Проверка и уточнение принятых размеров поперечного сечения магистрального канала

Установленное в разделе 1.2. предварительное сечение канала проверяется и, если это требуется по результатам проверки, корректируется в соответствии с нижеизложенной методикой:

1. Коэффициент стеснения живого сечения канала не должен превышать значение 0,20 (СНиП 2.06.01-86г.), т.е.

k = ω_с/Ω ≤ 0,2 (3)

где ω_с = αb_cT_c — площадь погруженной части сечения расчетного судна по мидель-шпангоуту.

Здесь α — коэффициент полноты сечения судна по мидельшпангоуту.

В курсовом проекте принимаем:

α = 0,98 — для грузовых теплоходов и барж;

α = 0,85 — для пассажирских судов.

Если условие (3) не выполняется, то необходимо увеличить глубину канала. Увеличение глубины производится с шагом 0,5м до глубины 5,5м.

Если условие (3) не будет соблюдено при глубине 5,5м, то увеличивается ширина канала по дну последовательно на 5-10м.

2. Расчетная скорость судна (V_c) должна соответствовать условию

V_c ≤ 0,9V_кр(4)

Здесь V_кр — критическая скорость движения судна по каналу, определяемая по зависимости:

V_кр = (8cos³1/3[π + arcos(1 – k)])^0,5(gΩ/B)^0,5 (5)

Если условие (4) не выполняется, то увеличивают глубину канала, а затем и ширину, если это необходимо. π = 180^о; g = 9,81м/с².

3. Глубина канала должна удовлетворять условию:

Н_к ≥ Т_с + Δh₀ + Δh_ос + Δh_в + Δh_с + Δh_з, (6)

где Δh₀ — навигационный запас под днищем, принимаемый для нескальных грунтов равным 0,20м, для скальных – 0,35м;

Δh_ос — дополнительная осадка судна с дифферентом на корму при его движении.

Δh_ос = α ΔН (7)

где α — коэффициент, зависящий от размеров судна, принимаемый в соответствии с таблицей 1.;

ΔН — среднее понижение уровня воды в кaнале при движении судна.

ΔН = (V₁² – V_c²)/2g (8)

где V₁ — средняя скорость потока обтекания относительно судна.

V₁ = 1,16[(1 – k)+Fr₀²]^0,5cos1/3{π+arcos(2,6Fr₀/[(1-k)+Fr₀²]^1,5)}(2gH_k)^0,5, (9)

где Fr₀ = V_c/(2gH_к)^0,5

Δh_в = 0,3h_вв – Δh₀ — запас на ветровое волнение.

Здесь h_вв — высота ветровой волны.

Если Δh_в ≤ 0, то принимается Δh₀=0.

Δh_с = h_с – Δh₀ — запас на ветровой сгон воды в канале.

Здесь h_с — наибольшая величина сгона воды в канале.

Если Δh_с ≤ 0, то принимается Δh_с=0.

Δh_з — запас на заносимость.

В курсовой работе принимаем

Δh_в = Δh_с = Δh_з = 0

Таблица 1 - Значения коэффициента α в формуле (7)

Ic/bc	9…7	7…5	5…3,5
α	1,1	1,25	1,4

4. Ширина канала В_ос на уровне грузовой осадки расчетного судна

должна быть не менее ширины В_∂, вычисленной по формуле (10) с учетом отклонения судна от курса вследствие рысканья или дрейфа под действием ветра и течения.

В_∂ = η(I_csinθ + b_ccosθ + 0,2b_c) (10)

где η — коэффициент, принимаемый для одностороннего движения судов равный 1,15, для двустороннего — 2,0;

θ — угол дрейфа, вычисляемый по формуле (11) и принимаемый не менее 2.

θ = arctg{[(V_поп)_т + (V_поп)_в]/ V_с}, (11)

где V_с — скорость движения грузовых судов при их расхождении (принимается равной заданной скорости движения по каналу);

(V_поп)_т, (V_поп)_в — скорости перемещения судна нормально к оси судового хода соответственно от действия поперечного течения воды в канале и от действия ветра.

(V_поп)_т принять равной 0,25м/с (снос).

Поперечная составляющая скорости дрейфа судна определяется из условия, что сила давления ветра на площадь надводной части корпуса судна с надстройками равна величине силы сопротивления воды движению судна лагом:

С(V_в²/16)ω_в = αβ(γ/g)ω_л(V_поп)_в² (12)

где С — аэродинамический коэффициент, для грузового судна С=1,4;

V_в — нормальная к оси канала составляющая скорости ветра, V_в=12м/с;

ω_в, ω_л — площади корпуса судна в диаметральной плоскости соответственно надводной и подводной частей;

ω_в = I_ch_б;

ω_л = 0,9I_cT_c

для грузового судна

ω_в = 138*1,7 = 234,6м²;

ω_л = 0,9*138*3,6 = 447,12м²

для пассажирского

ω_в = 65*1,7 = 110,5м²;

ω_л = 0,9*65*1,9 = 111,15м²

h_б — средняя высота надводного борта (см. исходные данные 1,7м);

β — коэффициент, учитывающий влияние ограниченной глубины в канале на сопротивление движению судна лагом.

β = (Н_к/[Н_к - Т_с])^3/2

α — коэффициент сопротивления равный ≈0,5 для безграничного фарватера;

γ — удельный вес воды, γ=1000^кг.с/_м³

Если ширина канала В_ос окажется меньше, чем В_∂, вычисленная по формуле (10), то следует увеличить ширину канала по дну.

Учет действия поперечного течения на судно производится на участках расположения водосбросных и водозаборных сооружений, а также на криволинейных участках судоходных каналов.

С целью оценки влияния бокового течения (сноса) на угол дрейфа и, как следствие, на увеличение ширины канала, в курсовой работе проверку ширины канала на уровне грузовой осадки расчетного судна произведем дважды:

- с учетом бокового течения (V_поп)_т=0,25м/с;

- без учета бокового течения (сноса) (V_поп)_т=0м/с.

Для дальнейших расчетов принимаем результат, полученный при (V_поп)_т=0.

5. Скорость потока обтекания относительно берега V_б, соответствующая принятой скорости движения расчетного судна, не должна размывать ложе канала, т.е.

V_б ≤ 1,2V_нр (13)

где V_б = V₁ – V_с;

V_нр — неразмывающая скорость грунтов ложа канала (см. табл.1)

Таблица 2 — Неразмывающие скорости для грунтов ложа канала.

№ п/п	Наименование грунтов	Неразмывающая скорость, Vнр, м/с
	Песок	0,6…0,8
	Супесь	0,7…1,0
	Суглинок	0,7…1,2
	Глина	0,7…1,5
	Ил	0,5

Если условие (13) не выполняется, то или укрепляют подводные откосы с заложением m₁ трудноразмываемым грунтом, либо увеличивают сечение канала.