- •Введение Предмет, цели, и задачи изучения курса (дисциплины)
- •Основные этапы исторического развития портов и водных путей.
- •Современное состояние и перспективы развития портов
- •Классификация, состав и основные элементы морских и речных портов. Классификация морских и речных портов.
- •Состав и основные элементы порта
- •Грузооборот, пропускная способность и судооборот порта
- •Морские и речные судоходные каналы Классификация судоходных каналов
- •А) полного профиля б) неполного профиля в) отсутствие прорези
- •Основные элементы судоходных каналов
- •Определение основных размеров каналов
- •Полная глубина в канале:
- •Акватория и территория порта Основные элементы акватории порта
- •Глубины на акватории порта
- •Расположение оградительных сооружений
- •Расположение и размеры входа в порт
- •Определение основных размеров акватории порта
- •Расположение причального фронта
- •Портовая территория
- •Естественный режим морских побережий и устьевых участков рек и его влияние на устройство и эксплуатацию портов и водных путей собщений
- •Элементы естественного режима морских побережий и устьевых участков рек.
- •Морские волны и их классификация
- •А) на бесконечной глубине б) на конечной глубине
- •Портовые гидротехнические сооружения Классификация портовых причальных сооружений.
- •Специализация причалов.
- •Р ис. 20 Основные типы причальных сооружений а) гравитационный б) на свайном основании в) тонкая стенка г,д,е) смешанная конструкция Типы гравитационных сооружений.
- •Конструкции портовых причальных сооружений в виде тонкой стенки, на сваях и колоннах
- •Конструкции причальных сооружений на свайных основаниях
- •Классификация особых типов причалов
- •Рейдовые и островные причалы
- •Причальные сооружения на опорах повышенной несущей способности.
- •Плавучие причалы
- •Кессоны
- •Причальные приспособления
- •Швартовные устройства
- •А) вращающаяся винтовая тумба б) тумба с откидной головкой в) быстроотделяющиеся гаки
- •Внешние силы и нагрузки, действующие на портовые причальные сооружения и особенности расчета Классификация внешних сил и нагрузок действующих на портовые причальные сооружения
- •Эксплуатационные нагрузки
- •Собственная масса конструкции и постоянных устройств
- •Давление грунта
- •Нагрузки, возникающие при взаимодействии между судном и причалом
- •Волновое давление
- •Состав нагрузок, их сочетание и последовательность расчетов
- •Портовые оградительные сооружения Классификация оградительных сооружений
- •Оградительные сооружения с вертикальной стенкой
- •Оградительные сооружения из обыкновенных массивов
- •Оградительные сооружения из циклопических массивов
- •Ячеистые (целюлярные) массивы
- •Оградительные сооружения из массивов-гигантов
- •Оградительные сооружения из свай
- •Широкие молы
- •Оградительные сооружения откосной формы
- •Молы из наброски сортированного камня
- •Оградительные сооружения из наброски массивов
- •Оградительные сооружения из песка
- •Новые типы оградительных сооружений
- •Молы и волноломы сквозной конструкции
- •Плавучие оградительные сооружения
- •Пневматические волноломы
- •Внешние силы и нагрузки действующие на оградительные сооружения
- •Основные виды оборудования
- •Транспортное оборудование портов
- •Энергоснабжение и освещение порта
- •Водоснабжение и канализация порта
- •Средства связи
- •Прочие виды оборудования порта
- •Подъемно-транспортные машины и механизмы
- •А) мостовой б) консольный
- •Поворотные краны
- •Вертикальные подъемники
- •Вагоноопрокидыватели
- •Скреперные установки
- •Тележки безрельсового транспорта
- •Погрузчики безрельсовые колесные и гусеничные
- •Подъемно-транспортные машины непрерывного действия
- •Устройство и назначение судовых грузовых устройств Назначение и устройство судовых грузовых устройств, их классификация
- •Основные элементы грузовых устройств со стрелами
- •Принципиальные схемы работы грузовыми стрелами и их размещение на судне
- •Легкие и тяжеловесные грузовые стрелы
- •Грузовые мачты и грузовые колонки
- •Классификация водных путей сообщений и гидротехнических узлов
- •Классификация внутренних водных путей.
- •Состав и основные элементы гидротехнических узлов
- •Основные понятия, конструктивные формы и типы шлюзов
- •Конструкция судоходного шлюза
- •Короткими обходными водопроводными галереями.
- •Временные причальные сооружения
- •Временные стационарные причалы
- •Габаритные размеры стационарных временных причалов
- •Нагрузки, действующие на временные причалы
- •Конструкция временных стационарных причалов
- •Организация работ по возведению стационарных причалов
- •Плавучие причалы
- •Причалы из судов, барж и других плавучих средств
- •Литература
Морские волны и их классификация
Рис. 17 Морская
волна
проглядывает д
Рис. 18 Профиль
волны зыби
А) на бесконечной глубине б) на конечной глубине
Волны зыби имеют симметричный, относительно вертикальных осей, профиль. Движение частиц при волнах зыби носит правильный периодический характер, все динамические и кинематические характеристики этих волн хорошо изучены гидромеханикой. Поэтому все инженерные расчеты взаимодействия волн с портовыми сооружениями построены на предположении, что на них действуют именно волны зыби. За последнее время установлено, что вынужденные волны, т. е. волны, находящиеся под действием ветра, иначе воздействуют на сооружение, чем волны зыби, однако методика расчета сооружений на действие вынужденных волн еще не разработана.
Профиль волны зыби (рис.18) близок к трохоиде: он имеет заостренный гребень волны и пологую ложбину. Верхняя точка гребня А носит название вершины; нижняя точка ложбины В - подошвы. Вертикальное расстояние между вершиной и подошвой называется высотой волны h. Расстояние между двумя смежными вершинами или подошвами называется длиной волны λ. Ввиду несимметричности профиля относительно горизонтальной оси средняя волновая линия, делящая высоту волны пополам, не совпадает со спокойным уровнем. Гребень волны перемещается с некоторой видимой скоростью, которая называется скоростью распространения волны С, время, в течение которого вершина волны переместится на расстояние, равное длине волны, называется периодом волны Т. Частицы воды совершают колебательное движение со скоростью (v), которая носит название орбитальной скорости. Вследствие незамкнутости орбит волны зыби сопровождаются общим перемещением масс воды в сторону распространения волн, называемым волновым течением. Однако это перемещение невелико и в инженерной практике используются обычно зависимости приближенной трохоидальной теории волн, которая предполагает орбиты замкнутыми. Орбитальное движение для поверхностных частиц происходит по замкнутым орбитам. Радиус орбит быстро убывает с глубиной, т. е. волновое движение на этой глубине практически затухает.
На конечной глубине, (практически, когда глубина меньше половины длины волны) согласно трохоидальной теории круговые орбиты превращаются в эллиптические (рис. 18 б), а непосредственно у дна сохраняется лишь горизонтальное колебательное движение частиц воды.
Волны сохраняют колебательный характер движения до тех пор, пока насыщение энергией, вследствие уменьшения глубины, не достигнет предела. При достижении определенной критической глубины (она колеблется в пределах от 1,2Н до 1,5Н) волны разрушаются. При этом, если уклон дна мал, то происходит перестройка волн и далее распространяются волны с меньшей высотой, а при большом уклоне новые волны не образуются и в сторону берега перемещаются прибойные массы воды.
Силовое воздействие волн зависит в первую очередь от высоты волны h, хотя оказывают заметное влияние и длина волны λ и связанный с ней период Т. Для характеристики волнения нередко используют такой производный параметр, как крутизна волны, которая равна отношению высоты волны к ее длине. Наиболее крупные волны на водохранилищах достигают высоты 4м и обычно имеют крутизну 1 : 10 - 1 : 12, а на внутренних морях при максимальной высоте волн 6—8 м их крутизна равна 1 : 15 - 1 : 20. Для наиболее крупных волн открытых морей крутизна может доходить до 1 : 23 (по В. В. Шулейкину). При распространении волн зыби на большие расстояния высота волн уменьшается быстрее, чем длина, и поэтому на океанских просторах встречаются весьма пологие волны («мертвая зыбь») с крутизной 1 : 80 и меньшей.
Наиболее достоверные данные о параметрах волн можно было бы получить в результате длительных натурных наблюдений. К сожалению, в лучшем случае мы располагаем лишь данными кратковременных наблюдений, по которым трудно установить расчетные параметры волн заданной обеспеченности. Для вновь создаваемых водохранилищ вообще отсутствуют какие-либо данные о будущем волновом режиме. Поэтому основные расчетные параметры волн определяют расчетом.
Основными факторами, определяющими параметры волн, являются длина разгона, скорость ветра и его продолжительность, а также глубина бассейна. Ввиду сложности явления возникновения, развития и затухания волн до настоящего времени не создано теоретического метода определения параметров ветровых волн.
По характеру волнового режима прибрежная часть водоема по предложению Н. Н. Джунковского делится на четыре зоны (рис. 19).
Рис. 19 Волновые зоны в прибрежной части
До глубины, равной половине длины волны, распространяется первая -глубоководная зона. Параметры волн, определенные для глубоководья, относятся к границе этой зоны и являются исходными для расчетов волновых характеристик в следующих зонах.
Вторая - мелководная зона ограничивается глубинами λ/2 > Н > Нкр, где Нкр - глубина первого забурунивания волн, называемая критической глубиной. В этой зоне происходит постепенное изменение характера волн. Круговые движения частиц воды переходят в эллиптические с нарастанием различия в осях по мере приближения к критической глубине. Длина и скорость распространения волн уменьшается, увеличиваются орбитальные скорости. Происходит также изменение высот волн. Третья - прибойная зона характеризуется резко выраженной асимметрией профиля волн и ярко выраженным поступательным движением массы воды в сторону берега, траектории частиц имеют петлеобразную форму.
В зависимости от уклонов дна волны в этой зоне могут иметь несколько последовательных обрушений. Створ последнего обрушения является началом четвертой - приурезовой зоны. Здесь, после окончательного разрушения волны прибойный поток воды вкатывается на берег.
Внешние оградительные сооружения портов обычно размещают во второй зоне и реже в первой и третьей. Берегоукрепительные сооружения попадают, как правило, в четвертую и третью зоны.