Оборудование судоходных шлюзов

По назначению и условиям работы оборудование шлюзов условно подразделяется на основное, предназначенное для непосредственного выполнения операций шлюзования, и вспомогательное, которое необходимо для нормальной эксплуатации основного оборудования. По условиям приведения его в действие – на гидромеханическое и электротехническое.

К гидромеханическому оборудованию относятся ворота шлюзов, затворы водопроводных галерей, приводные механизмы, подвижные и неподвижные причальные приспособления, предохранительные и амортизирующие устройства, приспособления для проводки судов через шлюзы, а к электротехническому – двигатели механизмов ворот и затворов водопроводных галерей, кабельное хозяйство, аппаратура и приборы сигнализации централизованного автоматического управления основным оборудованием и приборы эксплуатационного освещения.

К вспомогательному оборудованию относят насосы для откачки воды из камеры и отдельных частей шлюза, механизмы установки и подъема всего оборудования – краны, тали, тележки.

В зависимости от назначения и условий работы ворота шлюзов, располагаемые на верхних, нижних и промежуточных головах, подразделяются на основные или рабочие, ремонтные и аварийные.

Основные ворота перекрывают судоходные отверстия в головах шлюза. Они предназначены для выполнения операций по пропуску судов через шлюз и могут использоваться для наполнения и опорожнения камер.

Ремонтные ворота устанавливаются перед основными воротами и служат для изоляции шлюза от воды верхнего и нижнего бьефов. Они позволяют выполнять осмотр подводных частей сооружения и необходимый ремонт.

Аварийно-ремонтные ворота располагаются на верхних головах шлюзов перед основными воротами со стороны водохранилищ с большими объемами воды и служат не только для выполнения ремонтных работ в камере шлюза, но и для быстрого перекрытия судоходного отверстия в случае повреждения основных ворот.

Ворота являются важнейшей составной частью шлюза, и к ним предъявляются повышенные требования по прочности, надежности, условиям эксплуатации и ремонта, экономическим показателям.

Существуют различные типы основных ворот, отличающиеся между собой конструктивными признаками и эксплуатационными показателями. Наиболее широкое применение на шлюзах получили плоские подъемно- опускные ворота, двустворчатые, сегментные и откатные ворота.

Плоские подъемно-опускные ворота широко применяют на верхних головах шлюза со стенкой падения при глубине на пороге до 6-8 м. Они используются для наполнения камеры, просты по конструкции, компактны по расположению, удобны для осмотра и ремонта, но требуют больших усилий для подъема и подвержены вибрации. Для исключения или уменьшения их возможной вибрации в процессе наполнения камер часто вместо опор качения используют опоры скольжения.

Двустворчатые ворота в качестве основных используются на нижних, промежуточных и верхних головах шлюзов. Они могут перекрывать отверстия значительной ширины и нуждаются в нише больших размеров. К основным недостаткам можно отнести также сложность монтажа и затруднительность ремонта подводной части ворот.

Сегментные ворота, как и плоские подъемно-опускные, устанавливают на верхних головах шлюзов со стенкой падения и используют для наполнения камеры (рис. 12.9, а). Эти ворота имеют большую ширину и малую высоту: соотношение обычно равно 3¸4. При пропуске судов ворота опускаются в нишу. Они просты в конструктивном отношении, имеют небольшое подъемное усилие, однако нуждаются в нише больших размеров и неудобны для осмотра и ремонта из-за наличия опорного узла вращения на пороге под водой.

Откатные ворота представляют собой плоский затвор, опирающийся на верхнюю и нижнюю тележки, перемещающиеся по направляющим рельсам (рис. 12.9, б). При пропуске судов ворота располагаются в нише одного из устоев головы. Ворота используются в широких шлюзах при сравнительно небольших напорах. Основные недостатки данного типа ворот: неудобства в эксплуатации, осмотрах и ремонтах, а также необходимость устройства ниши, связанная с увеличением объемов бетонных работ. Кроме того, нижний рельсовый путь нуждается в периодических осмотрах и очистке от мусора – наносов, топлой древесины и других предметов.

Среди других типов ворот, используемых в качестве основных, можно отметить полноповоротные сегментные, клапанные, плоские подъемные и опускные.

Полноповоротные сегментные ворота уравновешенного типа нашли применение на верхних и нижних головах шлюзов малого напора. Несущей конструкцией ворот является ригельная система в виде сегмента, закрепленного к торцевым дискам, снабженных противовесами.

Они требуют больше места для размещения, однако удобны в эксплуатации, т.к. наполнение осуществляется из-под ворот. В судоходном положении ворота размещаются в донной нише, а для их ремонта сегмент поворачивается в сторону нижнего бьефа.

Клапанные ворота устанавливают на верхних головах шлюзов со стенкой падения и могут перекрывать широкие отверстия. Они представляют собой плоский щит «Г» образной формы, вращающийся вокруг горизонтальной оси. Достоинства и недостатки данного типа ворот аналогичны сегментным.

Плоские опускные и плоские подъемные ворота отличаются друг от друга лишь характером работы: для перекрытия судопропускного отверстия, первые поднимаются из ниши (рис. 12.9, е), а вторые опускаются на порог. Эти типы ворот на практике применяются редко и по эксплуатационным характеристикам уступают плоским подъемно-опускным воротам.

Рис. 12.9. Основные типы ворот шлюза.

Рабочие ворота: а – сегментные; б – откатные (продольный разрез
и план); е – плоские опускные; Ремонтные затворы: в – шандорный;
г – спицевой; д – плавучее заграждение – батопорт; Аварийные ворота: е – плоские опускные; 1 – основные ворота нижней головы; 2 – ферма;
3 – шандоры; 4 – спица; 5 – опорные шарниры; 6 – основные ворота
верхней головы; 7 – аварийные ворота; 8 – балка-опора

Опускные ворота нуждаются в постоянных осмотрах и очистках от мусора и наносов ниши, а подъемные требуют большой высоты подъема и неудобны для судоводителей, поскольку находятся в подвешенном состоянии при пропуске судов.

Ремонтные ворота предусматриваются на каждом шлюзе. Они устанавливаются, открываются или разбираются в спокойной воде и воспринимают напор лишь при откачке воды из камеры шлюза. Основные требования к ним– простота конструкций и водонепроницаемость. В качестве ремонтных применяются двустворчатые, шандорные затворы, поворотные фермы со спицами или щитами, батопорты и другие заграждения.

Двустворчатые ворота являются наиболее распространенным типом ремонтного заграждения из-за простоты конструкций, доступности для осмотра и ремонта. Они способны перекрывать широкие отверстия.

Шандорные затворы (рис. 12.9, в) применяются на шлюзах небольшой ширины и в конструктивном отношении представляют собой деревянные, металлические или железобетонные балки, называемые шандорами. Они укладываются горизонтально друг на друга в специальные пазы при помощи кранов и со стороны камеры поддерживаются промежуточными опорами (фермами).

Поворотные фермы шарнирно закрепляются на днище головы и могут при помощи береговых лебедок подниматься в вертикальное положение, а пролеты между ними перекрываются спицами или щитами, опирающимися внизу на порог головы, а вверху – на балку-опору (рис. 12.9, г). При помощи таких заграждений достаточно быстро можно перекрывать широкие отверстия.

Батопорт используется в качестве плавучего ремонтного заграждения и позволяет обслуживать одним затвором несколько шлюзов, расположенных на незначительном расстоянии друг от друга (рис. 12.9, д). Для установки заграждения в рабочее положение плавучая емкость при помощи насосов заполняется водой, а после завершения ремонтных работ вода откачивается, и емкость всплывает и буксируется для организации ремонтных работ на другом шлюзе или в безопасное место для хранения.

Аварийные ворота должны обеспечивать быстрое перекрытие потока воды (до 5 мин.) с большими скоростями течения и тем самым предотвратить разрушения, связанные с возможным сбросом большого объема воды из водохранилища в нижний бьеф. В качестве аварийных наиболее широкое применение получили клапанные, опускные и откатные ворота.

Опускные ворота при нормальной работе шлюза находятся под водой в нише (рис. 12.9, е), а в случае аварии поднимаются в рабочее положение. Они применяются при наличии стенки падения достаточной высоты и при значительных глубинах на пороге, просты по конструкции, надежны в работе и экономичны.

Откатные ворота могут быть одно- или двустворчатыми и представляют собой плоский или подкосные щиты, передвигающиеся по рельсам на колесных тележках. В нерабочем состоянии ворота размещаются в боковых нишах устоев верхней головы шлюза. Этот тип ворот может использоваться для перекрытия судоходных отверстий значительной ширины.

Затворы водопроводных галерей регулируют поступление воды в камеру шлюза или ее истечение из камеры, обеспечивая при этом нормальные условия стоянки шлюзуемых и ожидающих шлюзования судов в подходных каналах. Работа затворов происходит при значительных перепадах давления и они подвержены гидродинамическим нагрузкам, что может привести к возникновению кавитации и вибрации. В случае возникновения аварийной ситуации затворы должны закрываться в потоке воды под любым возможным напором. Из основных требований, предъявляемых к затворам водопроводных галерей, можно выделить прочность и надежность в работе, водонепроницаемость в закрытом состоянии, благоприятные гидравлические условия работы, удобства при эксплуатации, осмотре и ремонте. В зависимости от назначения и условий работы затворы водопроводных галерей подразделяются на основные (рабочие) и ремонтные. Ремонтные затворы располагают слева и справа от рабочего. Наиболее широкое применение на шлюзах нашли плоский, цилиндрический, сегментный и поворотный затворы.

Плоский затвор распространен на шлюзах со средними и малыми напорами из-за простоты и надежности конструкции, удобств размещения в галерее, доступности при осмотрах и ремонте (рис. 12.10, а). К недостаткам затвора можно отнести значительное подъемное усилие, сложность закрытия при больших скоростях течения воды и подверженность вибрации.

Цилиндрический затвор вертикального исполнения позволяет осуществлять быстрое наполнение (опорожнение) камеры, поскольку форма водовода вокруг цилиндра (рис. 12.10, б) обеспечивает работу отверстия по всей окружности. Этот тип затворов используется на шлюзах малого напора и характеризуется хорошей водонепроницаемостью, надежностью в работе и имеет небольшое подъемное усилие. К недостаткам можно отнести необходимость устройства сложной галереи и подверженность вибрации затвора, в особенности при малых его открытиях.

Обратные сегментные затворы рекомендуются применять для высоконапорных шлюзов, так как они могут перекрывать большие отверстия и воспринимать значительное давление воды, а также обладают хорошими гидравлическими характеристиками (рис. 12.10, в). Эти затворы имеют небольшое подъемное усилие, просты по конструкции и надежны в эксплуатации. Однако они требуют больше места для их размещения и, кроме того, наличие опорного узла вращения на потолке галереи осложняет проведение их осмотра и ремонт.

Поворотные затворы устраивают при больших напорах, они могут перекрывать галереи круглого или прямоугольного сечения (рис. 12.10, г) и обеспечивать плавное изменение площади водопропускного отверстия.

Рис. 12.10. Типы затворов водопроводных галерей:

а – плоский; б – цилиндрический; в – сегментный; г – поворотный;
1 – верхнее уплотнение; 2 – нижнее уплотнение; 3 – неподвижная часть;
4 – гидроподъемник; 5 – основой затвор; 6 – водопроводная галерея;
7 – обтекатели потока; 8 – ремонтный затвор; 9 – уплотняющее кольцо;
10 – опорный узел.

Недостатками затворов являются трудности в обеспечении уплотнений по всему периметру галереи и устройстве привода, а также сложности осмотра и ремонта.

Для обеспечения нормальной работы отдельных элементов сооружения и его оборудования, на шлюзах предусматриваются различные устройства и приспособления, в том числе причальное оборудование, предохранительные и амортизирующие устройства, приспособления для проводки судов через шлюзы и др.

Причальное оборудование предназначено для швартовки шлюзующихся и ожидающих шлюзования судов. Оно может быть выполнено в виде неподвижных (причальные тумбы и стационарные рымы) и подвижных (плавучие рымы) устройств. Существуют также различные способы механизированной и автоматизированной учалки судов.

Предохранительные устройства служат для защиты ворот от навала судов и, кроме того, способствуют увеличению скорости входа судов в камеру шлюза.

Амортизирующие устройства предназначены для защиты сооружения и отдельных его элементов от повреждений при навалах судов.

Для проводки через шлюзы несамоходных судов и составов, используют различные тяговые средства. Наиболее распространенным способом тяги в шлюзах являются буксировка на тросе или толкание. На отдельных шлюзах используется и береговая тяга, например, электровозы или лебедки.

12.5. Силы, действующие на суда при их шлюзовании

В процессе наполнения (опорожнения) камер шлюзов суда испытывают гидродинамическое воздействие потока, которое изменяется как по величине, так и по направлению. Наибольшие затруднения для стоянки судов создает продольная гидродинамическая сила. Поперечная составляющая силы намного меньше продольной и ее влияние на судно оценивается лишь в исключительных случаях, например, при действии несимметричного потока в некоторых системах питания. В зависимости от направления действия продольную гидродинамическую силу называют прямой, направленной от верхней головы к нижней, или обратной, направленной от нижней головы к верхней.

Гидродинамическое воздействие потока на шлюзуемое судно наиболее сильно проявляется при наполнении камер шлюзов с головной системой питания, а также в простых распределительных системах питания. Это связано с неэффективной работой гасительных устройств, неравномерным распределением расхода по выпускам, большими скоростями течения воды в камере и их распределением по глубине потока.

Величина полной продольной гидродинамической силы может быть представлена в виде суммы составляющих

,

где: P_В – волновая составляющая силы, связанная с пробегом длинных волн в камере шлюза;

P_Т – составляющая силы, обусловленная скоростями течения воды в камере;

P_М – местная составляющая силы, обусловленная неравномерностью распределения скоростей течения потока по глубине.

В системах питания судоходных шлюзов с совершенными гасительными устройствами волновая составляющая силы считается преобладающей по величине.

Продольная гидродинамическая сила, действующая на судно при шлюзовании, передается на канаты, при помощи которых оно учаливается (швартуется) за плавучие рымы или тумбы.

При учалке судов за плавучие рымы продольная сила P и усилие S в канате связаны зависимостью

,

а при учалке за неподвижные тумбы, расположенные на площадке шлюза

,

где: a – угол, составленный канатом с продольной осью шлюза в горизонтальной плоскости;

b – угол наклона каната к вертикали.

Связь гидродинамической силы с усилиями в канатах справедлива только при жесткой швартовке судна, при которой исключаются его продольные перемещения. При наличии таких перемещений произойдет рывок, который может вызвать большие усилия и обрыв канатов. Поэтому, для уменьшения величины усилия в канатах при ручной учалке, их следует натягивать как можно сильнее на кнехтах, ограничивая свободу перемещения судна. При механизированной учалке судов с помощью лебедок рекомендуется принимать величину натяжения канатов равной 10% величины допускаемой силы P_H.

Допускаемая (нормативная) величина гидродинамической силы определяется равной

, (12.9)

где: W – водоизмещение одного наибольшего судна в расчетном составе, кН.

Величина гидродинамической силы зависит от многих факторов, связанных с особенностями систем питания и условиями стоянки различных типов судов.

В некоторых сосредоточенных системах питания с забором и выпуском воды не у концов камеры, а в ее середине, например, условия стоянки судов более благоприятные, чем у головных. Распространение длинных волн в таких системах происходит от середины камеры к головам, поэтому уклоны поверхности воды в них, а следовательно, и силы будут несколько меньше. Меньшая величина силы, в особенности волновой ее составляющей, как отмечалось ранее, наблюдается и при шлюзовании судов в камерах шлюзов с распределительными системами питания.

При неравномерном распределении расходов воды по ширине камеры в ней возникают поперечные уклоны водной поверхности, которые обуславливают возникновение поперечных гидродинамических сил.

На величины гидродинамических сил существенное влияние оказывает и род перевозимого в судах груза: твердый, жидкий или перекатывающийся. Установлено, что наличие жидкого груза в отсеках наливного судна, способного свободно перетекать при произвольных наклонениях, приводит к появлению добавочных сил давления на их переборки, увеличивая или уменьшая силу, обусловленную неустановившимися процессами воды в камере шлюза.

Условия стоянки судов в подходных каналах судоходных шлюзов несколько отличаются от условий стоянки судов, определяемых в процессе их шлюзования в камере. Суда, стоящие у причальных стенок подходных каналов, испытывают воздействие неустановившегося потока при сбросе воды в нижний подходной канал в процессе опорожнения камеры или при заборе воды из верхнего подходного канала при наполнении камеры. Величину гидродинамической силы определяют по уклону поверхности воды в канале, который изменяется по времени.

Причиной появления больших усилий в швартовных канатах часто являются колебания уровней воды в каналах. Поскольку учалка судов осуществляется за неподвижные тумбы на причальных стенках, то при понижении уровня воды вследствие, например, появления отрицательной отраженной волны в нижнем подходном канале, может произойти сильное натяжение канатов и даже их обрыв.

Движущиеся по каналу суда также оказывают влияние на условия стоянки судов, ожидающих шлюзования у причальных стенок.

Перечисленные явления, связанные с работой систем питания, и особенности шлюзования различных типов судов необходимо учитывать в процессе эксплуатации судоходных шлюзов с целью обеспечения безопасного пропуска судов и безаварийной работы сооружений. В связи с этим на шлюзах проводятся экспериментальные исследования по совершенствованию систем питания и обоснованию оптимальных режимов наполнения (опорожнения) камер, которые постоянно корректируются с изменением структуры флота.

Обоснование режимов наполнения и опорожнения камер шлюзов с распределительными системами питания должно осуществляться с учетом обеспечения не только безопасных условий стоянки различных групп судов, но и нормативной величины понижения давления за затворами, водопроводных галерей.

12.6. Процесс шлюзования и управление работой шлюза

Совокупность отдельных операций по переводу судна из одного бьефа в другой называется шлюзованием. Процесс шлюзования состоит из ряда операций, совершаемых в определенной последовательности, часть которых выполняется шлюзом (открытие и закрытие ворот, подъем и опускание затворов водопроводных галерей) и часть – судном (вход в шлюз и выход из него, швартовка и отшвартовка).

Время, затрачиваемое в процессе шлюзования непосредственно шлюзом, при определенном напоре на камеру имеет практически постоянную продолжительность и называется техническим. Время, затрачиваемое на этот процесс судном, называют движенческим, оно не является постоянным и зависит от ряда объективных и субъективных факторов (скорости входа судна в шлюз и выхода из него, длины пути входа и выхода, погодных условий и т.п.).

Пропуск судов через шлюзы может совершаться при одностороннем или двухстороннем (встречном) движении. При пропуске судов через шлюз одного направления шлюзование называют односторонним. При движении судов из верхнего бьефа, выполняются следующие операции: вход судна в шлюз, швартовка судна в камере, закрытие рабочих ворот верхней головы, открытие затворов, опорожнение камеры, открытие ворот нижней головы, отшвартовка судна и выход его в нижний подходной канал, закрытие затворов опорожнения и ворот нижней головы, открытие затворов наполнения и наполнение камеры, открытие верхних ворот и далее начало нового цикла. С целью сокращения времени шлюзования отдельные операции осуществляются одновременно, например, закрытие (открытие) ворот и швартовка (отшвартовка) судна. При одностороннем шлюзовании на пропуск одного судна (шлюзового состава) расходуется одна сливная призма воды. Если же пропуск осуществляется как из верхнего, так и из нижнего бьефов, т.е. при выходе из шлюза судна, движущегося вниз, в камеру входит судно, движущееся вверх, то такое шлюзование называют двухсторонним. При двухстороннем шлюзовании также расходуется одна сливная призма воды, но уже на пропуск судов в двух направлениях.

Пропуск через шлюз одного судна (шлюзового состава) принято считать одним шлюзованием, а время, затрачиваемое шлюзом на пропуск, – продолжительностью одного шлюзования. Шлюзовым составом называют группу (комбинацию) судов, одновременно размещаемых в камере и полностью использующих ее полезные размеры, пропускаемую через шлюз за одно шлюзование. Время, затрачиваемое на пропуск одиночного судна (состава) при одностороннем и двухстороннем шлюзованиях, определяется по выражениям

, (12.10)

где: t_вх(вых) = L_вх(вых) / υ_вх(вых) – время входа (выхода) судна, здесь:

υ_{(вх(вых)} и L_вх(вых) – соответственно, скорость и длина пути входа (выхода);

t_в – время открывания и закрывания ворот шлюза, принимаемое в зависимости от типа ворот, ширины камеры и высоты перекрываемого отверстия;

t – время наполнения и опорожнения камеры шлюза, определяемое по результатам гидравлических расчетов.

При предварительных расчетах допускается определять по формуле

, (12.11)

где: a – коэффициент, принимаемый равным 0,27 для шлюзов с головной системой питания и 0,19 – для распределительной.

При одновременном пропуске через шлюз группы судов (составов), необходимо учитывать добавочное время, которое требуется на вход и выход каждому последующему судну на преодоление интервала между ним и предыдущим судном. Согласно Правилам плавания по внутренним водным путям, этот интервал на подходах к шлюзу принимается не менее 100 м, а дополнительное время, необходимое для входа и выхода второго и последующих судов при любом варианте группы (комбинации) судов в камере, можно определить по выражению

, (12.12)

где: n – количество одновременно шлюзуемых в камере судов (составов).

Дополнительное время Т_доп прибавляется ко времени шлюзования одиночного судна (состава) Т₁ или Т₂ для каждой комбинации судов

Общее время работы шлюза слагается из суммарного времени шлюзования всех групп судов, пропускаемых через него, и может быть представлено в виде

,

где: Т₁ и Т₂ – время, соответственно, односторонних и двусторонних шлюзований;

Т_п и Т_т – время шлюзования пассажирских судов и технического флота.

Управление шлюзованием судов совершается вахтенным начальником шлюза с центрального пульта управления. Под управлением понимается координация операций, выполняемых основным оборудованием шлюза, с операциями, совершаемыми судами при их одностороннем или двухстороннем движении через шлюз.

Наиболее распространенным в настоящее время на шлюзах является централизованное управление всеми механизмами шлюза с одного пульта. С этого пульта можно включать механизмы для каждой операции шлюзования в отдельности (индивидуальное управление) и осуществлять автоматизированное цикловое управление всеми операциями, которые совершаются одна за другой в определенной последовательности от одного начального импульса. Для этой цели на пульте установлены приборы и датчики, показывающие положение затворов, ворот шлюза, уровней воды в камере и бьефах, а также средства связи (рация, телефоны и микрофоны), при помощи которых поддерживается связь с судами на подходах к шлюзу, с диспетчерами пути и движения и с соседними шлюзами для получения или передачи информации о движении флота. Коммутатор местной телефонной станции позволяет начальнику вахты соединяться со всеми службами, обслуживающими работу шлюза. Для быстрого отыскания повреждения в цепи управления на пульте имеется искатель повреждений.

Все механизмы снабжены устройствами защиты, выключающими электродвигатели при работе в нештатных ситуациях. В электрической схеме предусматриваются блокировки, исключающие возможность выполнения ошибочных операций, которые могут привести к авариям. Например, ворота не откроются ранее окончания наполнения и опорожнения камеры.

Регулирование движения судов в подходных каналах и в шлюзе осуществляется с помощью светофорной и звуковой сигнализации (рис. 12.11). Работа светофоров синхронно связана с операциями, выполняемыми шлюзом. Входные светофоры 4,5,6 и 7 разрешают или запрещают движение судов. При двухстороннем шлюзовании зеленый огонь светофора 4 разрешает судам, следующим к шлюзу, отшвартовываться у причальной стенки на определенном расстоянии от головы шлюза перед стоповым огнем 3, позволяющим безопасное расхождение с выходящими из шлюза судами.

Разрешающий сигнал – зеленый огонь светофора 6 указывает судну на подход к причальной стенке и швартовку перед стоповым огнем 2 при одностороннем шлюзовании. Зеленый огонь светофора 7 сигнализирует судоводителям о готовности шлюза к приему судна в камеру.

В камере судно или шлюзовые составы размещаются в пределах границ полезной ее длины, обозначенной стоповыми огнями 1.

После швартовки судов в камере, в момент начала закрытия рабочих ворот на светофорах 7 и 8 зажигается красный огонь. При выравнивании уровней в камере и бьефах (после наполнения или опорожнения) и открытии рабочих ворот на светофоре 8 зажигается разрешающий (зеленый) сигнал на выход судов из камеры шлюза.

Вахтенный начальник шлюза при помощи звуковой сигнализации или по рации сообщает судоводителям о начале наполнения или опорожнения камеры, передает им информацию о наличии встречных судов, об особенностях пути и другие сведения.

Для обеспечения нормальной эксплуатации шлюзов и безопасности судопропуска пульты управления на них устраивают так, чтобы начальник вахты мог свободно наблюдать за камерой и подходными каналами со стоящими и движущимися судами. Обычно пульт размещают на одном из устоев нижней головы и, кроме того, для лучшего обзора всей акватории на шлюзах устанавливают телевизионные установки.

12.7. Пропускная способность шлюза

Эффективность работы судоходных шлюзов характеризуется в основном их судопропускной и грузопропускной способностью.

Под судопропускной способностью шлюза понимают наибольшее число шлюзований или равное ему число шлюзуемых составов, пропускаемых через шлюз за определенный промежуток времени, а под грузопропускной способностью – количество грузов в судах, пропускаемых через шлюз за тот же период времени.

Исходными данными для расчета пропускной способности шлюза являются объемы перевозок грузов за навигацию, данные о расчетных судах и долевое участие судов различного типа в перевозках грузов, которые устанавливаются на основании схемы развития водного транспорта бассейна на расчетный перспективный срок, принимаемый от 5 до 10 лет, а при отсутствии схемы – на основании технико-экономических расчетов.

В ходе технико-экономических исследований устанавливаются районы транспортного тяготения к реке, возможные схемы перевалки грузов и анализируются перспективы развития промышленности, сельского хозяйства и других отраслей народного хозяйства. Одновременно рассматривают и основные вопросы организации перевозок: устанавливают грузовые линии, выбирают типы судов, определяют виды и объемы грузопотоков по наливным (нефть и нефтепродукты), сухогрузным (уголь, руда, зерно, контейнеры, минерально-строительные грузы и т.п.) и пассажирским судам. Все виды перевозок разделяются по направлениям (прямое или обратное), а по грузообороту составляется рекомендуемый набор судов с указанием долевого участия каждого типа в перевозках тех или иных грузов.

Объемы груза q_i данного вида, перевозимого в прямом и обратном направлениях судном данного (j- го) типа в течение навигации, определяются умножением общего объема перевозок грузов Q_i по каждому направлению на долю участия судна в перевозке грузов P_i в процентах

, (12.13)

Число судов каждого типа N_j , необходимых для перевозки своей доли грузов q_i в прямом и обратном направлениях в течение навигации определяют по зависимостям

и , , (12.14)

где: G_j – грузоподъемность j-того типа, т;

d_i – коэффициент использования грузоподъемности судна при перевозке груза i-того вида, значение которого лежит в пределах 0,6¸1,0.

Обычно грузопотоки прямого и обратного направлений отличаются между собой по величине, поскольку часть судов в направлении менее мощного грузопотока может возвращаться порожняком. Это относится к наливным судам, транспортирующим нефть и нефтепродукты только в одном направлении, и к другим судам из-за отсутствия необходимых грузов обратного направления. Поэтому число порожних судов определяется по разности судов прямого и обратного направлений

, судов / навигацию.

Общее количество судов j-того типа, перевозящих грузы i-того вида в течении навигации равно

, судов / навигацию. (12.15)

Если N_{j (п)} > N_{j (о)} , то принимают N_j = 2 N_{j (п).}

Количество судов, которые должны пройти через шлюз в наиболее напряженные сутки навигации, определяют по выражению

, (12.16)

где: Т_нав – продолжительность навигации в сутках;

– коэффициент неравномерности подхода судов к шлюзу, принимаемый равным 1,3¸1,5 для прямого и 1,2¸1,4 для обратного направлений. Он характеризует задержки флота в пути из-за штормов, туманов и других метеорологических и технических условий.

Зная суточное количество грузовых судов различного типа Sn_cj, пассажирских n_пс., судов технического флота n_т, можно определить общее количество судопотока через шлюз в наиболее напряженные сутки навигации

судов / сутки. (12.17)

При определении общего числа шлюзований в сутки рекомендуется принимать две пары шлюзований пассажирских судов и судов технического флота для сверхмагистральных и магистральных водных путей и по одной паре шлюзований этих судов для водных путей местного значения.

Грузо- и судопропускная способность шлюзов определяется числом шлюзований расчетных судов исходя из полной загрузки шлюза в наиболее напряженные сутки. При определении пропускной способности однониточных шлюзов число шлюзований для всех типов судов рекомендуется принимать 25% при одностороннем и 75% при двустороннем шлюзовании.

Число ниток шлюзов определяется исходя из необходимой пропускной способности их на расчетные сроки и, как правило, в будущем предусматривается строительство дополнительной нитки шлюза без перерыва в работе эксплуатируемых судоходных сооружений.

Для увеличения пропускной способности эксплуатируемых судоходных шлюзов следует уменьшить время шлюзования за счет сокращения отдельных операций, в особенности времени входа и выхода судов, времени наполнения и опорожнения камер, совершенствовать конструкции и режимы работы оборудования, добиваться равномерного по времени подхода судов к шлюзу, более полно использовать площадь зеркала камеры, сокращать непроизводственные простои шлюза и судов и т.п.

С целью наилучшего использования площади зеркала камеры шлюза составляются комбинации (план-схемы) возможного расположения судов и составов. При их составлении необходимо учитывать шлюзование наливных судов отдельно от других по причине обеспечения пожарной безопасности. Расстановку судов рекомендуется начинать с наибольших по габаритам несамоходных составов, а затем самоходных и несамоходных судов. Мелкие несамоходные суда можно собирать в группы по 6¸8 судов и проводить через шлюз при помощи буксира-толкача.

Для каждого конкретного шлюза составляется обычно до 8¸10 и более комбинаций. Каждая комбинация судов требует одного судопропуска. Общее число комбинаций, с учетом того, что некоторые из них могут повторяться неоднократно, определяет число шлюзований, необходимое для пропуска всех судов.