1.2 Анализ условия плавания проектируемого судна
Волго-балтийский канал:
Волго-Балтийский (длина 371км) сооружен в 1959-1964гг.на месте бывшей Мариинской системы и предназначен для глубоководного соединения бассейнов Балтийского моря и Волги. Трасса его начинается от Онежского озера в устье р.Вытегра и идет по бывшему руслу реки до г.Вытегра, где имеется гидроузел со шлюзом. Миновав еще пять шлюзов, которые поднимают суда на 80,2м (с учетом Вытегорского), канал выходит на водораздельный участок, расположенный между Пахомовским и Шекснинским гидроузлами. На этом участке (262 км) расположены русла р. Ковжи, оз.Белое (площадь 1290км?) и Шекснинское водохранилище (площадью 1670км?). Ниже Шекснинского гидроузла (напор воды 15м) канал через подтопленную Рыбинским водохранилищем р.Шексну выходит в Рыбинское водохранилище.
Большая часть трассы канала проходит по водохранилищам (Вытегорскому, Белоусовскому, Новинковскому, Шекснинскому), оз. Белому, зашлюзованным участкам рек Вытегра, Ковжа, Шексна и только 67км-искусственным руслом. Всего на трассе семь шлюзов (вместо 39 старой Мариинской системы) с камерами 275х17,8м, гидроэлектростанции, плотины, дамбы и другие сооружения. Гарантированная глубина на трассе 4метра.
По Волго-Балтийскому каналу каждую навигацию перевозятся десятки миллионов тонн разнообразных грузов как в транзитном, так и в местном сообщениях. Непосредственно из пунктов, расположенных на канале, вывозится много минеральных строительных материалов, леса, каменного угля, минеральных удобрений и других грузов, завозятся железная руда, нефтяные и хлебные грузы, соль. Крупнейшие грузоформирующие центры канала: Череповец, Топорня, Белозерск, Вытегра.
Физическая навигация на ВБВП в среднем длится 188 суток. Её продолжительность лимитируется сроками замерзания водораздельного канала и вскрытия ото льда Белого озера: канал замерзает раньше, чем все другие участки ВБВП, а Белое озеро очищается ото льда позже.
Фактическая навигация в связи с продлением работы транспортного флота начинается и заканчивается в ледовых условиях. Её сроки зависят от ледовой обстановки на ВБВП и от конкретных задач, стоящих перед транспортным флотом.
В физико-географическом отношении местность, по которой пролегает Волго-Балтийский канал, однообразна: небольшие всхолмленные участки чередуются здесь с обширными болотистыми низинами. К берегам канала примыкают заливные луга, торфяные болота и мелколесья.
В пределах участка 854,0 - 774,0 км Волго-Балтийского канала берега местами оползают, что создает определенные трудности в поддержании гарантированных габаритов судового хода.
Схема канала представлена на рисунке 1.1.
Рисунок 1.1 – Схема Волго-Балтийского канала
Габаритные размеры шлюзов на Волго-Балтийском канале приведены в таблице 1.1.
Таблица 1.1 - Габаритные размеры шлюзов
Габаритные размеры шлюзов на Беломорско-Балтийском канале - длина 135 метров, ширина 14,3 метра, глубина на пороге 4 метра.
Высоту судов при сквозном плавании по ВВБВП лимитируют неразводные мосты, расположенные у шлюза 6 и на Нижней Шексне на 592,8 км. Высоты этих мостов составляют соответственно 16,17 и 20,0 м от проектного уровня и 15,92 и 16,5 от расчетного.
Плавание по Волго-Балтийскому водному пути имеет свои особенности. Главная из них - это сочетание озерных и речных условий плавания, которые связаны с резким изменением метеорологической обстановки на пути судна. По ВБВП судно проходит в стесненных каменистых местах, где действуют сильные свальные течения, движется по узким каналам и фарватерам, проходит через шлюзы, мосты, находящиеся в наведенном или разведенном состоянии, совершает переход по неспокойным озёрам. Всё это требует от судоводителя всесторонней подготовки и опыта плавания в различных условиях.
Наиболее трудными для судоходства местами на участке от Онежского озера до Рыбинского водохранилища являются: шлюзы Волго-Балтийского канала, Водораздельный канал и река Ковжа, Ковжинский бар, Крохинский брод и район порта Череповец. [5]
Волго-Балтийский канал со стороны Онежского озера начинается с Вытегорского канала, длина которого 13,4 км, а ширина около 90 м. Уровенный режим зависит от сбросов воды Вытегорским гидроузлом и колебаний уровня Онежского озера. В отдельные моменты возможен «обратный» уклон поверхности воды - в сторону шлюза.
Далее находится Вытегорский гидроузел, в состав которого входят однокамерный шлюз 1 с подходными каналами, причалами и палами, земляная плотина и небольшая гидроэлектростанция.
Первый шлюз имеет однотипные с другими шлюзами габаритные размеры камеры. На всех шлюзах применена головная система питания. Забор воды при наполнении шлюза происходит из верхнего подходного канала, сброс при опорожнении - в нижний подходной канал. При этом в канале периодически возникают течения воды к шлюзу и от шлюза, образуются длинные волны, изменяется продольный уклон поверхности воды. Эти явления судоводитель должен учитывать при подходе к шлюзу.
Вытегорское водохранилище имеет длину около 10 км и максимальную ширину 2 км. Среднемноголетний расход воды через гидроузел немногим более 8 м3/с. Глубина по оси судового хода меняется довольно значительно, местами достигая 12 м. Водохранилище по существу является промежуточным бьефом между двумя шлюзами, и его навигационная сработка не превышает 0,5 м.
Следующий Белоусовский гидроузел со шлюзом № 2 имеет аналогичный состав сооружений. Длина образованного им Белоусовского водохранилища 5 км, наибольшая ширина 900 м, глубина по оси судового хода достигает 15 м.
Среднемноголетний расход воды в створе гидроузла весьма мал - около 3 м3/с, однако в экстремальных гидрологических условиях могут возникать большие скорости течения воды.
На следующем участке р. Вытегра в естественных условиях имела значительное падения уровня воды - до 4 м на 1 км. Для преодоления большого напора построены Новинкинский гидроузел, включающий в себя шлюзы 3, 4 и, Девятинский гидроузел со шлюзами 5 и 6, являющимися границей между северным склоном Волго-Балтийского канала и водораздельным бьефом. Шлюзы 3, 4 и 5 разделены двумя промежуточными бьефами небольшой ширины длиной около 1 км.
Небольшое Новинкинское водохранилище между шлюзами 5 и 6 длиной около 5 км состоит из подходного канала к шлюзу № 5 и озеровидного бьефа шириной до 800 м. В этой уширенной части бьефа глубины увеличиваются до 12 м, обеспечивая благоприятные условия для отстоя судов при ожидании шлюзования и маневрирования при расхождении.
Беломор-балтийский канал:
Беломорско-Балтийский канал (длина 222км) на которых расположено 19шлюзов, из них 13-двухкамерные, 6-однокамерные,13плотин, 41дамба, 13водоспусков, 34канала, 1мол. Введен в эксплуатацию в июне 1933г. Трасса начинается у п. Повенец на Онежском озере и завершается у г. Беломорск на Белом море. Большая часть пути идет по зарегулированным рекам и Выгозеру, искусственные участки составляют лишь 40км. Южный (Онежский) склон длиной 10км имеет семь шлюзов, поднимающих суда на 40м до водоразделительного участка (22км), за которым следует северный (Беломорский) склон длиной 190км, где, опустившись на 70м при помощи 12 шлюзов, суда выходят в Белое море. Крупное Выгозеро (площадь 1140 км?), входящее в трассу канала, имеет много притоков, однако из-за каменистости русла и малой длины они непригодны для судоходства.
Шлюзы канала разделены на две группы, обеспечивающие судоходный ход на северном и южном склоне соответственно. На южном склоне размещены 7 шлюзов, создающих напор 69 метров, причём 6 из 7 шлюзов являются двухкамерными, один — однокамерным. На северном склоне размещены 12 шлюзов, создающих напор 103 м, из них 7 двухкамерных и 5 однокамерных. Шлюзы имеют однотипные конструкцию и размеры камер. Размеры камер: длина — 135 м, ширина — 14,3 м
Верхние и нижние ворота двустворчатые. Питание камер водой осуществляется через короткие обходные водопроводные галереи, расположенные в верхней и нижней головах шлюза. Изначально подпорные сооружения, причальные стенки, отдельные части стен шлюзов были выполнены в виде деревянных ряжей, заполненных камнем. Некоторые шлюзы были вырублены в скальном грунте и их стенами являлись естественные скальные породы, облицованные древесиной или выровненные бетоном. В дальнейшем деревянные конструкции частично были заменены более долговечными бетонными.
На рисунке 1.2. представлена схема Беломор-Балтийского канала.
Рисунок 1.2 – Схема Беломор-Балтийского канала
По каналу перевозится большое количество транзитных грузов. Но наряду с этим район тяготения канала является местом формирования крупных грузопотоков леса и минеральных строительных материалов. Порты на трассе канала-Надвоицы и морской порт Беломорск. Для крупного Сегежского целлюлозно-бумажного комбината завозится около 1млн. т древесины, много топлива и минеральных строительных материалов.
Перевозки пассажиров ведутся в местном сообщении в районах Валдая, Сегежи, Сенной Губы.
Шлюзы канала реконструируются с целью улучшения их технического состояния. [3]