книги из ГПНТБ / Техническая эксплуатация портовых сооружений

судов водоизмещением 200 тыс. г и более рассчитывать концевые

бежных судов нередко швартуются с учетом этих рекомендаций. На причалах общего назначения швартовные тумбы обычно уста­ навливаются на расстоянии 20—30 м одна от другой. На специа­ лизированных причалах для крупнотоннажных судов обычно при­ меняется иная расстановка причальных тумб. Аналогичные ре­ комендации разработаны в Японии и некоторых других странах.

На рис. 99 показано размещение швартовных тумб на нефтепричале для судов дедвейтом 250 тыс. г в Вильгельмсхафене (ФРГ). Носовые и кормовые швартовы заведены на швартовные устройства (тумбы и самоотдающиеся гаки), установленные на специальных швартовных палах, расположенных на расстоянии около 40 м от линии кордона в сторону берега. Эти палы отнесе­ ны в обе стороны от причала так, что крайние швартовные кор­

157

Прижимные концы, направленные по нормали к линии кордона, заводятся на промежуточные тыловые палы, расположенные в

логической площадки, два — вдоль той же линии в сторону носа судна и один ■— со стороны кормы. На крайних палах помещены швартовные тумбы, рассчитанные на усилие 125 Т, на промежу­ точных — по 100 Т. Для рудовозов, которые швартуются не к от­ дельным палам, а к непрерывной причальной линии, применяется несколько иная расстановка швартовных тумб.

При расстановке причальных тумб следует учитывать необхо­ димость обслуживания не только крупнейших судов, расчетных для данного причала, но и судов меньших размеров: На рис. 100 показаны схемы швартовки судов различных размеров, а также намечаемая расстановка тумб на новом причале для судов угле­

в швартовах возникают дополнительные усилия, которые до пос­ леднего времени не поддаются точному учету. В зарубежной ли­ тературе иногда высказывается мнение о том, что эти дополни­ тельные усилия не очень значительны, однако серьезных сообра­ жений, подтверждающих это мнение, не приводится.

V — скорость ветра для морских судов с применением по­ нижающих коэффициентов, м/сек;

&э — коэффициент, учитывающий эксцентричность ветрового давления по отношению к середине прямолинейной вставки;

Нагрузка от ветрового навала судна учитывается при расчете причальных сооружений в виде равномерно распределенной на­ грузки для сплошных стенок или в виде сосредоточенных сил для

158

а — схемы расстановки судов; б — схема установки тумб; / — 300 г тумба; 2 — 300 т битенг; в — 200 т тумба; 4 — 200 т битенг; 5 — 50 т тумба

ются между сооружениями и палами пропорционально их жестко­ сти по формулам:

Нагрузки от навала судна по проекту новых норм рекомендует­ ся принимать распределенными по длине полосы контакта судна и сооружения в соответствии с трапецеидальной эпюрой, имеющей

причального фронта — в остальных случаях.

Для причального фронта, состоящего из отдельных опор, рас­ пределение общей величины усилия между опорами производится по правилам строительной механики.

Нагрузки, возникающие при подходе судна к причалу. Слож­ ные явления возникают при подходе судна к сооружению. В свя­ зи с этим данному вопросу за последние годы уделялось особенно много внимания, и все же ряд явлений требует дальнейшего уточ­ нения. В общем случае судно в момент подхода к сооружению име­ ет поступательную скорость, направленную под некоторым углом к линии, соединяющей точку контакта с центром тяжести, и угло­ вую скорость. Можно также измерять угол, определяющий направ­ ление поступательной скорости судна от его продольной оси. При­ ближенное решение для такого случая при наличии поступатель­ ной и угловой скоростей судна рассмотрено проф. Васко Коста.

Авторами (А. Я. Корчагиной и Б. Ф. Горюновым) в общем слу­ чае энергия, которая воспринимается отбойными приспособления­ ми и судном, выражена в виде

Указанные рекомендации были использованы для корректировки текста СН 144—60. По СН 144—60 энергия, передаваемая корпу­ сом судна при ударе по причальному сооружению и отбойным устройствам, определяется по формуле

Е' = — W v l, 2g

где W — расчетное водоизмещение судна (в грузу или порож­ нем), т;

ѵа — скорость подхода судна, нормальная к лицевой поверх­ ности сооружения, определяемая по табл. 19.

162

Используя график зависимости усилий от деформаций для отбой­ ных устройств, сооружения и суда, а также график зависимости энергии от усилия можно получить по известной величине энергии подходящего судна силу, действующую на сооружение.

Проект новых норм исходит практически из тех же исходных по­ ложений, что и СН 144—60*. Некоторому уточнению подверглись расчетные скорости подхода судов (табл. 20) и коэффициент К

(в новых нормах г]). Коэффициенты К не дифференцируются в за­ висимости от направления и скорости подхода и принимаются для различных типов причальных сооружений, указанных в табл. 18 соответственно равными 0,5; 0,55; 0.65 и 1,60.

Для судов, швартующихся в балласте или порожнем, вводится понижающий коэффициент 0,85.

ным расчетом, значения скоростей подхода должны быть увеличены на 50%■ При одновременном учете двух указанных факторов ско­ рости увеличиваются на 75%, при учете трех факторов — на 100%. Вопрос о допустимости и целесообразности подхода судов к прича­

6* 163

должны проверяться специальным расчетом или исследованиями. Приведенные выше значения скоростей учитывают, что подход

судов водоизмещением более 20 тыс. т производится обязательно с буксирами достаточной мощности. По данным специальных ис­ следований, выполненных в Великобритании для маневрирования

Опыт проектирования и эксплуатации причальных сооружений показывает, что на величину энергии, передаваемой от судна соо­ ружению, оказывает влияние такое большое число факторов, в зна­ чительной мере являющихся случайными, что саму величину энер­ гии можно считать стохастической величиной. В ряде случаев для предварительных расчетов может оказаться целесообразным нор­ мировать непосредственно величину энергии, принимая соответст­ венно для судов водоизмещением 20, 50, 100 и 200 тыс. т, энергию

35, 65,90 и 120 Тм,

Приведенные данные справедливы для тех же условий, при ко­ торых определяли расчетные скорости подхода судна. Однако учи­ тывая, что величина энергии пропорциональна квадрату скорости, поправочные коэффициенты при наличии волнения, навального ветра или течений вместо 1,5; 1,75 и 2 принимаются равными 2,3 и 4. В случае, если по условиям эксплуатации первая точка контакта судна и причала может оказаться в пределах средней трети судна, например для крайних палов, величину энергии следует увеличить на 25%.

Приведенные величины энергии соответствуют обеспеченности 1%. Переход к другой обеспеченности величины энергии произво­ дится путем введения переходного коэффициента: 0,7; 0,6 и 0,25 со­ ответственно для обеспеченности 5, 10, 50%.

По известной величине энергии и характеристикам отбойных приспособлений определяют величину усилия, которое передается сооружению через отбойные приспособления. Эти усилия не долж­ ны превосходить величин, которые могут воспринять корпус суд­ на и причал. Предельные величины указанного усилия в тоннах на 1 м длины находятся для судов длиной 100—300 м в пределах 40— 125 Т. При наличии ледовых подкреплений те же величины со­ ставляют 70— 170 Т. Равномерно распределенное давление на об­ шивку не должно при этом превышать величин 20—30 Т/м2.

При расчете сооружения на действие навала судна следует учитывать, что приведенные выше данные относятся к составля­ ющей, действующей по нормали к лицевой поверхности причала. Одновременно возможно возникновение и касательных составляю­ щих. Их предельная величина определяется обычным способом,

164

исходя из нормальной составляющей и коэффициента трения корпуса судна об отбойные приспособления.

Взаимодействие судна с причалом при волнении. Исследова­ ния, проведенные канд. техн. наук Г. С. Куликовым (Отраслевая лаборатория кафедры водного хозяйства и морских портов М И СИ имени В. В. Куйбышева), позволили изучить характер взаимо­ действия судна с причалом и выявить влияние различных факто­ ров на величину усилий, передающихся от пришвартованного суд­ на, подверженного воздействию ветрового волнения. Характер взаимодействия судна с причалом зависит от периода волнения и угла подхода волн к диаметральной плоскости судна а. При пери­ одах волнения, близких к периоду собственных бортовых колеба­ ний свободного судна, резко увеличивается угол бортового крена при фронтальном подходе волн к диаметральной плоскости суд­ на. Максимальных значений нагрузки навала на причал достига­ ют при фронтальном подходе волн (а = 90°) и находятся в линейной зависимости от высоты исходной волны. Характеристики жестко­ сти швартовных канатов и отбойных устройств являются основны­ ми параметрами динамической системы «судно—причал». В лабора­ торных экспериментах была принята билинейная характеристика восстанавливающей силы швартовных каналов и отбоев.

Анализ экспериментальных данных показал, что с увеличением суммарной жесткости отбоев и швартовных тросов усилия увели­ чиваются пропорционально корню квадратному из их жесткости. Было исследовано влияние грузовой осадки и глубины у причала на величину нагрузок, передающихся от пришвартованного судна на причал. При увеличении глубины у причала (при прочих рав­ ных условиях) нагрузки на причал увеличиваются незначительно. Изменение осадки судна, которое происходит в процессе грузовых операций, во-первых, ведет к изменению периода собственных бор­ товых колебаний судна, во-вторых, к изменению скорости судна в колебательном процессе. Анализ осциллографических записей показал, что с уменьшением осадки скорость перемещения суд­ на увеличивается, а следовательно, увеличивается и кинетическая энергия колебательной системы, несмотря на уменьшение массы судна (скорость — в квадрате, масса — в первой степени).

Анализ экспериментальных данных был выполнен с примене­ нием аппарата теории подобия и размерностей. Принятая схема линейно-деформируемых связей позволила установить зависи­ мость между нагрузками, передающимися на причал от пришварто­ ванного судна, и следующими определяющими параметрами: вы­ сота исходной волны; период волны; суммарная жесткость системы «судно—отбой—причал», суммарная жесткость швартовных кана­ тов; главные размерения судна; глубина у причала; тип причаль­ ного сооружения; угол подхода волн к диаметральной плоскости судна.

На основании выполненных исследований предлагаются рас­ четные зависимости для определения нагрузок навала на при­ чальные сооружения через отбойные устройства и усилий, возни-

165

кающих в швартовах в процессе взаимодействия судна с прича­ лом. Расчет состоит из двух основных частей: определение нагрузок навала и усилий в швартовах.

нения (для волн зы би «=1),

ф— коэффициент; зависит от типа швартовных канатов и типа причального устройства (табл. 22 а);

где В — ширина судна по миделю, м\

z— отстояние центра жесткости судна от киля, м;

Н0 — высота борта, м;

ho— поперечная метацентрическая высота, м; Н — глубина у причала, м;

Т— средняя осадка судна, м\

а— угол подхода волн к диаметральной плоскости судна,

град.

166