Определение границ крепления откосов канала

Границы крепления откосов канала зависят от элементов судовых волн. Расчетная высота судовой волны у берега канала определяется по формуле

h = (2,5V_c²/g)(δT_c/I_c)^0,5 (14)

где δ — коэффициент полноты водоизмещения судна (см. исходные данные, δ=0,75).

Расчитаем высоту судовой волны у берега канала:

-для грузового судна

V_c=10,6км/ч = 10,6*1000/3600 = 2,94м/с

h = (2,5*2,94²/9,81)(0,85*3,6/138) = 2,2*0,02 = 0,04м;

-для пассажирского

V_с = 15,0км/ч = 15*1000/3600 =4,16м/с

h = (2,5*4,16²/9,81)(0,75*1,9/65) = 4,4*0,02 =0,08м

Высота наката судовой волны на откос определяется по зависимости

h_нв = β(0,5h + 0,05m₂V_c²/g)/(1 – 0,05m₂), (15)

где β — коэффициент, принимаемый равным:

-для бетонных облицовок — 1,4;

грузовые

h_нв = 1,4(0,5*0,04 + 0,05*3*2,94²/9,81)/(1 – 0,05*3)=1,4(0,02+0,13)/0,85=0,25м;

пассажирские

h_нв = 1,4(0,5*0,08+0,05*3*4,16²/9,81)/(1-0,05*3)=1,4(0,04+0,26)/0,85=0,49м

- для каменного мощения — 1;

грузовые

h_нв= 1*0,15/0,85 = 0,18м;

пассажирские

h_нв= 1*0,3/0,85 = 0,35м

- для каменной наброски — 0,8

грузовые

h_нв= 0,8*0,15/0,85 = 0,14м;

пассажирские

h_нв= 0,8*0,3/0,85 = 0,28м

Верхняя граница основного крепления откосного типа (см. рис.1) принимается на высоте h_вк над уровнем воды, равной высоте наката волны.

h_вк = h_нв(16)

Нижняя граница основного крепления откосного типа принимается от уровня воды на глубине

h_нк≥1,8βΩ/В(17)

где β — коэффициент, определяемый по графику на рис. 2

В то же время должны выполнятся условия:

- h_нк ≥ h, h_нк=2;

- h_нк ≥ ΔН;

- h_нк ≥ 2,0м

Рисунок 2 – График для определения коэффициента β.

После установления границ крепления откосов вычерчивается поперечное сечение канала с учетом проведенных по результатам проверок и корректировок.

Расчет криволинейного участка магистрального канала

При прохождении поворота, судно, совершая циркуляцию, занимает несколько большую полосу движения, нежели при прямолинейном движении. Это требует увеличения ширины канала на участке его поворота.

Уширение канала производится по дну по внешней стороне закругления, как показано на рис.3.

Рисунок 3 – Очертание канала по дну на криволинейном участке.

Величина уширения составляет

ΔВ_у = 0,6I_c²/R, (18)

где R = 5I_c — радиус закругления канала.

Принимая во внимание исходные данные для данного курсовой работы, величина уширения будет составлять

для грузового судна

ΔВ_у = 0,6*138²/5*138 = 11426,4/690 = 16,56м;

для пассажирского

ΔВ_у = 0,6*65²/5*65 = 2535/325 = 7,8м

Внешняя граница дна канала на повороте проходит по дуге окружности радиусом

R_в = R + В₀/2 + ΔВ_у (19)

Проведем расчет, согласно исходным данным:

для грузового судна R_в составит

R_в = 690 + 2,6*17/2 + 16,56 = 728,66м;

для пассажирского

R_в = 325 + 2,6*9,4 + 7,8 = 357,24м

Сопряжение прямолинейного участка канала с поворотом (см.рис.3) производится при помощи двух прямых вставок:

- вставки 1–2 длиной равной длине дна,

- вставки 2–3 с длиной проекции на ось канала, равной 20ΔВ_у.

Вставка 1–2 проводится по касательной к внешней границе дна в точке 1.

Расчет подходного канала

(примечание: расчет делается только для варианта, данного в индивидуальном задании)

В курсовой работе рассматривается подходной канал к шлюзу, расположенный в нижнем бьефе. Подходные каналы к шлюзу по взаимному расположению их оси и продольной оси шлюза подразделяются на следующие:

· Симметричные (С) — оси подходного канала и шлюза совпадают. Что отражено на рис.4;

Рисунок 4 — Схема симметричного подходного канала к шлюзу.

· Полусимметричные (ПС) — ось подходного канала смещена относительно оси шлюза в сторону от причальной линии таким образом, что расстояние между лицевой гранью устоев головы шлюза и причальной линией находятся в приделах 0,2 расчетной ширины судна до расстояния, соответствующего симметричному подходу. Пример ПС подхода представлен на рис.5.

Рисунок 5 — Схема полусимметричного подходного канала к шлюзу.

· Несимметричные (НС) — ось подходного канала расположена по отношению к оси шлюза так, что причальная линия продолжает лицевую грань устоев головы шлюза или смещена от нее на расстояние не более 0,2 расчетной ширины шлюза. Можем рассмотреть на рис.6.

Рисунок 6 — Схема несимметричного подходного канала к шлюзу.

Размеры и очертания в лане подходных каналов при двустороннем движении должны обеспечивать безопасное расхождение входящих в шлюз и выходящих из него судов. С этой целью устанавливают необходимые по условиям, выполняемых судами маневров, длины каждого из четырех участков подходного канала, на которые он условно разделен, ширину поперечного сечения канала на уровне проектной глубины и проектную глубину подходного канала. Схема очертания в плане подходного канала к шлюзу представлена на рис.7.

Рисунок 7 — Расчетная схема подходного канала.

Длина участка подхода, в пределах которого предусматривается расхождение встречных судов, должна быть не менее величины L_a, определяемой по формуле

L_а = L₁ + L₂ + L₃, (20)

где L₁ — длина участка, равная 5I_с;

L₃ — длина участка, равная

ΣI_с — сумме длин одновременно шлюзуемых и устанавливаемых в камере шлюза в кильватер судов;

L₂ — длина участка, на котором судно при встречном движении переходит с оси шлюза на ось судового хода в проходном канале, определяемая по формуле

L₂ = [I_с² + (4R – C)C]^0,5, (21)

где I_с — длина расчетного судна;

R — минимально допустимый радиус закругления оси судового хода (радиус поворота судна), принимаемый в пределах подходного канала R=3I_с;

С — смещение оси судового хода в подходном канале относительно оси шлюза при выходе или входе судна.

Величина смещения С определяется по формулам:

1. При симметричном подходе

C = 0,6b_c + 0,5Δb, (22)

С = 0,6b_c + 0,5*0,35I_c/R = 0,6b_c + 0,5*0,35I_c²/3I_c

Грузовое судно

C= 0,6*17 + 0,5*0,35*138²/3*138 = 10,2 + 8,05 = 18,25м

L₂= [138² + (4*3*138 – 18,25)*18,25]^0,5 = [19044+29888,93]^0,5=221,2м

L_а= L₁+ L₂+ L₃=0,5*138+221,2+(138+65)=493,2м

Пассажирское

С= 0,6*9,4 + 0,5*0,35*65²/3*65 = 5,64 + 3,79 = 9,43м

L₂= [65² + (4*3*65 – 9,43)*9,43]^0,5 = [4225 + 7266,47]^0,5 = 107,2м

L_а= L₁+ L₂+ L₃= 0,5*65+107,2+(65+138)=342,7м

2. При полусимметричном подходе:

· для прохода, в котором

0,75b_c < a_m ≤ 1,3b_c + 0,25Δb,

C = 1,9b_c + 0,5Δb – a_m (23)

· для прохода, в котором

1,3b_c + 0,25Δb < a_m ≤ 1,3b_c + 0,5Δb,

C = a_m – 0,7b_c (24)

3. При несимметричном подходе

C = 1,2b_c + 0,5Δb (25)

Грузовое судно

С= 1,2*17 + 8,05 = 28,45м

L₂= [138² + (4*3*138 – 28,45)*28,45]^0,5 = (19044+46303,78)^0,5 = 255,6м

Пассажирское

С= 1,2*9,4 + 3,79 = 15,07м

L₂= [65² + (4*3*65 – 15,07)*15,07]^0,5 = 125,5м

В формулах (22)…(25):

b_c — ширина расчетного судна;

Δb = 0,35I_c²/R — уширение подходного канала;

a_m — смещение лицевой грани причала от оси шлюза в пределах от В_пк/2 до В_пк/2+0,2b_с. Здесь В_пк — полезная ширина камеры шлюза.

Ширина судового хода на участках В_п на участках L₂ и L₃ при поочередном движении по кривой судов в двух направлениях принимается равной для однониточных шлюзов

В_п = b + Δb = 2,6b_c + Δb, (26)

а для двуниточных

B_п = 3,9b_c + Δb

Переходный участок L₄ принимается длиной не менее 20 уширений.

Если по расчету длина подходного канала B_п оказывается меньше ширины магистрального канала по дну В₀, то принимается В_п=В₀ на всем протяжении подходного канала. В этом случае переходный участок L₄ не проектируется.

Глубина в проходном канале принимается равной глубине на короле нижней головы шлюза, т.е.

Н_п = h_к, (27)

Ширина канала по дну при выходе из шлюза принимается равной ширине судоходных отверстий в головах шлюза (полезной ширине камеры шлюза) В_пк.

Причальные сооружения располагаются в пределах длины участков подходов к шлюзу L_a с правой стороны судового хода для входящих в шлюз судов. По концам причальных сооружений предусматриваются криволинейные участки с радиусом не менее 0,2I_с, сопрягающиеся с берегом канала.

Длина причальной линии шлюза L_m при двустороннем движении определяется по формуле

L_m = L₂ + ΣI_c – γI_c, (28)

где ΣI_с — сумма длин одновременно шлюзуемых и устанавливаемых в камере шлюза в кильватер судов;

γ — коэффициент, принимаемый равным 0,2 при расположении причала в канале или за защитными дамбами и равным 0 в остальных случаях.

На сверхмагистральных и магистральных водных путях угол между направлением касательной к очертанию направляющего сооружения и осью шлюза не должен превышать:

· для направляющих сооружений (ходовая рабочая пала), расположенных со стороны причальной линии 25⁰;

· для остальных направляющих сооружений — 50⁰.

Проекция на ось шлюза рабочей части направляющего сооружения, расположенной в пределах судового хода, принимается:

для направляющих сооружений, расположенных со стороны

· причальной линии — не менее 0,5I_c;

· для остальных направляющих сооружений — не менее 0,33I_с.