Транспортная инфраструктура. Проект причала для погрузки лесоматериалов в суда методические указания по выполнению курсового проекта для студентов направления 23.03.01

Рассмотрены и рекомендованы к изданию Научно-методическим советом

Санкт-Петербургского государственного лесотехнического университета 18 декабря 2014 г.

Составители:

кандидат технических наук, доцент В. Б. Олофинский, кандидат технических наук, доцент Г. В. Григорьев

Рецензент

кафедра промышленного транспорта СПбГЛТУ

Транспортная инфраструктура. Проект причала для погруз-

ки лесоматериалов в суда: методические указания по выполнению курсового проекта для студентов направления 23.03.01 / сост.: В. Б. Олофинский, Г. В. Григорьев. – СПб.: СПбГЛТУ, 2015. – 28 с.

В методических указаниях приведены материалы по курсовому проектированию, связанному с выбором портов отгрузки и прибытия лесоматериалов, судов для доставки лесоматериалов и определением основных параметров причала. Рассмотрены варианты технологий погрузки лесоматериалов в суда и выбора оптимальной технологии.

Темплан 2014 г. Изд. № 139.

2

ВВЕДЕНИЕ

Курсовой проект «Проект причала для погрузки лесоматериалов в суда» выполняется студентами II курса бакалавриата. Целью курсового проекта является закрепление теоретических знаний по дисциплине «Транспортная инфраструктура», более детальное и глубокое изучение вопросов проектирования причалов, организации погрузки лесоматериалов в суда.

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

Впроцессе работы над курсовым проектом студент должен последовательно рассчитать все параметры, необходимые для организации погрузки лесоматериалов в суда и проектирования причала.

Вкурсовом проекте должны быть приведены:

1.Выбор портов отгрузки и прибытия лесоматериалов.

2.Выбор судов для доставки лесоматериалов потребителю.

3.Обоснование необходимости строительства причала.

4.Определение навигационной и проектной глубины воды у причала.

5.Определение возвышения кордона причала.

6.Определение длины причала.

7.Определение параметров подходной и операционной зон порта.

8.Выбор конструкции причала для отгрузки лесоматериалов.

9.Расчет нагрузок, действующих на причальное сооружение.

10.Разработка схем погрузки лесоматериалов и выбор оптимальной

схемы.

11.Выбор оборудования для погрузки лесоматериалов в судно.

12.Разработка схемы укладки лесоматериалов в судно. Пояснительная записка к курсовому проекту должна состоять из

30…40 страниц машинописного текста и включать необходимое количество иллюстрационного материала в виде схем и графиков. При использовании для расчетов формул следует пояснять все входящие в них буквенные обозначения, указывать литературный источник, из которого они были взяты. Если вычисления ведутся по одним и тем же зависимостям для определения ряда значений искомой величины, результаты расчетов следует сводить в таблицы.

Пояснительная записка оформляется в соответствии с общими требованиями к текстовым документам [1]. Основные положения и рекомендации по ее оформлению изложены в прил. 3 и 4 этого документа.

Курсовой проект выполняется по индивидуальному заданию, исходные данные для которого приведены в прил. 1.

3

Номер варианта двухзначный. Первая цифра номера определяется по последней цифре номера зачетной книжки, вторая цифра – по первой букве фамилии студента из таблицы, приведенной ниже.

Исходные данные из таблиц прил. 1 выбираются по одной из цифр номера варианта. Порядковый номер цифры варианта указан в заголовке таблицы.

Необходимые справочные данные приведены в прил. 2.

После проверки готовой работы руководителем и внесения исправлений проект представляется на рассмотрение и защиту.

1. ВЫБОР ПОРТОВ ОТГРУЗКИ И ПРИБЫТИЯ ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ

Вэтом разделе курсового проекта на основании индивидуального задания, исходные данные которого приведены в прил. 1 (табл. П 1.1), а также анализа картографических и справочных материалов, полученных из Интернета, студент должен выбрать порты отгрузки и прибытия лесоматериалов.

При этом следует руководствоваться тем, что расстояние между портами должно быть минимальным, а порты имеют специфику работы с круглыми лесоматериалами. Мощности портов должно быть достаточно для переработки заданного годового объема лесоматериалов.

Вэтом же разделе следует привести технические характеристики выбранных портов, в которых указать грузооборот портов, номенклатуру перерабатываемых грузов, максимальную осадку и длину принимаемых судов, наименование и количество грузоподъемного и транспортирующего оборудования.

2.ВЫБОР СУДОВ ДЛЯ ДОСТАВКИ ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ

Вданном разделе курсового проекта на основании материалов, полученных из Интернета и справочных материалов, приведенных в прил. 2, студент должен выбрать судно, пригодное для перевозки лесоматериалов в круглом виде в морских условиях.

При выборе судна следует учитывать его основные размерения, которые должны быть пригодными для выбранных портов отгрузки и прибытия лесоматериалов. Грузоподъемность судна должна быть такой, чтобы обеспечить годовой объем поставок лесопродукции при минимальном количестве рейсов и судов.

4

3. ВЫБОР КОНСТРУКЦИИ ПРИЧАЛА И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЕГО ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ

3.1.Обоснование необходимости строительства причала

Вкачестве обоснования необходимости строительства нового причала могут быть:

•потребность в увеличении грузооборота портов отгрузки и прибытия лесоматериалов, обусловленная увеличением объемов поставок лесопродукции;

•изменение размеров судов, прибывающих в порт (длины и осадки);

•изменение технологии погрузо-разгрузочных работ;

•изменение номенклатуры грузов, подлежащих погрузке на судно.

Вданном разделе студент должен выбрать одно или несколько обоснований и более детально их развить.

3.2. Определение навигационной и проектной глубины воды у причала

В этом разделе курсового проекта студент должен определить, исходя из осадки и длины выбранного судна, навигационную и проектную глубины воды у причала.

Навигационную глубину воды у причала Hн определяют по формуле [2]:

где Z0 – запас на возможное увеличение осадки судна при его крене, обусловленный неправильной загрузкой судна или его перемещением; Z1 – минимальный навигационный запас, обеспечивающий безопасность и управляемость судна при движении; Z2 – волновой запас на погружение судна при волнении; Z3 – скоростной запас на изменение посадки судна на ходу по сравнению с посадкой судна при спокойной воде. В формуле (1) все величины в метрах.

Проектная глубина учитывает заносимость и засоряемость портовых вод через Z 4 :

Запас на крен судна Z0 принимается в зависимости от типа и ширины расчетного судна Bс: для танкеров Z0 = 0,017 Bс, для сухогрузных и комбинированных судов Z 0 = 0,026 Bc и для лесовозов Z0 = 0,044 Bc.

Навигационный запас Z1 зависит от осадки расчетного судна Т и рода грунта в слое толщиной 0,5 м, эта величина тем больше, чем плотнее грунт и больше осадка судна; при илистых грунтах на входе в порт, входном и внешнем рейдах Z1 = 0,04 Т, на всех прочих участках внутренней акватории порта Z1 = 0,03 Т. При более плотных грунтах, особенно если грунт

5

неоднородный, запас увеличивается, и при скальных грунтах в указанных зонах акватории порта Z1 принимают соответственно 0,07 Т и 0,06 Т.

Волновой запас Z2 принимают в зависимости от высоты волны и длины расчетного судна. В качестве нормативной высоты волны принимают высоту 3 %-й обеспеченности, при шторме такая волна повторяется один раз в 25 лет. Волновой запас Z2 приведен в табл. 1.

При угле между направлением расчетной волны и диаметральной плоскостью судна 35º значения Z2 , приведенные в таблице, следует увеличить в 1,4 раза, а при угле 90º – в 1,7 раза, промежуточные значения по интерполяции.

Скоростной запас Z3 назначают в зависимости от скорости судна: при скорости в 3 узла Z3 = 15 см, при скорости 4 узла – 20 см, при 5 узлах – 25 см, при 6 узлах – 30 см. Запас Z4 на заносимость и засоренность внутренней портовой акватории принимают в зависимости от ожидаемой интенсивности отложения наносов в период между дноуглубительными работами, но не менее 0,4 м.

Таблица 1

Волновой запас Z2, принимаемый при определении глубины воды в порту

Глубины у причалов унифицированы: для генеральных и лесных грузов и океанских линий 9,75; 11,5 и 13,0 м, а для внутрибассейновых линий

–8,25; 9,75; 11,5 м.

Вслучае, если проектная глубина у причала будет превышать имеющуюся глубину в выбранном порту, то необходимо предусмотреть проведение дноуглубительных работ.

3.3. Определение возвышения кордона причала

Отметка портовой территории (возвышение кордона причалов над расчетным уровнем воды) для неприливных морей обычно на 2…3 м выше среднего уровня моря. Согласно нормативным документам возвышение кордона грузовых и пассажирских причалов определяется расчетом по основной (по условию стоянки судов) и поверочной (из условия незатопляемости территории) нормам (табл. 2).

6

Примечание. В скобках указаны данные для причалов местного сообщения, служебного и вспомогательного флота.

Вприливных морях с большой величиной прилива (более 6 м) для уменьшения высоты причальных сооружений проектируют закрытые бассейны, соединенные с морем полушлюзами. Возвышение портовой территории принимают равным на 1,0…1,5 м выше уровня прилива.

Вкурсовом проекте по выбранному в разд. 1 порту отгрузки лесоматериалов необходимо на основании данных Интернета или Гидрологических ежегодников определить значения исходных уровней. Затем по табл. 2 необходимо определить возвышение кордона причала по основной

иповерочной нормам.

3.4. Определение длины причала

Длину причала определяют по длине выбранного расчетного судна, добавляя запас с целью обеспечения безопасной стоянки и маневров судна при подходе к причалу и отходе от него. На прямолинейных участках причального фронта этот запас принимают равным 10 м при длине судна до 100 м и 30 м – при длине судна более 300 м.

Если в процессе перегрузочных работ предусмотрено перемещение судна вдоль линии кордона, то расчетную длину причала увеличивают на величину его перемещения в период погрузки или разгрузки судна, т. е.

где L – запас по длине, равный 10…30 м; Lп – величина перемещения судна в процессе погрузо-разгрузочных работ.

7

3.5.Определение параметров подходной

иоперационной зон порта

Фарватер на входе в порт на протяжении не менее четырех длин наибольшего судна должен быть прямым без изгибов и колен. Ширина однорядного фарватера (с одной полосой движения) равна

где K – коэффициент пропорциональности, принимаемый в зависимости от скорости движения судна; E – точность определения местонахождения судна с помощью средств навигационного обеспечения, м. Коэффициент К меняется в широких пределах от 0,34 до 1,66 в зависимости от скорости судна, скорости ветра и наличия поперечного течения на фарватере.

В подходной к порту зоне должна свободно вписываться окружность, радиус которой R, м, равен

где L с – длина расчетного судна, м; B f – ширина наибольшего ряда фарватера, м; N – число рядов движения в одном направлении.

Проходную ширину ворот порта (расстояние между головами оградительных сооружений или характерными выступами береговой линии) рассчитывают по зависимости

где Bc – ширина расчетного судна, м; Vd – скорость сноса (дрейфа) под действием течения и ветра, м/с; tr – время рысканья судна (обычно tr = 60 c); β – угол рысканья, град.; Bнб – запас навигационной безопасности; Vc – скорость судна, м/с.

Ширина ворот должна быть не менее ширины входного фарватера. Скорость сноса судна принимают равной

где V т – скорость течения, м/с; V wd – скорость сноса от ветра, м/с. Эта скорость зависит от ветрового района и характеристики расчетного судна.

Предполагается, что вектор скорости течения нормален диаметральной плоскости судна. Угол рыскания β зависит от скорости ветра и высоты волны и изменяется в пределах от 3 до 10º.

Размеры входного рейда должны обеспечить судну производить торможение до полной остановки, разворот, стоянку на якорь и т. д. Для этого на площади входного рейда должна свободно вписываться окружность диаметром не менее 3,5Lc, длина же прямолинейного участка по направлению входа от ворот порта – не менее (3,5…4,5)Lс. При заходе в порт больших судов с буксирами размеры входного рейда можно ограничить окружностью диаметром не менее 2Lc.

8

Размеры операционных акваторий должны обеспечить безопасность судов при швартовке, ширина бассейна, где возможен разворот судов в процессе швартовки, принимается 1,7 наибольшей длины расчетного судна.

Ширина операционной акватории вдоль причального фронта должна быть не менее 4Bc + Bt, где Bc – наибольшая ширина расчетного судна; Bt – запас, образуемый суммой длин буксировщика и буксирного каната, для небольших судов Bt = 60…70 м.

Путь остановки судна при средней начальной скорости равен (5…7)Lс

и(1,0…1,5)Lс при самой малой скорости, здесь Lс – длина расчетного судна.

3.6.Выбор типа и конструкции причальных сооружений

Вданном разделе курсового проекта студент должен выбрать тип причала и определить конструкцию набережной причала.

Причалы могут быть плавучими и стационарными [3].

Плавучие причалы – это суда, устанавливаемые у берегового откоса на якорях и причальных канатах. Плавучий причал может быть оборудован выгрузочными устройствами (кранами) и складскими помещениями. Причал соединяется с берегом мостиком. Плавучие причалы, как правило, применяют в портах с небольшим грузооборотом. Эти причалы легко переставляются при изменении уровней воды.

Стационарные причалы – это капитальные сооружения, устраиваемые

вкрупных портах постоянного действия. По профилю берега стационарные причалы различают на вертикальные, откосные, полуоткосные и полувертикальные.

Откосные причалы применяют при больших колебаниях уровней воды. К недостаткам таких причалов можно отнести неудобство швартовки и необходимость иметь краны с большим вылетом стрелы.

Полуоткосные причалы целесообразно применять, когда паводок продолжается недолго, а затем длительное время стоят низкие уровни воды.

Полувертикальные причалы используют в основном при длительном стоянии высоких вод.

По расположению относительно линии берега различают следующие причальные сооружения: набережные, отсрочки, набережные со съездами, пирсы, рейдовые причалы.

Набережной называется сооружение, примыкающее к берегу по всей длине. Отсрочки – сооружения, примыкающие по всей длине к причалу. Необходимость в их сооружении возникает при швартовке судов с большой осадкой.

Набережные со съездами сооружаются на некотором удалении от берега и соединяются с ним эстакадами или дамбами.

Пирс – это причальное сооружение, расположенное под углом к берегу (прямым или острым). Обычно к пирсу швартуются с двух сторон.

9

Рис. 1. Профиль берега причала: а – вертикальный; б – откосный; в – полуоткосный; г – полувертикальный; УВВ – уровень высоких вод; НМУ – низкий меженный уровень

Рейдовые причалы располагаются в удалении от берега и надводной связи с ним не имеют.

По конструктивным признакам причальные сооружения делятся на набережные стенки и сквозные сооружения (эстакады).

Набережные стенки – это вертикальные причальные сооружения. Они создают причальный фронт и воспринимают распор засыпанного за ними грунта. По конструкции набережные делятся на гравитационные и тонкие стенки (больверки).

Стенки гравитационных набережных сохраняют устойчивость за счет собственного веса. Различают стенки ряжевые, монолитные, из массивной кладки. Такие стенки устраивают в скальных грунтах или специально подготовленном основании. Ряжевые набережные устраивают обычно в лесных районах.

В районах, где деревянная надводная часть быстро загнивает вследствие высокой температуры воды и больших межсезонных колебаний уровней, ряж делают только подводным – ниже низкого меженного уровня, а надводную надстройку – из камня или бетона. В северных районах вся конструкция ряжевой набережной выполняется из дерева.

Набережные в виде тонких стенок (больверки) выполняются из дерева, железобетона и металла. Основной элемент такой набережной – шпунтовая стенка. Стенки могут быть заанкерованными и незанкерованными. Анкерные конструкции применяются при большой высоте стенки

(см. табл. П2.2).

10