Основные расчетные характеристики порта

По заданной величине грузооборота с учетом параметров расчетных судов и местных условий рассчитывают основные характеристики порта: длину причального фронта, площадь и глубину акватории, отметку территории и объема складов.

Причалы являются основной производственной единицей порта. Установление оптимальных плановых и высотных размеров причалов имеет важное значение для их строительства и эксплуатации. Необходимая пропускная способность причалов, удобство и безопасность швартовки и стоянки судов под погрузо-разгрузочными операциями обеспечивается достаточной длинной причального фронта, соответствующими глубинами и размерами акватории водных подходов к причалам.Для удобного размещения береговых портовых сооружений и оборудования, обеспечения быстрого и безопасного выполнения портовых операций также необходимы достаточные плановые размеры береговой территории.

7.1. Длина причалов

Длиной берегового причала L_пр(Рис.7.1) называется протяженность причального фронта, необходимая для установки одного расчетного судна.

Длина сухогрузных и пассажирских причалов, расположенных в пределах общего причального фронта, определяется по формуле:

L_пр = L_суд + d

Длина отдельно стоящих причалов определяется по формуле:

L_пр = L_суд

где L_пр – необходимая длина причала, м;

L_суд – габаритная (наибольшая) длина расчетного судна, м.

Расстояние d в метрах между соседними судами, стоящими у причалов (Рис.7.1), принимают по нормам технологического проектирования портов в зависимости от габаритной длины и типа расчетного судна, а так же от типа причального сооружения. Это расстояние колеблется в пределах от 8 до 25 м.

При различной компоновки причалов их расчетная длина может изменяться в соответствии со схемами компоновки причального фронта.

Общая длина причального фронта подсчитывается по формуле

 

L_п =

 

где, n_n1- число причалов для отдельных видов грузов,

L_n1- длина соответствующего причала.

7.2. Размеры акватории порта

Площадь акватории порта должна быть достаточной для маневрирования входящих в порт и уходящих из порта судов, удобной для стоянки судов на рейде и безопасной для стоянки судов у причалов по грузовым операциям и для выполнения местных маневрирований судов при подходе к причалам и во время отхода от них. Обычно эта площадь определяется путем построения возможных линий движения судов к каждому причалу с необходимым радиусом поворота расчетного судна.

Размеры акватории подхода к причалам

Длина водного подхода к береговым причалам обычно соответствует длине причального фронта.

Ширина водного подхода В_подх. устанавливается в зависимости от принятой схемы швартовки судов для данного типа причального фронта.

В случае откосного профиля берега и швартовки двух судов к плавучему сооружению (дебаркадеру, плавучему крану) В_подх. определяется (Рис. 7.1, б) по формуле:

В_подх. = a + B_деб + 2В_суд + с

где а – расстояние от уреза воды до берегового борта дебаркадера;

В_деб – габаритная ширина дебаркадера;

В_суд – габаритная ширина судна;

с – ширина охранной зоны.

Охранная зона служит для предупреждения возможного навала проходящих судов на стоящие у береговых причалов суда. На прямолинейных участках при ограниченной ширине судоходной части русла принимается с = (1 2)В_суд. На участках с прижимным течением и криволинейной трассой судового хода принимают с = (3 5)В_суд.

При швартовке судов непосредственно к береговому причальному сооружению вертикального профиля (Рис. 7.1, в) ширина водного подхода В_подх. определяется по формуле:

В_подх. = 2В_суд + с

Операционная акватория по форме и размерам зависит, прежде всего, от начертания причального фронта и всеми своими характеристиками должна отвечать требованиям удобства и безопасности маневрирования судов при швартовке и перегрузочных операциях.

У фронтальных причалов операционная ширина акватории назначается не менее 5-7 кратной ширины расчетного транспортного судна.

У пирсов или вырытых на берегу портовых бассейнах оперативная ширина определяется в зависимости от конфигурации. В широких бассейнах – не менее 10В, при необходимости разворота судов – не менее 14В, в узких бассейнах – не менее 8В.

Для рейдовых причалов размеры операционной акватории принимают в зависимости от способа постановки судна на рейде:

¾ на одном якоре определяющим является круг диаметром D=2(L_c+l_к), где l_к – длина швартового каната (не менее 8 глубин);

¾ при одиночном буе или пале – D=2(L_c+l_ш+ l) и т.д.

7.3. Глубины акватории порта

Навигационная глубина акватории порта является одной из важнейших его характеристик. Желательно иметь большие глубины для обеспечения приема любых судов независимо от положения уровня воды в течение всей навигации. Однако увеличение глубин связанно и с большими затратами на дноуглубление и со значительным увеличением стоимости причальных сооружений. Поэтому при назначении глубин, прежде всего, тщательно учитывают гидрологический режим акватории и возможную перспективу его изменения. Расчетное судно выбирают также с учетом перспективного развития порта и возможного увеличения размеров судов, посещающих порт. Последнее очень важно для определения расчетной глубины у причалов, так как обычные их конструкции не позволяют последующего увеличения глубины путем углубления. Вследствие специфических особенностей речных и морских портов определение глубин для них следует рассматривать раздельно.

В соответствии с нормами технологического проектирования проектная навигационная глубина акватории порта в первую очередь зависит от осадки груженного расчетного судна Т_с и определяется по формуле:

Н_пр = Т_с + Z₁ + Z₂ + Z₃ + Z₄,

где Т_с – грузовая осадка расчетного судна;

Z₁ – навигационный запас под днищем;

Z₂ – запас глубины на дифферент судна или во время его движения к причалам в условиях ограниченной глубины;

Z₃ – запас глубины на волнение;

Z₄ – запас глубины на заносимость.

Навигационный запас Z₁ зависит от характеристики водного пути, размеров судов и вида грунтов дна и определяется Правилами плавания.

Дифферент судов может появляться и при движении (на подходах к причалам) и погрузке и разгрузке у причалов и принимается от 0,3м до 0,15м.

Запас глубины на волнение принимают равнымZ₃=0,3h - Z₁, где h – высота волны. Учет волнового запаса имеет смысл до тех пор, пока он будет положительным.

Запас глубины на заносимость акватории порта Z₄ определяется по ожидаемой интенсивности отложений наносов за период между дноуглубительными работами, которые обычно проводятся через два-три года. При этом величина отложений должна быть не меньше 0,4м, так как дноуглубление при меньшей толщине слоя неэффективно.

Глубина акватории отсчитывается от условной плоскости уровня воды – низкого судового уровня определенной обеспеченности (Рис. 7.2). Для морских портов с большим судооборотом расчетных судов обеспеченность расчетного уровня принимается равной 98-99% по графику многолетней продолжительности стояния фактических уровней за навигационный период. В речных условиях с большой амплитудой колебания уровней воды расчетный уровень устанавливается обеспеченностью 85-99% в зависимости от категорий портов.

7.4. Отметка территории порта

Отметка территории порта (Рис. 7.2) обычно назначается из условия незатопляемости во время стояния высоких уровней воды. Это необходимо для бесперебойной работы перегрузочного оборудования, для нормального функционирования подземных коммуникаций и сохранности грузов.

В речных портах отметку территории Z₁ назначают на уровне пика половодья с расчетной вероятностью превышения уровня воды для портов I категории – 1%; II и III категорий – 5%.

Для обеспечения удобных подходов сухопутного транспорта иногда бывает целесообразно повышать отметку территории порта.

В морских портах отметка территории назначается исходя из двух норм – основной и поверочной. Основная норма устанавливает возвышение кордона, обеспечивающее удобство производства перегрузочных операций, работу сухопутного транспорта и нормальную работу подземных коммуникаций. Поверочная норма устанавливает возвышение кордона, обеспечивающее незатопляемость территории причалов. Минимальное возвышение территории в первом случае – 2,0м, во втором – 1,0м.

Для причалов, которые могут быть подвержены воздействию волн высотой более 0,5м, возвышение кордона должно быть достаточным, чтобы гарантировать от захлестывания воды на территории порта, а для свайных сооружений эстакадного типа – от ударов волн о ростверк снизу.

7.5. Портовые склады

Несмотря на все видимые преимущества «прямого варианта» значимая часть грузов проходит через склад.

Необходимость устройства в портах складов объясняется следующими причинами:

А) - различные режимы работы водного и сухопутного транспорта

-различии в грузоподъёмности судов и сухопутных транспортных единиц

-несовпадение графиков движения водного и сухопутного транспорта

Б) необходимостью заблаговременного приёма и накапливания грузов, поступающих мелкими партиями, чтоб уменьшить простом судов и сухопутного транспорта; кратковременное хранение прибывающих в порт грузов для взвешивания, маркировки, сортировки, специальной обработки перед их погрузкой в суда, железнодорожные вагоны и автомашины; сезонность грузов, отбора проб, переупаковке, таможенный досмотр и т.п.

Портовые склады – важный элемент портового хозяйства. Они обеспечивают хранение грузов, защиту их от повреждений и подготовку для дальнейшего следования.

Склады должны удовлетворять следующим требованиям:

А) Соответствие ёмкостей установленному грузообороту;

Б) Прием и выдача грузов в минимальное время;

В) Механизация внутрискладских работ;

Г) Рациональное расположение складов по отношению к причалам, наличие развитых железных и автомобильных дорог и обеспеченность беспрепятственного проезда малогабаритного безрельсового транспорта и погрузчиков.

Д) достаточная освещённость;

Е) Создание условий для круглосуточной работы, обеспечение сохранности груза, пожарной безопасности, техники безопасности и охраны труда.

Ж) достаточно прочное покрытие полов;

З) Весовое хозяйство и специальный инвентарь

Помещения для хранения инвентаря, санитарно-бытовые и офисные помещения;

Необходимые средства связи

Специализированных складах отопление и вентиляция и т. Д.

Портовые склады разделяют по видам грузов, расположенные на территории порта, этажности, материалу и конструктивным особенностям.

На тип и конструкцию склада влияют вид грузов, продолжительность их хранения, направления перевозок, особенности операций, выполняемых в складе, размеры территории, на которой возводятся склады, и материалы, из которых они сооружаются.

Специализация складов по видам грузов и их группам необходима в связи с тем, что многие грузы имеют специфические физико-химические показатели, требующие особые условия хранения, а в ряде случаев не допускающие совместного хранения с другими видами грузов.

Склады классифицируются по следующим признакам:

1) по назначению и видам грузов:

a) общего назначения;

б) специализированные: для скоропортящиеся грузов; со специальными перегрузочными установками для хранения калийной соли, апатита руды и др.; для взрывоопасных и легковоспламеняющихся грузов и др.

в) вспомогательного назначения: материально-технического и продовольственного снабжения флота, производственных подразделений порта.

2) по продолжительности хранения:

А) транзитные склады для краткосрочного хранения грузов с целью компенсации неравномерности работы водного и сухопутного транспорта, сроки хранения от 2-12 дней, располагаются такие склады в непосредственной близости от кордона.

Б) базисные склады служат для накопления и длительного хранения грузов, сроки хранения могут длится несколько месяцев. Располагаются базисные склады в тыловой зоне.

3) По направлению: для экспортных, импортных грузов.

4) по расположению на территории склады подразделяются на прикордонные и тыловые.

Прикордонные размещаются в непосредственной близости от причального фронта на расстоянии до 50м от линии кордона и предназначены в основном для кратковременного хранения грузов, поступающих непосредственно с судов.

Тыловые грузовые склады располагаются во второй и последующих линиях за прикордонными путями и используются обычно для накопления грузов, подлежащих передачи на морские суда.

5) По ведомственной принадлежности, но участвуют в основных технологических процессах и являются также портовыми складами зерновых элеваторы, холодильники и т. д.

6) По конструктивному исполнению одного, двух и многоэтажные.

В зависимости от хранения грузов применяют склады открытого типа, навесные и склады закрытого типа. На открытых складах хранят преимущественно навалочные грузы (уголь, руду, минерально-строительные материалы, а также товарно-штучные грузы, не портящиеся от атмосферных осадков и температурных колебаний). Под навесами можно хранить малоценные и тяжеловесные грузы которые необходимо защищать от атмосферных осадков и прямого воздействия солнечных лучей.

Закрытые склады предназначаются для хранения ценных грузов, предназначаются для хранения ценных грузов, подвергающихся порче от атмосферных осадков и температурных колебаний.

Открытые склады представляют собой площадку, расположенную на уровне портовой территории (Рис 7.3,а) или платформу (рис 7.3, б), возвышающихся над портовой территории на 1,1-1,2 м.

Навесы устраивают как над площадками, так и над платформами (рис.7.3, в).

Закрытые склады бывают четырёх типов: одноэтажные и многоэтажные обычного типа преимущественно для штучных грузов (Рис 7.3, г, д); силосного (Рис 7.3, е) и бункерного (Рис 7.3, ж) типов - для зерновых грузов; шатрового типа – для пищевой соли и химических грузов, перевозимых навалом (Рис 7.3, з)

 

Рис. 7.3.Схемы портовых складов.

По архитектурно-конструктивным признакам закрытые склады характеризующихся этажностью, количеством пролётов, материалом и конструкцией организующих элементов и перекрытия.

Размеры складов должны быть такими, чтобы обеспечивалась нормальная и высокоэффективная работа перегрузочных устройств, транспортного и другого оборудования.

Важное значение имеет и расположение складов, так как пути перемещения грузов между причалами, подъездными путями и местом хранения грузов и т. д. должны быть кратчайшими.

Конструкцию склады увязывают с технологическим процессом перегрузки и применяют при этом внутрискладской механизацией. Лучшим типом прикордонного склада является одноэтажный склад (рис. 7.4, а, в). Однако из-за дефицита территории в портах приходится строить двух и многоэтажные склады (рис. 7.4, б).

 

 

 

 

Рис.7.4. Одно – и многоэтажные склады:

а – одноэтажный склад; б – многоэтажный склад; в – транзитный одноэтажный склад, соединенный галереей с тыловым многоэтажным складом

Определение вместимости и площади складов.

Размеры складов определяют главным образом их расчетной вместимостью и необходимой площадью. Способы определения вместимости и складов зависят от типа складов: прикордонные-краткосрочного хранения; тыловые-долгосрочного хранения, совмещенные. Существенное значение при этом имеет и вид груза. Рассмотрим в основном расчеты, относящиеся к складам краткосрочного хранения для штучных грузов. Для других видов грузов общий метод расчета остаются в силе, но используемые расчетные коэффициенты должны быть уточнены в каждом отдельном случаи.

Для складов долгосрочного хранения нормированным методом вместимостью, не определяется, а назначается кратной месячному грузообороту обслуживаемых причалов, например равной тре-четырёх месячным грузооборотам.

Расчетная (минимальная) вместимость склада для одного причала может быть приближенно определена с учётом обеспечения погрузки или разгрузки одного судна по формуле

Е = K_слD + l₃

Где К_сл - коэффициент сложности исходящего грузопотока, равный 1,0-1,3 для однородного и 1,3-1,6 для смешанного груза; для входящего грузопотокаК_сл=1;

D- грузоподъёмность расчётного судна (наибольшего из судов, обслуживаемых на данном причале), т;

l₃ - Запас ёмкости на несовпадение обработки судов и подвижного состава, равный в зависимости от равномерности подхода судов 2-4 суточному запасу, но не превышающий 1,5.

Общая вместимость складов для нескольких причалов одинаковой специализации

Е₀ = K + l₀

где K_н - коэффициент, учитывающий несовпадение во времени скопления наибольших остатков грузов на рассматриваемых причалах, снижаемый до 0,9 при двух причалах, а при нескольких причалах и более (но не менее 0,75).

l₀ – запас вместимости, учитывающий задержки с отправкой грузов, не готовых по коммерческим причинам, равный 15-25% вместимости для экспортных и 5-10% для импортных грузов.

Необходимая площадь склада может быть определена из формулы

П=Е / qK_u

где q – технологическая нагрузка от складируемого груза (от отношения массы груза к занятой или площади), колеблющиеся при нормативной эксплуатационной нагрузке на пол склада, равной 20,40,60 кПа в пределах 12,5-17,5; 16,5-34,0; 17,0-52,5 Кн. соответственно;

K_u – коэффициент использования склада (отношения площади, занятой грузом, к общей площади склада), изменяются в зависимости от типа склада и грузов в пределах от 0,5 до 0,8.

Полезную высоту склада – от пола до низа несущих конструкции покрытия или междуэтажного перекрытия – надлежит принимать:

а) для одноэтажных складов от 6м до 8м в зависимости от перерабатываемых грузов b складской механизации.

б) в многоэтажных складах: первый этаж-6м, остальные - не меньше 4,5м.

Длина одноэтажных складов обычно соответствует длине обслуживаемых судов. По пожарной безопасности длинные склады разбивают на отсеки поперечными стенами.