Универсальная система защиты ворот от навала судов на эксплуатируемых шлюзах

Журнал Гидротехника. XXI век №3(19) сентябрь 2014г

Настоящая статья посвящена новым конструкциям устройств для защиты ворот судоходных шлюзов и системе контроля за движением судна при входе в камеру шлюза.

Рассмотрены различные системы амортизаторов предохранительных устройств.

В статье даны предложения по использованию системы контроля за движением судна совместно с предохранительными устройствами на шлюзах ВВП РФ.

This article is devoted to nеw design of the device to protect the gate locks апd control system for the movement at the ship at the entrance to the gateway. It describes the various systems dampers safety devices. The article provides suggestions for using а control system for ship motion in conjunction with safety devices at the gateways of Russian waterways.

Колосов М. А.
д.т.н., профессор каф. ГТС, КиГ ГУМРФ им. адмирала С. О. Макарова

Обоймов С. В.
заместитель ГИПа ЗАО "Ленгипроречтранс", КиГ ГУМРФ им. адмирала С. О. Макарова

На внутренних водных путях России эксплуатируются 110 судоходных шлюзов, однако далеко не все шлюзы имеют надежную защиту ворот от навала судов.

Согласно СП101.13330.2012, утвержденному Минрегионом России, предохранительные устройства для защиты ворот от навала судов должны быть установлены на каждом шлюзе.

При отсутствии такого устройства навал судна на ворота не всегда происходит по вине судоводителя. Иногда навал связан с отказом систем ДАУ или метеорологическими причинами (ветром, туманом). В этом случае владельцу шлюза достаточно сложно переложить издержки из-за аварийного случая на судоходную компанию или квалифицировать аварию как страховой случай.

Схема размещения предохранительного устройства на стенах камеры шлюза

Рис. 1. Схема размещения предохранительного устройства на стенах камеры шлюза
1 - гибкий орган; 2 - упорные тележки; 3 - амортизатор; 4 - тележка для подъема штанги; 5 - штанга; 6 - захват штанги; 7 - упор амортизатора.

На каждом шлюзе необходима совершенная защита ворот, которая исключит повреждения конструкции при навале судов. Последние исследования установи­ли, что к данной конструкции необходимо предъявлять следующие требования:

  • Конструкция предохранительного устройства должна быть универсальной для различных типов шлюзов и легко монтируемой на существующих шлюзах без переустройства стен и голов камеры. Работа по монтажу конструкции предохранительного устройства не должна прерывать процесс судопропуска.
  • Конструкция предохранительного устройства должна перекрывать судоходный пролет существующих шлюзов от 14 до 30 м, при этом перекрытие пролета должно учитывать возможную амплитуду колебаний уровня воды в шлюзе.
  • Конструкция предохранительных устройств не должна передавать нагрузки от заграждения на существующие конструкции стен камеры, то есть сохранить напряженное состояние стен неизменным.
  • Система предохранительного устройства должна обеспечивать минимальные затраты времени на установку заграждения в судоходном пролете перед входом судна, при этом целесообразно предусмотреть систему выборочного контроля судов, то есть установку заграждения производить только в случае входа в шлюз потенциально опасного судна.
  • Система амортизаторов предохранительного устройства должна быть смонтирована из элементов, обеспечивающих гашение энергии навала при коротком ходе заграждения, что позволит использовать защиту ворот при ограниченной длине камеры шлюза, кроме того, амортизаторы должны быть скомпонованы из типовых, проверенных практикой элементов.

По рекомендациям [1] для судоходных шлюзов России следует применять только известные на практике устройства, которые требуют, как правило, переустройства конструкций шлюза и исключают указанные выше условия. Кроме того, их стоимость составляет порядка 70-100 млн. руб.

Предлагаемая в настоящей работе конструкция предохранительного устройства соответствует всем перечисленным выше требованиям. Предохранительное устройство (рис. 1) составляют:

  • система наводки на судоходный пролет гибкого заградительного устройства;
  • система амортизаторов, установленных на стенах шлюза;
  • система передачи усилий навала от заградительного устройства на амортизаторы.
Ступенчатая тележка для передачи усилия заrраждения на амортизатор

Рис. 2. Ступенчатая тележка для передачи усилия заrраждения на амортизатор
1 - амортизатор; 2 - тележка; 3 - конусный зуб; 4 - траектория движения штанги при опускании на тележку при переменных уровнях.

Рассмотрим эти системы. Система наводки амортизаторов включает две поворотные штанги, опертые на подвижные тележки, перемещающиеся по рельсовым путям, проложенным за стенами камеры шлюза. На концах поворотных штанг закреплен гибкий заградительный орган, состоящий из нескольких стальных канатов, заключенных в единую резиновую оболочку.

Синхронный подъем и опускание штанг, установленных на тележке, производится канатами или гидравлическими цилиндрами. В исходном положении штанги установлены вертикально и обеспечивают проход судов под заграждением.

Высота заграждения над уровнем воды должна обеспечивать пропуск судна, оборудованного надводными надстройками, при этом длину штанги можно определить по формуле

lшт = Hнс – hс – hТ + a,

где Hнс - высота надстроек судна над уровнем воды при движении судна без загрузки; hс - высота стенок шлюза над максимальным уровнем воды; hТ - высота тележек, на которых монтируются поворотные штанги; a - величина стрелы провиса гибкого заграждения.

Для судов "Волго-Дон", "Волго-Нефть" при высоте надводных габаритов 12,4 м длина штанги составляет 10-12 м в зависимости от высоты стен шлюза и положения уровня воды.

Узел сопряжения штанги с тележкой

Рис. 3. Узел сопряжения штанги с тележкой
1 - штанга; 2 - гибкое заграждение; 3 - полость в концевом узле штанги.

Система амортизаторов включает в себя набор конусных или цилиндрических резиновых отбойников, которые в портовом строительстве монтируются на причалах и служат для гашения энергии навала судов. Амортизаторы-отбойники монтируются в единую цепь, при этом каждый амортизатор имеет разный размер и, соответственно, разную энергоемкость, что в целом позволяет обеспечить заданный режим гашения энергии навала судна.

При использовании в данной цепи отбойника изготавливаемых фирмой Bridgestone (Япония), гашение энергии происходит с внутренним энергопоглощением, что исключает реакцию отпора при навале. Амортизатор в виде цепи монтируется на стенке шлюза между упором и тележкой, на которую опускается штанга с заграждением (рис. 2).

В случае колебаний уровней в камере шлюза верхний пояс тележки выполняется ступенчатым, при высоких уровнях штанги опускаются на высокую ступень, при низких уровнях - на более низкую ступень. При постоянных уровнях в камере шлюза на тележке устанавливается только одна ступень. Для сопряжения штанги с тележкой на ее ступени выполняется вертикальный конусный зуб, а на нижней плоскости концевого участка штанги выполняется полость. При опускании штанги на тележку штанга входит в зацепление с тележкой, что позволяет передавать усилие от навала через гибкое заграждение и тележку на амортизаторы (рис. 3).

Если одной цепи амортизаторов недостаточно для гашения энергии навала, допускается установить вторую цепь амортизаторов перед тележкой, на которой смонтированы поворотные штанги (рис. 4).

Схема размещения предохранительного устройства на стенах камеры шлюза

Рис. 4. Предохранительное устройство при колебании уровня воды в камере
1 - гибкий орган; 2 - упорная тележка; 3 - амортизатор; 4 - тележка для подъема штанги; 5 - штанга; 6 - захват штанги; 7 - упор амортизатора; 8 - блок; 9 - лебедка.

Выводы

  1. Существующие конструкции предохранитель­ных устройств не в полной мере соответствуют требованию по установке их на действующих шлюзах внутренних водных путей России и, как правило, требуют затрат на переустройство камеры (стен, головы).
  2. В соответствии с требованиями СП101.13330.2012 каждый шлюз должен быть оборудован предохранительным устройством, в связи с чем предложена конструкция, которая не затрагивает стенки камер и устоев голов при монтаже и эксплуатации, при этом в конструкции использованы элементы типового оборудования.

Литература:

  1. Проведение исследований по определению оптимальных конструкций авариных (аварийно-ремонтных) ворот и предохранительных устройств для оснащения различных типов шлюзов и определения величины финансовых затрат на их проектирование, изготовление и проведение соответствующих строительно-монтажных работ: Научно-исследовательская работа. СПб., 2013.
  2. Колосов М. А., Обоймов С. В. Безопасность судоходных шлюзов // Гидротехника XXI век. 2012. № 1. С. 58-61.
  3. Колосов М. А., Эйрус А. А., Обоймов С. В. Предохранительное устройство судоходного шлюза: Патент N~ 134546, опубл. 20.11.2013. 4. Колосов М. А., Шестаков А. С., Сандигурский О. Л. Устройства для защиты ворот от навала судов: Авт. свид. № 872635, опубл. Б.и. № 38. 1982.
Все права защищены
Перепечатка материалов возможна
только при наличии активной ссылки на источник
Изм. Кол.уч. Лист №док. Подпись Дата
  © ЗАО "Ленгипроречтранс", 2016 Стадия Лист Листов
  116
 
Универсальная система защиты ворот от навала судов на эксплуатируемых шлюзах ЗАО "Ленгипроречтранс"
Designed by DAD