- •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
Грузооборот, пропускная способность и судооборот порта
Основным показателем, характеризующим работу порта, является грузооборот порта, т. е. количество грузов, которое за определенное время перегружается из судов на берег или в обратном направлении на береговых причалах порта. В грузооборот порта включается и количество грузов, перегружаемых на рейдовых причалах из одних судов в другие, а также перегружаемых на причалах клиентуры. В зависимости от срока различают грузооборот годовой (Qгод), месячный (Qмес) и суточный (qсут).
Величина расчетного грузооборота определяется путем специального технико-экономического исследования.
Распределение грузопотоков между различными видами транспорта (водный, железнодорожный, автомобильный) производится на основе разработки генеральной схемы развития бассейна. Задача эта чрезвычайно сложна. Прежде всего изучают технические и экономические условия развития бассейна за прошлый период. Затем, в соответствии с долгосрочными планами, по всему району тяготения к данному бассейну выясняют количество грузов как перевозимых между различными районами бассейна, так и подлежащих ввозу в бассейн или вывозу за его пределы. После выявления экономичности всех перевозок на различных видах транспорта выявляют грузопотоки, идущие по водным путям или в смешанном железнодорожно-водном сообщении, а отсюда и грузообороты отдельных портов.
Общая величина грузооборота порта является отчетным показателем, по которому можно судить лишь о размерах порта и его значении в народном хозяйстве. Проектирование порта начинается с тщательного анализа характера грузооборота.
Для расчетов всех устройств порта необходим тщательный анализ отдельных грузопотоков, на которые разделяют грузооборот, и характер их прохождения через порт.
Так, грузы, прибывшие по воде, в общем случае могут быть отправлены на самых различных видах транспорта. Точно так же, грузы, отправляемые из порта водой, могут прибывать различными путями. Весьма важно разделение грузооборота по роду груза.
Следует отметить, что приведенное разделение по роду груза весьма схематично и для правильного выбора схемы механизации перегрузки необходима дальнейшая детализация. Если рассмотреть хотя бы навалочные грузы, то, например, для песка, угля, соли и сахара необходимо предусматривать различные условия перегрузки и хранения, а поэтому каждый из этих грузов при расчете должен рассматриваться самостоятельно.
Только после тщательного анализа состава грузов, проходящих через порт, можно переходить к определению расчетных величин, по которым будут определяться число причалов и вид их оборудования.
Расчетная величина каждой составляющей грузооборота qсут,р может быть охарактеризована зависимостью
qсут,р =Qгод kмес kсут / Nнав (1)
где:
Qгод - годовой грузооборот, т;
Nнав - длительность навигации для данного порта, сут;
kмес kсут - коэффициенты соответственно месячной и суточной неравномерности прибытия или отправления груза.
Несмотря на простоту формулы (1), ее использование для получения расчетного грузооборота связано с серьезными затруднениями.
Неравномерность распределения грузооборота от месяца к месяцу (оценивается коэффициентом месячной неравномерности kмес) имеет свои объективные причины. К ним относится в первую очередь время открытия и закрытия навигации в корреспондирующих портах. Так, например, причалы в Астрахани, куда прибывают грузы из северных портов, в начале навигации будут работать с недогрузкой в связи с более поздним открытием навигации в этих портах. Оказывает влияние на месячную неравномерность и сезонность грузов (наиболее характерный пример — зерно и другие продукты сельского хозяйства). При доставке грузов в концевые порты, расположенные в верховьях рек или на их притоках, время захода крупных судов может ограничиваться периодом «большой воды».
Коэффициент месячной неравномерности грузооборота для линейного судоходства обычно принимают равным 1,2 - 1,4, а для нелинейного - 1,3 -1,7. В морских портах, обслуживающих международные перевозки, этот коэффициент может быть и больше.
Трудность согласования равномерного прибытия судов в порт с различных линий и вмешательство вполне объективных природных факторов (штормы, туманы и т. д.) приводят к тому, что и в течение месяца появляется значительная неравномерность прибытия судов, оцениваемая коэффициентом суточной неравномерности.
Практическое применение тезиса об отказе от учета суточной неравномерности может привести к значительным простоям флота и к повышению себестоимости перевозок. В принципе правомерность учета коэффициента суточной неравномерности прибытия судов не подлежит сомнению. Некоторые данные о величине этого коэффициента, основанные на экономическом анализе современного состояния флота и организации его движения для некоторых морских портов приведены в табл. 4.
Табл. 4. Коэффициент суточной неравномерности прибытия судов
Вид причала |
Отношение стоимости причала к строительной стоимости судна |
Значения коэффициентов при различном расчетном числе судов в месяц наибольшей нагрузки |
|
Менее 10 |
10 и более |
||
Сухогрузный |
0,20—0,35 0,40—0,65 |
1,30 1,15 |
1,55 1,30 |
Нефтеналивной |
0,15—0,35 |
1,70 |
1,90 |
Коэффициенты, приведенные в табл. 4, соответствуют случаю, когда имеется лишь один специализированный причал. Если имеется несколько взаимозаменяемых причалов, то при двух причалах значения коэффициентов могут быть уменьшены на 10%, а при трех причалах и более - на 15 - 20%.
Определение дифференцированных коэффициентов неравномерности - задача весьма сложная. Поэтому в практике проектирования их не принято разделять, а вместо kмес и kсут в формулу (1) вводят обобщенный коэффициент неравномерности kнер, величина которого определяется на основании анализа работы портов, действующих в аналогичных условиях.
Так как простой судов сказывается на увеличении себестоимости перевозок больше, чем простой причала, то при оценке величин коэффициентов неравномерности их завышение является меньшим злом, чем занижение. Если даже при этом и создадутся некоторые запасы пропускной способности причалов, то, учитывая неуклонный рост грузооборота всех портов, эти резервы будут использованы в годы, последующие за расчетным.
Выбор расчетной длительности навигации также оказывается нелегким делом. Если проанализировать фактическую длительность навигации по какому-либо порту за ряд лет, то можно заметить, что она подвержена изменениям и предугадать ее невозможно, так же как невозможен и прогноз погоды на год вперед. Если принять в расчет наименьшую длительность навигации, то появляются излишние резервы флота; если же ориентироваться на наибольшую ее длительность, то часть грузов не будет своевременно доставлена и клиентура понесет определенные материальные потери. На первый взгляд, возможна оптимизация решения путем сопоставления потерь водного транспорта (при избытке флота) и клиентуры (при недоставке грузов). Однако оценить потери клиентуры оказывается очень трудно и обычная их оценка по стоимости недоставленных грузов, как правило, будет заниженной.
Стоимость доставки грузов составляет 0,02 - 0,05 средней стоимости самих грузов. Поэтому целесообразнее иметь резервы провозной способности флота, чем допустить срывы в доставке грузов. Отсюда следует, что необходимо принимать длительность навигации с обеспеченностью по крайней мере 90%, полагаясь лишь в исключительных случаях на необходимость форсирования работы флота и портов.
Наибольшее количество грузов определенной категории, которое порт может переработать в течение года с суши на воду и в обратном направлении при данном составе причалов, оборудовании, соответствующем категориям грузов, при определенной продолжительности навигации и при прогрессивных нормах производительности труда и технологии перегрузочных работ называется пропускной способностью порта.
Выполняя приближенные расчеты пропускной способности порта и его элементов, следует все параметры выбирать таким образом, чтобы всякое округление их значений совершалось в сторону создания резервов пропускной способности, так как в ближайшей перспективе эти резервы будут использованы.
Расчетной величиной при проектировании порта является суточная пропускная способность грузового причала (рсут). Пропускная способность причала измеряется количеством тонн груза, перегружаемого за сутки механизированными установками, расположенными на причальном фронте при прогрессивных технологии и нормах производительности труда.
рсут = Хм рч t y (2)
где: Хм - число прикордонных перегрузочных машин;
рч - производительность перегрузочных машин, т/ч;
t - продолжительность работы машин в сутки, ч;
у - коэффициент, учитывающий потери времени на вспомогательные
операции
Часовая производительность перегрузочной установки (рч) принимается по нормам, утвержденным соответствующими министерствами, с учетом повышения производительности труда на перспективу. Ее величина зависит прежде всего от рода груза, типа судна и в некоторых случаях утверждается различной для разных портов.
Нормы предусматривают различные величины рч, в зависимости от условий работы. Так, при выгрузке навалочных грузов из трюма судна предусматриваются различные нормы для нескольких слоев груза (до трех). Для первого слоя норма будет наибольшей, для второго меньше, чем для первого, а для третьего — минимальной. Кроме того, производительность перегрузочных машин зависит от варианта перегрузки (судно—вагон, судно— склад) и от типа судна (трюмное или палубное).
В связи с изложенным вводимая в расчет часовая производительность перегрузочных машин получается как средневзвешенная величина с учетом всех особенностей технологии работ.
Чем больше будет прикордонных перегрузочных машин, тем быстрее будут разгружаться (или загружаться) суда, тем меньше будет их простой, тем больше грузов можно перевезти при одном и том же числе судов. Таким образом, увеличение расходов на механизацию позволяет получить экономию на флоте. Если исключить уникальные перегрузочные установки, то число перегрузочных машин Хм для речных причалов должно быть не менее двух, а для морских часто принимается равным числу люков минус единица. При проектировании порта выполняют специальный экономический расчет, на основании которого и выбирают оптимальное число перегрузочных машин на причале.
Коэффициент у, учитывающий потери времени на вспомогательные операции, определяется по формуле:
y = trp / trp + tвс (3)
где: trp - время грузовой обработки судна;
tвсп - время занятости причала, необходимое для выполнения вспомогательных операций.
Величина tвсп зависит от рода груза, грузоподъемности и типа судна. Она определяется по Нормам технологического проектирования (где приводятся детальные таблицы) и включает прежде всего время на швартовные операции. Кроме того, может учитываться: время на открытие и закрытие люков, осмотр судна, опускание и подъем трюмных механизмов и на другие вспомогательные работы. Вводимая в расчет величина tвсп колеблется примерно от 2 до 10 ч.
Время грузовой обработки судна легко может быть определено, если известна грузоподъемность судна Ргр и коэффициент использования его грузоподъемности. Если суда имеют собственные, перегрузочные средства и они могут быть использованы для перегрузочных операций одновременно с береговыми машинами.
Расчет пропускной способности с учетом работы судовых перегрузочных машин вполне уместен при оперативном планировании работы порта. В перспективном проектировании рекомендуется учитывать только береговые перегрузочные установки.
Несмотря на введение коэффициента у, формула 3 дает все же завышенные результаты. Во-первых, в ней не учитываются потери рабочего времени на плановый ремонт подъемно-транспортного оборудования. Практика показала, что эти потери в среднем составляют 5 - 10% общего времени. Во-вторых, часовыми нормами производительности не учитываются дополнительные затраты времени на перестановку механизмов, смену захватов, откатку и подкатку вагонов на расстояние, больше предусмотренного нормами, и другие неучтенные операции. Если оценить эти потери также примерно в 10%, то, очевидно, следует ввести общий коэффициент (учитывающий оба указанных фактора), равный 0,85. Наконец, на пропускную способность причала могут оказывать влияние и метеорологические факторы: осадки и сильный ветер могут сильно затруднить работу некоторых причалов.
Следует иметь в виду, что величина эффективной годовой пропускной способности содержит в себе резервы, использование которых зависит от регулярности движения флота. Если причал рассчитывался на некоторый годовой грузооборот, то при его превышении совсем не обязательно переоборудование причала с установкой новых более мощных перегрузочных машин или даже строительство нового причала. Следует прежде всего рассмотреть возможность повышения эффективной пропускной способности за счет снижения коэффициента неравномерности прихода судов в порт.
Иногда в расчетах используется не грузооборот, а судооборот порта Nc, под которым подразумевается число судов, посещающих порт в течение определенного времени (год, месяц, сутки).
Если известны типы судов, посещающих порт, и их грузоподъемность, то годовой судооборот может быть вычислен просто:
Nc = Qгод / ргр кг (4)
где : Nc - число судов данного типа, посещающих порт;
ргр - грузоподъемность судна, т;
кг -коэффициент использования грузоподъемности, зависящий от типа судна и характера груза.
Общий судооборот порта, очевидно, будет равен сумме Nc судов различных типов.