Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Анализ теории и практики погрузки-выгрузки крупнотоннажного оборудования при транспортировке водным транспортом 9
1.1. Анализ условий перевозок средствами водного транспорта и опыта погрузки-выгрузки тяжеловесных грузов 9
1.2. Анализ существующих технических средств для транспортировки, погрузки-выгрузки тяжеловесов, технических решений в схеме погрузки выгрузки тяжеловесных грузов 36
1.3. Постановка цели и задач исследования 44
Выводы по первой главе 45
ГЛАВА 2. Технология погрузки-выгрузки крупнотоннажного борудования при транспортировке водным транспортом 47
2.1. Содержание технологии погрузки-выгрузки тяжеловесов с посадкой судна на донную песчаную постель 47
2.2. Расчетный метод определения необходимой площади оперения судна на песчаную постель 53
2.3. Технология формирования постели для посадки баржи на дно акватории 73
2.4. Способ погрузки-выгрузки тяжеловесов с плавучих средств в доковой камере 86
Выводы по второй главе 90
ГЛАВА 3. Апробация результатов исследования и безопасность транспортировки крупнотоннажного оборудования при перевозке водным транспортом 91
3.1. Результаты экспериментальных исследований явления "присоса" 91
к донной песчаной постели 91
3.2. Апробация результатов исследования и оценка безопасности транспортировки крупнотоннажного оборудования по водным путям 105
3.3. Практические рекомендации по повышению безопасности транспортной системы «судно-водный путь» 125
Выводы по третьей главе 133
Заключение 135
Список литературы 138
- Анализ существующих технических средств для транспортировки, погрузки-выгрузки тяжеловесов, технических решений в схеме погрузки выгрузки тяжеловесных грузов
- Расчетный метод определения необходимой площади оперения судна на песчаную постель
- Способ погрузки-выгрузки тяжеловесов с плавучих средств в доковой камере
- Апробация результатов исследования и оценка безопасности транспортировки крупнотоннажного оборудования по водным путям
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Перевозка тяжеловесных и крупногабаритных объектов во все времена представляла собой решение комплекса сложных технических задач. Довольно значительное количество уникальных объектов, созданных в древности, сохранилось до наших дней. Их возведение требовало перемещения каменных элементов строительных конструкций и готовых изделий, веса которых порой достигали сотен тонн, на значительные расстояния. К сожалению, о применявшихся нашими предшественниками транспортных технологиях мы можем строить предположения, так как, за редким исключением, описаний не сохранилось.
Из менее отдаленных во времени периодов до нас дошли некоторые документальные свидетельства деятельности предков на этом поприще. К примеру, сохранились гравюры, довольно наглядно иллюстрирующие процесс транспортировки каменного пьедестала «Гром-камня» для памятника Петру или подъем каменной колонны Александрийского столпа на Дворцовой площади.
Задача транспортировки и монтажа тяжеловесных конструкций приобретает свою особенную актуальность в наше время, когда на заводах возводятся сложные технологические линии, строятся гидравлические, тепловые и атомные электростанции, прокладываются протяженные трубопроводы для перекачки нефти и газа. При этом необходимо отметить определенную тенденцию к постоянному увеличению весогабаритных характеристик изготовляемого оборудования.
Анализ различных средств доставки тяжеловесов показал, что наиболее эффективным, а порой и единственно возможным методом доставки является смешанный с использованием автомобильного и водного транспортов способ транспортировки. Для перевозки тяжеловесов целесообразно применять флот с осадкой позволяющей использовать его на внутренних водных путях. Размещение тяжеловесов на судах и перегрузка в портовых пунктах требует применения, модульных самоходных трейлерных систем большой грузоподъемностью, при этом судно в момент перекатки тяжеловеса, необходимо опирать днищем на подводную постель.
Возрастающие потребности в перевозках тяжеловесных и крупногабаритных объектов и отсутствие для этого научно-обоснованных методик на основе вероятностных моделей, которые позволят определить и разработать мероприятия по их повышению, обуславливают наличие противоречия.
Поэтому для устранения выявленного противоречия необходимо решить научную задачу по разработке метода, определению характеристик и технических разработок по формированию постели для посадки баржи на дно акватории.
Степень разработанности темы. Общетеоретические основы, на которых опирается исследование, составляют научные труды отечественных ученых Иванова П.Л., Крицкого С.Н., Менхеля М.Ф., Гольдина А. Л., Будина А.Я, Этина М. Я, Снопкова В.И, Кацмана Ф.М., Киселева Ю.Л.
Отдельные аспекты, касающиеся безопасности эксплуатации флота и портовых сооружений затрагиваются в работах Кириченко А.В., Колосова М.А.
В целом же, если говорить о транспортировке тяжеловесных грузов и, в частности, о погрузке-выгрузке крупнотоннажного оборудования, то эта тема в отечественной научно-технической литературе мало исследована и данная диссертация является первой попыткой ее осмысления.
Цель исследования - повышение эффективности перегрузочных процессов и технологии погрузо-разгрузочных работ со сверхтяжеловесными грузами при использовании накатного метода погрузки-выгрузки.
Объект исследования - процесс функционирования и возможности технических средств при транспортировке крупнотоннажного оборудования по водным путям.
Предмет исследования - методы и технические разработки погрузки-выгрузки крупнотоннажного оборудования.
Границы исследования определены производственными системами портовых пунктов на внутренних водных путях.
В качестве основных методов исследования использованы ретроспективный, экспертный, системный, функциональный анализы, натурное, математическое и имитационное (лабораторное) моделирование.
Достижение поставленной цели предусматривает последовательное решение частных задач исследования:
исследовать характер, условия и особенности выполнения перевозок средствами водного транспорта и опыта погрузки - выгрузки тяжеловесных грузов;
проанализировать существующие способы повышения безопасности транспортной системы «судно-водный путь»;
определить содержание и количественные параметры процесса функционирования технологии погрузки-выгрузки тяжеловесов с посадкой судна на песчаную постель;
создать расчетный метод процесса определения необходимой площади опирания судна на песчаную постель;
разработать метод формирования постели для посадки баржи на дно акватории с учетом снижения сил сцепления с днищем судна;
- осуществить практическую апробацию результатов исследования.
В качестве основных научных положений на защиту выносятся:
-
Методика выбора назначения отметок грунтовой постели и кордона причала, а так же оптимального периода производства работ с использованием кривой обеспеченности уровней.
-
Расчетный метод определения необходимой площади опирания судна на донную постель, обеспечивающий прочность корпуса судна и его устойчивость на постели.
-
Технология формирования постели для посадки судна на дно акватории с исследованием явления «присоса» и разработкой рекомендаций по снижению его влияния. (Патент N2351526 Способ погрузки-выгрузки тяжеловесов с плавучих средств/ Колосов М.А., Кузнецов А.Ю., Гольдин А.Л. Опубликовано Бюл. изобретений №10, 2009).
4. Доковая конструкция причала, функционирующая при длительных ко-лебанях уровней. (Патент N2546038 Способ погрузки-выгрузки тяжеловесов с плавучих средств/ Кузнецов А.Ю.; опубл. официальный бюл. «Изобретения. Полезные модели» №10, 2015).
Научная новизна результатов диссертационного исследования заключается: в разработке и реализации технологии транспортировки по внутренним водным путям тяжеловесов при помощи речных палубных барж и технологий погрузки-выгрузки накатным способом с использованием самоходных трейлеров с предварительной посадкой судна на песчаную подводную постель; в проведении расчетных и лабораторных исследований явления «присоса» днища баржи к песчаной постели с получением экспериментальной зависимости «нагрузка на постель при посадке – сила отрыва судна от постели при подъеме»; в предложении и обосновании расчетами новой конструкции песчаной постели с «грядовой» и «холмистой» формой поверхности, снижающих явление «присоса» и силу отрыва судна от постели.
Обоснованность и достоверность научных результатов и выводов, содержащихся в работе, подтверждается: патентами № 2351526, № 2546038 Федеральной службы по интеллектуальной собственности, достаточно высокой сходимостью теоретически полученных результатов исследования и данных имитационного эксперимента с результатами практической апробации.
Теоретическая и научно-практическая значимость работы определяется разработкой новых теоретических положений теории управления перевозочным процессом по внутренним водным путям.
Практическая значимость работы определяется возможностью использования результатов исследования при погрузке и выгрузке сверхтяжеловесных и сверхгабаритных грузов на внутренних водных путях.
Апробация результатов. Основные положения и результаты диссертации докладывались, обсуждены и получили одобрение на производственно-технических Советах в ОАО «Сургутнефтегаз» и ООО «ПО «Киришинефтеорг-синтез» в 2005 г., ОАО «Концерн «Росэнергоатом» и ОАО «СПб Атомэнергопро-ект» в 2009 г., в ОАО «Татнефть» в 2010 г., а так же на научных конференциях в СПГУВК в 2008 г., и в ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева в 2010 г. и были реализованы при транспортировке крупнотоннажного оборудования для комплекса глубокой переработки нефти в городе Нижнекамск (ОАО «ТАНЕКО»), Ленинградской и Нововоронежской атомных электростанций (концерн Росэнергоатом) и др.
Публикации. Основные научные результаты исследования опубликованы в 11 научных работах, общим объёмом 8,4 п.л., из них: 3 работы в изданиях, входящих в перечень рецензируемых научных изданий, рекомендованных ВАК; 2 результата интеллектуальной деятельности (патенты на изобретения); 6 работ в других изданиях.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов по главам и заключения, списка использованных источников и содержит 147 страниц текста, в том числе: таблиц – 31, рисунков – 93. Список литературы включает 106 библиографических источников.
Анализ существующих технических средств для транспортировки, погрузки-выгрузки тяжеловесов, технических решений в схеме погрузки выгрузки тяжеловесных грузов
Вопрос транспортировки большегабаритных и тяжеловесных грузов или КТО (крупно-тоннажного оборудования) на строительные площадки гидроэлектростанций, атомных электростанций, нефтехимических предприятий и др. строящиеся промышленные объекты является актуальной задачей. Для перевозки рабочих колес гидроэлектростанций, реакторов и парогенераторов для АЭС, реакторов гидрокрекинга и рефракционных колонн для предприятий нефтехимии рассматриваются различные схемы перевозки. На сегодняшний день во всем мире сконструировано и производится большое количество самых разнообразных средств для транспортирования, перемещения и перегрузки тяжеловесных и негабаритных объектов. К сожалению, приходится констатировать, что Россия не является лидером в этой отрасли. К основным производителям техники предназначенной для транспортировки вышеуказанных объектов в сухопутном сообщении стоит отнести Германию, Францию, Италию.
Основные производители и поставщики автоприцепов в России АО «Ура-лавтоприцеп» (г. Челябинск), разработчики конструкции НИИ «Техномаш» (предприятие «Спецприцеп», г. Москва). До недавнего времени выпускались модульные прицепы тяжеловозы ЧМЗАП-8388 грузоподъемностью 150 тн, ЧМЗАП-8389 – 300 тн и ЧМЗАП-8395 – 300тн. (рисунок 1.1). К сожалению, автоприцепы выпускаются только в балластном исполнении и по своим техническим характеристикам в большинстве случаев не может конкурировать с модульными самоходными системами. В последние годы для перевозки грузов на значительные расстояния так же используется авиация. Так для транспортировки рабочих колес на строящуюся Бурейскую ГЭС (2005 год) и реконструируемую Братскую ГЭС (2006г) используются самолеты АН. Однако авиационные перевозки достаточно дороги, кроме того, грузоподъемность самолетов имеет определенные ограничения.
Для доставки крупногабаритных грузов в районы, где нет развитых транспортных коммуникаций, разрабатываются проекты использования дирижаблей /44/.
Особенностью воздушной транспортировки грузов дирижаблями является сокращение транспортного пути от мест изготовления изделий до монтажной площадки, а также принципиальная возможность монтажа изделия с использованием подъемной силы дирижабля.
В этом сегменте рынка потенциальный спрос на дирижабли-тяжеловозы уже сегодня достаточно высок. По оценке маркетологов из германской компании Car-goLifter, рынок дирижаблей грузоподъемностью 100 тонн только для одной Америки оценивается в $1 млрд. в год. Ежегодный рост потребности в таких аппаратах составит около 12%. Для рынка грузоперевозок такие показатели можно считать динамичными и многообещающими. Иначе говоря, дирижабли с легкостью смогут завоевать не менее 10% этого рынка. На серьезное коммерческое использование уже сегодня претендуют проекты дирижаблей из разных стран мира — английский SkyCat 200 (200 тонн), российский ДЦ-Н1 (180 тонн), немецкий CL160 (160 тонн), американский Aeros ML.
Недостатком воздушной схемы доставки грузов и монтажа изделий на строительстве является необходимость стабильных погодных условий: отсутствие ветра и достаточно хорошая видимость. По мнению авторитетного исследователя дирижаблей Умберто Нобиле / 77 / ветровое воздействие на дирижабль значительно усложняет установку (причаливание) дирижабля и погрузо-разгрузочные работы.
Однако, при завозе крупногабаритных изделий в районы Севера и Заполярья, некоторых регионов Сибири и Дальнего Востока, применение дирижабля можно считать перспективным. Следует отметить, что экономические показатели т.н. аэростатных систем все же уступают водному транспорту (таблица 1.1).
Диаграмма показывает, что одна условная единица топлива обеспечивает перевозку груза внутренним водным транспортом на 370 км, железнодорожным на 300 км, автомобильным на 100 км, авиатранспортом на 6 км.
Поэтому в странах Западной Европы (Германия, Франция, Бельгия, Нидерланды) от 20 до 40 % всех перевозок производится водным транспортом.
Кроме энергозатрат, водные перевозки имеют более совершенную технологию погрузки-выгрузки грузов, что также снижает общие затраты и повышает безопасность транспорта.
Несмотря на мощное крановое оборудование в портах все большее распространение находит горизонтальный метод погрузки-выгрузки («РО-РО»). Метод «РО-РО» используется не только для погрузки-выгрузки на морских судах, но с развитием палубных судов его использование в последние годы развивается на речном транспорте.
Погрузка накатом предусмотрена в следующих крупных транспортных линиях. 1. Перевозки автофургонов по реке Рейну между портом Карлсруе и портом Антверпен. 2. Перевозки автофургонов по реке Дунаю между портом Пассау (Германия) и портом Видин (Болгария). 3. Проект транспортировки зерноуборочных машин по Красноярскому водохранилищу с пристани Новоселово на элеватор пристани Краснотуранск (1992 г.). 4. Проект транспортировки автоприцепов с углем от угольного карьера Усть-Элегест (республика Тыва) по Саяно-Шушенскому водохранилищу до створа Са-яно-Шушенской ГЭС с последующей подачей угля на ст. Аскиз (2003 г).
При реализации данных проектов кроме сопоставления энергозатрат на транспорт учитываем затраты на дорожное хозяйство, а также экологические требования.
Так, реализация Дунайской схемы перевозки автофургонов из Германии на Балканы (порт Пассау – порт Видин) началась после того, как Австрия значительно увеличила налог на проезд по автодорогам.
При перевозке автофургонов и автоприцепов на территории порта работают один или два автотягача, которые по перекидным аппарелям производят доставку на палубу автофургонов или автоприцепов. На Рейнской линии (Германия) используются двухпалубные суда, при этом на каждую палубу с причала устанавливается своя аппарель, для чего причал имеет соответствующие пандусы, расположенные на разной высоте.
На Дунайской линии для перевозки автофургонов используются суда-катамараны, имеющие широкую палубу. Перевозка тяжеловесов на судах речного флота производится, как с установкой грузов на палубе, так и с установкой в трюме. Палубная установка тяжеловесов была принята в 70е годы для перевозки рабочих турбин на строительную площадку Красноярской ГЭС (р. Енисей).
Расчетный метод определения необходимой площади оперения судна на песчаную постель
При перевозках тяжеловесных грузов важнейшее значение имеет выполнение операций погрузки-выгрузки.
Учитывая, что вышеуказанные операции часто приходится производить вне портово-перегрузочных комплексов, применяется накатный способ, при этом между причалом и бортом судна устанавливается аппарель. Для обеспечения надежности схем необходима посадка судна на песчаную подводную постель.
Посадка на песчаную постель осуществляется подачей в трюмы судна балласта (заполнение водой). Снятие судна с песчаной постели производится посредством откачки воды насосом.
Для реализации данной схемы необходимо учитывать следующие условия: - ограничение высоты надводной и подводной части баржи; - ограничение уклона аппарели для заезда/выезда автотрейлера с грузом. Поэтому в технологической схеме должен четко прогнозироваться уровен ный режим водоема и с учетом этого прогноза необходимо выбирать период по грузочно-разгрузочных операций.
Неверный прогноз уровня может привести к следующим отказам в схеме погрузки-выгрузки. 1й сценарий – Подъем уровня у причала, превышающего расчетный, не позволяет установить судно на песчаную подводную постель после приема балласта в трюмы судна. Повышение отметки песчаной постели приведет к превышению уклона при установке аппарели и невозможность проезда по ней автотрейлера с грузом. 2й сценарий – Снижение отметки уровня в период погрузо-разгрузочных работ. Более всего явление опасно после погрузки груза на судно, т. к. даже после откачки балласта судно остается на песчаной постели.
Для выбора наиболее благоприятного периода времени погрузки-выгрузки необходимо выполнить анализ уровенного режима в водоеме и составить точный прогноз. Основным источником для анализа служат наблюдения за уровенным режимом, проводимые за ряд лет.
Для рек Северо-Запада Европейской части России, а также для рек Сибири и Дальнего Востока уровенный режим характеризуется подъемом воды в весенний период, низкими уровнями воды в меженный период, колебаниями уровней воды в осенний период, которые обусловлены дождевыми паводками. Типовые гидрографы уровней воды за год представлены на рисунке 2.1.
В озерах и водохранилищах колебания воды имеют другой характер. Например, в водохранилищах после сработки уровня через турбины ГЭС в зимний период весной наблюдается подъем уровня в результате заполнения водохранилища, после чего наблюдается период сработки, который продолжается в течение всего осенне-зимнего периода (рисунок 2.2)
Наблюдая типовые графики колебаний уровней в течение навигационного периода можно определить оптимальный период с наиболее высокой степенью повторяемости.
Для речных водоемов таким периодом может служить меженный период с более высокой степенью повторяемости, а для водохранилищ это период, когда водохранилище заполнено до нормального подпорного уровня (НПУ), т. к. этот уровень поддерживается достаточно длительный период. Наиболее сложной является задача применения системы «песчаная постель – балласт судна» при проектировании причалов в нижнем бьефе энергетических гидроузлов. Здесь колебания уровней вызваны суточным графиком работы ГЭС, которые характерны увеличением расходов и уровней в вечерние и утренние часы и стабильным уровенным режимом в ночное и дневное время (рисунок 2.3).
При выборе расчетного уровня, наилучшие показатели дает кривая обеспеченности, построенная по данным наблюдений за ряд лет.
Первый способ / 38 /, заключается в построении кривых повторяемости для чего все данные по, наблюдаемым уровням воды разбиваются на равные интервалы (через 10-25 см) и записываются в убывающем порядке. Подсчитывается число дней, когда наблюдаются уровни данного интервала (повторяемость), а также число дней в году, когда уровни превышают заданный в данном интервале (обеспеченность).
Учитывая, что в основном погрузка-выгрузка тяжеловесов производится при уровнях, близких к минимальным рекомендуется использовать вторую формулу для построения обеспеченности.
Анализ кривой обеспеченности позволяет выбрать уровень воды в водоеме наиболее отвечающий минимальной амплитуде колебаний и максимальному периоду стояния. Здесь задача выбора промежутка времени со стабильными уровнями может быть решена двумя путями: - по графику повторяемости уровней выбирается период, когда уровни имеют наибольшую повторяемость (рисунок 2.4); - по кривой обеспеченности выбирается период стояния уровней, при котором кривая обеспеченности имеет минимальный угол наклона к горизонтали (рисунок 2.5).
Способ погрузки-выгрузки тяжеловесов с плавучих средств в доковой камере
Экспериментальные исследования явления «присоса» и прилипания грунта к корпусу судна проводились П.П. Бородавкиным /41/ ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева /82/. Опыты подтвердили, что без учета липкости грунта, что свойственно для песчаных грунтов, скорость образования полости под корпусом судна определяется процессом установившейся фильтрации (решение Б.Ю. Калиновича).
В связи с этим в лаборатории им. В.Е. Тимонова (СПГУВК) проведена серия опытов по исследованию фильтрационного режима песчаной постели при подъеме баржи проекта 16800 с использованием установки ЭГДА. Рассматривалась толщина песчаной постели 1,625 м; 4,25 м, 6,5 м; 13,0 м. Последние случаи свойственны, когда все основание сложено фильтрующим грунтом. Размер полости под днищем, которая образуется в процессе подъема был принят на основании опытов ВНИИГа им. Б.Е. Веденеева. Здесь исследования проводились штампом и моделью судна (подводная лодка). Установлено, что отрыв модели от грунта происходил при смещении на высоту 1,5мм (рисунок 3.1), а плоского штампа при высоте 12 мм (рисунок 3.2). Следует отметить, что размеры модели судна составляли 32,7x5,1 см, а диаметр штампа 60 мм.
Для корпуса судна с шириной днища 16,5м величина отрыва будет, по-видимому, иной, однако для предварительных расчетов нами была принята эта величина. a 1.2
Гидродинамические сетки фильтрации воды под корпусом судна, полученные на установке ЭГДА, представлены на рисунках 3.3, 3.4. Здесь помимо гидродинамической сетки представлена расчетная эпюра времени поступления воды по различным линиям тока. В качестве материала постели был принят речной песок с эффективным диаметром d = 0,28 мм с коэффициентом фильтрации Кф = 0,041 см/с, а также приморский песок d = 0,118мм, Кф = 0,0118 см/с.
На основании выполненных расчетов получена зависимость времени отрыва баржи от толщины постели песчаного грунта при высоте полости отрыва 5…15 мм при этом время составляет 20…50 минут (рисунок 3.5).
Для оценки времени реконсолидации и усилий отрыва судна от постели важнейшее значение имеет начальная нагрузка от судна и его балласта на песчаную постель. Это явление связано с деформацией грунта постели и явления консолидации. При погрузке на песчаный грунт постели вода уходит из пор между частицами песка, а песчаный скелет получает высокую плотность за счет уменьшения пор между частицами.
При отрыве судна от постели высокая плотность грунта уменьшает коэффициент фильтрации и увеличивает время поступления воды. Насколько нам известно, исследований данного явления ранее не производились. Поэтому нами в лаборатории кафедры Портов, строительного производства оснований и фундаментов (СПГУВК) была смонтирована установка, где проводились исследования с оценкой величины присоса от начальной нагрузки на песчаную постель.
Общий вид установки для исследований представлен на фото (рисунок 3.8., 3.9.). Установка позволяла сохранить масштаб моделирования по усилию отрыва 1:1, масштаб
Гранулометрический состав грунта модели Проведено три серии опытов: I –я серия – определение усилий отрыва штампа от ровной постели без учета явления реконсолидации, т.е. отрыв штампа производился сразу же после снятия нагрузки. Выполнено 13 опытов. II-я серия – также отрыв штампа производится сразу после снятия нагрузки, однако постель выполнена в виде гряд. Выполнено 9 опытов. III-я серия - отрыв штампа производился после разгрузки его и по истечении короткого временного промежутка (5-10 минут).
Результаты первой серии опытов представлены в таблице 3.1., а зависимость усилия отрыва от величины начального загружения штампа представлена на рисунке 3.11. Как в таблице 3.1, так и на графике (рисунок 3.11) все загрузки штампа и последующие после разгрузки усилия отрыва пересчитаны на единицу площади штампа (Т/м2).
Т а б л и ц а 3.1. - Результаты опытов 1-й серии
№ опыта Вес плиты, гр. Вес загрузки, кг Вес загрузки T, т/м2 Время выдержки под загрузкой, мин Слойводы,см Время разгрузки, мин Усилие отрыва, гр. Тип поверхности Усилиеотрыва F,т/м2
Анализ зависимостей (3.11) и (3.12) также подтверждает уменьшение усилий отрыва от грядовой поверхности грунта. Влияние временного фактора на усилие отрыва изучалось в 3-й серии опытов (таблица 3.3.), при этом учитывались как время выдержки штампа под нагрузкой, так и время разгрузки. Эмпирическая зависимость «усилие отрыва – время выдержки» представлена на рисунке 3.13, причем время указано в часах, пересчитанное на натуру с учетом масштаба моделирования.
Апробация результатов исследования и оценка безопасности транспортировки крупнотоннажного оборудования по водным путям
При перевозке крупногабаритных и сверхтяжелых грузов водным транспортом, схема безопасности представляет собою реализацию мероприятий, которые необходимы, чтобы уменьшить или исключить вероятность отказов, которые могут происходить в системе «судно-водный путь».
Технологическая схема перевозки большегабаритных и тяжеловесных грузов от морского порта к пункту выгрузки в речном порту включает следующие операции: Морской порт – перегрузка груза с морского судна или с причала на речное судно; Водный путь – перевозка груза с преодолением затруднительных участков водного пути (мосты, шлюзы, ограничение в габаритах судового хода, волнение на акваториях, встречные суда).
Пункт выгрузки – перегрузка груза с речного судна на береговую площадку речного порта (пристани).
При перегрузке сверхгабаритов в морском порту плавучим краном с морского судна на речное или с причала на речное могут происходить отказы в следующих звеньях системы /30/: - строповка груза; - механизмы подъема крана и поворота стрелы; - швартовка речного судна, на которое производится перегрузка; - швартовка и закрепление плавучего крана производящего перегрузку. При движении судового каравана (буксировщик – баржа с грузом) по вод ному пути отказы определятся в основном надежностью двух систем: - надежность в системе судового каравана (буксировщик – баржа с грузом); - надежность системы водный путь (габариты в мостовых пролетах и шлюзах, габариты водного пути), а также условиями транспортировки (волны, ветер, наличие встречных судов). Для оценки безопасности движения судна с грузами КТО воспользуемся статистикой аварий и аварийных происшествий, полученной за последние годы. Количественное распределение аварийных случаев представлено в таблице 3.21.
Шлюз - - Опыт эксплуатации транспортных и перегрузочных систем показывает, что надежность их функционирования следует оценивать показателем интенсивности отказов по времени функционирования (Л).
Однако, при перегрузочных операциях в морском порту и на речном причале интенсивность (Лп) можно определить в зависимости от количества единиц, перегружаемых тяжеловесных и крупногабаритных грузов, так и от массы отделенных единиц К 1 \п ь) (24) где п - количество перегружаемых единиц грузов; кт - коэффициент, учитывающий соотношение массы, перегружаемого элемента к расчетной грузоподъемности крана. Учитывая, что выполнение перегрузочных операций производится в порту при соблюдении достаточно высокотехнических требований, как к перегрузочным механизмам, так и к погодным условиям (ветер, волнение на акватории) отказы на этой стадии перевозки грузов практически не бывают.
Установлено, что приведенные в таблице 3.21 аварийные события (28 %) в портах, в основном, происходят при маневрировании судов (подход к причалу, отход от причала, движение по акватории порта).
При транспортировке грузов по водному пути, где интенсивность отказов достаточно велико предлагается их учитывать в зависимости от протяженности водного пути и его сложности Am = f- \L KC) (25) где L - протяженность водного пути; Кс - коэффициент сложности водного пути. Коэффициент сложности водного пути зависит как от наличия искусственных препятствий по трассе движения каравана (шлюзы, мосты, линии ЛЭП), так и от природных факторов (ветер, волны).
Для оценки сложности водных путей следует учесть ряд факторов. Основными факторами, определяющие повышение интенсивности отказов можно установить в следующей последовательности: - ветровое волнение по трассе движения судов, могущее привести к смещению палубного груза, потере его, а также к опрокидыванию судна; - величина габаритов судового хода (глубина, ширина, радиус закругления), вызывающая посадку судокаравана на мель при ошибке осадки, посадку на кромки судового хода;
Практика показывает, что для каждого вида аварии характерны определенные условия, при которых происходят аварийные события, а именно: - столкновение судов происходит при маневрировании на акваториях портов или при движении судокаравана в узкостях и ограниченной ширине судового хода; - посадка на мель при движении на участках с ограниченными параметрами судового хода (глубина, ширина, радиус закругления); - удары происходят при пропуске судов через шлюзы, пролеты мостов или швартовке к причалам. Учитывая вероятность характера аварийных происшествий (f), что обусловлено, прежде всего «человеческим фактором», для расчета безопасности движения принимаем их экспоненциальное распределение аварийных событий (отказов) / 104 /, если поток отказов имеет равномерный характер по времени (рисунок 3.23).