивается. При входе в ворота порта и головах оградительных сооружений располагаются указательные знаки с цветными огнями (справа при входе с моря - зелёный огонь, слева - красный).

Оконечности выступающих на акваторию порта причальных сооружений обозначаются приёмными знаками.

При ограждении морских каналов, фарватеров и акваторий портов необходимо руководствоваться следующими основными требованиями:

· Навигационные знаки должны обеспечивать требуемую визуальную дальность их обнаружения, как в дневное, так и в ночное время суток; должны обладать достаточной радиолокационной дальностью их обнаружения; должны иметь вид, форму и окраску, позволяющую безошибочно их распознавать; плавучие знаки должны сохранять свои штатные места, для чего должны быть правильно подобраны параметры якорного устройства.

· Для обозначения оси канала должны быть установлены береговые створные знаки.

· Вход в канал со стороны моря должен быть обозначен светящимся одним или двумя буями с высокой фокальной плоскостью; буй должен быть оборудован ревуном или сигнальным колоколом, пассивным радиолокационным отражателем (ПРЛО) или радиомаяком-ответчиком (РМО).

· Количество плавучих и береговых знаков на канале и акватории не должно быть с одной стороны избыточным, чтобы не затруднять маневрирование судов, с другой стороны - недостаточным, чтобы не ухудшать условий ориентировки судоводителя.

· Для обеспечения плавания по каналу в ледовых условиях на штатные места плавучего ограждения должны быть выставлены зимние знаки, которыми заменяют летнюю обстановку.

· Для облегчения пользования створами в ночное время, в дополнение к обычным стандартным створным фонарям, на знаках рекомендуется применять цветное газосветное освещение, особенно в тех случаях, когда створ проецируется на фоне ярко освещенного города или порта.

· Входы в порт, гавани и бассейны порта, а также отдельные волноломы и молы необходимо ограждать светящимися портовыми знаками.

3.1 Расчет и подбор створных знаков

Створная обстановка на канале обеспечивает проведение судна строго по отведенной маневровой полосе. Навигационным створом называется система нескольких знаков или огней, расположенных на местности так, что ими обозначается одна линия, называемая осью створа. Наиболее распространённый линейный створ состоит из двух, иногда из трёх знаков, устанавливаемых по оси створа на расчётном расстоянии друг от друга. При проведении судна по линейному створу судоводитель должен так расположить судно на канале или фарватере, чтобы полотно переднего створного знака (ПСЗ) проецировалось на полотне заднего знака (ЗСЗ). Дневная видимость створных знаков обеспечивается наличием створных щитов, которые изготавливаются из деревянных досок, стеклопластиковых полос, листов или полос из легких сплавов металла.

Для создания наилучших условий освещённости лицевой поверхности щита, плоскость полосы или доски должна быть наклонена от вертикали на угол от 15° до 20°. Зазоры между полосами или досками должны оставлять от 0,2 до 0,3 их ширины, но не более 50 мм. Ночная видимость створных знаков обеспечивается огнями маячных светооптических аппаратов направленного действия, которые обладают большой силой света, но имеют сравнительно малый горизонтальный угол излучения (от 3° до 10°). В случаях, когда при подходе к створу требуется более широкий сектор видимости створных огней, могут быть применены маячные аппараты кругового действия или прожекторы.

Для отличия створных знаков от опознавательных посредине створного щита по всей его высоте наносится полоса симметрии шириной от 0,25 до 0,33 ширины щита. Цвет полосы выбирается с учетом цвета окраски полотна щита - на белых щитах полоса окрашивается черным цветом, на черных и красных - белым или желтым. Наличие такой полосы на створных щитах способствует более точному проведению судов в светлое время суток.

Створный знак типа колонны (рис.10 П1) выполнен из труб диаметром 635мм с прикрепленным к ней створным щитом прямоугольной или трапециевидной формы. Наилучшей формой щитов считается прямоугольная, которая обеспечивает резкие очертания силуэта и наиболее позднее наступление момента точечной видимости знака, однако необходимо учитывать, что на фоне городских строений трапециевидная форма щита распознается лучше, чем прямоугольная. Щит и топовая фигура окрашиваются в цвет, создающий хорошую видимость знака на фоне местности. Освещение таких знаков осуществляется светооптическим аппаратом (электрическим или ацетиленовым), прожектором (освещающим спереди все полотно знака) и световой дорожкой (на оси симметрии знака размещаются светильники с люминесцентными лампами или газосветными трубками). Створный знак типа решетка (рис.11 П1) выполнен из уголковой стали. Башня знака состоит из отдельных секций, собираемых на болтах с последующей сваркой закладных деталей.

На верхней площадке размещаются: фонарная будка со светооптическими аппаратами, ПРЛО, прожектор, устройство для подъема оборудования (до 200кг). К башне прикреплен створный щит прямоугольной либо трапециевидной формы. При необходимости предельная высота створного щита может быть уменьшена на размер секции - 3м. Принцип освещения полотна знака такой же, как и для знаков типа колонны.

На продолжении оси каждого из колен канала на берегу должна быть установлена пара створных знаков, включающая ближайший к берегу передний и более удаленный задний створный знак, сокращенно ПСЗ и ЗСЗ. Их положение характеризуется тремя расстояниями: D - от мористого начала колена до ПСЗ, км, D₀ - то же от конца колена, км, d - между ПСЗ и ЗСЗ. Отметка h₀ - низа ПСЗ назначается не менее отметки а глаза наблюдателя на капитанском мостике, принимается

,

По рельефу берега из данного условия назначается место установки ПСЗ, затем определяются расстояния D, D₀; расстояние между створными знаками d находится по формуле:

(8)

где 0,29 -коэффициент перевода величины угла в минутах в радианную систему и расстояний из метров в километры;

е - угловая чувствительность створа, рекомендуется принимать е =;

D - расстояние от ПСЗ до входа в канал со стороны моря; км;

р - допустимое отклонение судна от оси створа; величину р можно определить из выражения :

,м. (9)

р рекомендуется принимать в пределах

Первое колено:

D = 4,7 км

- принимаем р = 30м.

Второе колено:

D = 6,65 км

- принимаем р = 30м.

Размещается ЗСЗ с учетом полученной величины d и определяются высота полотна (h) и ширина (b) ПСЗ по формулам:

м. (10)

По полученным величинам h и b подбирается типовой створный знак по табл. 16; размеры типового знака не должны быть меньше расчетных значений ( и ).

Определяется отметка верха полотна ПСЗ по формуле (см. рис12 П1):

(11)

Обязательно проверяется достаточность высоты подобранного знака, исходя из условия:

(12)

где h- высота подобранного ПСЗ, м;

h- отметка поверхности грунта, на которой расположен ПСЗ, м.

Определяется отметка верха полотна ЗСЗ по формуле:

,м (13)

где ,м (14)

Требование к ЗСЗ: его верх должен быть виден над ПСЗ в любой точке длины (D-D₀) колена, причём в его начале должен выступать на высоту п, соответствующую разрешающей способности в^/ глаза на огни данного цвета. Принято в^/ = 4^/ для белых и в^/ = 2^/ для цветных огней ПСЗ и ЗСЗ.

,м. (15)

Необходимо учитывать отметку поверхности грунта в том месте, где размещен ЗСЗ (H), поэтому высота ЗСЗ определяется из выражения:

,м. (16)

Ширина ЗСЗ определяется по формуле:

 (17)

По ширине ЗСЗ должен быть виден из-за ПСЗ даже на расстоянии D₀, потому его ширина B проверяется, исходя из условия:

(18)

По полученным значениям H и Bподбирается типовой створный знак.

1 колено

h₁=0.58*4,7=2,72 м

b₁=0.29*4,7=1,363 м

H_зн=6м

H_щ=4м

В_щ=2,8м

h=7+2,72=9,72м

n=0.29*2*(4,7+0,46)=2,992 м

h₀=a=7,0м

H=4,39+2,992+7=14,38

Н_зн=14,38-5=9,38м

Принимаем знак со следующими параметрами:

H_зн=10м

H_щ=8м

В_щ=3м

2 колено

h₁=0.58*6,65=3,85 м

b₁=0.29*6,65=1,9285 м

H_зн=6м

H_щ=4м

В_щ=2,8м

h=7+3,85=10,85м

n=0.29*2*(6,65+0,98)=4,425 м

h₀=a=7,0м

H=4,58+4,425+7=16м

Н_зн=16-5=11м

Принимаем знак со следующими параметрами:

H_зн=11м

H_щ=9м

В_щ=2м

3.2 Расчет и подбор знаков плавучей навигационной обстановки

Система плавучего ограждения - система расстановки морских плавучих предостерегательных знаков с присвоением им определенном окраски, характера огня, формы и окраски топовых фигур с целью обеспечения приметности и единообразия в ограждении или обозначении навигационных опасностей, водных путей (фарватеров, каналов и различных водных районов и мест).

Красный цвет знаков и огней принят для ограждения левой стороны фарватеров и каналов (красный - слева), а зеленый - для правой стороны. При этом направление фарватеров и каналов и наименование их сторон считается с моря, а в отдельных случаях оговаривается специально.

Система плавучего ограждения предусматривает пять типов знаков:

- латеральные знаки;

- кардинальные знаки;

- знаки отдельных опасностей малых размеров;

- осевые знаки (знаки безопасного прохода);

- знаки специального назначения.

В зависимости от особенностей района постановки и вида ограждаемой опасности перечисленные типы знаков могут быть применены как каждый самостоятельно, так и в различных комбинациях, включающих все или несколько типов одновременно.

Каждому типу знаков системы плавучего ограждения присвоены соответствующая окраска, вид топовой фигуры и характер огня, дающие возможность безошибочно опознавать и надежно отличать один тип знаков от других в дневное и ночное время. На морях каждому типу знаков соответствует только один присвоенный ему характер огня. Форма и конструкция знаков могут быть различными.

На светящих и несветящих плавучих знаках могут быть применены пассивные радиолокационные отражатели, радиолокационные маяки-ответчики, радиомаяки, ревуны и другое дополнительное оборудование. В каждом конкретном случае состав оборудования знаков должен быть объявлен в навигационных пособиях. Применение топовых фигур на плавучих предостерегательных знаках на морях ОБЯЗАТЕЛЬНО. Как исключение, допускается применение светящих и несветящих буев без топовых фигур только в замерзающих районах в период зимней навигации, а также по согласованию с капитаном порта.

Морские каналы и фарватеры ограждают латеральными знаками (рис.9, П.1), которые выставляют по принципу ограждения их сторон. Наименование латеральных знаков определяют наименованием стороны канала (фарватера), на которой выставляют знак. Латеральные знаки применяют также для обозначения мест разделения каналов (фарватеров), указания направления основного (предпочтительного) канала (фарватера) и мест их поворота.

Направление канала (фарватера), ограждаемого латеральными знаками и наименование его сторон «левая» и «правая» приняты относительно судна, идущего с моря к порту; в отдельных случаях направление канала (фарватера) оговаривают особо.

Если определить направление канала (фарватера) «с моря» затруднительно, то на морских картах наносят специальный указатель сторон канала (фарватера) .

Латеральные знаки включают в себя:

- знаки ограждения сторон каналов (фарватеров) - «левой» и «правой» стороны;

- знаки обозначения мест разделения каналов (фарватеров) - «основной канал (фарватер) справа» и «основной канал (фарватер) слева».

Порядковую нумерацию знаков на каналах (фарватерах) ведут со стороны моря. Знакам левой стороны присваивают четные номера, знакам правой стороны - нечетные. В отдельных случаях порядковая нумерация может быть осуществлена так, как это удобно по местным условиям. Принятый порядок нумерации должен быть объявлен в навигационных пособиях.

Латеральные знаки устанавливают по обеим сторонам канала (фарватера) попарно, как наиболее распространенный вариант ограждения канала (фарватера), облегчающий глазомерную оценку местоположения судна относительно бровок. Но в зависимости от местных условий они могут быть выставлены по одному в шахматном или ином порядке.

Отдельные опасности, лежащие в зоне канала (фарватера), ограждают знаками отдельных опасностей малых размеров или соответствующими кардинальными знаками. Применение тех или иных типов знаков зависит от размера ограждаемой опасности.

Светящие знаки на гидротехнических основаниях, ограждающие стороны каналов (фарватеров), а также входные парные знаки на головах молов и волноломов имеют окраску сооружений, цвет и характер огней в соответствии с принятыми для латеральных знаков левой и правой стороны, но в зависимости от фона окружающей местности могут быть окрашены в другие цвета.

Типы плавучих предостерегательных знаков

Плавучие предостерегательные знаки предназначены только для ориентировки положения судна относительно ограждаемого объекта и не могут быть применены для точного определения местонахождения судна.

Внешним видом корпуса, топовой фигуры, окраской, цветом и характеристикой огня плавучие знаки ориентируют мореплавателя относительно ограждаемой опасности.

Основной плавучей обстановкой канала являются буи и вехи.

Морские и канальные буи предназначены для ограждения бровок подходных каналов, акваторий портов, судоходных фарватеров и отдельных навигационных опасностей, расположенных в морских глубоководных и речных районах. Их можно также использовать как приемные и поворотные буи. Непотопляемость морских и канальных буев обеспечена заполнением их корпусов пенопластом. Для лучшей ориентировки мореплавателя при плохой видимости (туман, дождь и т.п.) морские большой и средний буи оборудованы ревуном, морской малый и канальный большой буи - колоколом судового типа.

Морские и канальные вехи оборудуются топовой фигурой, ПРЛО и номерным щитом. Непотопляемость вехи обеспечена заполнением корпуса пенопластом. Топовая фигура вехи предназначена для определения назначения вехи и увеличения дальности видимости. Обычно формой топовой фигуры вех морских каналов и акваторий портов является конус. Морской буй состоит из цилиндрического корпуса с коническим верхним и нижним донышками, ажурной трехгранной надстройки из труб и хвостовика с балластом. В корпус вварены пеналы (два или три) для размещения источников питания. Якорную цепь крепят концевыми скобами к якорным рымам, приваренным к корпусу буя. Непотопляемость морских буев обеспечена заполнением их корпусов пенопластом .

Канальные буи типа БК-85 и СК-85 представляют собой плоскодонные знаки с малой осадкой, что позволяет эксплуатировать их на малых глубинах.

Таблица 10 Технические и эксплуатационные характеристики буев

Тип буя	Обозна чение	м	Оптическая дальность видимости, км	Т м	Н м	Масса буя кг	Оборудование	Источники питания	Калибр цепи, мм	Масса якоря, кг
							СО	РЛ	ЗС	батарея шт.	Аккумуля- торная батарея , шт.
Морской малый (исполнение 1)	БММ-85	7 - 30	9,5	3	3	1530	ЭМ-140	ПРЛО	колокол	18		19	1000
Морской малый (исполнение 2)	Б2ММ-85	5 - 30	9,5	2	3,1	1560	ЭМ-140	ПРЛО	колокол	18	-	19	1000
Морской средний	БМС-85	10 - 40	12	4,2	4,5	2440	ЭМ-200	ПРЛО	Ревун	36	-	22	1500
Канальный малый	МК-85	2 - 7	7,5	1	1,7	430	ЭМ-100	-	-	6	-	16	500
Канальный средний	СК-85	2 - 7	9,5	1,1	2,0	780	ЭМ-140	-	-	12	-	17,5	750
Канальный большой	БК-85	2 - 7	12	1,4	3,5	1800	ЭМ-200	ПРЛО	колокол	35	-	26	1500
Канальный большой аккумуля	БК-90	2 - 7	12	1,4	3,5	1800	ЭМ-200	ПРЛО	-	-	2	28	1500

Канальный буй БК-85 состоит из двух конусного корпуса с цилиндрической вставкой, ажурной трехгранной надстройки и балласта, прикрепленного к нижнему донышку. В корпус буя вварены три пенала для размещения источников питания. Есть вариант буя с аккумуляторами (БК-90). Якорную цепь крепят концевыми скобами к якорным рымам, приваренным к корпусу буя.

Канальный буй СК-85 состоит из цилиндрического корпуса с конической в По оси буя, внутри корпуса размещен пенал для электрических батарей. Разработан вариант буя с аккумуляторами (СК-90). Канальный буй МК-85 выполнен в виде двухконусной бочки. В нижнем конусе размещен балласт. Внутри корпуса расположен боковой пенал, на площадке верхнего конуса установлен светооптический аппарат с ограждением и топовая фигура. Якорную цепь крепят скобой к центральному якорному рыму или к боковой рейке, на которой имеется несколько отверстий. К рейке якорную цепь крепят при больших скоростях течения. Высоту крепления цепи выбирают опытным путем так, чтобы буй находился в вертикальном положении при действии внешних сил (ветра, течения и волнения). Непотопляемость канальных буев обеспечена заполнением их корпусов пенопластом. Морские и канальные буи оборудованы топовыми фигурами соответственно штатному месту установки буя. Технические и эксплуатационные характеристики буев приведены в табл.10.

Вехи предназначены для ограждения навигационных опасностей и обозначения сторон каналов и фарватеров: морские - на глубоководных акваториях; канальные - на мелководных акваториях и речных участках. Морские и канальные вехи (рис. 16, П.1) оборудованы топовой фигурой, ПРЛО и номерным щитом. Технические и эксплуатационные характеристики вех приведены в табл.11. Топовые фигуры вех предназначены для определения назначения вехи и увеличения дальности видимости.

Таблица 11

Тип вехи	Обозначение	Высота топовой фигуры над уровнем воды, м	Глубина постановки, м	Дневная дальность видимости, км	Общая высота вехи, м	Диаметр шеста, мм	Масса вехи без якорного устройства, кг	Калибр якорной цепи, мм	M асса якоря, кг
Веха морская	ВМ-86	6,5	7-20	3,0-3,5	8,90	76/45	420	16; 17,5	300, 500
Веха канальная	ВК-86	5,0	2-7	2,0-2,5	5,96	76/45	360	16	300

Примечание: Цифры в обозначении буев и вех указывают год выпуска проекта.

Непотопляемость вех обеспечена заполнением корпуса пенопластом .

Вехи устанавливают по нижним бровкам канала, поэтому приходится ограничивать их подвижность во избежание помех судоходству. Потому вехи излишне заглубляют, создавая в удерживающих их вертикальных тросах предварительное натяжение за счёт избытка плавучести. В итоге вехи под ветром и течениями смещаются от нейтрального положения не более чем на 1,5 м.

Буи вынужденно устанавливают по верхним бровкам ввиду их большего водоизмещения и значительной надводной и подводной парусности. К якорям буи крепят цепями и в их расчётах применима теория цепных линий. В случае крутых откосов канала () якоря буев располагаются на забровочных глубинах ибо на откосе они могут сползать. При >5 (пологий откос) якоря допускается укладывать на откос канала в целях экономии длины цепи. От нижних бровок канала буи должны отстоять не менее чем на 3 м.

В курсовом проекте следует подобрать типы буев, расставить их по пикетам по длине канала, определить положение якоря относительно бровок канала, длину и калибр якорной цепи, проверить её прочность. Тип буя подбирают по табл.17 в зависимости от диапазона глубин его установки и осадки , которая должна быть не более забровочной глубины.

Для навигационной обстановки на ПК (пикете) определяется длина якорной цепи и радиус циркуляции буя для правильного определения места его установки.

Длина якорной цепи определяется в таких пределах:

L_max = Т_б + 2,5d_zb, м

L_max = 3+2,5*12=33 м

L_min = Т_б + 1,5 d_zb, м

L_min =3+1,5*12=21м

где Т_б - осадка буя,м;

d_zb - забровочная глубина,м.

Определяется предельное значение радиуса циркуляции буя по формуле:

,м

r = = 11.15 м

Суммарная горизонтальная сила F от ветра и течения, действующая в сторону канала, рассчитывается по формулам:

,

- сила от ветра, Н

- сила от течения, Н

, - площади надводной и подводной парусности буя, м² (см. табл.19);

- скорость течения, узлы (один узел равен 0,4 м/с);

q - вес 1 п.м. якорь- цепи, кг/м.

Буй необходимо установить за верхней бровкой на расстоянии:

r + 3 - hnctgц, м.

Расчётные схемы для крутого и пологого откосов

БММ: Т_б =3м

L_max = 3 + 2,5*12=33 м

L_min = 3 + 1,5*12=21 м

БММ: A=1.0 м²

S=1.31 м²

q_max=8.27 кг/м

q_min=4.84 кг/м

4.Способы поддержания глубин на канале

Наносозащитные мероприятия проводятся с целью поддержания навигационных глубин на канале, подверженном заносимости.

В настоящее время в мировой практике для этих целей применяются различные способы. Наиболее распространенными способами борьбы с заносимостью каналов являются:

- назначение запаса по глубине на отложение наносов с удалением их при выполнении ремонтного дноуглубления;

- устройство наносозащитных сооружений в виде дамб или шпор.

Для поддержания глубин в условиях интенсивной заносимости наиболее эффективно сочетание дноуглубления с инженерными сооружениями.

Наносозащитные дамбы - это конструкции откосного профиля, а наносозащитные шпоры - это конструкции вертикального.

Головы наносозащитных сооружений обычно доводят до глубины 5 или 6м со стороны господствующего направления перемещения наносов и до 3м- с другой стороны прорези канала. Расстояние между верхней бровкой канала и наносозащитным сооружением зависит от возможности пропуска мелкосидящих судов по забровочной глубине и от намечаемого способа производства ремонтного дноуглубления на канале,- оно должно быть не меньше 30м, но не более 75м (рис.18, П.1).

Из других способов поддержания глубин на каналах следует упомянуть искусственную перекачку песка (байпассинг). Этот способ можно эффективно применять лишь на коротких участках каналов, примыкающих непосредственно ко входу в порт. При избытке песка в карманах оградительных сооружений порта он начинает огибать головы оградительных молов и поступает в канал вблизи входа в порт, что повышает заносимость канала на некотором коротком участке. Для поддержания глубин на таком участке канала и для предотвращения размыва берегов из-за перехвата потока наносов каналом устанавливают систему насосов, перекачивающих песок из карманов оградительных сооружений на подветренную сторону канала. Проектируя перекачивающие устройства, приходится решать задачи, связанные с выбором места и режима отвала песка. Откачку можно осуществлять или из одной постоянной точки или вдоль некоторой оси. В последнем случае насосная установка должна быть подвижной и следовать за возможной эволюцией берега.

Если вход в порт расположен вблизи абразируемых берегов, являющихся источником наносов, поступающих в подходной канал, применяется перехват наносов с помощью бун различной конструкции, которые в то же время являются средствами укрепления берегов. Устройство сооружений, перехватывающих наносы, нерентабельно в условиях их поступления из отдаленных источников, поскольку после заполнения созданных карманов поток наносов начинает огибать головы бун, и интенсивность заносимости канала восстанавливается.

Оптимальное сочетание применяемых способов поддержания проходных глубин на каналах (дноуглубление в комплексе с наносозащитными сооружениями) следует обосновывать технико-экономическими расчетами, особенно для каналов, подверженных интенсивной заносимости.

5. Дноуглубительные работы

Выбор типа снаряда для выполнения дноуглубительных работ на канале зависит от нескольких факторов:

- от вида разрабатываемого грунта по трудности разработки, классификация грунтов приведена ниже;

- от глубины разработки грунта, максимальная глубина черпания или всасывания указана в характеристиках снарядов (табл. 20 и 21);

- от толщины срезаемого слоя;

- от наличия и скорости течения;

- от ветроволновых условий в районе строительства.

5.1 Классификация грунтов

В основу классификации положены физико-механические свойства грунтов.

Все грунты делятся на 6 гранулометрических классов: I - галька (щебень); II - гравий (дресва); III - пески; IV - супеси; V - суглинки; VI - глины. При несвязных грунтах класс (I, II или III) присваивается по процентному содержанию фракций разной крупности, при связных грунтах класс (IV, V или VI) - по числу пластичности.

Для песчаных грунтов учитывается плотность (наименование плотный, средней плотности или рыхлый присваивается по коэффициенту пористости, плотности или на основе результатов полевых исследований).

Наименование связного грунта (от текучего до твердого) дается по показателю текучести (показателю консистенции).

Прилипаемость можно охарактеризовать усилием, необходимым для отрыва от грунта металлической пластины, прижатой к его поверхности.

На основе определения перечисленных количественных характеристик грунту присваивается группа по трудности разработки:

I - илы скрытотекучие, суглинки и глины скрытотекучие;

II - пески средней плотности, супеси пластичные, суглинки и глины от текучепластичных до тугопластичных слабоприлипаемых;

III - пески рыхлые, ракушечно-песчаные грунты, супеси текучие, илы текучие, ракушечно-илистые грунты;

IV - гравий, ракушечниковые грунты, пески гравелистые, пески сгравием, супеси пластичные с гравием, пески плотные, супеси полутвердые, суглинки и глины от текучепластичных до тугопластичных среднеприлипаемых;

V - супеси твердые, суглинки и глины полутвердые сильноприлипаемые, суглинки и глины от текучепластичных до тугопластичных сильноприлипаемых;

VI - галька, грунты с галькой, гравийно-глинистые грунты, гравийно-супесчаные грунты, галечные грунты, суглинки и глины твердые, глины полутвердые особо прилипаемые;

VII - грунты с пределом прочности при сжатии от 1,0 до 1,5 МПа и более прочные, предварительно разрыхленные, до 20 см в поперечнике.

5.2 Схемы выполнения дноуглубительных работ

Дноуглубительные работы организуются комплексно по одной из следующих основных схем:

- разработка с доставкой грунта в трюме самоотвозного землесосного снаряда или в шаландах на подводную свалку или в подводное сооружение;

- разработка с доставкой грунта в трюме самоотвозного землесосного снаряда с дальнейшим рефулированием к месту укладки или разработка с отвозкой шаландами и выгрузкой рефулерным шаландоразгружателем;

- разработка грунта землесосным снарядом или комбинированным многочерпаковым снарядом с рефулированием грунта по трубопроводу в подводный или надводный отвал или в намываемое сооружение.

Указанные схемы охватывают также способ образования и подъема территории рефулированием, который получил в портовом гидротехническом строительстве очень широкое применение. В подобных случаях грунт может также разрабатываться на береговых карьерах гидромониторами и по пульпопроводу подаваться на карты намыва.

Типы дноуглубительных снарядов выбираются с учетом реальных возможностей на основе технико-экономических расчетов в зависимости от объема работ, природных условий и требований охраны окружающей среды, физико-механических свойств грунта, толщины снимаемого слоя, глубины, конфигурации и расположения выемки, дальности транспортирования грунта, сроков выполнения работ и других факторов.

Указания по выбору типа земснаряда, подготовке к работам, технологии и организации, по техническому контролю за дноуглубительными работами приведены в РД 31.74.09-86.

5.3 Подготовительные работы

Они осуществляются на основе разработанного технического проекта на капитальные работы или технического задания на ремонтные работы.

Для обеспечения безопасности работы должно быть осуществлено траление рабочего участка, т.е. участка черпания, свалок и подходов к ним. Обнаруженные препятствия должны быть сразу же отвехованы, затем обследованы водолазами и удалены или ограждены знаками навигационного ограждения, которые при круглосуточной работе должны быть светящимися.

Рабочие бровки прорези должны быть обозначены тремя светящимися створными вехами. При установке их на берегу достаточно две вехи. Начало, конец и места поворота прорези обозначаются вехами или буйками. При разработке грунта слоями должны быть обвехованы линии рабочих бровок каждого слоя.

Вехи должны быть забиты в грунт; применение плавучих бровочных створных вех допускается только при ремонтном дноуглублении каналов.

На участках большой протяженности, углубляемых папильонажными земснарядами, створные вехи устанавливают на расстоянии 500-1000 м от земснаряда; расстояние между вехами на линии бровки должно быть 100-200 м.

Глубоководная свалка практически неограниченной вместимости обозначается одним светящимся буем. Разгрузка шаланд или самоотвозных землесосных снарядов осуществляется вокруг этого буя.

Свалка ограниченной площади и ограниченной вместимости ограждается двумя светящимися буями, обозначающими наиболее удаленную от участка дноуглубления границу свалки. По мере заполнения свалки грунтом буи передвигают в сторону участка дноуглубления. Навигационное ограждение подходов к свалке должно обеспечивать круглосуточную работу грунтоотвозных средств.

Если площадь береговой свалки ограничена, она должна быть обвалована по периметру и оборудована расчетным количеством водосбросных колодцев или водосливов.

В технической документации на производство дноуглубительных работ указывается проектная глубина черпания, отметка принятого в проекте отсчетного уровня и привязка этого уровня к нулю порта. Водомерные наблюдения организуются путем установки в непосредственной близости от участка работ рабочей водомерной рейки (отсчет по ней делается с помощью бинокля с борта земснаряда, а при отсутствии видимости к рейке периодически посылается шлюпка или катер) и контрольной рейки в защищенном месте. Наиболее удобными являются радиорейки.

5.4 Дноуглубительные земснаряды

Земснаряды классифицируют по следующим основным признакам:

- по способу отделения грунта от дна и его подъему: многочерпаковые (М), одночерпаковые (О), штанговые (Ш), грейферные и землесосные (З);

- по способу транспортирования грунта на свалку: шаландовые (Ш), рефулерные (Р), трюмные (Т), шаландово-рефулерные (ШР), длиннолотковые (лонгкулуарные) и транспортерные;

- по средствам перемещения снаряда при грунтозаборе: якорные, свайно-якорные и снаряды, перемещаемые своей гребной установкой;

- по способу передвижения: самоходные (С) (в морских условиях работы ведутся, как правило, такими снарядами) и несамоходные, перемещаемые буксирными судами;

- по производительности, т.е. по количеству извлекаемого в состоянии естественного залегания грунта в единицу времени: малой, средней и большой производительности;

- по роду энергетической установки: дизельные (рабочие механизмы приводятся непосредственно от дизеля), дизель-электрические (электрогенераторы приводятся в действие дизелями), дизель-гидравлические (от дизеля работает система гидронасос-гидродвигатель приводного механизма), электрические (простые в постройке и эксплуатации землесосные снаряды, получающие энергию с берега и используемые в гидромеханизации) и паровые (в эксплуатации еще имеются, но в настоящее время не строятся);

- по району выполнения дноуглубительных работ: морского (выполняют работы в морских условиях и осуществляют переходы между портами в условиях волнения) и речного типа.

В принятом условном обоз...