Фьорд - узкий, глубокий и далеко вдающийся в гористую сушу залив (бухта) с высокими и очень крутыми берегами. Фьорды имеют корытообразное ложе и часто отделяются от моря подводными порогами.
Залив, бухта - часть океана или моря, вдающаяся в сушу. Бухта - это залив небольших размеров. Строгого разграничения между ними нет.
Пролив - узкое водное пространство между двумя материками, островами или между материками и островами, соединяющее смежные океаны, моря или их части.
Проход - стесненный, но доступный для сквозного плавания участок водного пространства между берегами, островами и опасностями.
Губа - местное название заливов вытянутой формы, образованных речными устьями.
Лиман - мелководный, глубоко вдающийся в сушу залив с косами и пересыпями, представляющий собой затопленную морем долину устьевой части реки или затопленную прибрежную низменность.
Лагуна - вытянутый вдоль берега, как правило, мелководный залив (бухта) с соленой или солоноватой водой, соединенный с морем небольшим проходом или совершенно отделенный от него косой.
Плес - сравнительно обширный и безопасный для плавания район, расположенный среди островов, скал, банок и других препятствий, допускающих маневрирование судов.
Фарватер - безопасный путь плавания судов среди различного рода препятствий (между островами, подводными опасностями, в районах, опасных от мин, и т. д.) , показанный на карте и обычно обозначенный средствами навигационного оборудования.
Морской канал - канал, искусственно прорытый в морском дне для прохода судов через мелководье, обозначенный средствами навигационного оборудования.
Рейд - участок водного пространства, у берега или островов, расположенный обычно перед портом, гаванью, приморским населенным пунктом или устьем реки, используемый для стоянки, а в некоторых случаях для перегрузки судов. По степени защищенности от ветров рейды бывают открытые и закрытые. Большим достоинством рейда считается наличие хорошо держащего грунта, достаточных глубин (но не более 50 м) , широкого и свободного от опасностей входа с моря, а также отсутствие препятствий для входа на рейд в любое время и при любой погоде.
Гавань -часть акватории порта, вполне защищенная от волнения, окаймленная портовой территорией и предназначенная для стоянки и грузовых операций судов.
Аванпорт - рейд, находящийся за пределами или внутри акватории порта (но снаружи от внутренних гаваней), защищенный молами, волноломами или имеющий естественные укрытия.
Бассейн - часть акватории порта, образованная причалами, пирсами и молами, предназначенная для стоянки и грузовых операций. В портах, где наблюдаются значительные колебания уровня моря, бассейны изолируют от остальной акватории специальными шлюзами. Такие бассейны иногда называют доками.
Порт - прибрежная акватория, естественно или искусственно защищенная от волнения, заносимости и наносного льда и прилегающая к этой акватории полоса берега (портовая территория), оборудованная причальными сооружениями. По назначению порты подразделяются на торговые, рыбные, порты-убежища и военные базы.
Серьезное влияние на маневрирование судов оказывают различные гидротехнические сооружения порта.
Дамба - сооружение в виде укрепленной насыпи (вала) на берегу или вблизи него, предназначенное для предохранения берега от размывания и затопления морем, защиты каналов и рейдов от волнения и заносов, соединения между собой различных участков суши.
Мол - связанное с берегом внешнее оградительное сооружение. Конечная часть сооружения, выступающая в море, называется головой мола, примыкающая к берегу - корнем мола.
Волнолом - не связанное с берегом внешнее оградительное сооружение.
Пирс - причальное сооружение в виде дамбы, выступающей от берега, и служащее для швартовки судов с продольных сторон, а иногда и с головной (мористой) части.
Эстакада - причальное сооружение, построенное на отдельных опорах.
Дебаркадер (пристань) - понтон, расположенный у берега и предназначенный для причала небольших судов и перегрузочных операций.
Причал - место стоянки судов в порту, гавани и т. д. Причалами могут служить набережные, пристани, эстакады, молы, пирсы и т. д.
Пал - 1) конструкция в виде куста свай или забитой в грунт железобетонной трубы, установленная на дне, заполненная и возвышающаяся над водой настолько, чтобы на ней можно было крепить швартовы при самом высоком уровне воды; 2) конструкция в виде отдельных свай или кустов свай, забитых в грунт и служащих для ограждения от навала судна на берег.
Основные элементы акватории порта
Портовая акватория, или площадь водной поверхности, состоит из следующих основных частей: внешнего и внутреннего рейдов, бассейнов или оперативной акватории у причалов.
Наибольшей по площади частью акватории являются рейды. Внешний рейд, за пределами основных оградительных сооружений, обычно может быть использован для:
Отстоя судов, для перегрузочных операций на плаву;
Бункеровки судов, снабжения пресной водой, продовольствием и т. д.
Внутренний рейд включает акваторию, обеспечивающую удобный вход и выход судов, а также их разворот и маневрирование. Внутренний рейд примыкает непосредственно к причалам, которые могут быть расположены фронтально или на пирсах.
Размеры бассейнов и ширина полосы оперативной акватории у причалов должны обеспечивать удобство выполнения погрузочно-разгрузочных операций.
Следует учитывать, что указанное разделение акватории на отдельные части носит в известной мере условный характер. В некоторых портах отсутствует разделение на внешний и внутренний рейды. Иногда перегрузка на плаву и другие подобные операции производятся как на внешнем рейде, так и на внутреннем.
К акватории предъявляются следующие основные требования: защищенность от волнения и заносимости, достаточная глубина и соответствующие плановые размеры.
Предельная допустимая высота волн на акваториях морских портов зависит от вида операций, которые должны производиться на данном участке акватории, направления волн по отношению к оси судна и размера судов. Стоянка судов водоизмещением более 10 тыс. т. у стационарных причалов допускается при высотах не превышающих 1 м. При направлении волн, совпадающем с продольной осью судна, допускаемая высота может быть несколько увеличена до 1,5 м. Для судов - водоизмещением более 50 тыс. т допускаются волны высотой 1,5 и 2 м. Стоянка на рейде у плавучих причалов может допускаться при волнах на 30 - 50% больше вышеуказанных. Следует учесть, что причалы, у которых наблюдаются волны большей высоты, при частой их повторяемости, нельзя использовать достаточно эффективно. Это приводит к значительным потерям вследствие простоя судов в штормовую погоду.
Глубины на акватории порта
Исходной величиной для определения глубины акватории является осадка расчетного судна в полном грузу на ровный киль. Глубина определяется по отношению к отсчетному уровню для данного порта. В зависимости от интенсивности судооборота глубокосидящих судов отсчетные уровни назначаются на основе графика многолетней продолжительности стояний фактических уровней за навигационный период с обеспеченностью 98 - 90%. Обеспеченностью называется время в процентах, когда уровень воды стоит выше или совпадает с расчетным.
При малом судообороте в приливных морях допускается расчетный уровень с меньшей обеспеченностью. Однако, учитывая, что стоимость простоя современного крупнотоннажного судна весьма велика, в настоящее время обычно стремятся обеспечить его проход в порт с минимальными перерывами, т. е. при наибольшей экономически оправданной обеспеченности. Даже значительное увеличение дноуглубительных работ вполне себя оправдывает при устранении длительных простоев судов.
При определении глубины следует учитывать ряд факторов. Прежде всего необходимо обеспечить свободное маневрирование судна, эффективную работу винтов и безопасность корпуса судна. Этот запас глубины обычно называют навигационным, величина навигационного запаса поставлена в зависимость от типа судна и его длины.
Существенное влияние на запас под килем оказывает волнение, которое вызывает колебания судна в вертикальном направлении, а также бортовую и килевую качку. Вертикальные колебания судна под влиянием волнения на мелководье обычно не очень существенны. Большое значение имеют крен и дифферент, влияние которых взаимно накладывается. Явления, которые при этом происходят, весьма сложные и требуют специального изучения. Запас на волнение (Z 2 )может быть рассчитан по формуле:
Z 2 = 0,3 h - Z 1 (8)
h - расчетная высота волны на акватории;
Z 1 - навигационный запас.
Если величина Z 2 получается отрицательной, ее принимают равной нулю.
При определении глубин в бассейнах на подходах к причалам, где судно может двигаться со значительной скоростью, необходимо учитывать дополнительное увеличение осадки, которое зависит от целого ряда факторов: скорости судна, глубины, запаса под килем, равномерности осадки судна в состоянии покоя, основных размерений и формы корпуса судна. Существуют различные способы определения увеличения осадки на ходу судна. Увеличение осадки судна при его движении:
Z 3 = K ск V (9)
K ск = 0,033 для судов длиной свыше 165 м;
K ск = 027 - для судов длиной 165 -125 м;
K ск = 0,022 - для судов длиной 125 - 85 м и K ск = 0,017 - для судов длиной, меньшей 85 м;
V - скорость движения судна.
Эта формула требует уточнения, особенно если судно движется по каналу ограниченных размеров.
При определении глубины акватории необходимо также учесть запас на заносимость (Z 4 ), который определяется по ожидаемой интенсивности отложения наносов за период между ремонтными черпаниями. Запас должен быть не менее толщины слоя грунта, при которой возможна успешная работа дноуглубительных снарядов.
Расположение оградительных сооружений
С точки зрения расположения оградительных сооружений порты могут быть отнесены к следующим типам:
Порты без оградительных сооружений с естественной защитой, расположенные в бухтах или устьях рек, в закрытых или открытых бассейнах
(рис. 8 а, б, в)
Порты, расположенные в бухтах, с дополнительной защитой одиночными молами или волноломами, а также комбинациями тех и других (рис. 8 г-ж);
Порты на открытых побережьях, защищенные системой волноломов и молов (рис. 8 з-л).
Выбор начертания оградительных сооружений представляет весьма сложную проблему, так как при этом необходимо обеспечить одновременное решение целого ряда задач, требующих иногда прямо противоположного подхода.
Основные задачи - обеспечение защищенности акватории и такое расположение причальных сооружений, которое допускает удобный подход судов к причалам и подъезд подвижного состава на прикордонную территорию. Сооружения должны иметь минимальную длину, располагаться на небольших глубинах и вместе с тем допускать, по возможности,
беспрепятственное дальнейшее развитие порта. Каждую из приведенных рекомендаций нельзя также понимать безусловно. Так, сокращая длину оградительных сооружений, необходимо обеспечивать достаточную площадь защищенной акватории.
Для устранения толчеи у причалов оградительные сооружения должны располагаться от них на расстоянии не менее четырех длин расчетных волн. Кроме того, выбирая трассу сооружения, необходимо учесть грунтовые условия в районе строительства. Может оказаться, что сооружение, имеющее большую длину, но возведенное на лучших грунтах, будет иметь меньшую стоимость, чем короткое сооружение на слабых грунтах.
Перенося, сооружение на участки с малыми глубинами, где, казалось бы, можно уменьшить объемы работ по строительству сооружения, нужно помнить, что при уменьшении глубин менее определенного предела волны превращаются в прибойные и разбитые, оказывающие большее силовое воздействие, что требует усиления профиля сооружения и, следовательно, увеличения его стоимости. Выбирая плановое расположение оградительного сооружения, используемого также и для защиты от заносимости, необходимо учитывать изменение конфигурации береговой линии под влиянием вновь построенного сооружения. При выборе очертания оградительных сооружений необходимо, по возможности, учитывать наличие естественных препятствий, защищающих акваторию порта, островов, отмелей, излучин берега, мысов и т. п.
Большие сложности возникают при строительстве портов на открытых побережьях, где защиту от волнения и заносимости приходится в основном обеспечивать искусственными оградительными сооружениями. Иногда акватория таких портов образована бассейнами, открытыми в коренном берегу или находящимися между искусственно образованными пирсам и участком акватории, огражденным молами и волноломами. Оградительные сооружения в этом случае могут представлять собой:
Волноломы, параллельные берегу, со шпорами, направленными перпендикулярно или под углом к берегу;
Параллельные молы, расположенные перпендикулярно или почти перпендикулярно к берегу;
Сходящиеся молы, направленные под углом к береговой линии;
Комбинации молов, направленных под углом к берегу, с волноломами.
Волноломы, параллельные берегу, со шпорами обычно сооружаются при сравнительно крутых уклонах дна. Преимуществом такого расположения оградительных сооружений является возможность развития порта путем увеличения длины волнолома в нужную сторону (Марсель, Генуя). Заход судов в такие порты вызывает некоторые затруднения. В связи с большими расходами при строительстве мола на больших глубинах обычно акватория этих портов получается стесненной. Ось входа в порт приходится располагать под небольшим углом к берегу, что нежелательно с навигационной точки зрения, так как возникает опасность выброса судна на берег при волнении. Для устранения этой опасности одну из шпор приходится удлинять, превращая ее в мол. Подобные порты обычно сооружаются при отсутствии значительного вдоль берегового потока наносов. Комплекс волнолома, шпоры и мола существенно нарушает естественный режим побережья. При этом возможно отложение наносов у входа в порт, а также проникновение их на его акваторию.
Порты с оградительными сооружениями в виде парных параллельных молов, направленных перпендикулярно или под острым углом к берегу, размещаются обычно у входа в узкую бухту или в устье небольшой реки в районах со значительным вдольбереговым потоком наносов. Причалы порта при этом располагают в бассейнах отрытых на берегу реки. При наличии значительных приливо-отливных колебаний возникают течения, промывающие подходной канал, находящийся между молами, способствуя таким образом поддержанию необходимых глубин.
Длина парных молов, их направление и расстояние между ними зависят от глубин у побережья, характера и интенсивности движения наносов в прибрежной зоне, направления и интенсивности ветров и течений. Обычно целесообразно удлинить один из молов, наиболее подверженных воздействию заносимости, волнения и течения. Внутренние откосы молов рекомендуется делать более пологими и шероховатыми. Таким образом удается избежать отражения волн и образования толчеи в канале.
Для устранения проникновения волн, направленных по оси канала, непосредственно у входа в порт иногда устраивается аванпорт в виде бассейна с пологими откосами дна, обеспечивающими гашение волн, входящих в аванпорт.
Оградительные сооружения в виде парных сходящихся молов ограничивают хорошее волногашение, так как постепенное расширение акватории от входа к берегу способствует постепенному затиханию волн (рис. 8к). Сходящиеся молы могут быть расположены симметрично или асимметрично. Асимметричное расположениe молов нередко сочетается с удлинением одного из них, что позволяет прикрыть вход в порт от волнения опасного направления, а также обеспечить обтекание наносами порта с тем, чтобы не допустить их проникновения на акваторию, и отложения у входа в порт и на подходном канале. Ограждение акватории порта сходящимися молами имеет недостаток - при необходимости иметь достаточную протяженность территории порта вдоль береговой линии молы должны быть ломаного или криволинейного очертания, что может привести к толчее на акватории порта. В подобных случаях в портах значительных размеров приходится использовать систему оградительных сооружений, состоящую из нескольких молов и волноломов. Выбор очертания оградительных сооружений следует сочетать с другими мероприятиями, обеспечивающими волногашение и устранение толчеи. К числу этих мероприятий относятся сохранение естественных пляжей, строительство искусственных откосных сооружений, особенно вблизи от входа в порт и в других местах, куда возможно проникновение высоких воли и образование толчеи. При строительстве причальных сооружений следует отдавать предпочтение сооружениям с подпричальным откосом.
В некоторых портах (Сочи, Туапсе, Батуми, Алжир, Кейптаун) возникает весьма неблагоприятное для эксплуатации судов явление «тягуна». Причиной возникновения тягуна являются длиннопериодные волны, вызываемые местным изменением атмосферного давления и другими причинами. Тягун вызывает колебания судов с небольшими вертикальными и очень значительными горизонтальными амплитудами. Период колебаний судна при тягуне обычно во много раз превышает период при обычных морских волнах. В случае опасности возникновения длиннопериодных волн рекомендуется изучить влияние промежуточных разделительных сооружений, которые одновременно могут служить и причалами.
Разделяя большие бассейны на части, иногда удается устранить опасные резонансные колебания на акватории порта. Следует при этом иметь в виду, что сооружения из наброски могут оказаться проницаемыми для длиннопериодных волн.
Расположение и размеры входа в порт
Вход в порт в первую очередь должен удовлетворять требованиям удобства и безопасности прохода судов. Через вход не должны проникать волны, опасные с точки зрения нормальной эксплуатации судов на акватории и у причалов порта.
Если волнение и ветер в районе проектируемого порта могут значительно менять направление, оставаясь опасными по величине, может оказаться целесообразным устраивать два или несколько входов в порт.
Наличие второго входа облегчает маневрирование судов, улучшает условия пожарной безопасности в порту, а также целесообразно с точки зрения специальных требований.
Иногда входы в один и тот же порт имеют разные размеры и предназначаются для судов различного тоннажа. Число входов в порт иногда ставят в зависимость от судооборота порта. Приближенно считают, что на вход и выход в средних условиях требуется 2 ч. Соответственно пропускная способность входа составляет около 400 транспортных судов в месяц. Эта величина требует уточнения в условиях каждого конкретного порта. Она может быть значительно повышена при хорошем оснащении порта буксирами и четкой их работе.
При наличии интенсивных потоков наносов должны быть учтены требования предохранения от заносимости подходных каналов. Вход в порт обычно размещают в наиболее глубоководной части акватории и в наибольшем удалении от берега. Для устранения опасности навала судна на головы оградительных сооружений судно при входе в порт должно двигаться по возможности прямолинейно и лишь после захода на защищенную акваторию может совершать поворот по кривой. Ось входа должна быть по навигационным соображениям направлена под возможно меньшим углом к направлению господствующего ветра и волнения. Таким образом, уменьшается опасность сноса судна на оградительные сооружения. Однако такое направление входа в порт является наиболее опасным с точки зрения проникновения волн на акваторию. В связи с этим угол между осью входа и направлением луча волнения а должен находиться в пределах 45 - 70° (рис 9).
Для устранения опасности выброса судна на берег иногда устанавливается второе ограничение в отношении направления входа. Угол между осью входа в порт и направлением береговой линии b должен быть больше 30°. Это требование часто трудно удовлетворить при одновременном соблюдении первого требования в отношении угла ά , а поэтому требование к углу b во многих существующих портах не соблюдено. Если по местным условиям оказывается невозможным полностью одновременно удовлетворить требования защищенности и навигационные, приходится разрабатывать мероприятия для дополнительной защиты акватории путем устройства волнозащитных шпор или других подобных мероприятий.
Соблюдение требования, чтобы ось входа в порт не была близкой к направлению береговой линии, может быть несколько смягчено при значительном расстоянии от входа в порт до линии проектных глубин у берега. В этом случае опасность выброса судна на берег уменьшается. Для возможности маневрирования судна у входа расстояние его от проектных глубин должно быть не менее двух-трех длин судна. Подобное условие соблюдено, например, в Новороссийском порту.
Определение основных размеров акватории порта
Размеры акватории складываются из частей, необходимых для маневрирования судов, частей акватории, прилегающих к причалам, и частей акватории, используемых для погрузочно-разгрузочных операций на плаву, а также для отстоя судов на внутреннем рейде.
При определении размеров части акватории, предназначенной для маневрирования судов, необходимо учесть величины допускаемой скорости при входе в порт, а также скорости маневрирования судна на акватории порта. Допускаемая скорость судов при входе в порт может колебаться в пределах 2-4 узлов. Это соответствует обычно малому переднему ходу, в отдельных случаях-среднему.
Диаметр циркуляции для судов нефтеналивного флота составляет около трех длин судна, для сухогрузных судов - около пяти.
Судно заходит по прямой на защищенную акваторию и снижает скорость, одновременно разворачиваясь в нужном направлении. Длина начального прямолинейного участка траектории равна 3-5L (L - длина судна). Минимальный радиус закругления переходного криволинейного участка траектории судна обычно принимается в пределах 3-5L . Минимальный радиус разворотного круга принимается равным 2L , при перемещении с буксирами-L .
Если маневрирование судов наибольших размеров, посещающих данный порт, все же оказывается невозможным, то приходится переходить к маневрированию с буксирами. При кильватерном расположении судна, носового и кормового буксиров общая длина каравана составляет:
L= L+2L в +2L бт (10)
L - длина судна;
L в - длина буксира;
L бт - длина буксирного троса.
Если учесть величину ΔL - запас на колебания судна при маневрировании, то с достаточной точностью диаметр бассейна для маневрирования с буксирами можно принять равным 2-3L вместо 4-5 L при маневрировании своим ходом.
Между траекторией движущегося судна и причальными сооружениями должен быть оставлен просвет В" м допускающий постановку судна с плавучим бункеровщиком и баржами, а также проход для встречного судна с буксирами. Величина В" м может быть определена по схеме (рис.12).
В" м = 2,55 Вс + В п,+ 2В л + ЗВ б + ΔВ + ΔВ1 (11)
В с - ширина морского судна;
В п - ширина плавучего перегружателя
В л - ширина баржи-лихтера;
В б - ширина буксира.
Иногда в длинных бассейнах или у голов пирсов предусматривают акватории для разворотного круга диаметром 2L.
Площадь бассейнов равна
S б =В б L б (12)
здесь длина бассейна определяется из условия
L б =nL c + (n + 1) ΔL (13)
n - количество судов
L c - длина расчетного судна;
ΔL - средний зазор между судами, а также между торцами пирса и бассейна и носом (кормой) ближайшего судна.
Приведенные выше расчеты в отдельных случаях требуют уточнения в соответствии с применяемыми на рассматриваемых причалах технологическими схемами перегрузочных работ и способами обслуживания судов. В частности, к пассажирским и нефтеналивным судам со стороны свободного борта обычно устанавливаются только плавучие бункеровщики.
Указанные выше схемы относятся к случаям постановки судов к причалу лагом. Между тем на некоторых специализированных причалах суда устанавливаются перпендикулярно линии кордона. Так обычно устанавливаются суда технического флота, паромы и суда некоторых других типов, например, трейлеровозы, загружаемые с носа или кормы. В этом случае у причала должна быть предусмотрена акватория, обеспечивающая удобный подход судов.
Расположение причального фронта
Причалы в портах делятся на береговые и рейдовые. Причальная линия, вдоль которой располагаются береговые причалы, может иметь различную форму, очертание которой выбирается в зависимости от: местных условий, включающих топографические факторы (очертание береговой линии, форма рельефа берега и дна), гидрологических факторов (режимы волнения, течения, ледовый режим), геологических факторов (вид и форма залегания грунтов на территории и акватории порта); принятой технологии переработки и хранения грузов; наличия и возможности создания водных и сухопутных подходов к причалу.
Отечественный и зарубежный опыты портостроения показывают, что в настоящее время используется следующее расположение причальных линий:
Фронтальное (рис. 13 а-в), при котором причалы размещаются вдоль прямых или ломаных линий, следуя один за другим вдоль береговой линии, в бассейнах и у сооружений, ограничивающих акваторию порта (молы);
Пирсовое (рис. 13 г, д), когда причалы размещены по периметру выдвинутых в акваторию выступов - пирсов, имеющих форму прямоугольника, параллелограмма, трапеции и т. п.;
Ступенчатое (рис. 13 е), при котором причалы расположены на ломаной линии, имеющей форму ступеней.
Перечисленные формы причальной линии имеют свои достоинства и недостатки, которые должны учитываться при проектировании.
Фронтальное расположение причалов имеет следующие преимущества:
Более простая по форме акватория, не стесняемая выступающими частями причального фронта, что упрощает маневрирование судов и уменьшает возможность скопления льда на акватории;
Упрощается создание широкой портовой территории, что особенно важно при строительстве причалов для перегрузки контейнеров и некоторых других видов специализированных причалов, требующих больших складских площадей;
Грунты по длине причалов обычно оказываются более однородным, что благоприятно отражается на конструктивных формах причалов;
Упрощается строительство причальных сооружений, прокладка коммуникаций, размещение тыловых складов и связь их с причальным фронтом.
К недостаткам фронтального расположения причалов относятся:
Менее компактная, растянутая компоновка порта, связанная иногда с недостаточно эффективным использованием береговой линии, с удлинением сухопутных и водных подходов, а также коммуникаций:
При наличии искусственных оградительных сооружений возникают затруднения для развития и реконструкции порта;
Усложняется начертание сухопутных подъездных путей; необходимо. самостоятельное ответвление железнодорожных путей на каждые 5 - б причалов;
Возникают затруднений при районировании и специализации причалов порта, связанные с созданием разрывов между группами причалов, так как территория и береговая линия в зоне этих разрывов могут оказаться неиспользованными.
Фронтальное расположение причального фронта обычно применяется на удлиненных акваториях, уходящих в глубь территории (устьевые участки рек, лиманы, фиорды), в искусственно образованных открытых и закрытых бассейнах, реже - на открытых побережьях и в бухтах, огражденных молами и волноломами.
Компактная пирсовая система начертания причального фронта применяется чаще, чем фронтальная. Она также имеет свои недостатки:
Некоторое недоиспользование территории в местах расположения железнодорожных и автодорожных съездов на пирсы;
Затруднение в использовании торцовых частей пирсов в качестве причалов;
Затруднение в создании значительных площадей территории непосредственно у причального фронта на пирсах и удаление от линии кордона тыловых складов, располагаемых на основной территории;
Усложнение проектирования и строительства пирсов по сравнению с береговыми причалами в связи с изменением естественных глубин и грунтов по длине пирса.
Перечисленные недостатки пирсовой системы менее существенны, чем их преимущества. В связи с этим фронтальная система имеет ограниченное применение.
В зависимости от назначения пирсы разделяются на широкие и узкие. Широкие пирсы (240-300 м и более) обычно используются для генеральных грузов, перегружаемых кранами и требующих размещения на пирсах железнодорожных путей и, по возможности, хотя бы транзитных складов.
На узких пирсах использующихся в качестве специализированных причалов обычно не прокладываются железнодорожные пути. Они служат для размещения специализированных перегрузочных устройств или шлангоподъемников для нефтепричалов. Узкие пирсы могут иметь различную форму. Сам пирс имеет сравнительно небольшую длину, обеспечивающую достаточно надежный контакт, судна и сооружения. Кроме того, в состав причала входят эстакада, соединяющая узкий пирс с берегом, и отдельные опоры - палы.
В некоторых случаях основная причальная часть сооружения поворачивается параллельно берегу и узкий пирс превращается в Т
- или Г
-образный причал (рис. 14). По соединительной эстакаде в зависимости от назначения причала прокладываются конвейерные линии или трубопроводы. Если причал расположен па значительном расстоянии от берега, возможно использование островной конструкции причала без соединительной эстакады. Груз в этом случае подастся подводными трубопроводами или при помощи подвесной канатной дороги. Ступенчатое начертание причального фронта является промежуточным между фронтальным и пирсовым, оно имеет некоторые достоинства и недостатки этих двух систем. В определенных местных условиях оно может найти и находит успешное применение.
При определении линии причального фронта должны учитываться технология и планировка, однако существенное значение имеют соображения экономичности и надежности принятого решения. Основанием сооружения по возможности должны быть плотные грунты. Нужно стремиться к сокращению объема выемки скального грунта. При нескальных грунтах объемы выемки должны быть приблизительно равны объему насыпи, особенно при возможности использования грунтов, взятых из выемки, для образования территорий.
Кроме береговых, в порту имеются и рейдовые причалы, которые могут быть стационарными в виде палов, островных причалов или вращающихся башен, со швартовкой за несколько причальных буев, с использованием одиночных буев специальной конструкции.
Портовая территория
Территория порта состоит из следующих основных частей:
Прикордонные площади, включающие оперативную полосу, расположенную у причала;
Площади, занятые под склады, расположенные на первой и второй линиях;
Площади, на которых расположены все виды подъездных путей у причалов и складов, а также разрывы между ними;
Тыловые площади для крытых и открытых складов;
Площади, занятые всеми видами подъездных путей, а также сортировочными станциями и стоянками автомашин в тыловой зоне порта;
Площади для служебных, административных, бытовых и вспомогательных зданий;
Площади для судоремонтных предприятий;
Площади, занятые промышленными предприятиями, если они имеют специализированные причалы на территории порта и расположены в непосредственной близости от береговой линии.
Наиболее важное значение с точки зрения непосредственного выполнения перегрузочных работ имеют прикордонные площади. Однако нормальная работа всего порта в целом возможна только при достаточной величине общей площади и удачном размещении всех частей портовой территории. Схемы поперечного сечения причала для штучных грузов с начала настоящего века значительно изменились. В связи с изменением способов перегрузки грузов и перемещения их в пределах и за пределами порта ширина территории у причала постепенно увеличилась с 40 до 150-300 м при перегрузке обычных штучных грузов в пакетах и на поддонах и до 250-600 м для контейнерных причалов. Территория у причала состоит из нескольких зон. Для причалов, где перегружаются штучные грузы Союзморниипроектом предложено следующее разделение прикордонной полосы на зоны (рис. 15): А
- зона от кордона до подкранового пути; 
Б
- зона прикордонных, подкрановых и железнодорожных путей; В
- зона от подкрановых и железнодорожных путей до крытого склада; Г
- зона крытых складов; Д
- зона тыловых железнодорожных путей; Е
- зона тыловых открытых складов; Ж
- зона тыловой автомобильной дороги.
Размеры зоны А
определяются из условий обеспечения безопасной работы портальных кранов и устранения возможности повреждения их судами, подходящими под углом или с креном, а также при производстве погрузочно-разгрузочных операций или стоянке судна у причала при волнении. Эта зона используется также для установки прикордонных причальных тумб, колонок для электроснабжения и другого оборудования. В связи с этим в последние годы имеется тенденция к увеличению ширины зоны А
до 3 м. Ширина зоны А
= 2,25 м допускается только для причалов, смежных с существующими, у которых она равна этой величине.
В зоне Б укладываются пути для портальных кранов, а также железнодорожные погрузочно-разгрузочные и ходовые пути. Ширина этой зоны состоит из ширины колеи подкранового пути и ширины полосы, занимаемой железнодорожными путями, расположенными за порталом крана в сторону берега.
В зависимости от числа путей, прокладываемых под порталом, ширина колеи будет равна для однопутного портала 6 м, для двухпутного 10,5 м и трехпутного 15,3 м. Расстояние между осями железнодорожных путей под порталом принимается равным 4,8 м, а для путей, расположенных вне портала 4,5 - 5,3 м. Число железнодорожных путей, укладываемых вне портала определяется интенсивностью и технологией грузовых работ. Число железнодорожных путей на причалах, оборудованных специализированными перегрузочными комплексами, уточняется специальными расчетами. Это уточнение требуется также при значительном, удалении сортировочных парков и в других подобных случаях.
Зона В , называемая иногда оперативной площадкой, разделяется на несколько отдельных полос, размеры которых и назначение являются различными для складов с рампой и без рампы.
Зоны Г и Е - это зоны крытых и открытых складов. Зона Д используется для размещения тыловых железнодорожных путей. В тыловой зоне, как правило, располагаются два пути, а при расположении складов в две линии - три.
Ширина зоны тыловой автомобильной дороги Ж состоит из проезжей части дороги шириной 7 -10 м, пешеходного тротуара шириной 1,5 м и полосы зеленых насаждений 4 - 5 м. Общая ширина зоны Ж – 10 -17 м. Ширина всей полосы прикордонной площади у причала получается путем суммирования зон А - Ж .
Эти размеры в отдельных случаях требуют серьезной корректировки в зависимости от местных условий и применяемых погрузочно-разгрузочных устройств. Имеется тенденция к увеличению ширины территории, что улучшает условия эксплуатации перегрузочного оборудования и складских площадей.
Порт – это прибрежный пункт, имеющий удобные водныеподходы и связанный со стороны береговой территории с железнодорожным и автомобильным транспортом, оборудованный перегрузочными комплексами, складами, устройствами для обслуживания судов и пассажиров.
Основные функции порта:
1) перегрузочные работы – передача грузов с судов на другие виды транспорта или в обратном направлении;
2) обслуживание пассажиров – посадка-высадка пассажиров, продажа билетов, хранение багажа и другие виды обслуживания;
3) коммерческая и финансовая деятельность – привлечение грузов и пассажиров, заключение договоров на перевозку, расчеты за перевозку и др.;
4) комплексное обслуживание флота – снабжение судов, рейдово-маневровые работы, бытовое обслуживание экипажей и др.;
5) ремонт портовых объектов и техники;
6) перевозки в местном сообщении – перевозки нерудных строительных материалов, добываемых со дна рек, перевозки пассажиров на пригородных и внутригородских линиях.
В состав порта входят следующие основные элементы: акватория, территория, причальная линия.
1. Акватория – водная поверхность, отведенная порту вне границы судового хода и предназначенная для стоянки судов во время их грузовой обработки или посадки-высадки пассажиров. Она состоит из причалов, водных подходов и рейдов.
Рис. 2.1. Схема акватории порта:
1 – судовой ход; 2 – водные подходы; 3 – участки рейда;
4 – акватории причалов; 5 – причал
Причал – участок порта, обеспечивающий обработку одного расчетного судна.
Водные подходы – это участок водного пути, соединяющий транзитный судовой ход (фарватер) с акваторией причалов и рейдами, а также рейды с акваторией причалов. Подходы должны обеспечивать беспрепятственное и безопасное движение.
Рейд – часть акватории порта, предназначенная для стоянки судов, формирования и расформирования судовых составов и выполнения перегрузочных работ по варианту «судно-судно». Существуют отдельно рейды прибытия и отправления судов. Рейды специализируются по родам перевозимых грузов (сухогрузные, нефтеналивные, лесные и т. д.).
Акватория причала – часть водной поверхности, примыкающей к причалу, предназначенная для стоянки судов под грузовыми операциями, а также для маневров судов у причала.
2. Территория порта – прибрежный участок земли в установленных порту границах. На территории размещают портовые сооружения: склады, погрузочно-разгрузочные средства, транспортные коммуникации, здания и др. В состав территории порта входят три зоны, представленные на рис. 2.2.
В оперативно-производственной зоне I располагают фронтальные склады, железнодорожные пути и портальные краны для перегрузки грузов с судна или в обратном направлении. В зоне II – тыловые склады для перегрузки грузов с автомобильного и железнодорожного транспорта в склад или из фронтального склада в тыловой склад. К складам подведены железнодорожные и автомобильные пути. Каждая линия оборудована перегрузочными кранами (фронтальными и тыловыми).
Рис. 2.2. Зоны территории порта:
1– прикордонная (фронтальная) зона; 2 – тыловая зона;
3 – припортовая зона
Припортовая зона располагается вне ограждения. Здесь обычно размещают здание управления порта, площадку для стоянки автотранспорта и т. д.
3. Причальная линия – граница между территорией порта и акваторией. Причальную линию еще называют кордон (от франц. corde – веревка). Причальная линия – это совокупность всех причалов.
Имеются три формы расположения причальной линии относительно реки: фронтальная, бассейновая (ковшовая) и пирсовая.
Фронтальная форма характеризуется расположением причалов вдоль береговой линии.
Бассейновая (ковшовая)форма причальной линии отличается наличием специальных бассейнов, в которых расположены причалы. Число и конфигурация бассейнов зависят от общего числа причалов, их специализации и других факторов. В речных портах обычно создают один бассейн.
Для пирсовой формы причальной линии характерно расположение причалов по сторонам мола (пирса), вынесенного в сторону акватории порта. Пирсы, которые бывают широкими и узкими, обычно сооружают под прямым углом к береговой линии.
Классификация портов
1. По назначению порты подразделяются на
– грузовые;
– пассажирские;
– грузопассажирские.
Грузовые порты осуществляют передачу грузов со смежных видов транспорта на водный или в обратном направлении.
Грузовые порты в свою очередь подразделяются на
– универсальные – перегружают различные грузы, располагая причалами тарно-штучных грузов, лесоматериалов, руды, угля и т. д.;
– специализированные – предназначенные для перегрузки определенного груза, например угольные порты, нефтеналивные порты, лесные порты.
На речном транспорте наиболее распространены грузопассажирские порты.
2. По принадлежности порты подразделяются на
– порты общего пользования;
– необщего пользования.
3. По объему и характеру работы порты делятся на четыре категории.
4. По расположению относительно русла реки порты делятся на
– русловые;
– бассейновые (ковшовые);
– смешанные.
В данном разделе необходимо дать общую характеристику перевалочного узла: назначение и категория порта, особенности схем размещения портовых и ж.- д. устройств, их преимущества и недостатки и т. п. Выбрать и привести в пояснительной записке принципиальную схему перевалочного узла в соответствии с заданным типом порта и выбранным вариантом размещения ж.-д. устройств и сооружений. После расчета портовых и ж.-д. устройств необходимо выполнить детальную схему перевалочного узла с указанием отдельных причалов, их технического оснащения, размеров и типов складов, числа путей в парках и т. д.
Порт (франц. port, от лат. portus – гавань, пристань) – это воднотранспортный пункт, оборудованный сооружениями и устройствами, необходимыми для выполнения погрузочно-разгрузочных работ, обслуживания пассажиров, обеспечения безопасной стоянки судов и их обслуживания.
Как транспортный пункт, порт обеспечивает связь нескольких видов транспорта – водного, железнодорожного, автомобильного. В порту производятся операции по передаче грузов с сухопутных видов транспорта на водные и наоборот.
Для обеспечения выполнения своих функций порт должен располагать акваторией (водной частью), территорией (береговой частью) и причальным фронтом.
Акватория порта – это водная площадь, необходимая для устройства рейдов, предназначенных для безопасной стоянки судов в ожидании обработки, и для удобного движения судов к причалам, заправочным и ремонтным пунктам.
В состав акватории обычно входят водные подходы к порту, рейды и внутренние бассейны. Водные подходы могут быть естественными (в виде участка моря или реки) или искусственными (с устройством подходных каналов, связывающих порт с естественными глубинами). Рейды – это участки акватории, защищенные от сильного волнения, где суда могут стоять на якорях в ожидании разрешения на подход к причалам или на выход из порта. При отсутствии в порту глубоководных причалов, на рейдах также производят перегрузочные операции, для чего используют вспомогательные мелкосидящие суда – лихтеры и баржи. Внутренние бассейны (иногда их называют гаванями или портовыми бассейнами), прилегающие непосредственно к портовой территории, предназначаются для стоянки судов у причалов; в них производят основные и некоторые вспомогательные грузовые операции.
В случае необходимости акватория порта ограждается специальными гидротехническими сооружениями для защиты от волнения воды, течений и наносов. Судовой ход в акватории должен быть обставлен знаками судовой обстановки и иметь глубину, достаточную для движения расчетных судов. Порой в пределах акватории устраиваются специальные бассейны (например, у судоремонтных заводов и судоподъемных сооружений).
Площадь акватории порта должна быть достаточной для маневрирования входящих в порт и уходящих из порта судов, удобной для стоянки на рейде и безопасной для стоянки судов у причалов, а также для местного маневрирования судов при подходе к причалам и отходе от них. Обычно эту площадь определяют путем построения возможных линий движения судов к каждому причалу с необходимым радиусом поворота расчетного судна.
Территория порта – прилегающие к акватории участки суши, на которых размещаются портовые сооружения и устройства, обеспечивающие выполнение основной функции порта – перегрузки грузов, обслуживания пассажиров, обслуживание судов и их команд.
Причальный фронт – участок береговой линии, оборудованный соответствующими устройствами и оборудованием для безопасной стоянки судов и выполнения перегрузочных работ.
Причальные линии могут располагаться фронтально (вдоль берега), вдоль молов, на выступающих в акваторию пирсах, а также вдоль внутренних береговых бассейнов. Размещение причалов должно обеспечивать, с одной стороны, удобство подхода и швартовки судов, а с другой – возможность обслуживания причалов железнодорожным и автомобильным транспортом.
На территории порта и у причального фронта размещаются оперативные площадки, складские помещения и подъездные пути. Кроме того, на территории порта могут размещаться здания для обслуживания пассажиров (морской вокзал, речной вокзал), электроподстанции, ремонтные мастерские, гаражи, помещения материально-технического обеспечения, административные и бытовые помещения. Иногда на территории порта или вблизи неё располагаются судоремонтные предприятия, сортировочные железнодорожные станции и парки отстоя вагонов.
Размеры территории порта определяются из условия удобного размещения портовых сооружений, оборудования, подъездных путей и внутрипортовых железнодорожных и автомобильных путей.
Основные технические характеристики порта: глубина у причала, длина причальной линии и отметка портовой территории. Глубина у причала отсчитывается от наинизшего судоходного уровня воды и определяется расчётными осадками судов и запасом глубины под килем судна. В современных морских портах глубина у причалов для сухогрузных судов составляет 10 – 15 м, нефтеналивных – 15 – 20 м. Длина причальной линии определяет количество судов, которые могут одно временно стоять у причалов и подвергаться обработке. Количество причалов устанавливается отдельно по каждой категории грузов. Кроме причалов, необходимых для выполнения грузовых и пассажирских операций, в портах предусматриваются также вспомогательные причалы, обслуживающие бункеровку, стоянку служебно-вспомогательного флота и судоремонт. Отметка портовой территории (возвышение над уровнем воды) выбирается с таким расчётом, чтобы территория порта при высоком стоянии уровня не затоплялась и были созданы наиболее благоприятные условия для выполнения грузовых и др. операций. Отметка прикордонной части портовой территории, как правило, постоянна, что облегчает движение железнодорожного транспорта.
Для обеспечения работы порта в нем устраиваются гидротехнические сооружения. Основными портовыми гидротехническими сооружениями являются:
причальные сооружения;
оградительные сооружения;
берегоукрепительные сооружения;
судоремонтные сооружения;
навигационные сооружения.
Причальные сооружения должны обеспечить удобную и безопасную стоянку судов во время погрузочно-разгрузочных работ. Различают два основных вида причальных сооружений: плавучие и береговые (набережные).
Причальные набережные в поперечном сечении могут иметь различные формы (рис.):
вертикальную;
откосную;
полуоткосную;
полувертикальную.
Поперечные профили береговой причальной линии:
а – вертикальная; б – откосная; в – полуоткосная; г – полувертикальная
Вертикальные наиболее удобны для швартовки и стоянки судов. Однако при большой глубине акватории и большой амплитуде колебания уровня воды приходится устраивать набережную большой высоты, а это достаточно дорого.
Вертикальные причальные набережные:
а – из массивной кладки; б – из массивов-гигантов; в – свайная со шпунтовой стенкой и анкерами; г – свайная со шпунтовой стенкой и наклонными сваями
1 – каменная постель; 2 – бетонные массивы; 3 – причально-отбойная рама; 4 – железобетонный массив-гигант; 5 – шпунтовые сваи; 6 – анкерная тяга; 7 – анкерная плита; 8 – деревянные сваи; 9 – железобетонный ростверк; 10 – грунтовая засыпка
Откосные набережные наиболее дешевы, но они менее удобны для швартовки и стоянки, а для погрузки на суда, стоящие у таких набережных нужны краны с большим вылетом стрелы. Для удобства стоянки и швартовки судов у таких набережных часто используются промежуточные плавучие причалы в виде металлических понтонов.
Полуоткосная и полувертикальная набережные по условиям эксплуатации являются промежуточными по сравнению с вертикальной и откосной.
По конструкции вертикальные набережные бывают гравитационные и свайные (рис.). Гравитационные при этом бывают: ряжевые, из массивной кладки, из массивов-гигантов и сборные.
Набережная из массивной кладки под водой складывается из крупных бетонных блоков (10 тонн и более каждый). В надводной части устраивается монолитный железобетонный пояс – ростверк, с причальными устройствами (отбойные брусья, швартовные тумбы, рымы и т. п.).
Набережные из массивов-гигантов делают из заранее изготовленных полых железобетонных секций длиной 15 – 30 м и необходимой высоты. Их на плаву доставляют к месту установки, затем, наполняя водой, опускают на подготовленное основание и заполняют песком или щебнем.
Свайные набережные выполняют в виде сплошной стенки из металлического или железобетонного шпунта, удерживаемого металлическими анкерными тягами, закрепленными в анкерных плитах. Со стороны берега набережная засыпается до отметки территории порта.
Оградительные сооружения , защищающие акваторию порта от волнения воды – это волноломы и молы. Возведение их требует больших затрат, поэтому при устройстве портов стараются использовать для размещения порта хорошо защищенные естественные бухты, заливы, лагуны и т. п. По форме поперечного профиля и по принципу гашения волн оградительные сооружения бывают (рис.):
откосные;
с вертикальными стенками;
сквозные;
плавучие.
Внешние оградительные сооружения:
а – из грунта с креплением откосов камнем; б – из камня и бетонных массивов;
в – из массивов-гигантов на каменной постели
Берегоукрепительные сооружения предназначены для защиты участков берега от размыва волнами и течением. Они бывают откосного и полуоткосного типа (рис.).
Кроме продольных береговых укреплений иногда строятся поперечные сооружения (буны), которые примыкают либо к продольному укреплению, либо к незащищенному берегу. Такие буны способствуют отложению наносов, наращивают береговую полосу и ослабляют волновое воздействие на берег.
Для периодического осмотра и ремонта подводной части судов применяют судоремонтные гидротехнические сооружения : доки, эллинги и слипы.
Доки предназначены для полного осушения подводной части судна, они бывают двух типов – плавучие и сухие.
Откосные и полуоткосные береговые укрепления:
а – каменная мостовая; б – полуоткосное укрепление с упорным свайным рядом;
в – откосное укрепление из каменной наброски и бетонных плит; г – специальное береговое укрепление
Плавучий док – это металлическая или железобетонная коробчатая конструкция, состоящая из дна и вертикальных стен. Внутри дна и стен существуют камеры (отсеки), которые с помощью насосов могут заполняться водой и опорожняться. При заполнении отсеков конструкция погружается в воду, и судно может войти в такой док. Затем судно закрепляется в доке и вода из отсеков откачивается. Док вместе с судном всплывает, и подводная часть судна оказывается выше уровня воды.
Укрепление береговой полосы поперечными сооружениями:
а – буны, примыкающие к незащищенному берегу;
б – буны, примыкающие к продольной дамбе
1 – буны; 2 – продольная дамба; 3 – засыпка; 4 – отложения наносов
Сухой док представляет собой замкнутый бассейн (камеру) с входными воротами или затворами. После входа в док судна, вода из него откачивается, и подводная часть судна оказывается доступной для осмотра и ремонта.
Для подъема судов из воды используются продольные эллинги и поперечные слипы.
Эллинг – это наклонная плоскость с рельсовыми путями и продольной тележкой. Судно наплывает на тележку, находящуюся под водой, и затем эту тележку с помощью лебедки перемещают по рельсам вверх на сушу.
Поперечные слипы позволяют поднять и ремонтировать несколько судов.
Мелкие суда для осмотра и ремонта могут быть подняты мощными портовыми кранами.
К навигационным портовым гидротехническим сооружениям относятся морские маяки и знаки судоходной обстановки, расположенные в пределах акватории порта.
Схема крупного порта:
1 – акватория порта; 2 – территория порта; 3 – волнолом; 4 – мол; 5 – пирс;
6 – набережная: 7 – бассейн; 8 – маяк; 9 – портовые огни; 10 – предпортовая железнодорожная станция
Плавучий док
Плавучий док
Плавучий док в Севастополе
Плавучий док
Авианосец в сухом доке. На заднем плане – плавучий док
Сухой док
Внутри сухого дока – подводная лодка
Порты классифицируются по нескольким признакам:
по назначению;
по грузообороту;
по месту расположения;
по годовой продолжительности эксплуатации;
по отношению к уровню воды;
по отношению к международной торговле.
По назначению порты можно подразделить на:
промысловые;
порты-убежища.
транспортные;
Транспортные порты, предназначенные для передачи грузов и пассажиров с одного вида транспорта на другой, могут быть разделены на порты общего назначения, в которых перерабатываются самые различные грузы и пересаживаются пассажиры, и порты специальные, предназначенные для переработки какого-либо одного груза (уголь, руда, нефть, лес и т. д.). Как правило, специальные порты имеют мощные высокопроизводительные перегрузочные устройства, которые служат для переработки одного лишь вида груза.
Устройства для перегрузки других видов грузов и пассажирские причалы в специальных портах если и существуют, то имеют второстепенное значение.
Нередко встречаются и специальные пассажирские порты, в которых грузовые операции ограничиваются перегрузкой багажа.
В портах общего назначения перегружаются различные грузы, а перегрузочные устройства более универсальны. Наиболее крупные отечественные и зарубежные порты являются портами общего назначения.
Военные порты или базы флота предназначены для обслуживания военно-морского флота. Они характеризуются наличием больших рейдов, бассейнов для ремонта судов, специальных складов военного снаряжения и продовольствия. На территории военного порта нередко размещаются обширные казармы. Для обороны порта имеются фортификационные и другие инженерные сооружения.
Промысловые порты, из которых наибольшее развитие получили рыбные порты, оборудуются складами-холодильниками и имеют в своем составе перерабатывающие предприятия. Такие порты, являясь базами промыслового флота, располагают, как правило, и собственными судоремонтными устройствами.
Порты-убежища, как это видно из названия, предназначены для укрытия во время шторма судов, которые не рассчитаны на действие крупных волн. Как правило, для портов-убежищ используют естественные бухты и лагуны, производя в них минимальный объем дноуглубительных работ для создания рейдов. В некоторых случаях для создания защищенных рейдов возводят оградительные сооружения. Максимальное расстояние между портами-убежищами определяется из условия, чтобы суда и плоты могли достичь их, находясь в любой точке судоходной трассы, с момента получения сигнала о подходящем шторме. К портам-убежищам относятся и специальные огражденные акватории у судопропускных сооружений в верхних бьефах водохранилищ (так называемые аванпорты), где суда отстаиваются в ожидании шлюзования в нижний бьеф или выхода в водохранилище.
Грузооборот – это общее количество переработанных грузов в тоннах. В грузооборот входят все грузы, прибывшие в порт по воде и отправленные из него по воде за определенное время (за навигацию, за месяц, за сутки). В грузооборот включаются и грузы, перегружаемые с одного судна на другое. Общий грузооборот порта обычно имеет неоднородную структуру и существенную неравномерность во времени.
Грузообороту порта должна соответствовать его пропускная способность – весовое количество грузов, перерабатываемых за единицу времени. Если грузооборот – это реальное количество перерабатываемых портом грузов (зависящая от места расположения порта, товаропотока в регионе и проч.), то пропускная способность – это техническая возможность всех причалов порта пропустить (погрузить и выгрузить) определенное количество грузов за определенное время. Очевидно, что для обеспечения эффективной и равномерной работы порта его пропускная способность должна быть больше или, как минимум, равна грузообороту.
В зависимости от грузооборота и пассажирооборота все порты подразделяются на несколько категорий. По категории порта определяются: административная структура порта и его эксплуатационные штаты, затраты на его эксплуатацию и ремонтные работы, объемы работ по его развитию, класс основных сооружений, отметки территории и расчетные уровни воды. Ввиду неодинаковой трудоемкости переработки различных грузов категория порта определяется по грузообороту в условных тоннах. Существуют таблицы перевода грузов различной природы (например, лес, нефть, щебень, контейнеры), в том числе и пассажиров, в условные тонны.
Морские порты, в зависимости от годового грузооборота, делятся на три основные категории:
|
Характер грузооборота |
годового грузооборота, тыс. т |
||
|
А. Порты общего назначения |
|||
|
Общий грузооборот |
Более 1400 |
600 и менее |
|
|
Грузооборот по генеральным и лесным грузам |
100 и менее |
||
|
Б. Порты специального назначения, перегружающие: |
|||
|
а) навалочные грузы (уголь, руда) |
Более 4500 |
3000 и менее |
|
|
б) инертные минерально-строительные грузы |
Более 10000 |
7000 и менее |
|
Если грузооборот транспортного узла не превышает 50 тыс. тонн в навигацию или если он предназначен только для пересадки пассажиров местных и пригородных линий, то его называют пристанью . С точки зрения классификационной, пристани относятся к IV категории портов. К внекатегорийным портам Российской Федерации относятся Санкт-Петербургский, Новороссийский и Находкинский.
По месту расположения различают порты морские и речные.
В свою очередь морские порты бывают:
устьевые;
береговые;
лагунные;
внутренние.
Устьевые порты характерны тем, что в них сходятся морские и речные водные пути. Почти все крупнейшие порты мира (Санкт-Петербургский, Лондонский, Нью-Иоркский, Гамбургский, Роттердамский, Антверпенский и др.) расположены в устьях рек. Портовые устройства размещаются, как правило, по берегам реки или в вырытых в берегу бассейнах. При этом порты стремятся разместить на некотором расстоянии от моря, чтобы избежать строительства оградительных сооружений.
Схемы расположения морских портов:
а – в лагуне; б – в защищенной бухте; в – в полузащищённой бухте;
г – на открытом побережье
1 – территория порта; 2 – акватория порта; 3 – мол; 4 – подходный канал;
Береговые морские порты создаются на открытом морском берегу, и для защиты их акваторий и причалов от волнения приходится строить оградительные сооружения (например, Марсельский и Одесский порты). Длина этих сооружений в портах на песчаных побережьях измеряется километрами. Если порт размещается в естественной, частично защищенной бухте, то длина оградительных сооружений уменьшается.
Лагунные порты размещаются в глубине лагун, образовавшихся на песчаных берегах вследствие отложения естественных кос, отделяющих лагуны от моря. Такие порты не нуждаются в защите от волнения, но имеют подходные каналы, на которых необходимо поддерживать глубины, удаляя наносы землечерпанием (порт Ильичёвск близ Одессы, иранский порт Пехлеви).
Внутренние порты размещают на значительном расстоянии от моря на низовых (глубоководных) участках рек (например, Архангельск, Херсон, Николаев, Руан) либо на искусственных каналах, прорытых от моря внутрь страны (Манчестер, Амстердам, Брюссель).
Речные порты по назначению делятся на:
специальные;
аванпорты;
порты-убежища.
Общие и специальные порты предназначены для передачи грузов с судов на берег и обратно. В аванпортах, расположенных на водохранилищах (в верхних бьефах шлюзов), составы судов или плоты переформировываются перед вводом их в камеру шлюза; аванпорты используются также для отстоя судов и плотов, прибывающих из нижнего бьефа в верхний во время шторма. Иногда под защитой одних и тех же оградительных сооружений находятся одновременно аванпорт и порт общего назначения (Куйбышевский, Цимлянский и др.). Порты-убежища служат лишь для отстоя судов и плотов во время шторма; они создаются обычно в естественных бухтах; причальные сооружения в них, как правило, не устраиваются.
По расположению различают порты:
на свободных реках, характерной особенностью которых являются значительные колебания уровня воды (до 15 м и более);
на судоходных каналах, в которых амплитуда колебаний уровня всегда невелика;
водохранилищные и озёрные, подвергающиеся воздействию ветровых волн и требующие, как правило, устройства оградительных сооружений (эти порты имеют много общего с морскими).
Русловые порты на свободных реках обычно имеют на акватории 2 рейда (рейд прибытия и рейд отправления), на которых соответственно расформировываются или формируются буксируемые составы и откуда отдельные баржи подаются буксирами к причалам для грузовых операций. Рейды обычно располагаются выше или ниже причалов с тем, чтобы не стеснять транзитного судового хода и акватории у причалов. Значительные колебания уровня воды определяют характер причальных устройств в речном порту и обусловливают применение дебаркадеров и в некоторых случаях т. н. весенних причалов.
Внерусловые порты на свободных реках и порты на судоходных каналах располагаются в естественных бухтах, на уширениях каналов или в искусственном ковше, в последнем случае порт называют ковшовым. Внерусловые порты обычно используются и для зимнего отстоя судов, а поэтому имеют в своем составе судоремонтные заводы. Нередко в крупных портах имеются и участки, расположенные в русле реки и участки ковшовые. В этом случае порт относится к категории смешанных портов.
Основные элементы, гидротехнические сооружения и технические характеристики речных портов те же, что и у морских портов. По навигационному грузообороту речные порты подразделяются на 5 классов.
По годовой продолжительности эксплуатации порты на внутренних водных путях подразделяют на постоянные и временные. Постоянные порты эксплуатируются в течение всей навигации. Временные сезонные порты функционируют только часть навигации, что обусловливается гидрологическими условиями (продолжительностью периода высокой воды, когда возможен подход судов к причалам) или сезонностью груза (например, продукции сельского хозяйства). Обычно временные порты не имеют больших размеров – это, скорее, пристани. Иногда временные порты создают для обслуживания крупных строек, такие порты функционирующие всего несколько лет, за время своей эксплуатации принимают иногда миллионы тонн грузов.
По отношению к уровню воды морские порты бывают открытые и закрытые.
Закрытые морские порты располагаются в бассейнах, отделенных от моря шлюзами или полушлюзами. Благодаря этому, на закрытой акватории путем поддержания повышенного уровня воды снижается амплитуда приливных колебаний, что значительно удешевляет причальные сооружения и облегчает обработку судов.
По отношению к международной торговле морские порты разделяются на порты мирового, международного и внутреннего значения.
Порты мирового значения являются центрами мировой торговли и принимают суда, плавающие по всем морям и океанам. Порты международного значения принимают суда, плавающие в пределах того бассейна, на котором расположен сам порт. Порты внутреннего значения, или каботажные порты, обслуживают внутренние перевозки между портами одной лишь страны.
ИСТОРИЯ ПОРТОВ В РОССИИ
Греческие порты-колонии
В конце II – начале I тысячелетия до н. э. греки называли нынешнее Черное море «Понтом Аксинским» – морем негостеприимным. Среди греков ходили легенды о том, что дикие жители Крыма – свирепые тавры и скифы – убивают всех пришельцев, приносят их в жертву своим богам, из черепов делают чаши для вина. Кроме того, на этом море довольно часты были шторма, особенно в зимнее время.
Плавания в то время осуществлялись только непосредственно вблизи и вдоль берегов. Основные суда греков в то время – униремы, то есть галеры с одним рядом весел, длиной до 15 м.
Около 750 года до н. э. началась эпоха Великой греческой колонизации. Причинами такой колонизации историки считают перенаселенность самой территории Греции, нехватку продовольствия, получаемого на каменистой малоплодородной земле древней Эллады. В течение последующих 200 лет греки основали множество колоний вдоль побережья Средиземного и Черного морей. Существовали три основных направления колонизации: на запад – нынешние Италия, Испания; на юг – Северная Африка и на северо-восток – Черное море.
Как писал греческий комедиограф Аристофан, «греки расселись вокруг Средиземноморья, как лягушки вокруг болота». При этом греки не занимались открытием новых земель, а следовали уже проторенными путями финикийцев, вытесняя предшественников. Кроме того, они не исследовали новые земли вглубь, ограничивая своё присутствие побережьями.
Колонии создавались, как правило, в местах существования удобных естественных гаваней с хорошими условиями для подхода кораблей к берегу, погрузки и разгрузки различных товаров.
Греческие города-колонии в Северном Причерноморье в VI – IV веках до н. э.
Греческие колонии на Севере Черного моря в 450 году до н. э.
На Черноморском побережье особенно преуспели в расселении и создании колоний жители греческого города Милета, расположенного на западном побережье Анатолийского полуострова Малой Азии. Древний грек Анифей (конец II – начало III века до н. э.) в своем сочинении «Пир софистов» писал: «…Милетяне, пока не предались роскоши, побеждали скифов и заселили славными городами Понт…» Милетянами в VI веке до н. э. были основаны: город Тира на правом берегу Днестровского лимана (ныне город Белгород-Днестровский); город Ольвия на правом берегу Днепро-Бугского лимана (село Парутино); Феодосия и Пантикапей (Керчь) в Крыму; Гермонасса (станица Таманская) на восточном берегу Керченского залива и др. После создания в VII – V веках до н. э. в Причерноморье многочисленных греческих городов-государств началось интенсивное освоение греками Черного моря и его побережий с торговыми целями. Примерно половина зерна, потреблявшегося Афинами в VI веке до н. э., привозилось по морю из Северного Причерноморья, в основном с полей, расположенных вблизи Феодосии и Пантикапей. В это время Черное море греки стали называть Понт Эвксинский – «море гостеприимное».
Керченский пролив греки называли Боспором Киммерийским (в отличие от Боспора Фракийского у Константинополя), реку Кубань – Гипанисом, реку Дон – Танаисом, Азовское море – Меотидой.
Один из древних авторов писал, что в IV – III веках до н. э. «…многие из перевозчиков товаров на грузовых барках из Меотийского (Азовского – К.М. ) моря на десятый день достигали гавани на острове Родос, отсюда… на четвертый день приезжают в Александрию, а из нее, плывя вверх против течения (по Нилу – К.М. ), в другие десять дней без особенного труда могут прибыть в Эфиопию. Таким образом, от крайнего холода до высшей степени жары выходило не более двадцати пяти дней беспрерывного пути…»
В 480 году до н. э. города восточного и западного побережий Боспора Киммерийского объединились, создав Боспорское царство со столицей в городе Пантикапей (современная Керчь). Это царство принято считать первым государственным объединением на территории нынешней России. Процветание Боспорского царства обусловливалось продажей в Грецию хлеба, выращиваемого на плодородных таманских (кубанских) землях. В обмен на хлеб из Греции поступали кузнечные изделия, одежда, оливковое масло, вино, ювелирные изделия, предметы быта.
В отличие элементов морских портов, работающих в режиме постоянного взаимодействия с волновыми нагрузками, акватории речных и водохранилищных портов находятся в более благоприятных условиях. Ветровые волны, возникающие на поверхности рек, как правило, не оказывают существенного влияния на судоходство и эксплуатацию портов. В связи с этим речные, а иногда и водохранилищные порты характеризуются прежде всего, отсутствием оградительных сооружений. В ряде случаев оградительные сооружения в речных портах создают для защиты от движущегося льда либо образования обособленных акваторий - затонов , предназначенных для зимнего отстоя и ремонта судов.
| |
Рис.2.1. Основные элементы акватории морского порта: 1-подходной канал; 2-судоходная обстановка; 3-внешние оградительные сооружения; 4-акватория порта; 5-причальный фронт; 6-берего-укрепление; 7-территория порта; 8-перегрузочный рейд; 9-навигационный рейд
Тем не менее, состав акватории порта на внутренних водных путях оказывается, как правило, сложнее, чем у морского порта.
В составе водных подходов к речному или водохранилищному порту выделяют (помимо перечисленных в 2.2) следующие основные элементы (рис.2.2.).
Основной судовой ход - используемый в течение всего навигационного периода транзитный судовой ход, по которому осуществляется основной объем перевозок грузов и пассажиров преимущественно в крупнотоннажных судах и составах.
Дополнительный судовой ход - транзитный судовой ход, предназначенный для сокращения пути следования судов и составов, или для их защиты от волнового воздействия в сложных гидрологических условиях.
Местный судовой ход - судовой ход для связи с отдельными пунктами реки, а также пунктами, расположенными на ее притоках с основным судовым ходом.
Водный подход к причалу - судовой ход, соединяющий пассажирский или грузовой причал с местным либо транзитным судовым ходом.
 |
Рис.2.2. Схемы судовых ходов и водных подходов к речным и водохранилищным портам: 1- основные; 2- местные; 3- водные подходы к причалам
Перевозка грузов на внутренних водных путях осуществляется как самоходными, так и несамоходными судами. Несамоходные суда (как правило, с разнородными грузами) формируются в составы и транспортируются при помощи буксиров. Для размещения прибывающих составов и сортировки судов по видам грузов в речных и водохранилищных портах предусматривают сортировочный рейд . В крупных портах может быть организовано несколько таких рейдов со специализацией по группам судов, а также выделены рейды для комплектования составов несамоходных судов, отправляемых из порта. В связи с этим в состав элементов речного или водохранилищного порта могут входить рейд прибытия и рейд отправления .
В портах, расположенных на стыке участков реки или ее притоков с различными проходными глубинами, часть судов обычно обрабатывают на перегрузочном рейде при помощи плавучих кранов. В некоторых случаях производят не полную разгрузку судна, а лишь частичную (распаузку), с целью уменьшения осадки и возможностью дальнейшего движения по мелководным участкам реки, либо подхода к медководному причалу.
Рис.2.4. Основные элементы водохранилищного порта: 1-акватория; 2-территория;
3-причальный фронт; 4-рейд отправления; 5-оградительные сооружения; 6- рейд отстоя во время шторма; 7-рейд прибытия
Следует отметить, что на внутренних водных путях весь состав вышеперечисленных элементов акватории порта используется только несамоходными судами. Самоходные грузовые, пассажирские и грузопассажирские суда подходят к причалам, минуя сортировочный, а в большинстве случаев и перегрузочный рейды.
3.4. ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ТЕРРИТОРИИ ПОРТА
Территория порта - примыкающий к причальному фронту участок прибрежной зоны на котором располагается портовое береговое хозяйство: перегрузочное оборудование, крытые склады и открытые складские площадки, здания, сооружения, подъездные пути, коммуникации и т.д.
В составе территории порта выделяют три основные части (рис.2.5): I - прикордонную (оперативно-производственную); II - тыловую; III- припортовую.
Прикордонная (оперативно-производственная) часть примыкает непосредственно к причальному фронту и включает территорию от линии кордона до тыловых оперативных складов. В прикордонной части порта размещается комплекс элементов, необходимых для обеспечения технологического процесса работы порта: перегрузочное оборудование, прикордонные железнодорожные пути, автомобильные проезды, прикордонные склады, осветительные мачты, токоприемники, и т.д. На пассажирских причалах в прикордонной части территории располагают морские или речные вокзалы.
 |
Рис.2.5. Основные части территории руслового порта: I - прикордонная (оперативно-производственная); II - тыловая: 1)гараж; 2) склады долгосрочного хранения грузов; 3) мастерские; 4) материальный склад; 5) трансформаторная подстанция; III - припортовая: 6) управление порта; 7) пожарное депо; 8) столовая; 9) автостоянка
С учетом перспективы развития порта при проектировании предусматривают резервную территорию .
Тыловая часть территории порта предназначена для размещения производственных и служебно-вспомогательных элементов: складов длительного хранения грузов, складов материально-технического и производственного снабжения, мастерских, гаражей, контор грузовых районов, трансформаторных подстанций и т.д.
Припортовая часть территории включает здание управления порта, столовую, пожарное депо, автостоянки и т.д.
В пределах трех основных частей порта выделяют пять функциональных зон:
1) операционную;
2) производственную;
3) общепортовых объектов;
4) предпортовую;
5)пассажирских операций.
Первые три зоны являются режимными - с ограждением и пропускной системой. Предпортовая и зона пассажирских операций образуют нережимную часть территории. В крупных портах зону пассажирских операций разделяют на два участка: дальних и пригородных сообщений.
В речных портах, при значительных (свыше 6 м) сезонных колебаниях уровня территория может быть, расположена на одном горизонте (одноярусный порт) либо иметь две группы причалов на разных горизонтах (двухъярусный порт).
В состав сухопутных подходов к порту входит система железнодорожных путей, автодорог и трубопроводов. Наибольшую часть сухопутных подходов занимают железнодорожные устройства, в состав которых входят портовые и районные сортировочные станции и парки, погрузочно-разгрузочные и соединительные пути.
Кроме основных элементов, предназначенных для обеспечения погрузочно-разгрузочных и пассажирских операций, на территории порта располагаются и ряд вспомогательных служб и сооружений: бункеровочные и строительные базы, объекты комплексного обслуживания транспортных судов, судоремонтные предприятия.
3.5. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ЭЛЕМЕНТАМ ПОРТОВ
Независимо от расположения, назначения, размеров грузооборота и судооборота элементы портов должны соответствовать основным требованиям, обеспечивающим безаварийную, непрерывную и эффективную работу порта. В общем случае эти требования подразделяют на судоходные, эксплуатационные, строительные и экономические.
Судоходные (навигационные) требования вытекают из условий безопасности при подходе судов к порту (или отходе от него), а также маневрирования на акватории порта. В соответствии с судоходными требованиями элементы акватории порта должны обеспечивать:
· безопасность и удобство подхода к порту в неблагоприятных гидрометеорологических условиях;
· надежную защищенность акватории порта от волн, течений, наносов и льда;
· достаточные размеры акватории для полного гашения инерции судна, его маневрирования собственными средствами и подвода к причалам;
· достаточные проходные глубины на подходном канале, входном рейде и операционной акватории.
Эксплуатационные требования должны обеспечивать эффективную транспортно-производственную деятельность порта и включают:
· незатопляемость территории;
· соответствие основных размеров элементов порта расчетному и перспективному грузо- и судообороту;
· оптимальную защищенность оперативных бассейнов порта от волнения;
· обеспечение производства погрузочно-разгрузочных работ и пассажирских операций при неблагоприятных гидрометеорологических условиях;
· рациональное размещение порта по отношению к водным и сухопутным путям и его увязку с городом;
· рациональное зонирование и районирование территории порта с учетом экологических требований и санитарных норм;
· обеспечение кратчайшего пути движения груза через порт;
· обеспечение пожарной безопасности, условий охраны труда и сохранности грузов;
· выполнение операций комплексного обслуживания флота;
· благоприятные условия труда для работников порта и экипажей судов;
· возможность эффективного использования замерзающего порта в межнавигационный период.
Экономические требования предусматривают обеспечение высокой эффективности строительства и эксплуатации порта и предусматривают:
· применение наиболее экономичных конструкций и методов строительства;
· максимальное использование местных строительных материалов;
· организацию работы замерзающих портов в межнавигационный период (например отгрузка и накопление массовых грузов после закрытия навигации, сдача крытых складов в аренду и т.п.);
· применение прогрессивных технологических схем и эффективной перегрузочной техники.
Строительные требования предусматривают:
· выбор рациональных и экономичных типов сооружений;
· обеспечение необходимой устойчивости и надежности;
· обеспечение высокоэффективной организации и технологии строительных работ;
· возможность дальнейшего развития и реконструкции порта.
Контрольные вопросы по теме
