XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

Морские порты подразделяются на торговые, рыбные и специализированные. Первые предназначены для обслуживания судов торгового мореплавания и выполнения пассажирских операций, вторые – для комплексного обслуживания судов рыбопромыслового флота и третьи – для судов, осуществляющих перевозки определенных видов грузов: леса, нефти и т.д.

К основным элементам порта относятся: акватория и территория порта, водные и сухопутные подходы к нему, гидротехнические сооружения (причалы, ограждения и берегоукрепительные сооружения, средства навигационной обстановки и т.д.).

Акватория порта состоит из внешних рейдов и внутренней акватории, внешние рейды бывают рейдами отстоя судов и перегрузочными. К внутренней акватории относятся: входной рейд, оперативная акватория и судовые ходы. Глубина акватории и ее размеры должны обеспечивать свободное движение судов.

Рейдами называют участки акватории, укрытые от волнения, где суда могут стоять на якорях в ожидании постановки к причалам или выполнения различных грузовых операций.

Бассейны речных портов располагают так, чтобы выход из них составлял острый угол с направлением течения во избежания попадания в бассейн ранних наносов и льда.

Территория порта примыкает к кордону, т.е. к линии пересечения верхней плоскости причального сооружения и его лицевой вертикальной грани.

Территория торгового порта состоит из пяти функциональных зон: операционной, где располагается погрузочно-разгрузочных оборудование и склады; производственной для размещения магистральных, административных и бытовых помещений, столовых и т.д.; общепортовых объектов, где расположена база портового флота, центральные мастерские и центральный магистральный склад, а также объекты для комплексного обслуживания судов; предпортовой зоны и зоны пассажирских операций. Здесь располагается пассажирский вокзал, привокзальная площадь и пассажирские причалы для судов. Морской грузовой фронт района обслуживания сухогрузных судов включает в себя причалы и прилегающую к ним территорию шириной 15…20 м (так называемая прикордонная зона), на которой размещается оборудование для выполнения погрузочно-разгрузочных работ: обычно портальные краны, перегружением циклического и непрерывного действия или другими подъемно-транспортными машинами. Выбор этого оборудования определяется грузооборотом порта и грузоподъемностью наибольшего расчетного судна, размеры которого также определяют длину причала и глубину воды у него. Длина сухогрузного причала обычно составляет от 150 до 350 м. Глубина воды у сухогрузных причалов изменяется от 8 до 27 м, но чаще всего она равна 10…14 м. Территория сухогрузного причала простирается в глубь от линии кордона на 200…250 м при переработке неконтейнерных генеральных грузов и до 700 м – для выполнения операций с контейнерами международного стандарта, а также навалочных грузов.

Порт характеризуется по различным признакам: по принадлежности и назначению, по району плавания по значению в народном хозяйстве страны, грузообороту, судообороту, специализации, видам услуг и другим технико-экономическим критериям, по географическому положению, способам обеспечения заданных глубин в порту и т.д.

По значению в народном хозяйстве страны выделяют пять категорий портов: А– мировые, Б– международные, В – национальные, Г – региональные и Д – местные.

По грузообороту Q порты подразделяются на пять классов: I – самые крупные (Q > 20 млн.т), II – крупные (Q = 10…20 млн.т), III – средние (Q = 5…10 млн.т), IV – небольшие (Q = 1…5 млн.т) и V – мелкие (Q < 1 млн.т).

По принадлежности порты делятся на гражданские и военные. Гражданские в свою очередь подразделяются на две группы: к первой относятся чисто транспортные порты общего назначения и специализированные в грузообороте которых один из видов грузов является определяющим.

По району плавания порты классифицируется на морские и речные; морской и речной порт часто совмещают в одном пункте, например, в Санкт-Петербурге.

В зависимости от характера и полноты услуг, оказываемым транспортным судам, морские порты подразделяются на три группы: базовая, в которой предусмотрены все виды обслуживания судов, в этой группе число судов, подлежащих обработке за год, должно быть не менее 800 при грузообороте по сухогрузам не менее 6 млн.тонн и по наливным судам не менее 12 млн.тонн; вторая группа – это порт с ограниченным обслуживанием, где число судов обрабатываемых в год, должно быть не менее 600 при грузообороте по сухогрузам 1,5…6,0 млн.тонн или по наливным судам 6…12 млн.тонн; третья группа, т.е. порты с минимальным объемом обслуживания без которого невозможно поддерживать судоходство.

По географическому положению различают морские порты, расположенные в естественных бухтах, защищенных от волнения, на открытом морском побережье, в устьях и руслах судоходных рек, на искусственных каналах, в лагунах и лиманах.

К техническим характеристикам порта относятся глубина воды в порту, отметка портовой территории, размеры акватории и ее частей, длина причальной линии (причального фронта), размеры территории.

Глубина в порту должна гарантировать в течение всей навигации безопасность судов на стоянке и на ходу. Глубина в порту согласно нормам технологического проектирования морских портов PD.31.3.05-97 должны отслеживаться от наинизших уровней моря определенной обеспеченности.

Требуемая глубина определяется осадкой расчетного судна м,обычно это осадка наибольшего судна, которое может принять порт.

Различают навигационную H_н, проектную Н_о и перспективную Н_р глубины. Последняя обусловлена большей осадкой перспективных судов.

Навигационную глубину портовых вод H_н(подходы, внешняя и внутренняя акватория порта) определяют по формулам:

(1)

где T – максимальная осадка судна; Z_о – запас на возможное увеличение осадки судна вследствие крена, обусловленный неправильной загрузкой судна; 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 запас Z₄:

(2)

Перспективная глубина рассчитывается по зависимости:

(3)

где Z₅ – запас на возможное увеличение глубины в перспективе в связи с возрастанием размеров перспективных судов с учетом этого запаса проектируются портовые гидротехнические сооружения.

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

Навигационный запас Z₁ зависит от осадки расчетного судна Tи 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 = 0,04Т, на всех прочих участках внутренней акватории порта Z₁ = 0,03Т. При более плотных грунтах, особенно если грунт неоднородный, запас увеличивается, и при скальных грунтах в указанных зонах акватории порта Z₁ принимают соответственно 0,07Т и 0,06Т.

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

Таблица 1

Волновой запас Z₂, см, принимаемый при определении

глубины воды в порту

Длина судна, м	Значение Z2, см, при высоте волны, м
	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0	3,5	4,0
75	10	17	34	58	76	102	130	158
100	5	14	28	46	65	87	112	136
150	0	9	20	34	51	69	87	108
200	0	5	15	26	40	57	72	92
250	0	3	10	21	33	48	63	80
300	0	0	7	16	25	39	56	68
400	0	0	4	11	18	31	51	58

При угле между направлением расчетной волны и диаметральной плоскостью судна 35⁰ значение Z₂, приведены в таблице, следует увеличить в 1,4 раза, а при угле 90⁰ – 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 4 узлах – 20 см, при 5 узлах – 25 см, при 6 узлах – 30 см.

Запас Z₄ на заносимость и засоренность внутренней портовой акватории порта принимают в зависимости от ожидаемой интенсивности отложения наносов в период между дноуглубительными работами, но не менее 0,4 м.

На местных линиях судоходства глубины приняты 5,0 и 6,5 м.

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.

Перспективные глубины Н_р, определение указанным способом, округляются в большую сторону до ближайшего значения в сетке унифицированных глубин.

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 (таблица 2).

Таблица 2

Минимальные значения возвышения кардона причал

Характер бассейна	Основная норма		Поверочная норма (по высокому уровню)
	Исходный уровень	Возвышение (не менее), м	Исходный уровень	Возвышение (не менее), м
Неприливные моря	Средний многолетний уровень за навигацию	2,0 (1,2)*	Наивысший годовой уровень обеспеченностью 2% в многолетнем ряду	1,0 (0,0)
Приливные моря (величина прилива более 50 см)	Уровень обеспе-ченностью 50% ежечасовым уров-нем за навигацию по многолетним наблюдениям	2,0 (1,0)**	Уровень обеспеченностью 1% в году по многолетней кривой обеспеченностью ежечасных уровней	1,0 (0,0)

^* В скобках представлены данные для причалов местного сообщения служебного и вспомогательного флота

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

Причальные сооружения для крупнотоннажных танкеров на открытых акваториях имеют возвышение 5…7 м и более, что дает возможность придать уклон трубопроводам в сторону берега.

Отметка территории речных портов на свободных реках зависит от категории порта и уровня пика половодья, она принимается для портов I категории 1%, для портов II и III категорий – 5%, для портов IV категории с пристаней – 10%.

Размеры акватории порта и ее элементов назначаются так, чтобы обеспечить безопасное движение судов, удобной их стоянки и обслуживания.

В мореходной практике введен термин «портовые воды», включающий в себя подходы к порту, его внешней и внутренней акватории. Части портовых вод, используют для движения судов, называют фарватерами, а для маневрирования и стоянки - зонами.

Путь остановки судна при средней начальной скорости равен (5…7) L_c (1,0…1,5) L_c при самой малой скорости, здесь L_c – длина расчетного судна.

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

, (4)

где k – коэффициент пропорциональности, принимаемый в зависимости от скорости движения судна; Е – точность определения места нахождения судна с помощью средств обеспечения, м. Коэффициент k меняется в широких пределах от 0,34 до 1,66 в зависимости от скорости судна, скорости ветра и наличии поперечного течения на фарватере.

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

(5)

где L_c – длина расчетного судна, м; B_f – ширина наибольшего ряда фарватера, м; W – число рядов движения в одном направлении.

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

(6)

где В_с – ширина расчетного судна, м; V_d– скорость сноса (дрейфа) под действием течения и ветра, м/с; t_- время рысканья судна (обычно t_=60 с);  - угол рысканья, град; - запас навигационной безопасности; - скорость судна, м/с.

Ширина ворот должна быть не меньше ширины входного фарватера.

Скорость сноса судна принимают равной:

(7)

где - скорость течения, м/с; - скорость сноса от ветра, м/с, эта скорость зависит от ветрового района и характеристика расчетного судна.

Угол рысканья  зависит от скорости ветра и высоты волны и изменяется в пределах от 3⁰ до 10⁰.

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

Для судна, стоящего на якоре, акватория ограничивается радиусом , а у одиночного причала (бочки, буя, поля) , здесь для судов с дедвейтом менее 50 тыс.тонн при глубине меньше 20 м величина равна восьми глубинам, более 20 м – шести глубинам, но не более 200 м; =25 м, , для крупных судов величина принимается от 30 до 60 м.

Размеры операционных акваторий должны обеспечить безопасность судов при швартовке, ширине 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 , где - наибольшая ширина расчетного судна, - запас, образуемый суммой длин буксировщика и буксирного каната, для наибольших судов

Речные русловые порты, располагаемых на прямолинейном участке реки, должны иметь общую ширину акватории , а на криволинейном при минимальном допустимом радиусе не менее , где - ширина состава судов.

Суда на рейдах расставляются в одну или несколько линий, расстояние между судами в линии и соседних линий для сухогрузных судов принимают не менее 50 м, а для нефтеналивных – не менее 70 м.

Навигационный рейд, где судно производит маневры перед швартовкой к причалу, должны иметь ширину, равную одной - трем длинам судна.

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

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

(8)

где - запас по длине ( ); - величина перемещения судна в процессе погрузочно-разгрузочных работ.

Предельно допустимые скорости ветра в м/c для безопасного выполнения швартовых операций определяются по таблице 3 в зависимости от полного водоизмещения судна тыс.т.

Допустимая высота волны у причала, при которой возможно производство перегрузочных операций, зависит от водоизмещения судна и вида груза; для лесных грузов при водоизмещении судна 3…5 тыс.т –0,5 м; при =7…10 тыс.т – 0,6 м; =15…26 тыс.т – 0,8 м; при =30…50 тыс.т – 1,0 м; при >70 тыс.т – ограничений нет.

В настоящее время на крупных морских портах ширина операционной зоны для специализированных причалов в виде набережных с открытыми складскими площадками достигает 500…700 м при контейнерных грузах и 300…600 м и более при наволочных грузах.

Таблица 3

Предельные для безопасного выполнения швартовых операций

скорости ветра , м/с

, тыс.т	20	40	60	80	100	120	140	160	180
, м/с	13,5	12,5	11,8	11,3	11,0	10,9	10,8	10,7	10,6

Для сухогрузов, швартующихся в полном грузу значения скорости ветра из таблицы 3 следует увеличивать на 20%.

Код для цитирования: Скопировать