Файл: Техническая эксплуатация портовых сооружений..pdf

исходя из нормальной составляющей и коэффициента трения корпуса судна об отбойные приспособления.

Взаимодействие судна с причалом при волнении. Исследова­ ния, проведенные канд. техн. наук Г. С. Куликовым (Отраслевая лаборатория кафедры водного хозяйства и морских портов М И СИ имени В. В. Куйбышева), позволили изучить характер взаимо­ действия судна с причалом и выявить влияние различных факто­ ров на величину усилий, передающихся от пришвартованного суд­ на, подверженного воздействию ветрового волнения. Характер взаимодействия судна с причалом зависит от периода волнения и угла подхода волн к диаметральной плоскости судна а. При пери­ одах волнения, близких к периоду собственных бортовых колеба­ ний свободного судна, резко увеличивается угол бортового крена при фронтальном подходе волн к диаметральной плоскости суд­ на. Максимальных значений нагрузки навала на причал достига­ ют при фронтальном подходе волн (а = 90°) и находятся в линейной зависимости от высоты исходной волны. Характеристики жестко­ сти швартовных канатов и отбойных устройств являются основны­ ми параметрами динамической системы «судно—причал». В лабора­ торных экспериментах была принята билинейная характеристика восстанавливающей силы швартовных каналов и отбоев.

Анализ экспериментальных данных показал, что с увеличением суммарной жесткости отбоев и швартовных тросов усилия увели­ чиваются пропорционально корню квадратному из их жесткости. Было исследовано влияние грузовой осадки и глубины у причала на величину нагрузок, передающихся от пришвартованного судна на причал. При увеличении глубины у причала (при прочих рав­ ных условиях) нагрузки на причал увеличиваются незначительно. Изменение осадки судна, которое происходит в процессе грузовых операций, во-первых, ведет к изменению периода собственных бор­ товых колебаний судна, во-вторых, к изменению скорости судна в колебательном процессе. Анализ осциллографических записей показал, что с уменьшением осадки скорость перемещения суд­ на увеличивается, а следовательно, увеличивается и кинетическая энергия колебательной системы, несмотря на уменьшение массы судна (скорость — в квадрате, масса — в первой степени).

Анализ экспериментальных данных был выполнен с примене­ нием аппарата теории подобия и размерностей. Принятая схема линейно-деформируемых связей позволила установить зависи­ мость между нагрузками, передающимися на причал от пришварто­ ванного судна, и следующими определяющими параметрами: вы­ сота исходной волны; период волны; суммарная жесткость системы «судно—отбой—причал», суммарная жесткость швартовных кана­ тов; главные размерения судна; глубина у причала; тип причаль­ ного сооружения; угол подхода волн к диаметральной плоскости судна.

На основании выполненных исследований предлагаются рас­ четные зависимости для определения нагрузок навала на при­ чальные сооружения через отбойные устройства и усилий, возни-

165

кающих в швартовах в процессе взаимодействия судна с прича­ лом. Расчет состоит из двух основных частей: определение нагрузок навала и усилий в швартовах.

нения (для волн зы би «=1),

ф— коэффициент; зависит от типа швартовных канатов и типа причального устройства (табл. 22 а);

где В — ширина судна по миделю, м\

z— отстояние центра жесткости судна от киля, м;

Н0 — высота борта, м;

ho— поперечная метацентрическая высота, м; Н — глубина у причала, м;

Т— средняя осадка судна, м\

а— угол подхода волн к диаметральной плоскости судна,

град.

166

нансный механизм на бортовой качке; g — ускорение силы тяжести, ж-сек2;

Кш — суммарная жесткость канатов в направлении, перпенди­ кулярном линии причала, г0’5, ж0-5.

Остальные обозначения соответствуют принятым обозначениям в зависимости (1). Суммарная жесткость канатов определяется для реальной схемы швартовки: судну дается единичное парал­ лельное смещение в направлении, перпендикулярном причалу. С учетом пространственного расположения каждого швартова опре­ деляется горизонтальная составляющая усилий. Суммируя уси­ лия, определяем значение жесткости канатов в направлении пере­ мещения судна.

Результаты данных исследований были сопоставлены с анало­ гичными результатами, полученными Черноморниипроектом (на-

167

турные исследования), и показали в определенном диапазоне волновых параметров хорошую сходимость.

Изложенные выше рекомендации позволяют в большинстве слу­ чаев с достаточной надежностью оценить нагрузки, действующие на причал, в случае если судно остается пришвартованным к причалу при значительном волнении. Вместе с тем, в различных местных ус­ ловиях возможны и значительные отклонения от указанных выше величин. В связи с этим в ряде организаций продолжаются соот­ ветствующие исследования, в числе которых необходимо отметить исследования, выполняемые Черноморниипроектом под руковод­ ством И. Б. Тишкина.

Необходимость продолжения этих исследований не позволила пока включить указания по нагрузкам от судов при волнении в проект новых норм.

Приведенные рекомендации относятся в основном к учету влия­ ния волн средней длины. Между тем в практике эксплуатации при­ чалов иногда особенно неблагоприятным оказывается влияние длиннопериодных волн, проникающих во внутренние бассейны пор­ та и вызывающих периодические главным образом горизонтальные колебания судов. Иногда амплитуда колебаний настолько велика, что рвутся швартовы, срываются швартовные тумбы, повреждаются суда и причальные сооружения.

Сущность указанного явления, обычно называемого тягуном, до сих пор не совсем ясна. Важную роль оказывают резонансные коле­ бания акватории порта или ее части, возникающие под влиянием волн открытого моря, имеющих определенные параметры. Весьма существенное влияние оказывают также колебания самого судна.

Проводились разнообразные исследования с целью разработки мероприятий для уменьшения вредного влияния тягуна. В частно­ сти, было установлено, что постановка судна на более жесткие швартовы приводила к значительному уменьшению колебаний судна. При этом для уменьшения интенсивности ударов рекомен­ дуют использование более податливых отбойных приспособлений (например гидропневматических).

Учитывания больное разнообразие местных условий в портах, эти рекомендации не могут считаться безоговорочными. Они долж­ ны быть проверены и уточнены в каждом отдельном случае.

Повреждения причалов, вызванные воздействиями судов. Непо­ средственные воздействия судов нередко вызывают серьезные по­ вреждения причальных сооружений. Наиболее часто наблюдаются повреждения тех элементов, которые предназначаются для непо­ средственного восприятия нагрузок от судов, отбойных приспосо­ блений и палов. В случае, если отбойные приспособления повреж­ дены или совсем отсутствуют на том или ином участке, суда на­ чинают воздействовать непосредственно на основное сооружение.

На рис. 103 показана лицевая поверхность причала с каверна­ ми, расположенными в пределах надводной стенки. Образованию каверн способствовали различные факторы и, в частности, ряд отступлений от технических условий при строительстве сооруже-

168