Калугина_Шлюзованные системы ВВП. Министерство транспорта Российской Федерации Федеральное агентство морского и речного транспорта Омский институт водного транспорта филиал
 Скачать 3.9 Mb.
|
|
1.3.9 Организация пропуска судов и составов через шлюзы Пропуском судов и плотов по каналам и через шлюзы отдельных гидроузлов, формированием составов и групп, совместно шлюзующихся судов, а также работой пришлюзовой тяги руководит диспетчер пароходства (порта, рейда), а операциями шлюзования — вахтенный начальник шлюза. О наименовании графиков движения и сведений о дислокации лота на подходах диспетчер пароходства (порта, рейда) сообщает суточный план пропуска судов и плотов вахтенному начальнику шлюза. В случае изменения графика подхода судов и лотов диспетчер сообщает на шлюз план изменения шлюзования судов. При разработке суточного плана шлюзования судов, составов плотов должна обеспечиваться следующая очередность: в первую очередь пропускаются пассажирские и грузопассажирские суда и с ними сухогрузные суда и составы в количестве, необходимом для оптимального 58 использования камеры шлюза. При отсутствии пассажирских судов, независимо от времени прибытия к шлюзам, в первую очередь пропускаются нефтеналивные составы с грузом 1- го класса и танкеры; во вторую очередь идут суда технического флота; в третью очередь проходят грузовые самоходные сухогрузные суда и нефтеналивные составы с грузом 2—4-го классов в порядке очередности прибытия на рейд для шлюзования; в четвертую очередь идут сухогрузные составы и плоты; в пятую — пропускается флот ведомственных организаций. При подходе судна к шлюзу судоводитель по рации связывается с диспетчером и получает с согласия вахтенного начальника .шлюза разрешение на вход в подходный канал и шлюзование. При входе в подходный канал судоводители информируются o встречных судах и судоходных условиях в канале, а также о порядке входа в. шлюз и месте швартовки судна в камере. С момента прохождения дальнего светофора при входе в шлюз в процессе шлюзования и до выхода из шлюза распоряжения вахтенного начальника шлюза, связанные с технологией шлюзования, должны строго выполняться вахтенными всех шлюзующихся судов. При буксировке плотов судоводитель буксирного теплохода за3—4 ч до прибытия к шлюзу информирует диспетчера пароходства (рейда) о габаритах и состоянии буксируемого плота. 1.3.10 Подходные каналы к шлюзам и сооружения на них Существуют три вида подходов к шлюзам: в судоходном каналах, в реке и в водохранилище. При расположении шлюза на судоходном каналеподходы к нему по сравнению с нормальными размерами канала делаются несколько уширенными для выполнения маневров при pacxодящихся навстречу судов или при прохождении судна, стоящего у причала в ожидании шлюзования. Для судов, ожидающих шлюзования, на участке расхождения размещают причальные сооружения длиной L. Ближе к шлюзу уширенная часть подходного канала постепенно сужается; с обеих сторон этого участка возводят направляющие сооружения (палы). Далее идет шлюзной участок. От границ шлюзного участка вновь начинается увеличение ширины канала. Длина двух подходов, включая длину направляющих пал, и шлюзного участка определяет необходимую длину прямолинейного участка пути L. При расположении шлюза в деривационном канале подходы к нему со стороны реки ограждают дамбами, которые защищают их от действия течений в реке при пропуске расходов воды через плотину или здание 59 гидроэлектростанции, особенно при паводках. При входе судна из реки в подходный канал, возможно, его смещение с курса под действием течения, которое самоходное судно или толкаемый состав преодолевает с помощью движителей, рулей и подруливающих устройств, если последние имеются на судне. Буксируемые суда, кроме рулей, направляются тягой буксировщика. Мешают держаться судам на курсе также и ветры, для ослабления влияния которых сажают деревья по берегам подходов. По опыту эксплуатации шлюзов установлено, что продольные составляющие скорости в реке в районе входа в подходные каналы должны быть не более 2м/с, а поперечные к направлению судового хода — не более 0,4м/с; в створе входа в канал поперечная составляющая скорости ограничивается величиной 0,25м/с. В случае размещения верхнего подхода в водохранилище подходный канал заменяется подводной прорезью или вовсе исключается, а направляющие и причальные сооружения размещают непосредственно в бьефе. При больших размерах водохранилища (ширина 1—2км) верхний подход к шлюзу защищают от ветровых волн оградительными сооружениями, образующими аванпорт. Оградительные сооружения возводят в тех случаях, если высота волн на акватории может превысить допускаемую по судоходным условиям. Допускаемую высоту волн в аванпортах, где устраивают пред шлюзовые рейды для переформирования составов, принимают 0,7м и на плотовых рейдах 0,6м. Число и размеры рейдов для самоходных и несамоходных сухогрузных судов, нефтеналивных, пассажирских и других судов и для плотов устанавливаются в соответствии с величиной судооборота через шлюз и с учетом длительности рейдовых операции иожиданий из-за штормов в водохранилище. Подходы к судоходным шлюзам должны обеспечивать составам судов безопасные и удобные условия при входе их в шлюз и выхода из него, а также при отстое перед шлюзом в ожидании шлюзования. Они должны быть прямолинейными на определенной длине, иметь необходимую ширину и глубину судового хода, направляющие и причальные сооружения. Очертания в плане и размеры подходных каналов зависят главным образом от размеров судов и составов и могут быть симметричными и несимметричными. В симметричных каналах, ось которых совпадает с продольной осью шлюза,создаются одинаковые условия для входящих и выходящих судов при их расхождении; все суда должны совершать маневрирование по криволинейной траектории. При несимметричных подходных каналах создаются болееблагоприятные условия для выходящих судов; они движутсяпрямолинейно. В каналах с уширением в одну и ту же сторону благоприятные условия создаются как при входе, так 60 и при выходе для судов какого-либо одного направления, например для судов, идущих вниз. Ширина подходных каналов назначается с таким расчетом, чтобы выходящие из шлюза составы судов могли безопасно и свободно разминуться с судами, стоящими у причалов в ожидании в. шлюз, или разойтись со встречными судами. Расчетная глубина в подходном канале устанавливается от наинизшего судоходного уровня на всей его ширине Направляющие палы располагаются непосредственно у голов шлюза и являются продолжением стен голов. Они служат для направления судов из подходных каналов большей ширины в шлюз меньшей ширины. Пала, расположенная с правой стороны при входе в шлюз, называется ходовой; на другой стороне размещается неходовая пала. Ходовая пала в основном и направляет суда в шлюз; лишь при отклонении судна с курса, например, при боковом ветре, судно направляется в шлюз неходовой палой. Причальные сооружения являются продолжением ходовых пал. Для предотвращения возможности ударов судов о торец причального сооружения его всегда заканчивают криволинейным элементом, сопрягающим сооружение с откосом канала. На причальных сооружениях размещают причальные тумбы или крюки для швартовки судов. Направляющие палы и причальные сооружения бывают стационарными и плавучими. Эти сооружения выполняются в виде деревянных, железобетонных или стальных конструкций. В настоящее время деревянные палы и причалы находят применение только на водных путях III и IV категорий. На магистральных водных путях широкое распространение получили железобетонные палы и причалы различной конструкции. Так, на судоходных каналах при небольших колебаниях уровней воды в бьефах применяют железобетонные стены уголкового типа или коробчатой конструкции на свайном ростверке. В подходных каналах с большой глубиной причалы часто выполняют в виде конструкции из отдельно стоящих массивных опор с железобетонным пролетным строением между ними. На шлюзах, где навигационные колебания уровня воды в подходном канале достигают более 6—7м, причалы устраивают двухъярусными. Опыт эксплуатации показал, что швартование судов к тумбам двухъярусного причала недостаточно удобно. Поэтому в последнее время чаще строят причалы в виде стенки, на которой располагают вертикальные ряды неподвижных рымов (крюков). При больших глубинах и значительных колебаниях уровня воды на подходах к шлюзам иногда строят плавучие палы и причалы в виде понтонов, которые оказываются дешевле стационарных сооружений. Но сложность их эксплуатации по сравнению со стационарными, особенно 61 содержание в зимний период, вынуждает ряде случаев отказываться от устройства плавучих конструкций. Рис.32 Конструкция железобетонных пал и причалов: с —уголкового типа; б — на свайном ростверке с засыпкой; в — на свайном ростверке без засыпки;1 — дренаж; 2 — шпунт; 3 — железобетонные сваи Суда, приближаясь к причальным сооружениям для стоянки и проходя в шлюз мимо направляющих пал и отклоняясь от курса, могут наваливаться на эти сооружения. Временная нагрузка от навала судов на сооружения иногда достигает больших величин. Сила навала зависит от скорости подхода судна и упругойподатливости сооружения и корпуса судна; чем больше податливость сооружения и корпуса судна, тем меньше сила навала. Поэтому в прежнее время для уменьшения силы навала устраивали деревянные привальные брусья на корпусах судов, кроме того,на стенах некоторых шлюзов располагали отбойные деревянные брусья. В настоящее время на корпусах новых типов судов устанавливают привальные брусья в виде жестких металлических конструкций, а на стенах шлюзов не делают никаких отбойных брусьев, о увеличивает жесткость конструкций судов и сооружений, а следовательно и нагрузки от навала судов. 1.3.11 Процесс шлюзования и пропускная способность шлюза Пропуск судов и составов через шлюз (процесс шлюзования) состоит из ряда операций, часть которых выполняется шлюзом ичасть — судном или составом. Операции, относящиеся к шлюзу,— открытие и закрытие ворот, подъем и опускание затворов,— выполняются при помощи оборудования, которым управляет диспетчер шлюза. Вход в шлюз и выход из него, а также швартовку в камере суда и составы выполняют самостоятельно. 62 Возможны два варианта движения судов (составов) через шлюз: движение судов через шлюз одно за другим в одном направлении (из верхнего бьефа в нижний или из нижнего бьефа в верхний) называется односторонним шлюзованием; движение последовательно шлюзующихся судов в разных направлениях называется двусторонним шлюзованием. При двустороннем шлюзовании расхождение судов происходит в подходных каналах. Пропуск через шлюз одного судна (состава) в каком-либо направлении считается одним шлюзованием, а время, затрачиваемое шлюзом на это,— продолжительностью одного шлюзования. При одностороннем шлюзовании судов из верхнего бьефа в нижний через однокамерный шлюз после подготовки к шлюзованию— предварительного наполнения камеры и открытия верхних ворот — выполняются следующие операции: 1) вход судна из верхнего бьефа в камеру; 2) швартовка судна в камере к рымам; 3) закрытие верхних ворот; 4) опорожнение камеры шлюза; 5) открытие нижних ворот; 6) выход судна из шлюза в нижний бьеф; 7) закрытие нижних ворот после выхода судна из камеры; 8) закрытие затворов опорожнения; 9) наполнение камеры; 10) открытие верхних ворот. После выполнения последней операции шлюз готов к приему следующего судна с верхнего бьефа. При двустороннем шлюзовании судов (после шлюзования судна с верхнего бьефа в нижний требуется провести шлюзование судна из нижнего бьефа в верхний) после шести аналогичных операций при одностороннем движении выполняются следующие: 1) вход судна в камеру из нижнего бьефа; 2) швартовка судна в камере; 3) закрытие нижних ворот; 4) закрытие затворов опорожнения; 5) наполнение камеры; 6) открытие верхних ворот; 7) выход судна из камеры в верхний бьеф. Продолжительность цикла двустороннего шлюзования состоит из продолжительности двух шлюзований (вниз и вверх). Часто операции, по закрытию нижних ворот и затворов опорожнения совмещают, что уменьшает время шлюзования. Все операции по пропуску судов через шлюз обычно производят одну за другой, без перерывов между окончанием одной операции и началом другой, что позволяет автоматизировать процесс шлюзования. 63 Вход судов в камеру шлюза и выход из нее регулируются светофорами, которые расположены на зданиях верхней и нижней голов шлюзов. Вход в подходные каналы регулируется дальними светофорами, которые установлены перед причальными сооружениями. В многокамерных шлюзах судну приходится переходить из камеры в камеру, и при одностороннем шлюзовании шестая операция заменяется операцией «переход судна в следующую камеру». Все остальные операции остаются теми же, что и для одностороннего шлюзования через однокамерный шлюз. Время, затрачиваемое судном на проход через шлюз, будет тем больше, чем больше число камер. Время пропуска судов через какой-либо шлюз изменяется главным образом из-за разной продолжительности операций по входу судов в шлюз и выходу их из шлюза, а эти операции зависят от типа судна, его мощности, загрузки и, конечно, от опыта судоводителя. Продолжительность входа судов в шлюзы или выхода их из шлюзов весьма различна — от 5 до 15мин. Поскольку время, затрачиваемое на эти операции колеблется в значительных пределах, то и время шлюзования бывает самым различным; в однокамерных шлюзах время шлюзования составляет от 20 до 40 мин. Следует отметить, что длительность операций, выполняемых юзом, составляет около половины и довольно часто меньше половины времени шлюзования. На основании опыта эксплуатации шлюзов строительными нормами рекомендуются примерные величины средних скоростей движения судов при входе их в шлюз и выходе из него. Пропускная способность шлюза зависит времени одного шлюзования, числа шлюзований в сутки и продолжительности навигации. Для тогочтобы определить общее время на шлюзование, надо определить время каждой операции. Выше отмечалось, что в цикл одного шлюзования входят шесть операций (шлюзование сверху вниз). Продолжительность входа зависит в основном от длины пути, который равен 1,5—2,0 длины камеры, и скорости судна. Время, необходимое для второй операции по швартовке судна в камере шлюза, обычно включается в продолжительность входа и выхода. Третья операция — закрытие (открытие) ворот — определяется расчетом, и обычно время получается равным 1—2мин. Время опорожнения (наполнения) камеры — четвертая операц и я — определяется расчетом. Продолжительность пятой операции обычно равна времени третьей. Время, потребное на выход судна из камеры, определяется так же, как и при первой операции, но оно всегда будет несколько меньше времени на вход, так как скорости судна при его выходе принимаются несколько большими по сравнению со скоростями при входе. Зная 64 продолжительность шлюзования для каждого типа судов и составов, можно найти среднее время шлюзования, которое определяется как средневзвешенное для основных типов шлюзуемых составов. Ряд судов, которые идут по водным путям, не перевозят грузы: пассажирские, служебные, технические и различные специальные. Кроме того, некоторые грузовые суда, например нефтеналивные, нельзя использовать для перевозки других грузов, и поэтому они возвращаются обратно порожними. В настоящее время стал эксплуатироваться новый тип судна — нефте - рудовоз, который в одном направлении везет руду, в другом — нефть; это судно предназначено для работы на тех водных путях, где именно такие грузы перевозятся в различных направлениях. На некоторых водных путях преобладают грузы одного направления, а из-за этого часть судов возвращается порожнем. Поэтому среднее за навигацию суточное число про шлюзованных в обоих направлениях груженых составов, или равное ему число шлюзований, составит лишь часть общего числа шлюзований. 1.3.12 Требования к архитектуре шлюзов Строительство судоходных шлюзов преображает облик рек. Судоходные шлюзы — значительные сооружения нашей эпохи — стали неотъемлемой частью речных ландшафтов. Они несут в себе огромное общественно-воспитательное начало, оказывая своей архитектурой эмоциональное воздействие на большое число людей, находящихся на судах во время их шлюзования. Еще на заре советского гидростроительства, архитектуре гидроузлов уделялось большое внимание. Созданный в те годы гидроузел Днепровской ГЭС имени В. И. Ленина по своей красоте не знает себе равных. Рис.33 Днепровской ГЭС имени В. И. Ленина 65 Судоходные шлюзы каналов имени Москвы, Волго-Донского, Волго- Балтийского и гидроузлов на Волге, созданные за годы советской власти, являются уникальными сооружениями. Каждый судоходный шлюз — это не только гидротехническое сооружение, но и большой архитектурно- художественный комплекс, организующий вокруг себя архитектуру прилегающего района. Шлюзы этого периода являются архитектурно- монументальными ситниками. Однако опыт эксплуатации показал, что принятая архитектура на шлюзах не всегда исходила из функциональной целесообразности. Так, важный и значительный элемент шлюза — центральный пульт управления, который должен иметь большое остекление для обзора камеры шлюза и подходов к нему, ради симметрии приравнивался к другим служебным помещениям. Это лишало диспетчера шлюза возможности обозревать подходы и снижало эксплуатационные качества шлюза. Опыт эксплуатации современных крупных шлюзов показывает, что диспетчер, находящийся на центральном пульте, должен видеть общую картину обстановки, возникающей в шлюзе и на подходных каналах, так как она бывает очень сложной и напряженной. Поэтому обозреваемость подходов не должна закрываться архитектурными деталями здания. При большой площади остекления, помещения пультов не должны иметь повышенной освещенности и перегреваться в летние месяцы, поэтому в целях создания для эксплуатационного персонала нормальных условий работы должны предусматриваться солнцезащитные козырьки. В помещении пульта управления не должны размещаться контакторные панели, а также аппараты и оборудование, являющиеся источниками шума, так как это повышает утомляемость диспетчера и ухудшает эстетику помещения. Учитывая, что процесс судопропуска через шлюз идет непрерывно, рядом с помещением центрального пульта управления должны размещаться комната для приема пищи и кратковременного отдыха диспетчера и санитарно-бытовые устройства. Помимо лестниц, пульты управления следует оборудовать лифтами. В последние два десятилетия при проектировании шлюзов, как в нашей стране, так и за рубежом проводились поиски наиболее рациональных инженерных и архитектурных решений. С целью уменьшения объема зданий, а иногда и их полного исключения, помещения для механизмов располагали в устоях голов шлюза. Так, на Днепродзержинском шлюзе помещения для механизмов ворот, электроаппаратуры и склад материалов находятся в верхней части устоев голов, причем высота производственных помещений в устоях равна 3м. Лишь на правом устое нижней головы шлюза расположена башня, в которой размещены пульт управления и административно-хозяйственные помещения. 66 На строящихся шлюзах вместо лебедочных механизмов ворот и затворов стали применяться гидроподъемники, при которых не требовалось возведение над механизмами специальных зданий. Появившееся открытое оборудование (Кременчугский, Воткинский, Бухтарминский шлюзы) резко изменило архитектуру сооружений и существенно повлияло на условия эксплуатации этого оборудования. Шлюзы с гидроподъемниками, несомненно являются более совершенными в техническом отношении и имеют экономические преимущества по сравнению со шлюзами предшествующего периода, однако они нуждаются в улучшении условий по их обслуживанию. На территории шлюза обычно в непосредственной близости располагают здания, в которых размещают мастерские для ремонта оборудования, санитарно-бытовые помещения для персонала, склады для материалов и гаражи. Существенное влияние на архитектуру шлюза оказывает озеленение территории гидроузла. Для озеленения территорий гидроузлов соответственно климатическим, почвенным и другим природным условиям применяют следующие породы деревьев: ель, у, березу, лиственницу, клен, тополь и др.; из кустарников: акацию, жимолость, боярышник, кизильник и др. Зеленый наряд сооружения оживляет серый фон бетонных конструкций камеры. Территория шлюза должна иметь ливне отводную сеть (кюветы, канавы, лотки, трубы) для сбора и отвода дождевых и паводковых вод. Поскольку шлюз работает круглосуточно, то его территория, и особенно площадки камер и причалы, в темное время должны быть хорошо освещены. Для возможности подъезда к камере и головам шлюза по площадкам с обеих ее сторон прокладывают асфальтированные дороги, которые также подходят ко всем зданиям и вспомогательным сооружениям. |