Технические характеристики порта

К техническим характеристикам порта относят: глубины в порту, размеры акватории, длину причального фронта (или, что, то же самое, длину причальной линии), размеры территории.

Согласно нормам проектирования, глубины в порту и возвышение территории порта (кордона и причалов) назначают от отсчетных уровней моря соответствующей обеспеченностью. Обеспеченность какого-либо уровня выражает собой процент повторяемости (или число случаев) всех уровней выше этого уровня, или – вероятность того, что уровень моря (водоема) равен или превышает заданное значение.

Следует иметь в виду, что неверное назначение отсчетного уровня ведет либо: к простоям судов из-за невозможности их подхода к причалам в связи с недостаточностью глубины на акватории порта в не предусмотренные проектом периоды времени; либо к неоправданному увеличению стоимости строительства тех или иных сооружений порта из-за завышенных глубин перед ними.

Отсчетный уровень назначают, относительно принятого на гидрографической карте данного бассейна, нуля глубин по многолетнему графику обеспеченности уровней воды за навигационный период, включая время навигации с ледоколом. Для приливной нормы ежедневной, а для морей с приливами – ежечасных, соответственно не менее 10^и и 3^х летних периодов наблюдений. При этом за минимальный уровень воды принимается минимальный годовой уровень повторяемостью 1 раз в 25 лет.

Обеспеченность отсчетного уровня устанавливают в зависимости от судооборота порта, грузоподъемности расчетных судов (то есть судов, для обслуживания которых, проектируется данный порт), стоимости их простоя, стоимости дноуглубительных работ. В современных условиях, когда стоимость простоя крупнотоннажных морских судов весьма высока, экономически оправдано использование достаточно высокой обеспеченности отсчетного уровня на акватории порта на морях ее принимают 98-99,5%, для подходных каналов 99,9%. Для портов на реках – 95-99%, для портов на водохранилищах 97-99%.

В тех случаях, когда не представляется целесообразным принимать отчетный уровень высокой обеспеченности (сравнительно большие приливные колебания уровня воды, небольшое число заходов крупнотоннажных судов, большой объем дноуглубительных работ, значительная заносимость и т.д.), тогда в период времени, когда уровень воды в водоеме опускается ниже его расчетного положения, предусматривают либо уменьшение расчетной осадки судов путем их недогруза, предварительной частичной разгрузки, либо отстой судов на рейде в ожидании повышения уровня, либо создание прорези у причалов без создания подходного канала.

Глубины в порту

Для обеспечения безопасного передвижения судна и его стоянки на акватории порта и на подходах необходимо иметь между днищем судна и дном водоема некоторый слой воды. Поэтому к расчетной осадке судна добавляют «запасы». Значения запасов определяют в зависимости от типа судна, его размерений, скорости перемещения по акватории и на подходах и др. факторов.

При разработке проекта портовой акватории определяют: навигационную глубину, необходимую для безопасного передвижения расчетного судна с заданной скоростью при самых неблагоприятных расчетных условий, по формуле:

Н_н= d +z₁+z₂+z₃+z_{0 ,} м; (7.1)

где d – осадка расчетного судна по основную летнюю грузовую марку “Л” с поправкой на изменение плотности (солености) воды, м;

z₁ – минимальный навигационный запас, м;

z₂ – волновой запас, м;

z₃ - скоростной запас, м;

z₀ – запас на крен судна вследствие неправильной его загрузки, перемещения груза, а так же при циркуляции судна, м.

Проектную глубину, по формуле:

Н_п= Н_н + z₄ , м; (7.2)

где z₄ – запас на заносимость (0,40 м< z₄<1,2 м).

Навигационный запас (z₁) необходим для обеспечения возможности перемещения судна с небольшой скоростью. Он исключает опасность потери судном управляемости и ударов днища об отдельные неровности дна. Его назначают в зависимости от вида грунта дна водоема и размерений судна.

Волновой запас (z₂)необходим в связи с тем, что при волнении судно совершает вертикальные колебания, сопровождаемые его качкой (продольной, поперечной, вертикальной). При этом судно получает деферент и крен, а также вертикальное перемещение, что приводит к увеличению заглубления оконечностей судна и опасности ударов днища о дно водоема. Волновой запас определяют в зависимости от длины расчетного судна и высоты волны повторяемостью 1 раз в 25 лет по распределению волн 3% обеспеченности. При этом вводится учет угла между направлением волнения и курсовым углом движущегося судна и стоящего на якоре.

Скоростной запас (z₃)– необходим потому, что при движении судно получает деферент на корму, обуславливающий увеличение его осадки по сравнению с расчетной для покоящегося судна. Дифферент, а следовательно и значение этого запаса зависит от скорости движения судна и его длины.

Запас на заносимость (z₄) - (технический запас) учитывают для акваторий портов и подходов к ним, подверженных заносимости. Устанавливают его значение, исходя из ожидаемой (по статистике) интенсивности отложения наносов в период между ремонтными дноуглубительными (черпаниями) работами, но не менее величины, при которой возможна производительная работа земснарядов (0,4 - 0,5 м), а при интенсивном отложении наносов может достигать величины 1-2 м.

Акватория порта

Размеры акватории порта и ее элементов определяют из условий безопасного входа, маневрирования и подхода судов к причалам, удобной и безопасной стоянки транспортных судов и работы портофлота и технических средств при выполнении грузовых и пассажирских операций, при снабжении, обслуживании и отстое судов.

Движение судов в порту может происходить своим ходом или с применением одного или нескольких буксиров. Последние используются при стесненной акватории и при постановке к причалу очень крупных судов.

Внутренняя акватория состоит из следующих основных элементов;

а) входного рейда (или маневровой зоны), предназначенного для маневрирования судов на акватории при входе или выходе в/из порта;

б) судовых ходов, предназначенных для движения судов на акватории при следовании в заданный район;

в) операционной акватории у причалов, предназначенной для маневрирования судов при подходе к причалам или отхода от них;

г) рейдовых стоянок, предназначенных для стоянки судов в ожидании постановки к причалам и производства перегрузочных операций.

Размеры основных элементов внутренней акватории определяются в соответствии с конкретными условиями естественного режима с учетом эксплуатационных и навигационных требований.

При входе в порт судно, как правило, должно двигаться прямолинейно и иметь пред собой достаточное водное пространство для снижения скорости, причем для быстрейшей остановки судно реверсирует, т.е. переводят на «задний ход». Пробег судна от момента перехода на «полный задний» до остановки зависит от начальной скорости маневрирования и может составлять 5-7 L_c при “среднем ходе” и 1-1,5 L_c при “самом малом”. При развороте судно движется по кривой циркуляции, близкой к окружности, составляющей от 3 до 5 L_с.

Входы в порт

Под «входом» в порт понимается совокупность технических элементов, обеспечивающих единовременный вход (или выход) одного судна: входных ворот, примыкающим к ним участка подходного канала и входного рейда, т.е. элементов, влияющих на безопасность и продолжительность ввода и вывода судов.

Входные ворота – расстояние в «свету» между головами оградительных сооружений.

За навигационную ширину входа принимается ширина по нормали к оси входа на навигационной глубине.

При одностороннем движении навигационная ширина входных ворот определяется по формуле:

B_x = B_c (B_o · K_vw · K_a · K_vd + 1), м; (7.3)

где В_с – ширина расчетного судна, м;

В_о – относительная ширина маневровой полосы, определяемая в зависимости от скорости течения и его курсового угла;

K_vw –коэффициент критерия управляемости, который определяется в зависимости от скорости прохождения ворот судном;

K_a, К_vd – безразмерные коэффициенты определяемые по нормам в зависимости от отношения парусностей надводного борта судна (с учетом надстроек) к подводной и водоизмещения расчетного судна (K_a).

Ширина входных ворот, рассчитанная по вышеприведенной формуле, должна удовлетворять условию B_х ≥ L_с. При наличии подходного канала ширина B_х (м) может быть уменьшена до 0,8L_с.

Угол между осью входа в порт и общим направлением береговой линии на подходе к порту должен быть не менее 30°. Направление оси входа должно составлять с направлением господствующих ветров угол не более 45°.

Пропускная способность входа в порт, то есть количество судов, которые могут войти и выйти через ворота порта за определенный промежуток навигационного времени Т (сутки, месяц, год):

судо-заходов (выходов); (7.4)

где Т – продолжительность навигационного промежутка времени (мин);

К_и – коэффициент использования входа в порт по времени, К_и =1;

К_мет – коэффициент, учитывающий увеличение продолжительности или прекращения операций входа/выхода судов через ворота порта по метеорологическим причинам (К_мет ≈0,7-0,8);

t₁ – продолжительность ввода судна, мин;

t₂ – продолжительность вывода судна, мин.

t₁≈ t₂≈20-50 мин (при длине фарватера до 5 км).

Пропускная способность портовых ворот должна быть не менее расчетного судооборота порта. В противном случае предусматривают двое или несколько ворот. Наличие двух или нескольких ворот, особенно ориентированных в разных направлениях, облегчает маневрирование судов, улучшает условия пожарной безопасности, ускоряет процесс освобождения акватории ото льда.

7.2.2 Входной рейд (Маневровая зона)

Входной рейд должен иметь такие размеры и плановые очертания, которые позволяют при сильном ветре осуществлять любые маневры при заходе/выходе в порт, а именно, гашение инерции судна, разворот судна собственными средствами на требуемый угол, отдачу якоря, а также проводить временную стоянку.

Если судно входит в порт без буксиров, то длина прямолинейного участка, где производится гашение скорости, l = 3,5-4,0 L_с.

Акватории входного рейда придают в плане очертание полного круга диаметром D = 3,5 L_c или полукруга (для стесненной акватории) R=2,5 L_с, причем круг или полукруг должны располагаться так, чтобы ось входа пересекала или касалась их.

Маневровая зона не должна накладываться на участки акватории, которые отведены для судовых ходов, операционных акваторий и рейдовых стоянок.

Для крупных судов L_c > 150 м, в стесненных условиях допускается устройство разворотного круга D ≥ 2 L_c на акватории, но при этом все маневровые операции на входе, а также при постановке судов к причалу и отходу от них выполняется с помощью буксиров и портовых лоцманов. Также их используют, когда для крупных судов входной рейд невозможно разместить на внутренней акватории.

Операционная акватория

Размеры операционной акватории определяются условиями обеспечения безопасности и удобства подхода и отхода при швартовых операциях и обслуживании расчетных судов с учетом возможного ее развития для приема судов перспективных типов. На размеры операционной акватории оказывает влияние начертание причального фронта, которое может быть: а) фронтальным, б) ковшовым, в) пирсовым.

Ширина операционной акватории при фронтальном расположении причалов при условии выполнения швартовных операций с помощью буксиров должна быть не менее:

В_о.а. =4В_рс + L_б, м (7.5)

где В_рс – ширина расчетного судна, м;

L_б – суммарная длина буксира-кантовщика и проекции длины троса на горизонтальную площадь, м.

Ширина операционной акватории измеряется по нормали к линии кордона до границы дноуглубления, либо до границы судового хода (транзитного).

При ковшовом начертании причальной линии:

В зависимости от возможности разворота судов ковши (бассейны) разделяются на узкие, в которых разворот судна не предусматривается, и широкие, в которых обеспечена возможность разворота судна с помощью буксира.

Для обеспечения разворота судна внутри широкого бассейна при двустороннем расположении причального фронта его ширина должна быть не менее:

В_т._б.≥2,0 (L_c+В_р.с.), м; (7.6)

а при одностороннем расположении причалов:

В_т._б=2,0 L_c + В _р.с, м. (7.7)

Допустимая наименьшая ширина узких бассейнов определяется в зависимости от длины бассейна, размерений судна и от расположения причалов (одностороннее или двустороннее) по Таблице 1.

Таблица 1

Ширина узких бассейнов (при использовании буксиров)

Длина бассейна, Количество причалов	Бассейны с односторонним расположением причалов (одиночно расположенный пирс)	Бассейны с двусторонним расположением причалов
Один	2Врс + Lб	3Врс + Lб
Два – три	4Врс + Lб	5Врс + Lб

Акватория, непосредственно прилегающая к входу в узкий бассейн, должна иметь размеры, позволяющие вписать в нее полуокружность радиусом 1,5L_c для организации разворотного места. При этом маневровые работы осуществляются с помощью буксиров. В случае если по условиям планировки размер прилагающей к бассейну акватории недостаточен, то необходимо предусмотреть специально отведенное разворотное место, позволяющее вписать в него окружность диаметром 2L_c .

Ширина акватории, прилегающей к причалам одиночно расположенного пирса, принимается по Таблице 1 для бассейнов с односторонним расположением причалов.

Рейды для отстоя.

Общее число рейдовых стоянок принимают не менее 30% от общего числа грузовых, вспомогательных, топливо-бункеровочных причалов порта.

Размер зоны безопасности между отдельными рейдами для отстоя судов:

В_без ≥0,2 L_c , м (7.7)

Глубина и площадь акватории внешнего рейда должна обеспечивать безопасную стоянку расчетного числа судов и их маневрирование. Естественная глубина внешнего рейда должна быть не более 50 м, рекомендуемая 20-25 м. Размеры внешнего рейда определяют в зависимости от числа рейдовых стоянок, принятого способа постановки судов на рейде. Грунт должен хорошо держать якоря. Желательны естественные укрытия от господствующих штормовых ветров и крупной зыби. Скорость течений не должна превышать 1,5 м/с.

Размеры внутренних рейдовых стоянок определяются способом постановки судна на рейде. При способе постановки судна на двух швартовых бочках, палах или на бочке у стенки, применяемом при стесненных условиях на внутренней акватории порта, ширина рейдовой стоянки определяется по формуле:

В_суд = В_рс (2N_с + 1), м; (7.8)

где N_с – количество судов на стоянке.