Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
ПОДХОДНЫЙ КАНАЛ
ПОДХОДНЫЙ КАНАЛ

ПОДХОДНЫЙ КАНАЛ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к области гидротехники и предназначено для строительства новых и реконструкции существующих подходных каналов морских и речных портов, баз флота, судостроительных и судоремонтных заводов, а также соединительных каналов и судопропускных сооружений, эксплуатируемых, в основном, в условиях замерзающих акваторий. В случае, когда длина l канала составляет не более 30 значений наименьшей его ширины b по дну, канал на всей своей длине l выполнен переменной ширины по дну. В начале от голов оградительных молов, расположенных на изобате, обеспечивающей проход расчетного портового ледокола с возможностью околки льда вокруг головы каждого оградительного мола, канал имеет наименьшую ширину b по дну, затем он постепенно расширяется в одну или в обе стороны от оси канала до наибольших величин bp, составляющих соответственно от полутора до пяти или от трех до десяти значений наименьшей его ширины b по дну в конце канала у изобаты, где естественная глубина в водоеме равна проектной глубине d канала. В случае, когда длина канала превышает 30 значений наименьшей его ширины b по дну, длина lp расширяющейся части канала, имеющей наибольшую ширину Dp по дну в конце канала у изобаты, где естественная глубина воды в водоеме равна проектной глубине d канала, составляет не более 30 значений наименьшей ширины b канала по дну. На остальной части длины канала сохраняется постоянная наименьшая ширина b по дну. За одной или обеими верхними бровками канала с наветренной стороны или со стороны течения он оборудован сквозными противоледовыми ограждениями в виде ряда одиночных опор, размещенных по линиям, параллельным верхним бровкам канала. Канал также снабжен установкой для обогрева воды в нем и прилегающих к нему зонах водоема в зимний период. Изобретение обеспечивает повышение пропускной способности подходных каналов, в том числе эксплуатируемых при ледовой обстановке, и снижение при этом ледовой аварийности. 2 с. и 2 з.п.ф-лы, 9 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2139386
Класс(ы) патента: E02B5/04
Номер заявки: 97113274/13
Дата подачи заявки: 25.07.1997
Дата публикации: 10.10.1999
Заявитель(и): Товарищество с ограниченной ответственностью Научно- производственное предприятие "Эксна"
Автор(ы): Силин А.В.; Златоверховников Л.Ф.; Крамаренко А.В.; Колосов М.А.; Егоров А.В.
Патентообладатель(и): Товарищество с ограниченной ответственностью Научно- производственное предприятие "Эксна"
Описание изобретения: Изобретение относится к области гидротехнического строительства, преимущественно к подходным каналам морских и речных портов, баз флота, судостроительных и судоремонтных заводов, а также к соединительным каналам и судопропускным сооружениям, эксплуатируемым, в основном, в условиях замерзающих акваторий при наличии вдольбереговых течений и преобладающих ветров поперечных направлений по отношению к оси каналов.
Как известно, все современные подходные каналы неполного профиля морских и речных портов, а также соединительных каналов, имеют постоянную ширину по дну, которая зависит от того, предназначены ли каналы для одностороннего или двухстороннего движения расчетных судов. При этом уширения каналов, обеспечивающие безопасность движения по ним указанных судов, выполняются только в местах сопряжения колен (см. [1], с. 19-26, рис. 6), а на каналах, предназначенных для одностороннего движения расчетных судов, - в специально выделенных местах, где производится обгон расчетных судов или осуществляется их отстой при расхождении со встречными расчетными судами.
Так, например, известен неогражденный подходный канал устьевого порта Архангельск, включающий речной участок, начинающийся у г. Архангельска и проходящий по Корабельному рукаву р. Северная Двина, а также по р. Маймакса, и морской участок, проложенный в Двинском заливе через Березовый бар и заканчивающийся у изобаты, где естественная глубина в заливе равна проектной глубине канала, причем оба участка имеют неполный профиль при постоянной ширине по дну каждого из них (см. [2], с. 110-111, рис. 42).
Недостаток этого подходного канала заключается в том, что его морской участок, проложенный в Двинском заливе, имеет на всем протяжении постоянную ширину по дну, в том числе и у изобаты, где естественная глубина в заливе равна проектной глубине канала. При этом, в значительной степени затруднен заход расчетных судов в канал со стороны моря, особенно при проводке их, в условиях ледовой обстановки, с помощью портовых ледоколов, а также при ветрах и течениях поперечного направления по отношению к оси канала.
В таких условиях снижается безопасность судоходства по каналу и увеличивается возможность аварийности, в том числе и ледовой.
Кроме того, из-за отсутствия ограждения на морском участке канала, возможно появление в канале мощных ледовых полей, затрудняющих работу портовых ледоколов, которые осуществляют проводку расчетных судов по каналу.
Все указанные обстоятельства обусловливают увеличение продолжительности прохождения расчетных судов по каналу и, таким образом, приводят к сокращению его пропускной способности.
При этом значительно возрастают эксплуатационные расходы, связанные с проходом расчетных судов по каналу и их ледокольной проводкой, а также с ремонтом судов при ликвидации последствий аварийности, в том числе и ледовой.
Известен также морской подходный канал устьевого порта Санкт-Петербург, где часть канала, расположенная в Финском заливе, включает огражденный участок, находящийся между парными ряжевыми дамбами, и примыкающий к нему неогражденный участок, причем оба участка имеют неполный профиль при постоянной ширине по дну; при этом огражденный участок начинается у ворот порта, а неогражденный участок заканчивается у изобаты, где естественная глубина в заливе равна проектной глубине канала (см. [2], с. 79, 80, рис. 30 и [3], с. 121, рис. 33, принят за прототип).
Недостатком данного походного канала является его постоянная ширина по дну на всем протяжении канала, в том числе и у изобаты, где естественная глубина в Финском заливе равна проектной глубине канала, поскольку в этих условиях требуется дополнительное маневрирование при заходе расчетных судов в канал со стороны моря, как в узкость.
Особенно затруднен заход расчетных судов в канал со стороны моря при их проводке портовыми ледоколами в условиях ледовой обстановки, а также при наличии ветров и течений поперечных направлений по отношению к оси канала, которые могут создать аварийную ситуацию в случае дрейфа льда или расчетного судна, когда создается опасность навала последнего на какое-либо гидротехническое сооружение, расположенное рядом с каналом, или посадки его на откосы канала.
Кроме того, наличие на огражденном участке канала сплошных двухсторонних ограждений большой протяженности в виде парных ряжевых дамб в условиях ледовой обстановки, затрудняет работу портовых ледоколов, производящих проводку расчетных судов по каналу, так как при многократном взламывании льда при проводке происходит ухудшение ледовой обстановки из-за наращивания толщины ледяного покрова в канале, поскольку взломанный лед не может быть вытеснен расчетными судами или вынесен течениями за пределы указанных сплошных ограждений.
Ограничения и сложности, возникающие во время проводки расчетных судов по каналу при ледовой обстановке, снижают его пропускную способность и, в конечном итоге, приводят к значительному увеличению затрат, связанных с эксплуатацией канала в зимних условиях и судоходством в целом.
Задачей изобретения является повышение безопасности судоходства на подходных каналах в условиях замерзающих акваторий при наличии вдольбереговых течений и господствующих ветров поперечных направлений по отношению к оси каналов, а также снижение эксплуатационных затрат, связанных с прохождением судов по каналам, в том числе при их ледокольной проводке.
Для решения указанной задачи в известном подходном канале, включающем огражденный и неогражденный участки, имеющие неполный профиль с огражденным участком, начинающимся от голов оградительных молов, образующих ворота порта, и неогражденным участком, примыкающим к огражденному и заканчивающимся у изобаты, где естественная глубина воды в водоеме равна проектной глубине канала, согласно изобретению, в случае, когда длина l канала составляет не более 30 значений наименьшей его ширины b по дну, канал на всей своей длине l выполнен переменной ширины по дну, причем, если в начале канала у голов оградительных молов, расположенных на изобате, обеспечивающей проход расчетного портового ледокола с возможностью околки льда вокруг головы каждого оградительного мола, канал имеет наименьшую ширину b по дну, то затем он постепенно расширяется, в зависимости от местных условий, в одну или в обе стороны от оси канала до наибольших величин bр, составляющих соответственно от полутора до пяти или от трех до десяти значений наименьшей его ширины b по дну в конце канала у изобаты, где естественная глубина воды в водоеме равна проектной глубине d канала.
В известном подходном канале, включающем огражденный и неогражденный участки, имеющие неполный профиль с огражденным участком, начинающимся от голов оградительных молов, образующих ворота порта, и неогражденным участком, примыкающим к огражденному и заканчивающимся у изобаты, где естественная глубина воды в водоеме равна проектной глубине канала, согласно изобретению в случае, когда длина l канала превышает 30 значений наименьшей его ширины b по дну, длина lр расширяющейся части канала, имеющей наибольшую ширину bр по дну в конце канала у изобаты, где естественная глубина воды в водоеме равна проектной глубине d канала, составляет не более 30 значений наименьшей ширины b канала по дну; при этом на остальной части длины канала сохраняется постоянная наименьшая ширина b по дну.
В случае уширения канала по дну в одну из сторон от его оси, за верхней бровкой канала, с наветренной стороны или со стороны течения установлено противоледовое ограждение в виде ряда одиночных опор, размещенных по линии, параллельной верхней бровке, а в случае уширения канала по дну в обе стороны от его оси аналогичные противоледовые ограждения установлены уже по обеим сторонам канала за его верхними бровками, и каждый ряд одиночных опор также размещен по линии, параллельной соответствующей верхней бровке канала, причем противоледовые ограждения, начинающиеся от голов оградительных молов, имеют протяженность lо не менее трети и не более половины длины l канала; при этом в каждом ряду одиночных опор расстояния lвс в свету между головой оградительного мола и ближайшей к нему одиночной опорой и между всеми остальными смежными одиночными опорами составляют не менее трехкратной ширины Bпл расчетного портового ледокола, но не более половины длины Lс расчетного судна, проходящего по каналу.
Кроме того, канал снабжен установкой для обогрева воды в нем и в прилегающих к каналу зонах водоема, использующей теплую воду, подающуюся, например, от охлаждающих устройств промышленных предприятий, и включающей систему автоматического регулирования расхода поступающей теплой воды и ее температуры, а также трубопроводы, смонтированные из перфорированных труб и проложенные по дну канала и по дну водоема соответственно у нижних бровок канала и за его верхними бровками, параллельно бровкам, причем система автоматического регулирования расхода теплой воды и ее температуры выполнена с возможностью поддержания на поверхности воды ледяного покрова с заданной ограниченной толщиной льда.
Предельные размеры расширяющейся или раструбной части канала принимаются в зависимости от наименьшей ширины b канала по дну, которая представляет собой проектную ширину канала по дну, устанавливаемую в соответствии с действующими Нормами (см. [1], с. 10-11, рис. 1, с. 19-26).
Определяющими размерами расширяющейся части канала являются наибольшая ширина bр по дну канала и наибольшая ее длина lр.
Наибольшая ширина bр по дну расширяющейся части канала, которая находится при одностороннем уширении от оси канала в пределах от полутора до пяти значений наименьшей ширины b канала по дну и при двухстороннем уширении от оси канала - в пределах от трех до десяти значений наименьшей ширины b канала по дну, а также наибольшая длина lр расширяющейся части канал установлены исходя из технико-экономических соображений.
При реализации предлагаемого решения в конкретных условиях размеры расширяющейся части канала должны быть уточнены с учетом местных гидрометеорологических факторов, в том числе ледовой обстановки, направления и скорости дрейфа льда, вдольбереговых течений и господствующих ветров.
Наименьшая длина противоледовых ограждений обычно устанавливаемая, начиная от голов молов порта, принята равной третьей части длины подходного канала на основе анализа имеющихся аналогов, в том числе, например, подходного канала порта Санкт-Петербург, оборудованного на части своей длины сплошными ограждениями, выполненными в виде парных дамб.
Наибольшая длина противоледовых ограждений исходя из технико-экономических соображений принята равной половине длины l канала.
Наименьшее расстояние в свету между одиночными опорами противоледовых ограждений принято равным трехкратной ширине Bпл расчетного портового ледокола с учетом наименьшей безопасной ширины при проходе его в узкости между любыми двумя смежными одиночными опорами или между головой оградительного мола и первой одиночной опорой.
Наибольшее расстояние в свету между одиночными опорами противоледовых ограждений принято из условия ограничения величины льдин, которые во время их дрейфа могут поступать в канал, до таких наибольших размеров, при которых все еще будет обеспечен безопасный проход расчетного судна по каналу.
Это расстояние установлено исходя из практики судоходства в каналах при наличии ледяных полей и отдельных льдин, дрейфующих во вдольбереговом направлении, и составляет обычно около половины длины Lс расчетного судна.
Основной технический результат, получаемый при эксплуатации предлагаемого подходного канала, заключается в увеличении его пропускной способности, особенно в зимний период при тяжелой ледовой обстановке, и в повышении безопасности судоходства, в частности, из-за снижения ледовой аварийности, а также в уменьшении затрат на судоходство в целом, когда оно осуществляется в сложных гидрометеорологических условиях.
Пропускная способность канала повышается благодаря наличию у канала расширяющейся части и более легкого ледового режима, создаваемого в результате реализации предлагаемого решения,
Вследствие этого обеспечивается облегчение и ускорение прохода расчетных судов по каналу, сокращение времени использования расчетных портовых ледоколов для проводки расчетных судов, а также снижение или даже исключение вынужденных простоев судов при тяжелой ледовой обстановке.
При этом даже при вдольбереговых течениях и ветрах поперечных направлений по отношению к оси канала, существенно улучшаются условия прохода расчетных судов по каналу.
Такие условия создаются благодаря тому, что канал окаймлен с одой или с двух сторон противоледовыми ограждениями, каждое из которых выполнено в виде ряда одиночных опор, позволяющих задерживать или разрушать ледяные поля по мере их дрейфа под углом к оси канала.
Кроме того, для обогрева воды в канале и в примыкающей к нему зоне водоема предусмотрена подача теплой воды, поступающей по трубопроводам, выполненным из перфорированных труб, которые проложены по дну канала и водоема у нижних бровок и за верхними бровками канала, параллельно им. При этом используемая в процессе подачи теплой воды система автоматического регулирования расхода поступающей теплой воды и ее температуры позволяет поддерживать на поверхности воды ледяной покров заданной толщины, при которой лед не торосится, но легко разрушается расчетными портовыми ледоколами и расчетными судами.
Возникновение аварийной ситуации, связанной с прохождением расчетных судов по каналу в зимних условиях маловероятно, так как вход расчетных судов в расширяющуюся часть канала и выход расчетных судов из нее становится значительно менее сложным.
В частности, из-за увеличения возможности маневрирования расчетных судов и расчетных портовых ледоколов на этой части канала будет значительно снижена вероятность аварийной посадки расчетного судна на откосы канала.
В зимних условиях уменьшится также опасность повреждения расчетных судов льдом при их прохождении по каналу в связи с тем, что на канале всегда будет поддерживаться облегченная ледовая обстановка, благоприятная для судоходства.
Анализ известных технических решений в рассматриваемой области гидротехнического строительства и сопоставление их с предлагаемым решением позволяют установить следующее.
Известны, например, кустовые ледорезы с наклонным режущим ребром и ледорезы других конструкций, предназначенные для предохранения элементов гидротехнических сооружений, в части устоев мостов, от ударов льдин во время ледохода по рекам (см. [4], с. 241-244, рис. 160,а, 161,а).
Указанные ледорезы служат также для дробления ледяных полей и направления плывущих льдин в пролеты мостов. Конструкция таких ледорезов должна воспринимать воздействие льда, движущегося по течению реки только в одном направлении, в связи с чем ледорезы имеют несимметричную форму в плане. В этом заключается и их недостаток, так как какие-либо боковые подвижки льда могут привести к повреждениям и даже разрушению таких ледорезов.
В предлагаемом изобретении отдельные опоры противоледового ограждения канала, выполняющие функции ледозадерживающих устройств, а также ледорезов, имеют относительно вертикальной оси осесимметричную форму.
Соответствующие конструкции одиночных опор представляют собой, например, цилиндрические оболочки большого диаметра с грунтовым заполнением, снабженные ледорезными гранями, или же конические элементы, расширяющиеся книзу. Такие типы конструкций отдельных опор могут воспринимать воздействия движущегося льда практически с любой стороны.
Эти одиночные опоры позволяют производить дробление ледяных полей вне зависимости от направления их движения и способствуют, таким образом, созданию на канале более благоприятной для судоходства ледовой обстановки, в виде битого льда, особенно в случае, когда такой лед дрейфует во вдольбереговом направлении, то есть в поперечном направлении относительно оси канала.
Известно такое устройство для образования незамерзающей майны, в состав которого входит перфорированная труба с теплоносителем (см. [5], с. 62-63, рис. 23).
При работе устройства теплоноситель выпускается через перфорации в воду водоема, в результате чего происходит подогрев поверхностного слоя воды, сопровождающийся таянием ледяного покрова.
Недостатком этого устройства является значительный расход теплоносителя, служащего для образования незамерзающей майны, так как в устройстве не предусмотрена возможность автоматического регулирования расхода теплоносителя и его температуры.
Помимо этого поддержание незамерзающей майны приводит к большим потерям тепла вследствие рассеивания его в окружающей воздушной среде.
По указанным причинам повышается стоимость эксплуатации данного устройства.
Кроме того, в связи с наличием майны, при отрицательных температурах воздуха возникает эффект парения воды с образованием тумана, что по причине ухудшения видимости отрицательно сказывается на условиях судоходства.
Устройство, служащее для обогрева воды в канале и в примыкающей к нему зоне водоема в предлагаемом изобретении является более экономичным, так как в нем благодаря наличию системы автоматического регулирования расхода теплой воды и ее температуры сокращены потери тепла, связанные с постоянным расходованием теплоносителя.
Кроме того, данное устройство предназначено в заявляемом изобретении не для создания незамерзающей майны, через которую значительная часть поступающего тепла будет рассеиваться в окружающую воздушную среду, а в целях поддержания на поверхности воды ледяного покрова заданной ограниченной толщины, что также свидетельствует об экономичности этого устройства.
Следует также отметить, что при работе указанного устройства будет отсутствовать явление парения воды с образованием тумана. При этом сохранение хорошей видимости обеспечит улучшение условий судоходства.
Необходимо также подчеркнуть, что в случае осуществления предлагаемого решения при строительстве нового канала или реконструкции канала, находящегося в эксплуатации, объем дополнительных дноуглубительных работ, связанных с созданием расширяющейся части канала будет весьма незначительным, так как на месте проведения этих работ в самой расширенной части канала естественная глубина воды в водоеме будет близка к проектной глубине d канала.
Возведение противоледовых ограждений в виде ряда одиночных опор по сторонам канала, а также создание установок для обогрева воды в канале и в примыкающей к нему зоне также не представляют каких-либо технических трудностей.
На основании приведенных соображений можно считать, что предлагаемое решение отвечает требованиям, заложенным в критериях "новизна" и "промышленная применимость".
Предлагаемый подходный канал неполного профиля поясняется чертежом, где на фиг. 1 показал план канала с односторонним уширением по дну от оси канала при длине l канала, составляющей не более 30 значений наименьшей его ширины b по дну; на фиг. 2 - поперечный разрез канала по фиг. 1 в его начале у голов оградительных молов (сечение А-А): на фиг. 3 - поперечный разрез канала по фиг. 1 в середине его длины (сечение Б-Б); на фиг. 4 - план канала с двухсторонним симметрическим уширением по дну от оси канала при длине l канала, составляющей не более 30 значений наименьшей его ширины b по дну; на фиг. 5 - поперечный разрез канала по фиг. 4 в середине его длины l (сечение В-В); на фиг. 6 - план канала с двусторонним несимметричным уширением по дну от оси канала при длине l канала, составляющей не более 30 значений наименьшей его ширины b по дну; на фиг. 7 - план канала с односторонним уширением по дну от оси канала при длине l канала, превышающей 30 значений наименьшей его ширины b по дну; на фиг. 8 - план канала с двухсторонним симметричным уширением по дну от оси канала при длине l канала, превышающей 30 значений наименьшей его ширины b по дну; на фиг. 9 - план канала с двухсторонним несимметричным уширением по дну от оси канала при длине l канала, превышающей 30 значений наименьшей его ширины b по дну.
Подходный канал имеет длину l и включает огражденный участок длиной lо, а также неогражденный участок длиной lно, причем огражденный участок начинается у голов 1 оградительных молов 2, образующих ворота порта, за которыми расположена его акватория 3, граница которой на фиг. 1, 4, 6-9 показана пунктиром. Неогражденный участок канала примыкает к огражденному и заканчивается у изобаты 4, где естественная глубина воды в водоеме 5 равна проектной глубине d канала.
В случае, когда длина l канала составляет не более 30 значений наименьшей его ширины b по дну 6, канал на всей своей длине l выполнен переменной ширины по дну 6. В начале канала у голов 1 оградительных молов 2, расположенных на изобате 7, обеспечивающей проход расчетного портового ледокола 8 с возможностью околки льда 9 вокруг головы 1 каждого оградительного мола 2, канал имеет наименьшую ширину b по дну 6. Затем канал постепенно расширяется, в зависимости от местных условий, в одну или в обе стороны от своей оси 10 до наибольших величин bр, составляющих соответственно от полутора до пяти или от трех до десяти значений наименьшей ширины b по дну 6 в конце канала у изобаты 4, где естественная глубина воды в водоеме 5 равна проектной глубине d канала. Таким образом, в данном случае, длина lр расширяющейся или раструбной части канала равна его полной длине l.
В случае, когда длина l канала превышает 30 значений наименьшей его ширины b по дну 6, длина lр расширяющейся части канала, имеющей наибольшую ширину bр по дну 6 в конце канала у изобаты 4, где естественная глубина воды в водоеме 5 равна проектной глубине d канала, составляет не более 30 значений наименьшей ширины b канала по дну 6. При этом на остальной части длины канала сохраняется постоянная наименьшая его ширина b по дну 6.
Если головы 1 существующих оградительных молов 2 будут расположены на изобате, которая не обеспечивает возможность прохода расчетного портового ледокола 8 при околке льда 9 вокруг них, то необходимо или произвести дноуглубление около головы 1 каждого оградительного мола 2, или же, когда такое дноуглубление выполнить невозможно, - продлить существующие оградительные молы 2 таким образом, чтобы их головы 1 оказались расположенными на требуемой изобате 7. После этого в зонах водоема 5, прилегающих к верхним бровкам 11 канала, будет обеспечена забровочная глубина dзб, которая гарантирует возможность безопасного прохода расчетного портового ледокола 8 в пределах указанных зон.
Каналы, при любой их длине l, наряду с двухсторонним симметричным уширением по дну 6 от оси 10 каналов исходя из местных условий могут иметь в некоторых случаях также двухсторонние несимметричные уширения по дну 6 от их оси 10, см. фиг. 6 и 9.
Как было указано, форма расширяющейся части канала зависит от местных условий.
Так, при наличии вдольберегового течения одного направления или господствующих ветров того же поперечного направления по отношению к оси 10 канала уширение канала по дну 6 может быть несимметричным и выполнено в зависимости от заносимости, конфигурации берегов и других местных условий только с одной из сторон относительно оси 10 канала.
При наличии реверсивных вдольбереговых течений и при таком же характере господствующих ветров поперечных направлений по отношению к оси 10 канала уширение канала в этой его части должно быть симметричным и выполнено с обеих сторон от оси 10 канала.
Двухстороннее несимметричное относительно оси 10 канала уширение по дну 6 должно выполняться в расширяющейся части канала в тех случаях, когда необходимо учитывать особенности подводного рельефа водоема 5.
Предусмотрено также, что в случае уширения канала по дну 6 в одну сторону от его оси 10, за верхней бровкой 11 канала, с наветренной стороны или со стороны течения установлено сквозное противоледовое ограждение в виде ряда одиночных опор 12, размещенных по линии, параллельной верхней бровке 11 канала, а в случае уширения канала по дну 6 в обе стороны от его оси 10, аналогичные сквозные противоледовые ограждения установлены уже по обеим сторонам канала за его верхними бровками 11 и каждый ряд одиночных опор 12 также размещен по линии, параллельной соответствующей верхней бровке 11.
В сквозных противоледовых ограждениях каждая из одиночных опор 12 выполняет функции ледозадерживающих устройств, а также ледорезов.
При этом сквозные противоледовые ограждения, начинающиеся от голов 1 оградительных молов 2, имеют протяженность lо не менее трети и не более половины длины l канала, причем в каждом ряду одиночных опор 12 расстояния в свету между головой 1 оградительного мола 2 и ближайшей к нему одиночной опорой 12 и между всеми остальными смежными одиночными опорами 12 составляют не менее трехкратной ширины Bпл расчетного портового ледокола 8, но не более половины длины Lс расчетного судна 13, проходящего по каналу.
Выбор типа конструкции одиночных опор 12 сквозных противоледовых ограждений и их оснований, материалов, из которых они должны быть выполнены, установление площади поперечных сечений их элементов, а также определение положения одиночных опор 12 относительно верхних бровок 11 канала следует производить по результатам проверки их прочности и устойчивости под воздействием ледовых нагрузок (см. [4], с. 248-249, рис. 165,а).
Помимо этого канал снабжен установкой для обогрева воды в нем и в прилегающих к каналу зонах водоема 5, использующей теплую воду, подающуюся, например, от охлаждающих устройств 14 промышленных предприятий, и включающей систему 15 автоматического регулирования расхода поступающей теплой воды и ее температуры, а также трубопроводы 16 и 17, смонтированные из перфорированных труб и проложенные по дну 6 канала и по дну 18 водоема 5 соответственно у нижних бровок 19 канала и за его верхними бровками 11, параллельно бровкам 19 и 11, причем система 15 автоматического регулирования расхода поступающей теплой воды и ее температуры выполнена с возможностью поддержания на поверхности воды ледяного покрова с заданной ограниченной толщиной льда 9.
Эксплуатация предлагаемого подходного канала осуществляется следующим образом.
Наиболее сложная операция, связанная с заходом в канал или выходом из него расчетных судов 13 соответственно со стороны водоема 5 или акватории 3 порта, будет значительно облегчена благодаря наличию на канале входной (выходной) расширяющейся части, которая увеличивает возможность маневрирования, в том числе в зимних условиях при ледокольной проводке расчетных судов 13.
В этих условиях упрощаются как прохождение расчетных судов 13 по каналу, так и выход их из канала, даже при наличии вдольбереговых течений и ветров поперечных направлений по отношению к оси 10 канала.
При этом условия судоходства по каналу делаются еще более благоприятными за счет сквозных противоледовых ограждений, расположенных вдоль канала за его верхними бровками 11, и предусмотренного в зимних условиях обогрева воды в канале и в примыкающих к нему зонах водоема 5 путем использования, например, сбросных вод промышленных предприятий.
В связи с тем, что в начале канала у голов 1 оградительных молов 2, также как и по всей длине l канала, за его верхними бровками 11 будет обеспечена забровочная глубина dзб, необходимая для безопасного прохода расчетных портовых ледоколов 8, создается возможность производить с их помощью при наличии ледовой обстановки околку льда 9 около голов 1 оградительных молов 2 и вокруг одиночных опор 12 противоледовых ограждений.
Кроме того, даже на каналах, предназначенных только для одностороннего движения расчетных судов 13, создаются условия, позволяющие осуществлять в обоих направлениях независимый одновременный проход расчетных портовых ледоколов 8, причем в этом случае движение расчетных ледоколов 8 производится уже за пределами дна 6 канала, а именно там, где забровочные глубины dзб обеспечивают возможность их прохода.
Одиночные опоры 12 противоледовых ограждений в зимних условиях противостоят навалу на них дрейфующего льда 9 и выполняют функции не только ледозадерживающих устройств, но и ледорезов, благодаря чему они способствуют дроблению крупных ледяных полей и отдельных льдин на более мелкие. Последние, по мере их поступления в канал, уже значительно легче разрушаются расчетными портовыми ледоколами 8, проводящими расчетные суда 13 по каналу.
Обогрев воды в канале и в прилегающих к нему зонах водоема 5 производится в зимних условиях при ледовой обстановке посредством теплой воды, подающейся, например, от охлаждающих устройств 14 промышленных предприятий через систему 15 автоматического регулирования расхода поступающей теплой воды и ее температуры по трубопроводам 16 и 17, выполненным из перфорированных труб и проложенным по дну 6 канала, а также по дну водоема 5 соответственно у нижних бровок 19 канала и за его верхними бровками 11, параллельно бровкам 19 и 11.
Предусмотренная при этом система 15 автоматического регулирования расхода поступающей теплой воды и ее температуры позволяет поддерживать на поверхности воды в канале и в прилегающих к нему зонах водоема 5 ледяной покров с заданной толщиной льда 9.
При установлении режима работы системы 15 автоматического регулирования расхода поступающей теплой воды и ее температуры должны, в первую очередь, учитываться состояние ледяного покрова на поверхности воды в канале и в прилегающих к нему зонах водоема 5, а также фактическая толщина льда 9, с тем, чтобы за короткий промежуток времени довести толщину льда 9 до заданной наименьшей величины.
Регулируемый обогрев воды в канале и в примыкающих к нему зонах водоема 5 позволяет поддерживать здесь ледяной покров с толщиной льда 9, составляющей около 0,40 м, при которой не происходит торошения льда 9, в то время как за пределами канала и примыкающей к нему зоны водоема 5 припайный лед 9 может достигнуть толщины 1,50-2,00 м и более.
В этих условиях прохождение расчетных судов 13 по каналу, в том числе при их ледокольной проводке, еще больше упрощается и ускоряется, так как взломанный расчетными портовыми ледоколами 8 лед 9 может перемещаться при дрейфе в стороны от оси 10 канала и выходить между одиночными опорами 12 сквозных противоледовых ограждений за пределы канала.
При наличии ледовой обстановки на канале и положительных температурах воздуха возможно также использование системы 15 автоматического регулирования расхода поступающей теплой воды и ее температуры в режиме, предусматривающем образование на канале продольных прерывистых майн во льду 9.
В этом случае явление парения, сопровождающееся появлением тумана, будет незначительным, в связи с чем не нужно будет опасаться ухудшения условий судоходства по каналу.
Таким образом, можно считать, что противоледовые ограждения на канале будут наиболее эффективно использоваться при появлении льда 9, дрейфующего в поперечном направлении относительно оси 10 канала, а регулируемый обогрев воды в канале и в примыкающих к нему зонах водоема 5 наиболее эффективен при наличии припайного льда 9. Сочетание же противоледовых ограждений и обогрева обеспечит существенное улучшение ледовой обстановки на канале при любом виде льда 9.
В пределах канала, из-за улучшения условий судоходства, уменьшается возможность возникновения аварийной ситуации, например посадки расчетного судна 13 на откосы 20 канала, вследствие чего судоходство по каналу может даже оказаться полностью заблокированным.
Следует также отметить, что в случае интенсивной заносимости канала, наличие расширяющейся части канала, являющейся своеобразным карманом для улавливания и отложения наносов, благоприятно сказывается на условиях эксплуатации канала.
Скопление наносов, происходящее в этом случае главным образом у нижних бровок 19 уширенной части канала, будет способствовать сохранению проектного профиля канала в течение более длительного периода времени.
Реализация предлагаемого решения при строительстве новых и реконструкции существующих подходных каналов приведет к улучшению ряда технико-экономических показателей работы канала, а также порта в целом, и обеспечит более высокую надежность всей транспортно-технологической системы перевозок.
Так, вследствие увеличения скорости движения расчетных судов 13 по подходному каналу повысится пропускная способность канала, а следовательно, и самого порта; при этом также сократится продолжительность рейсов расчетных судов 13.
За счет уширения канала на его входе и облегченного ледового режима, создаваемого предлагаемым решением, уменьшатся вынужденные простои расчетных судов 13, которые вызываются, в основном, тяжелой ледовой обстановкой, например, при возникновении "ледовой реки" на подходах к каналу. В результате этого сократятся также ледокольные затраты на портовые ледокольные проводки.
Наконец, благодаря повышению безопасности судоходства снизится ледовая аварийность, вследствие чего уменьшится объем ремонтных работ, связанных с ликвидацией повреждений расчетных судов 13, а также сократится продолжительность этих работ.
Использованные источники
1. Нормы проектирования морских каналов. РД 31.31.47-88. - М.: В/о "Мортехинформреклама", 1988. - 52 с.: ил.
2. Шаповалов П.Б. Морские каналы и навигационная обстановка морских путей. - М.: Морской транспорт, I960. - 205 с.: ил.
3. Морские каналы и их обстановка. - М.: Транспорт, 1973. - 288 с.: ил.
4. Гибшман Е.Е. Проектирование деревянных мостов. - М.: Транспорт, 1976. - 272 с.: ил.
5. Иванов Л. В. Зимняя эксплуатация объектов водного транспорта - М.: Транспорт, 1978. - 212 с.: ил.
Формула изобретения: 1. Подходный канал, включающий огражденный и неогражденный участки, имеющие неполный профиль, с огражденным участком, начинающимся от голов оградительных молов, образующих ворота порта, и неогражденным участком, примыкающим к огражденному и заканчивающимся у изобаты, где естественная глубина воды в водоеме равна проектной глубине канала, отличающийся тем, что в случае, когда длина l канала составляет не более 30 значений наименьшей его ширины b по дну, канал на всей своей длине l выполнен переменной ширины по дну, причем, если в начале канала у голов оградительных молов, расположенных на изобате, обеспечивающей проход расчетного портового ледокола с возможностью околки льда вокруг головы каждого оградительного мола, канал имеет наименьшую ширину b по дну, то затем он постепенно расширяется, в зависимости от местных условий, в одну или в обе стороны от оси канала до наибольших величин bр, составляющих соответственно от полутора до пяти или от трех до десяти значений наименьшей его ширины b по дну в конце канала у изобаты, где естественная глубина воды в водоеме равна проектной глубине d канала.
2. Подходный канал, включающий огражденный и неогражденный участки, имеющие неполный профиль, с огражденным участком, начинающимся от голов оградительных молов, образующих ворота порта, и неогражденным участком, примыкающим к огражденному и заканчивающимся у изобаты, где естественная глубина воды в водоеме равна проектной глубине канала, отличающийся тем, что в случае, когда длина l канала превышает 30 значений наименьшей его ширины b по дну, длина lр расширяющейся части канала, имеющей наибольшую ширину bр по дну в конце канала у изобаты, где естественная глубина воды в водоеме равна проектной глубине d канала, составляет не более 30 значений наименьшей ширины b канала по дну, при этом на остальной части длины канала сохраняется постоянная наименьшая ширина b по дну.
3. Подходный канал по п.1 или 2, отличающийся тем, что, в случае уширения канала по дну в одну из сторон от его оси, за верхней бровкой канала, с наветренной стороны или со стороны течения, установлено противоледовое ограждение в виде ряда одиночных опор, размещенных по линии, параллельной верхней бровке, а в случае уширения канала по дну в обе стороны от его оси, аналогичные противоледовые ограждения установлены уже по обеим сторонам канала за его верхними бровками и каждый ряд одиночных опор также размещен по линии, параллельной соответствующей верхней бровке канала, причем противоледовые ограждения, начинающиеся от голов оградительных молов, имеют протяженность lо не менее трети и не более половины длины l канала, при этом в каждом ряду одиночных опор расстояния lвс в свету между головой оградительного мола и ближайшей к нему одиночной опорой и между всеми остальными смежными одиночными опорами составляет не менее трехкратной ширины Bпл расчетного портового ледокола, но не более половины длины Lс расчетного судна, проходящего по каналу.
4. Подходный канал по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что канал снабжен установкой для обогрева воды в нем и в прилегающих к каналу зонах водоема, использующей теплую воду, подающуюся, например, от охлаждающих устройств промышленных предприятий, и включающей систему автоматического регулирования расхода поступающей теплой воды и ее температуры, а также трубопроводы, смонтированные из перфорированных труб и проложенные по дну канала и по дну водоема соответственно у нижних бровок канала и за его верхними бровками, параллельно бровкам, причем система автоматического регулирования расхода поступающей теплой воды и ее температуры выполнена с возможностью поддержания на поверхности воды ледяного покрова с заданной ограниченной толщиной льда.