1. AKWENY PORTOWE I BUDOWLE HYDROTECHNICZNE

Morskie budowle hydrotechniczne (definicja):Budowle wchodzące w skład portów morskich oraz obiekty wznoszone na morzu lub na wybrzeżu w rejonach bezpośredniego kontaktu z morzem albo rzekami, czy też z innymi obszarami wodnymi dostępnymi dla żeglugi morskiej.

Podział morskich budowli hydrotechnicznych:

1) Hydrotechniczne budowle portowe:Falochrony,Pochłaniacze fal,Nabrzeża,Pomosty,Samodzielne urządzenia cumowniczo-odbojowe, Przystanie specjalne.

Falochrony są to budowle zasłaniające całkowicie lub częściowo porty lub inne obszary wodne przed falowaniem.

Nabrzeża stanowią obudowę brzegów akwatoriów morskich i przeważnie umożliwiają przybijanie do nich i postój jednostek pływających.

Pomosty są to budowle umożliwiające postój jednostek pływających i ich bezpośrednie zbliżenie do jednostek komunikacji lądowej, lecz niezależnie od położenia linii brzegowej akwatoriów.

Samodzielne urządzenia cumowniczo-odbojowe są to dalby, ramy odbojowe, kierownice, pławy cumownicze. Martwe kotwice i bloki kotwiące, Lądowe samodzielne punkty cumownicze, Ramy odbojowe i kierownice, Dalby i wysepki cumownicze

Pochłaniacze fal są to urządzenia służące do zmniejszania falowania występującego na akwenach portowych.

Przystanie specjalne są to przystanie pływające, przystanie promowe, przystanie poduszkowców.

Przystanie promowe: Przystanie czołowe promów morskich, Przystanie czołowe kolejowych promów śródlądowych, Przystanie burtowe promów śródlądowych.

2) Hydrotechniczne budowle stoczniowe: Pochylnie podłużne i poprzeczne, Wyciągi podłużne i poprzeczne, Podnośniki statków, Doki pływające symetryczne i asymetryczne, Pontony z podnośnikami, Doki suche awaryjne, remontowe, budowlane i remontowo-budowlane.

3) Konstrukcje morskich znaków nawigacyjnych: Znaki stałe ustanowione na lądzie (lądowe) lub zapuszczone w dno morskie (nawodne) obejmujące:- tyki,- stawy,- latarnie morskie. Znaki pływające są to znaki zakotwiczone w przewidywanym miejscu i obejmujące:- wiechy,- pławy,- statki latarniowe (latarniowce),- pontony i pływaki świetlne.

4) Hydrotechniczne konstrukcje energetyki morskiej: Konstrukcje morskich elektrowni pływowych, Konstrukcje morskich elektrowni prądowych, Konstrukcje morskich elektrowni falowych,

Konstrukcje morskich elektrowni termicznych.

5) Hydrotechniczne konstrukcje komunikacji lądowej i wodnej:

Mosty portowe dzielące się na mosty stałe i zwodzone, a te z kolei na podnoszone i obrotowe. Tunele podwodne i podmorskie dzielące się na tunele drążone, tunele zatapiane z elementów prefabrykowanych oraz tunele wykonywane w otwartym wykopie. Kanały morskie portowe i wejściowe wraz z ich obwałowaniem i umocnieniem. Śluzy morskie do tych budowli zalicza się także wymienione uprzednio przystanie specjalne, samodzielne urządzenia cumownicze i odbojowe oraz pochłaniacze fal. Tory poddźwignicowe na oddzielnych fundamentach lub estakadach. Nawierzchnie drogowe i kolejowe w portach.

6) Hydrotechniczne konstrukcje pełnomorskie: Pełnomorskie platformy stałe i pływające, Rurociągi podmorskie,Wyspy sztuczne, Pływające lotniska i zakłady przemysłowe, Pełnomorskie przystanie pływające, Pełnomorskie pławy i wysepki cumowniczo-przeładunkowe, Budowle podwodne związane z działalnością akwanautów i marikulturą.

7) Hydrotechniczne konstrukcje ochrony brzegu morskiego: Naturalne. Naturalna ochrona brzegu polega na wykorzystaniu istniejących form brzegowych, które przez właściwe biologiczne umocnienie i ukształtowanie stanowią dostateczną osłonę przed wdzieraniem się morza na ląd i niszczeniem brzegu. Sztuczne. Do sztucznych umocnień brzegowych zalicza się wszelkie konstrukcje stawiane na brzegu i mające za zadanie powstrzymanie jego abrazji lub sprzyjające budowie brzegu, a więc jego akumulacji. Zależnie od tego, czy zastosowane konstrukcje tylko chronią brzeg przed niszczącą działalnością morza, czy też służą również jego tworzeniu, dzielą się na bierne i czynne.

Bierne konstrukcje ochrony brzegu morskiego:Wały brzegowe, Okładziny i narzuty, Opaski, Mury oporowe, Falochrony brzegowe.

Czynne konstrukcje ochrony brzegu morskiego:Ostrogi, Progi podwodne, Wały polderowe.

2. Typy dróg wodnych, ich charakterystyka i parametry.

Typy dróg wodnych(7) tor wodny ,

( prostoliniowy, zakole) ,- wejście do portu (1.5L od główek),- kotwicowisko,- obrotnica,- zakole,- basen portowy z nabrzeżem,- śluza.

Charakterystyka

Parametry dróg wodnych:

- wymiary akwenu w płaszczyźnie pionowej – bezpieczna głębokość podawana zazwyczaj w postaci stosunku minimalnej rezerwy wody pod kilem do zanurzenia maksymalnego statku D/T

- wymiary akwenu w płaszczyźnie poziomej – szerokości i długości bezpiecznego akwenu manewrowego (jego kształt)

- parametry nabrzeży dobrane odpowiednio do rozkładów obciążeń od cumujących statków

- parametry dna i budowli hydrotechnicznych dobrane odpowiednio do rozkładów prędkości strumieni zaśrubowych na ich powierzchni.

3. Kryteria oceny bezpieczeństwa manewrowania statku na poszczególnych rodzajach dróg wodnych.

Prostoliniowy tor wodny- Podstawowe: - rezerwa wody pod stępką, - szerokość bezpiecznego akwenu manewrowego, nazywana tez szerokością pasa ruchu Pomocnicze: - prędkość przepływu wody przy dnie (strumień zaśrubowy i powrotny) Zakole- Podstawowe:- rezerwa wody pod stępką, - szerokość bezpiecznego akwenu manewrowego Dodatkowe:- Promień krzywizny łuku zakola,- prędkość przepływu wody przy dnie (strumień zaśrubowy i powrotny), -prędkość strumienia zaśrubowego przy zewnętrznej skarpie Wejście do portów- Podstawowe:- rezerwa wody pod stępką, - szerokość bezpiecznego akwenu manewrowego Dodatkowe:- Energia kinetyczna kontaktu kadłuba statku z konstrukcją główek Obrotnica- Podstawowe:- rezerwa wody pod stępką, - szerokość bezpiecznego akwenu manewrowego Dodatkowe:- Prędkość strumienia zaśrubowego przy dnie (od napędu własnego) Kotwicowisko- podstawowe:- rezerwa wody pod stępką, - wielkość bezpiecznego akwenu manewrowego Basen portowy, śluza- Podstawowe:- rezerwa wody pod stępką, - szerokość bezpiecznego akwenu manewrowego Pomocnicze:- Prędkość strumienia zaśrubowego przy dnie, - Energia kinetyczna uderzenia statku o nabrzeże lub ściankę śluzy.

4.Zapas wody pod stępką- składowa statyczna.

Określenie składowej statycznej zapasu wody pod stępką

W celu wykonania bezpiecznego manewru na danym akwenie musi być spełniony warunek:

h(x,y,t)>=T(x,y,t) + R(x,y,t)

gdzie: h- głębokość wody na rozpatrywanym akwenie [m], T- zanurzenie statku, R- rezerwa wody pod stępką [m], Rezerwę wody pod stępką można podzielić na dwie części składowe: rezerwę statyczną R_s i dynamiczną R_d , stąd:

R= R_s+ R_d

h>=T+ R_s+ R_{d +} δ_Δ

gdzie:

δ_Δ- błąd oceny poprawek [m]

Rezerwa statyczna nie zależy od ruchu statku i jest stała dla danego akwenu. Jej elementy składowe to:

R­₁- rezerwa wody na błąd sondaży, zależna od głębokości akwenu.(od 0.1m do 0.01H)

R₂- rezerwa nawigacyjna, spowodowana nieciągłością sondaży(0m-0,7m;1,0m)

R­₃- rezerwa na zamulenie, zależna od akwenu pływania(0,1-0,3m)

R₄- rezerwa wody na błąd określenia wysokości pływu, zależna od akwenu pływania(0,1m)

R₅- rezerwa na błąd określenia stanu wody, spowodowana wahaniami poziomu wody w stosunku do zera mapy

R₆- rezerwa na błąd określenia zanurzenia statku, zależna od typu statku(0,1=0,3m)

R₇- rezerwa na błąd oceny przechyłu statku, zależna od jego parametrów

5.Osiadanie statku w ruchu. Osiadanie Wzór na osiadanie $R_{8} = f\left( \frac{T}{H},V_{s},S \right)\ \mathbf{\text{\ \ }}$Gdzie:T–zanurzenie statku, H-głębokość akwenu, V_S–prędkość statku, Współczynnik prześwitu całkowitego: S = F_S / F Gdzie:F_S – pole powierzchni owręża statku pozostającego pod wodą. F – pole powierzchni przekroju akwenu .Osiadanie ma miejsce wtedy kiedy to dziób i rufa w skutek ruchu mają inną pełnotliwość niż środkowa część kadłuba. Przyczyną tej różnicy jest zwiększenie się poziomu wody na dziobie i rufie oraz obniżenie się tego poziomu w środkowej części. Pod uwagę trzeba wziąć że statek nie koniecznie będzie osiadał równolegle na całej długości ponieważ może wystąpić przegłębienie na którąś ze stron. Należy też pamiętać o tym że prędkość krytyczna statku powoduje wzrost osiadania. Obliczamy ją ze wzoru: $F = \frac{V_{s}}{\sqrt{g \times H}} = 1$ gdzie Gdzie: F–liczba Freuda, H–głębokość akwenu [m],g–przyśpieszenie ziemskie (9,81 m/s²), V_S – prędkość statku [m/s]. Prędkość krytyczna powoduje zmianę rodzaju opływu wody z ustalonego na burzliwy a co za tym idzie zmiana wielkości osiadania nie jest możliwa do przewidzenia. Wielkość osiadania wzrasta zawsze wraz ze wzrostem kwadratu prędkości statku. Jeżeli statek znajduje się na akwenie ograniczonym to osiadanie może wzrosnąć dwukrotnie. Jeszcze inną przyczyną zwiększenia wielkości osiadania może być zejście z osi kanału kiedy to przy zbliżeniu się od brzegu kanału może ono wzrosnąć do 50%. Dodatkowo metody określania zapasu wody pod stępką to: Metoda Barrasa (stosowana na płytkowodziu), Metoda Schijfa, Metoda Ertuzulu, Metoda Turnera, Metoda Barrasa (ogólna), Metoda Simrada, Metoda Icorels(na akwenie otwartym) Metoda Sogreah. Gdzie:T–zanurzenie statku, H-głębokość akwenu, V_S–prędkość statku, S–współczynnik prześwitu całkowitego. S = F_S / F Gdzie:F_S – pole powierzchni owręża statku pozostającego pod wodą. F – pole powierzchni przekroju akwenu.

DOPISAC WZORY

6.Pas ruchu statku na prostoliniowym odcinku toru wodnego (metody deterministyczne).

Po zaobserwowaniu przez nawigatora zejścia z osi toru wykonuje on działanie w celu powrotu do osi toru. Moment w którym nawigator podejmuje działanie zależy od dokładności określania pozycji, głownie od błędu kierunkowego względem osi toru. Statek zboczył z toru po tym jak zaczęły oddziaływać na niego czynniki i mimo tego że nawigator podejmuje działanie to statek i tak zwiększa przesunięcie boczne aż do maksimum. Statek w końcu wraca na oś toru lecz może przejechać na drugą stronę dlatego nawigator musi odpowiednio wcześnie odbić w drugą stronę żeby utrzymać się w osi toru ( znaczenie ma dokładność określania pozycji).

1. Założona trajektoria ruchu

2.Moment zauważenia zejścia z założonej trajektorii.

2 i 3. Wykonanie manewru w celu korekty trajektorii

4. Maksymalne przesunięcie boczne

5. Powrót na założoną trajektorię

Metody deterministyczne: Do określenia szerokości bezpiecznego akwenu manewrowego na prostoliniowym torze wodnym stosuje się następujące metody: Metoda kanadyjska, Metoda INM, Metoda PIANC, Metoda trzech składowych- metoda ta jest to teoretyczna metoda w której określa się trzy składowe: nawigacyjną, manewrową oraz rezerwy szerokości pasa ruchu związaną z efektem brzegowo-kanałowym i dokładnością izobaty. Analitycznie szerokość pasa ruchu na torze jednokierunkowym można przedstawić następująco

d=2(dn+dm+dr) [m]

przy czym dm= dm1+ dm2

gdzie:

dn- nawigacyjna składowa szerokości pasa ruchu [m], dm- manewrowa składowa szerokości pasa ruchu [m], dr- rezerwa szerokości pasa ruchu [m]

dm1– szerokość pasa zajmowana przez trajektorię ruchu środka ciężkości statku podczas myszkowania, dm2- szerokość pasa zajmowana przez kadłub statku wychodzący poza trajektorię ruchu

Składowa nawigacyjna szerokości pasa ruchu zależy od:

- Parametrów systemu określania pozycji, tj. dokładność i częstotliwość określania pozycji oraz metody jej przetworzenia na współrzędne torowe

- Warunków hydrometeorologicznych i związanych z nimi wielkości dryfu i znosu

Nawigacyjną składową szerokości pasa ruchu obliczamy:

dn=√p²+pz²[m]

gdzie: p- błąd kierunkowy określania pozycji [m]

pz- błąd kierunkowy zliczenia w czasie τ [m]

Składowa manewrowa szerokości pasa ruchu określana jest przez dwie składowe:

- Szerokość pasa zajmowana przez krzywoliniową trajektorię ruchu środka ciężkości (SC) statku, powstałą podczas jego myszkowania (dm1)

- Szerokość pasa zajmowana przez kadłub statku, wychodzący poza trajektorię jego ruchu (dm2)

dm= dm1+ dm2

Rezerwa szerokości pasa ruchu d przyjmowana jest ze względu na:

- Przysysanie kadłuba statku do skarpy torów wodnych występujące na pogłębionych kanałach na akwenach o mniejszej głębokości oraz na skarpowych torach wodnych

- Niedokładności związane z określeniem izobat torów wodnych

dr=0,5-0,6 B[m], gdzie: dr- rezerwa szerokości pasa ruchu [m], B- konstrukcyjna szerokość statku [m]

Metoda ta jest metodą uniwersalną mogącą mieć zastosowanie do wszystkich przypadków żeglugi na prostoliniowym odcinku torów wodnych. Używa się jej jedynie w przypadku żeglugi przy ciężkich warunkach hydrometeorologicznych: a>2º, b>1º

Metoda Kanału Panamskiego,

d = k*B+2dr [m]

k – współczynnik określany doświadczalnie

B – szerokość statku [m]

dr – rezerwa szerokości pasa ruchu [m]

k =1,2 – dobra sterowność mk≤ 1˚

k =1,6 – średnia sterowność 1˚ ≤ mk ≤ 2˚

k =1,8 – pogorszona sterowność 2˚ ≤ mk ≤ 3˚

mk – średni błąd kwadratowy utrzymania statku na zadanym kursie

Stosowanie metody dla odcinków prostoliniowych gdy :

dokładność pozycji – p(0,95) ≤ 0,25 B; τ = 0

dryf, znos – α ≤ 2˚, β ≤ 1˚ (mα ≈ 0˚, mβ ≈ 0˚)

W związku z powyższym zastosowanie metody ograniczone

jest do następujących przypadków:

1. Prostoliniowy odcinek kanału, którego krawędziami są brzegi naturalne

lub sztuczne, gdzie w momencie żeglugi:

• kąt dryfu ograniczony jest wartościami α ≤ 2˚; mα ≈ 0˚, co może być związane z częściowym zasłonięciem statku przez brzegi toru ze stanem załadowania statku (pod ładunkiem) lub panującymi warunkami hydrometeorologicznymi;

• stosowany jest ciągły system określania pozycji o dużej dokładności, taki jak:

nabieżniki optyczne, gęste rozstawienie par staw lub pław,

system radionawigacyjny bliskiego zasięgu określający pozycje we współrzędnych torowych.

2. Osłonięte od falowania prostoliniowe odcinki torów wodnych wytyczonych na akwenach o podobnej głębokości oraz pogłębionych torach na akwenach o mniejszej głębokości, na których w momencie żeglugi: - kąt dryfu i znosu są ograniczone wartościami α ≤ 2˚ ;β ≤ 2˚; mα ≈ 0˚; mβ ≈ 0˚, co jednoznacznie związane jest z panującymi korzystnymi warunkami hydrometeorologicznymi i stanem załadowania statku;-stosowany jest jeden z ciągłych systemów określania pozycji,

spełniający warunki

p(0,95)≤0,25 B, τ =0

7. Pas ruchu statku na prostoliniowym odcinku toru wodnego (met. probabilistyczna)

Metoda probablistyczna(symulacyjna) – wypadkowy pas ruchu polega na rejestrowaniu dużej ilość przejść statków przez dany pas ruchu i opracowaniu wyników. Rejestrowane są po kolei położenia statków (pozycja, kurs). Badanie odcinka dzieli się na pasy ruchu prostopadłe do osi toru po to żeby zmiana ruchu w nich nie była duża. Rozkład normalny – średnia wartość i odchylenie standardowe.

Szerokość pasa ruchu określana jest według zależności hj=HLj+HPj, HLj=dlj+colj, HPj=dpj+copj gdzie Hj – szer.pasa ruchu w j-tym toru, HLJ, HPJ – szer. Pasa ruchu w lewo lub prawo od osi toru, Dlj, dpi – średnie z maksymalnych odległości skrajnych punktów statku na lewo lub prawo od osi toru w j-tym pasie akwenu.

h_lj=d_lj+c*_lj, h_pj=d_pj+ c*_pj,

d-max odległość skrajnych parametrów statku od osi w i-tym przejściu w j-tym pasie

-odch.standardowe, c- pozycja ufności=2

Metoda ta jest używana do zarządzania bezpieczeństwem.

$d_{\text{lj}} = \frac{\sum_{i = 1}^{n}\text{dlji}}{n}$ $d_{\text{pj}} = \frac{\sum_{i = 1}^{n}\text{dpji}}{n}$

dlji, dpji – max odległości skrajnych punktów statku na lewo lub prawo od osi w i-tym przejeździe dla j-tego pasa toru

σlj, σpj-odchylenie standardowe max odległości skrajnych punktów statku na lewo lub prawo od osi toru w j-tym pasie toru

n-liczebność przejazdów

Met. to jest używana do zarządzania bezpieczeństwem.

8. Pas ruchu statku na zakolu toru wodnego

Zakole toru wodnego - mechanizm, metody wyznaczania pasa ruchu

Zakole toru wodnego

Na zakolach torów wodnych stosowane są dwa podstawowe kryteria oceny bezpieczeństwa

żeglugi, a mianowicie:

- rezerwa wody pod stępką,

- szerokość bezpiecznego akwenu manewrowego,

oraz trzy dodatkowe:

- promień krzywizny łuku zakola,

- prędkość przepływu wody przy dnie (strumień zaśrubowy i powrotny),

- prędkość strumienia zaśrubowego przy zewnętrznej skarpie.

CZYNNIKI ZWIĄZANE Z CYRKULACJĄ

• parametry geometryczne cyrkulacji

• przesunięcie ujemne

• strata prędkości

• kąt dryfu

• prędkość liniowa i kątowa ustalona

• przechył 11/03.II

CYRKULACJA:

• droga, trajektoria, tor ruchu statku wyznaczony przez środek cięŜkości

statku wykonującego zwrot o 360o pod wpływem wychylenia steru.

CZYNNIKI NA WEJŚCIU :

• prędkość początkowa statku

• kąt wychylenia steru

• typ statku (wielkość, typ kadłuba,

rodzaj napędu)

• akwen wykonywania cyrkulacji

(płytkowodzie)

• warunki hydrometeorologiczne

Metody określania szerokości bezpiecznego akwenu manewrowego i promienia

krzywizny na zakolach toru.

Praktycznie istnieją cztery metody empiryczne określania szerokości pasa ruch na jedno lub

dwukierunkowych torach wodnych. Należą do nich:

- metoda Kanału Panamskiego,

- metoda INM,

- metoda PIANC,

- metoda kanadyjska.

Metoda Kanału Panamskiego polega, podobnie jak metoda dla prostoliniowych odcinków

torów wodnych, na określeniu szerokości pasa ruchu w funkcji szerokości statku i kąta

zwrotu:

d = k * B − 2dr [m]

gdzie:

k – współczynnik określony eksperymentalnie,

B – szerokość konstrukcyjna statku [m],

dr – rezerwa szerokości pasa ruchu [m].

Współczynnik k przyjmuje się odpowiedni równy:

- przy kącie zwrotu α = 26°

k=3,25 – dobra sterowność mk ≤ 1°

k=3,70–średnia sterowność 1°<mk≤ 2°

k=4,15-pogorszona sterowność 2° <mk≤3° - przy kącie zwrotu α = 40°

k = 3,85 – dobra sterowność mk ≤ 1°

k=4,40–średnia sterowność 1°<mk≤ 2°

k = 4,90 - pogorszona sterowność 2° < mk ≤ 3°. Metodę tę można stosować jedynie w przypadku wykorzystania dokładnych systemów

nawigacyjnych, określających ciągłą pozycję we współrzędnych torowych [p(0,95) ≤ 0,25; τ = 0].

Metoda INM (Instytut Nawigacji Morskiej w Szczecinie) może być stosowana dla dowolnego systemu określania pozycji i podobnie jak w przypadku prostoliniowego odcinka

toru wodnego moŜna ją zapisać w postaci następującej zależności:

n r d = 2d (0,95) + k * B + 2d [m]

gdzie:

dn (0,95) – nawigacyjna składowa szerokości pasa ruchu na poziomie ufności 0,95;

k – współczynnik określany eksperymentalnie (jak w poprzedniej metodzie);

B – szerokość konstrukcyjna statku [m];

dr – rezerwa szerokości pasa ruchu [m].

Przy pokonywaniu zakoli torów wodnych w większości wypadków statek korzysta z ciągłego

systemu określania pozycji i dlatego nawigacyjną składową szerokości pasa ruchu można

zapisać następująco:

n o d (0,95) = 1,73M [m]

Jednak w przypadkach korzystania z nieciągłych systemów określania pozycji lub systemów

nie podających pozycji we współrzędnych torowych (τ>0) nawigacyjną składową szerokości

pasa ruchu oblicza się

gdzie:

Mo – błąd kołowy pozycji [m],

τ – częstotliwość określania pozycji;

V – prędkość statku [m/s],

mz – średni błąd kwadratowy zejścia statku z założonego KDd na zwrocie [°].

Średni błąd kwadratowy zejścia statku z założonego KDd przy zwrocie waha się w granicach

od ±5° do ±10°, dolną wartość można przyjąć przy dobrych, natomiast górną przy

pogorszonych warunkach hydrometeorologicznych.

Metoda PIANC

dla zakoli toru wodnego sprowadza się do określania bezpiecznej szerokości

toru analogicznie jak dla jego prostoliniowych odcinków obliczanej według zależności przy

ruchu jednokierunkowym:

d = 2dn (0,95)+k*B+2dr[m]

gdzie:

dm – podstawowa szerokość manewrowa pasa ruchu [m];

di – dodatkowe poprawki szerokości pasa ruchu ze względu na:

i = 1 – prędkość statku,

i = 2 – przeważający wiatr poprzeczny,

i = 3 – przeważający prąd poprzeczny,

i = 4 – przeważający prąd wzdłużny,

i = 5 – wysokość i długość fali znacznej,

i = 6 – oznakowanie nawigacyjne i systemy regulacji ruchu,

i = 7 – rodzaj dna,

i = 8 – stosunek głębokości do zanurzenia statku,

i = 9 – zagrożenia spowodowanego przewożonym ładunkiem,

drc – rezerwa szerokości pasa ruchu po stronie lewej (czerwonej) [m],

drz - rezerwa szerokości pasa ruchu po stronie prawej (zielonej) [m],

Modyfikacją dla zakoli jest określenie minimalnej szerokości manewrowej (dm) oraz

promienia zakola (Rc).

Metoda ta bazuje na danych zwrotności, statków z napędem klasycznym i pojedynczym

sterem, przedstawionych na rysunkach:

Rysunek 1. Promień zakola Rc w funkcji wychylenia steru i głębokości akwenu.

Rysunek 2. Szerokość manewrowa pasa ruchu statku dm na zakolu w funkcji wychylenia steru

i głębokości akwenu.

Na podstawie wykresów dla przyjętego średniego wychylenia steru i założonego stosunku

głębokości toru do zanurzenia statku h/T, określone są: wymagany promień łuku Rc na zakolu

oraz minimalna szerokość manewrowa pasa ruchu dm. Wraz ze zmniejszeniem stosunku

głębokości do zanurzenia promień łuku będzie rósł, a wymagane poszerzenie toru maleć.

Parametry zakola w metodzie PIANC nie nalezą od kąta zwrotu na łuku _ψ.

Wyznaczając promień zakola i jego szerokość, nie zaleca się projektować łuku dla

maksymalnych wychyleń steru na burtę. W ten sposób zachowuje się margines

bezpieczeństwa na przeciwdziałanie wiatrowi, prądom i falowaniu – średnie zakładane

wychylenie steru na łuku to 20 % wartości maksymalnej (10 – 15° przy maksymalnym

wychyleniu steru na burtę 35°).

Ogólną zasadą w metodzie PIANC jest zachowanie szerokości na zakolu nie mniejszej nisz na

odcinku prostym. W przypadku oddziaływania wiatru lub innych czynników zewnętrznych do

wyznaczonej szerokości manewrowej pasa ruchu dm dodaje się poprawki zgodnie z

zalewnością:

gdzie:

dm – podstawowa szerokość manewrowa pasa ruchu [m];

di – dodatkowe poprawki szerokości pasa ruchu ze względu na:

i = 1 – prędkość statku,

i = 2 – przeważający wiatr poprzeczny,

i = 3 – przeważający prąd poprzeczny,

i = 4 – przeważający prąd wzdłużny,

i = 5 – wysokość i długość fali znacznej,

i = 6 – oznakowanie nawigacyjne i systemy regulacji ruchu,

i = 7 – rodzaj dna,

i = 8 – stosunek głębokości do zanurzenia statku,

i = 9 – zagrożenia spowodowanego przewożonym ładunkiem,

drc – rezerwa szerokości pasa ruchu po stronie lewej (czerwonej) [m],

drz - rezerwa szerokości pasa ruchu po stronie prawej (zielonej) [m],

Metoda kanadyjska pozwala określić promień łuku na zakolu, szerokość zakola, długość

stref podejściowych do zakola (na których następuje zamiana szerokości) oraz minimalną

długość odcinków prostoliniowych pomiędzy kolejnymi zakolami.

Minimalne wymagania odnośnie promienia łuku na zakolu dla statków poruszających się z

prędkością do 10 w bez pomocy holowników są następujące:

- dla kąta zwrotu _ψ<25°: Rc = 3L

- dla kąta zwrotu _ψ=25°-35°: Rc = 5L

- dla kąta zwrotu _ψ=35°-55°: Rc = 8L

- dla kąta zwrotu _ψ>55°: Rc = 10L

Dla łuków o promieniach mniejszych niż 3L oraz takich, przy których wymagane wyłożenie

steru przekracza 20 % wartości maksymalnej, należy rozważyć asystę holowników. Łuki o

promieniach przekraczających 10L uważane są pod względem nawigacyjnym za odcinki

proste – nie wymagające większej szerokości na zakolu.

W przypadkach, gdy planowany promień łuku Rc <10L należy uwzględnić zwiększenie

szerokości pasa ruchu manewrującego statku, a tym samym poszerzenie toru wodnego

według zależności:

gdzie:

V – prędkość statku [m];

F – współczynnik przyjmujący wartość 1 dla ruchu jednokierunkowego, 2 dla ruchu

dwukierunkowego;

Rc – promień łuku na zakolu [m];

Sw – minimalna wymagana widzialność z mostku statku ≥2446 m;

k – współczynnik sterowności statku (1 – słaba, 2 –dobra, 3 – bardzo dobra).

W rezultacie, zgodnie z zależnością:

gdzie:

ddi – szerokość projektowana będąca sumą wymagań ze względu na:

i = 1 – szerokość manewrową pasa ruchu,

i = 2 – oddziaływanie hydrodynamiczne między mijającymi się statkami,

i = 3 – przeważający wiatr poprzeczny,

i = 4 – przeważający prąd poprzeczny,

i = 5 – rezerwa szerokości ze względu na efekt brzegowy,

i = 6 – oznakowanie nawigacyjne i system regulacji ruchu

daj – dodatkowe poprawki szerokości ze względu na:

j = 1 – rodzaj ładunku,

j = 2 – stosunku głębokości do zanurzenia statku,

j = 3 – rodzaje dna,

j = 4 – warunki widzialności i porę doby,

j = 5 – duże prędkości statku (powyżej 12 w),

wymagana szerokość toru wodnego wyniesie:

Metoda kanadyjska zaleca zachowanie stałej szerokości na zakolu. Poszerzenie toru wodnego

do wymaganej wartości odbywa się więc w strefie podejściowej do zakola.

Długość odcinka prostoliniowego strefy podejściowej lT powinna być równa przynajmniej

odległości pokonywanej przez statek w pierwszej i drugiej fazie cyrkulacji, aż do zrównania

się przesunięcia czołowego ze środkiem cyrkulacji ustalonej (vessel’s reach), ale jednocześnie

nie powinna być mniejsza niż 10 _d.

Rysunek 3. Położenie środka cyrkulacji ustalonej w stosunku do początku I fazy cyrkulacji

(vessel’s reach).

Zalecane stosunki lT/_d w zależności od sterowności statku są następujące:

- dla bardzo dobrej sterowności 10:1,

- dla dobrej sterowności 10:1,

- dla słabej sterowności 15:1.

Odcinki prostoliniowe pomiędzy kolejnymi zakolami powinny mieć według metody

kanadyjskiej długość nie mniejszą niż 5L.

Analiza możliwości zastosowania poszczególnych metod określania szerokości pasów ruchu

na zakolach torów wodnych wykazała, że można rekomendować niżej wymienione metody:

1. Dla torów osłoniętych:

a. metoda PIANC:

_ średni błąd określenia pasa ruchu +10%,

_ lokalne zaniżenia szerokości pasa ruchu nie większe niż 10%,

b. metoda kanadyjska:

_ średni błąd określania szerokości pasa ruchu +40%,

_ lokalne zaniżenia szerokości pasa ruchu nie większe niż 10%.

2. Dla torów nieosłoniętych:

a. metoda INM:

_ średni błąd określania szerokości pasa ruchu +40%,

_ lokalne zaniżenia szerokości pasa ruchu nie większe niż 10%.

b. metoda Kanału Panamskiego:

_ średni błąd określania szerokości pasa ruchu +50%,

_ lokalne zaniżenia szerokości pasa ruchu nie większe niż 15%.

Manewr przejścia statkiem zakola kanału wiąże się podobnie jak przejście jego

prostoliniowego odcinka, z takimi niekorzystnymi zjawiskami jak:

- prąd wsteczny,

- strumień zaśrubowy,

- falowanie okrętowe.

Zjawiska te, podobnie jak przy prostoliniowym kanale, determinują bezpieczeństwo nawigacji

manewru przejścia kanałem i uwzględniane są przez warunek:

Dodatkowym warunkiem bezpiecznego przejścia zakola kanału jest prędkość strumienia

zaśrubowego przy zewnętrznej skarpie zakola, który można zapisać w następującej postaci:

gdzie:

ϑmaxs – maksymalna prędkość strumienia zaśrubowego przy zewnętrznej skarpie

zakola,

ϑdops – maksymalna prędkość przepływu wody przy zewnętrznej skarpie zakola toru,

Prędkość strumienia zaśrubowego przy zewnętrznej skarpie zakola oblicza się, wykorzystując

zależność:

gdzie:

x – odległość od śruby do dna akwenu w punkcie maksymalnej prędkości przydennej

– rzut na dno akwenu.

Rysunek 4. Rozkład maksymalnych prędkości strumieni zaśrubowych przy dnie akwenu.

dotyczącą rozkładu prędkości strumieni zaśrubowych w funkcji odległości (x) od śruby

okrętowej pomniejszoną o prędkość własną statku.

WNIOSKI OGÓLNE:

ŚREDNICA CYRKULACJI USTALONEJ

(2,5÷ 4,0)Lcc dla 10.000÷250.000 DWT

PRZESUNIĘCIE BOCZNE MAX.

(3.0÷4.5)Lcc

ŚREDNICA CYRKULACJI TAKTYCZNEJ

WIĘKSZA DO 20% OD ŚREDNICY CYRKULACJI TAKTYCZNEJ.

STATKI POD BALASTEM WYKAZUJĄ WARTOŚCI WIĘKSZE

9. Akweny manewrowania przy wejściu do portu, w basenie portowym i na obrotnicy.

Wyznaczanie obszaru manewrowania w basenie portowym

Musi być zachowana rezerwa wody pod stępką. Warunek bezpieczeństwa manewru:

H>=T+R

H – głębokość akwenu

T – zanurzenie statku

R – rezerwa wody pod stępką

R = Rs + Rd

Rs – rezerwa statyczna

Rd – rezerwa dynamiczna

Rezerwa statyczna nie zależy od ruchu statku i jest stała dla danego akwenu

Rs = E Ri

R1 – rezerwa nawigacyjna (min pod kilem)

R2 – rezerwa na zamulenie

R3 – rezerwa wody na błąd sondażowy

R4 – rezerwa na błąd określenia wysokości pływu

R5 – rezerwa na błąd określenia stanu wody

R6 – rezerwa na błąd określenia zanurzenia

R7 – rezerwa na błąd oceny przechyłu (błąd trudności utrzymania statku w pionie; przechyły związane ze zmianami kursu)

R8 – rezerwa na falowanie (długość i szerokość statku; prędkość; wysokość i długość fali; kąt kursowy fali)

Rezerwa na niskie stany wody-to różnica między wieloletnim średnim poziomem morza (SW),a średnim poziomem wieloletnim z najwyższych rocznych (SNW).

Poziomy morza: WWW (najwyższy zaobserwowany poziom morza); WW (najwyższy poziom morza zaobserwowany w danym czasie); SWW (poziom); SW (średni poziom morza); NW (najniższy poziom morza); NNW (najniższy dotychczas zaobserwowany poziom morza).

Poziom zerowy morza Pz = Ams

Zero Kronsztadzkie Mkron = Mams + 0,08

Pz – NN55 (normal null)

NN55 odpowiada zeru głównego reperu dla obszaru Polski

Ams – zero Amsterdamskie, wodowskaz o wyżej od poziomu morza Północnego

Wyznaczanie wymiarów obrotnicy metodą deterministyczną i probabilistyczną (symulacyjną)

Obrotnica-miejsce przeznaczone do wykonania dużej zmiany kursu przez statek na niewielkim obszarze.

Rozmiary akwenu manewrowego na obrotnicy zależą od szeregu czynników tj.: parametry statku i akwenu manewrowego, panujące warunki hydrometeorologiczne, technika wykonywanego manewru, liczba oraz moc holowników, system określania pozycji itp. Ze względu na liczbę tych czynników, w chwili obecnej niemożliwe jest dokładne analityczne wyznaczenie parametrów obrotnicy.

Analityczne(deterministyczne):

W praktyce nawigacyjnej stosowane są przybliżone metody określania wielkości bezpiecznych akwenów manewrowych podczas obracania statku:

- Metoda stosowana na akwenach bezprądowych określa akwen manewrowy jako koło o średnicy D_o równej półtora długości statku L

D_o= [m]

- Metoda stosowana na akwenach z prądami określa akwen manewrowy jako figurę powstałą z obwiedni dwóch okręgów o średnicy równej półtora długości statku, gdy odległość między ich środkami odpowiada drodze, którą przebędzie statek pod wpływem działania prądu w czasie manewru obracania.

Długość obrotnicy l_o = + V_pp * t_o [m]

Szerokość obrotnicy b_o = [m]

gdzie: l_o – długość obrotnicy, b_o – szerokość obrotnicy, L- długość statku, V_pp – prędkość prądu, t_o- średni czas obracania określonego statku

Symulacyjna: (jest najdokładniejsza)

Wymiary bezpiecznego akwenu manewrowego na obrotnicy w badaniach symulacyjnych określane są we współrzędnych radialnych po przyjęciu środka współrzędnych wewnątrz akwenu manewrowego:

r_{α =} r_{α śr} + k* s_α

gdzie:

r_α –promień wodzący bezpiecznego akwenu manewrowego na obrotnicy w namiarze α

r_{α śr ­} ­- średnia arytmetyczna maksymalnych odległości punktu statku od środka układu w namiarze

10. Obszar manewrowania statku na kotwicowisku.

Koło o promieniu: rk=dmax+Lpp+dnk

Gdzie: rk-promień okręgu akwenu manewrowego [m] ; dmax-max odległość dziobu statku od kotwicy [m] ; dnk-składowa nawigacyjna akwenu manewrowego [m]

dmax=pierw $\sqrt{l^{2}\ {(H + hk)}^{2}}$ [m] gdzie: l-dł łańcucha ; H-głęb kotwicow ; hk-wys kluzy od poziomu wody [m]

Składowa nawigacyjna akwenu manewrowego składa się z

A-błąd pozycji rzucenia kotwicy

B-niekontrolowanej drogi dryfu na kotwicy

Ad A – błąd kołowy okr. pozycji w momencie rzucenia kotwicy na poziomie ufności 0,95

Ad B – dokładność i częstotl. okr. pozycji oraz prędkość dryfowania

Dnk=Mo(0,95)+Vk(τk+tk)

Mo(0,95)-błąd kołowy okr. pozycji w momencie rzucenia kotwicy [m]

Vk- prędkość dryfowania statku na kotwicy[m/s]

τk-częstotliwość kontrolowania pozycji [s]

tk-czas gotowości maszyny [s]

Ostatecznie

Rezerwa wody pod stępką

1. Kotwicowisko otwarte h =około 3m do 32%

2. Kotwicowisko częściowo osłonięte h=około1m do 20%

3. Kotwicowisko osłonięte h=około0m do 15%

Ponadto rezerwa na wahanie poziomu wody

(0,2 do 0,5)m

11. Cumownie statku do nabrzeża - energia

W wyniku zetknięcia statku z nabrzeżem w punkcie kontaktu zostaje wydzielona energia, która jest częścią energii kinetycznej, jaką posiadał statek tuż przed kontaktem z nabrzeżem, zwana energią cumowania. Jej wielkość decyduje o bezpieczeństwie wykonywania manewru cumowania. Momentem najbardziej krytycznym jest pierwszy kontakt statku z nabrzeżem. W chwili zetknięcia kadłuba z nabrzeżem energia kinetyczna statku zamienia się w pracę uderzenia, która oddziałuje na kadłub i nabrzeże oraz urządzenie odbojowe. Od wielkości tej energii zależy czy cumowanie odbędzie się bez uszkodzeń statku i nabrzeża.

W trakcie manewru dobijania statku do nabrzeża może nastąpić uderzenie i w rezultacie wydzielenie energii w systemie statek - urządzenie odbojowe - nabrzeże. Przekroczenie dopuszczalnej wartości energii prowadzi do uszkodzenia jednego z tych elementów i w rezultacie do wypadku.

Energia kinetyczna uderzenia statku o nabrzeże podczas cumowania umożliwia określenie bezpieczeństwa manewru cumowania. Dlatego też jest jednym z podstawowych kryteriów oceny bezpieczeństwa nawigacji. Jako kryterium przyjmuje się wielkość energii kinetycznej E statku absorbowanej przez system urządzenie odbojowe – nabrzeże w momencie pierwszego kontaktu statku z nabrzeżem.

Wielkość energii kinetycznej absorbowanej przez system nabrzeże – odbojnica – statek rzutuje na wielkość sił reakcji systemu, które decydują o bezawaryjnym wykonaniu manewru cumowania. W związku z powyższym warunek bezpieczeństwa cumowani statku do nabrzeża wygląda następująco:

Gdzie:

E - maksymalna energia kinetyczna statku absorbowana przez system nabrzeże – urządzenie odbojowe – statek;

E_d - dopuszczalna energia kinetyczna absorbowana przez system nabrzeże – urządzenie odbojowe – statek;

p - jednostkowe parcie urządzenia odbojowego na poszycie kadłuba statku;

p_op - dopuszczalne jednostkowe parcie na kadłub.

Dopuszczalne jednostkowe parcie na kadłub statku zależy od konstrukcji i wielkości statku, i w zależności od typu (drobnicowce, kontenerowce, zbiornikowce, masowce, gazowce) zawiera się w przedziale od 200 ÷ 700 kN/m².

Zasady wyznaczania parametrów systemów odbojowych- energia cumowania statku

CUMOWANIE

bezpieczeństwo manewru cumowania zależy od energii kinetycznej jego uderzenia o nabrzeże

E=mV²/2

E_u<E_dop

V-pręd. liniowa prostopadła do nabrzeża, m-masa wirtualna statku,Eu-energ.kinet.uderzenia,absr.przez stat.

E_dop-Energia kinetyczna wynikająca z wytrzymałości kadłuba zależy od:

typu statku, jego wielkości rodzaju nabrzeża oraz jego wyposażenia w urządzenia odbojowe. Energia cumowania jest to energia jaka zostaje wydzielona w punkcie kontaktu statku z nabrzeżem(odbojnicą).

metody wyznaczania energii: analityczna PIANC:

E= E_s*C_e*C_H*C_S*C_C

gdzie: E_s-energia kinetyczna, C_e- współczynnik niecentryczności, C_h- współczynnik masy oddanej, C_b- współczynnik sprężystości nabrzeża, C_c- współczynnik konstrukcji nabrzeża.

E cumowania= E_s-E_OBRÓT,, symulacyjna

Metody oblania C_e : Costy , Saurin`a, Mazurkiewicza, Tyrellego, Gucmy.

Metody obl.C_M :Grima, Costa, Saurin`a, Rupert`a, Giruadet`a, Ueda, kongres PIANC

Moment zetknięcia z nabrzeżem

gdzie:

m-masa wirtualna

Vo- prędkość liniowa statku, - kątowa statku

r –odległość między środkiem ciężkości statku a punktem kontaktu

a- r rzutowane na linię nabrzeża, k – r rzutowane na diametralną statku.

m = m_s + m_w (masa statku + masa wody...)

12.Urządzenia odbojowe- odbojnice wyboczeniowe.

URZĄDZENIA ODBOJOWE - urządzenia, których zadaniem jest ochrona budowli hydrotechnicznej i statku podczas jego dobijania, postoju i odchodzenia.

Parametry:

- siła reakcji w funkcji odkształcenia-kN (siła akcji różna od siły reakcji), - energia absorpcji-kNm, odkształcenia, - dopuszczalne odkształcenie

dodatkowe parametry:

- wymiary urządzenia odbojowego, - sposób mocowania do nabrzeża, -materiał, iskrzenie, systemy odbojowe(rozmieszczenie)

Podział:

- odbojnice pneumatyczne (powłoki pneumatyczne, opony pneumatyczne(zamocowane i zatapiane), odbojnice pneumatyczne-stałe)),

- odbojnice grawitacyjne (zawieszone, grawitacyjne łożyskowe),

- odbojnice dalbowe (dalby samodzielne, dalby współpracujące z chronioną budowlą): odbojnice blokowe gumowe, stalowo gumowe, blokowe drewniane, poduszkowe, hydrauliczne, teleskopowe, faszynowe.

Opona pneumatyczna

opona gumowa osadzona na obręczy stalowej i wypełniona sprężonym powietrzem. Obręcz wraz z oponą może być zamocowana na osi nowej mocowanej łożyskowo w ścianie chronionej budowli. Są to wówczas zamocowane odbojnice pneumatyczne o osi ruchomej. Obręcz wraz z oponą może być zamocowana na osi ruchomej swobodnie opuszczonej na wodę

Odbojnica pneumatyczna stała

kopuła gumowa o podstawie okrągłej lub prostokątnej przymocowana do płyty podstawy i zamocowana śrubami bezpośrednio do chronionej budowli.

Odbojnica grawitacyjna zawieszona

masywny blok wyposażony od czoła w tarczę odbojową podwieszany za pomocą cięgien lub wału do konstrukcji chronionej budowli.

Odbojnica grawitacyjna łożyskowa

masywny blok umieszczony w prowadnicy niechronionej budowli.

Odbojnica dalbowa

rząd pali zapuszczonych w dno, górą połączonych rusztem poziomym z osadzoną pionową tarczą odbojową. Tarczę odbojową mogą tworzyć belki drewniane osadzone w ramie stalowej zamocowanej do rusztu poziomego w sposób sztywny lub sprężysty za pomocą amortyzatorów.

Odbojnica blokowa gumowa lub z tworzyw sztucznych

zestaw wyprofilowanych elementów gumowych umocowanych w określonym układzie. Elementy gumowe odbojnicy mają przekroje poprzeczne pełnościenne lub wydrążone o różnorodnym kształcie. Do przekrojów najczęściej spotykanych należą przekroje kołowe, kwadratowe, prostokątne, trapezowe i półkoliste. Jako elementy gumowe mogą być użyte stare opony samochodowe lub samolotowe (bardzo często stosowane).

Odbojnica stalowo-gumowa

zespół profili stalowych i wkładek gumowych w kształcie litery V. Podczas obciążenia poddawana jest ściskaniu i ścinaniu. Odbojnica wyposażona jest w tarczę przy czym między tarczą a chronioną budowlą założone są belki oporowe, najczęściej drewniane pozwalające na przyjęcie obciążenia od tarczy w przypadku granicznego odkształcenia odbojnicy.

Odbojnica blokowa drewniana-zespół elementów drewnianych mocowanych do chronionej budowli w określonym wzajemnym układzie. Elementy drewniane mają przekroje poprzeczne o kształcie prostokątnym lub kwadratowym, przy czym odbojnica utworzona jest albo z 1 elementu albo z kilku elementów połączonych ze sobą w 1 lub kilku warstwach. Możliwe jest także połączenie bali drewnianych w wiązki i ich zawieszenie na chronionej ścianie.

Odbojnica poduszkowa

zamknięta komora wypełniona bardzo sprężystą pianką wykonana z elastycznej powłoki zbrojonej najczęściej siatką nylonową. Odbojnice te charakteryzują się bardzo dużym współczynnikiem pochłaniania energii, przy równoczesnej dość małej sile reakcyjnej. Mogą być oplecione liniami z naciągniętymi rurkami gumowymi oraz łańcuchem z przymocowanymi oporami (bardzo często stosowane).

Odbojnica hydrauliczna

składa się z poduszek gumowych wypełnionych wodą i umieszczonych między chronioną konstrukcją a specjalną ramą odbojową (rzadko stosowana).

Odbojnica teleskopowa

zbudowana z teleskopów umieszczonych między płytą odbojową a chronioną konstrukcją. Energia dobijającego statku tłumiona jest przez odkształcenie teleskopu.

Odbojnica faszynowa

wykonana jest z prawie wyschniętej lecz jeszcze giętkiej faszyny, a następnie zawieszana za pomocą lin stalowych.

13.Nabrzeża-typy konstrukcji.

Nabrzeże jest konstrukcją stanowiąca obudowę od strony wody terenów nadbrzeżnych (portowych, miejskich, komunikacyjnych), utrzymującą różnice wysokości pomiędzy dnem akwenu, a powierzchnią terenu.

Pod względem funkcjonalnym nabrzeża dzielimy na:

Nabrzeża przeładunkowe i postojowe umożliwiające bezpośrednie przybijanie statków do brzegu,

Obrzeża, czyli obudowy brzegów, które w zasadzie nie służą do przybijania statków, lecz jedynie podtrzymują tereny nabrzeżne.

NABRZEŻA OPOROWE

Nabrzeża oporowe masywne-

Stawiane,Zapuszczane: - Nabrzeża na studniach

- Nabrzeża na kesonach pneumatycznych - Nabrzeża monolityczne wykonywane w grodzy na sucho- Nabrzeża monolityczne wykonywane pod wodą

Nabrzeża kątowe: nabrzeża kątowe tarczowe, nabrzeża kątowe wspornikowe.

Nabrzeża oczepowe, Nabrzeża na palach, Nabrzeża na palach (płytowe), Nabrzeża powłokowo gruntowe: nabrzeże powłokowe, nabrzeże grodza.

NABRZEŻA POMOSTOWE

- nabrzeża na filrach rozstawionych w pewnych od siebie odstępach, - nabrzeża rozstawione mniej więcej równomiernie pod całą budowlą.

Podział pomostów pod względem konstrukcyjnym:

- pomosty na filarach masywnych, -pomosty na filarach palowych,- pomosty na równomiernym ruszcie palowym,

Podział pomostów ze względu na położenie:

- pomosty przybrzeżne,-pirsy

Podział pomostów ze względu na przeznaczenie:

- przeładunkowe,-komunikacyjne,-specjalne

• N

14.Obciążania nabrzeża – statecznośc budowli

-od cumującego statku

-parcie i ciągnięcie statku (czynniki oddziałuj na statek, wiatr, prąd, pływ, lody)

-od towarów składowanych na nabrzeżu

-od środków transportowych

-od urządzeń przeładunkowych na nabrzeżu

Obliczenia stateczności budowli polegają na sprawdzeniu spełnienia trzech warunków równowagi:-momentów-sił poziomych-sił pionowych Warunkiem stateczności każdej budowli morskiej jest, aby zapewniona była możliwość wzbudzenia takich sił lub/ momentów utrzymujących, które zapobiegły ruchowi budowli. Momenty i siły utrzymujące powinny być F razy większe niż równocześnie występujące momenty i/lub siły wywracające

F(1,5 do 3,0) (w zależności od wiarygodności stosowanej metody obliczeń oraz dokładności danych)

Warunek równowagi momentów

sumaMu/sumaMw≥F

gdzie: sumaMu-utrzymujących budowlę w równowadze

sumaMw-dążących do wywrócenia budowli

Warunek równowagi sił poziomych

sumaQ*tanδ+B*a/sumaH≥F

sumaQ-suma sił poziomych działających trwale na podłoże

δ-kąt tarcia podstawy budowli o grunt

b-szerokośc podstawy

a-przyczepność podstawy budowli

Warunek równowagi sił poziomych:

σ= sumaQ/A – dla wypadkowej działającej pionowo na podstawę

15.Strumień zaśrubowy - oddziaływanie strumienia zaśrubowego na budowle hydrotechniczne- napęd główny i stery strumieniowe

Strumień zaśrubowy-jest to strumień wody wywołany przez ruch śruby napędowej statku. Strumień ten ma kształt strugi wodnej o średnicy zbliżonej do średnicy śruby.

Skutki:

- erozja dna lub krawędzi toru wodnego lub kanału

- rozmycie dna, a w efekcie zagrożenie konstrukcji budowli hydrotechnicznej

Bezpieczeństwo prędkości strumienia zaśrubowego jest takie, aby strumień zaśrubowy nie powodował podmycia nabrzeża lub zniszczenia dna czyli nie może przekroczyć pewnej ustalonej granicy. Celem wyznaczenia prędkości strumieni zaśrubowych przy dnie akwenu jest określenie rodzaju i zasięgu wymaganego umocnienia dna akwenu zabezpieczającego stateczność konstrukcji nabrzeży. Określenie pręd. wody wywołanej ruchem obrot. Śruby, określana jest ona na podstawie teorii pędnika idealnego, wg którego napór określany jest ze wzoru: Ts=(9,81*ro*Fs)/Ua^2/2, gdzie: ro-gęst. wody, Fs-pow. obrysu śruby,Ua-pręd. indukowana w przekr. śruby

Warunek bezpieczeństwa nawigacji przy manewrach na akwenach portowych uwzględniający prędkości strumienia zaśrubowego można zapisać:

V_d(Δt)<=V_dop(Δt)

gdzie:

V_d(Δt)- prędkość strumienia zaśrubowego statku przy konstrukcjach hydrotechnicznych (dno, skarpy kanału, nabrzeża itp.) o w okresie czasu Δt

V_dop(Δt)- dopuszczalna prędkość wody przy badanej konstrukcji hydrotechnicznej w okresie czasu Δt

Przekrocznie przez określony okres czasu Δt dopuszczalnej prędkości wody doprowadzi do awarii badanej konstrukcji.

Strumienie zaśrubowe statku spowodowane są działaniem:

Napędu głównego

- Śruba okrętowa, - Napęd strugowodny, - Sterów strumieniowych

Prędkość strumieni zaśrubowych przy dnie lub konstrukcji hydrotechnicznej zależy od:

- Bieżącej nastawy (mocy) napędu (główny lub ster strumieniowy)

- Parametrów pędnika i jego dynamiki ruchu

- Parametrów steru i jego wychylenia w przypadku napędu głównego

- Usytuowania i odległości pędnika od: konstrukcji hydrotechnicznych, dna czy powierzchni wody

Oddziaływanie strumieni zaśrubowych przy manewrach cumowania można podzielić na dwa rodzaje:

- Oddziaływanie bezpośrednie na dno akwenu manewrowego

- Oddziaływanie bezpośrednie na konstrukcje nabrzeża i pośrednie na dno przy nabrzeżu

W pierwszym przypadku strumień zaśrubowy generowany jest przez napęd główny statku manewrującego na płytkich akwenach (manewry cumowania lub obracania). Pędnikiem może być tu śruba okrętowa lub napęd strugowodny.

W drugim przypadku strumień zaśrubowy skierowany jest bezpośrednio na ścianę nabrzeża i rozkładając się, oddziaływuje na dno przy nabrzeżu. Strumień ten może być generowany zarówno przez napęd główny, przy określonym ustawieniu płetwy sterowej, jak i stery strumieniowe. Typowym przypadkiem takiego działania strumienia zaśrubowego jest manewr samodzielnego odejścia statku od nabrzeża.

Na duże prędkości strumieni zaśrubowych przy konstrukcjach hydrotechnicznych mają wpływ następujące czynniki:

- Manewry prowadzone bez użycia holowników

- Duże moce napędu głównego i sterów strumieniowych

- Mała rezerwa wody pod stępką

- Małe prędkości statku

- Złe warunki hydrometeorologiczne, wymuszające stosowanie manewrów „silnych” (dużych mocy maszyny czy napędu sterów strumieniowych)

Wpływ steru

- ster powoduje rozdzielenie strumienia na denny i powierzchniowy

- ster powoduje wcześniejsze dochodzenie strumienia do dna

- zmiana steru +/- 45 stopni powoduje przesuwanie kierunku strumienia zgodnie z kierunkiem położenia steru

- większe odchylenie steru powoduje odbijanie się strumienia od powierzchni steru i silne zaburzenia w tym rejonie

- najmniejsze prędkości przy dnie w osi statku stojącego przy nabrzeżu występują przy odchyleniu 45 stopni w kierunku basenu

Wpływ ruchu śrub wstecz

- powoduje, że głębokość wybojów są około 3 razy mniejsze niż przy ruchu w przód przy zachowaniu tego samego położenia steru i prędkości obrotowej śruby

Nawet minimalne wynurzenie płatów śruby powoduje zmniejszenie prędkości strumienia zaśrubowego przy dnie nawet o 50%

Im większa głębokość akwenu, tym rezerwa rośnie, czyli przy dnie prędkość maksymalna strumienia maleje.

17.Falochrony.

Falochrony są to budowle zasłaniające całkowicie lub częściowo porty lub inne obszary wodne przed falowaniem.

Podział falochronów ze względu na funkcje:

1) portowe (zew. i wew.):

-kierujące

-umacniające brzegi

2) w zależności od połączenia z brzegiem:

-półwspowe (mola)

-wyspowe

Podział pod względem konstrukcyjnym:

1)stałe (zwarte, ażurowe)

2)pływające

3)pneumatyczne hydrauliczne

Podział falochronów stałych: zawarte i ażurowe

Podział falochronów zwartych:

-FALOCHRONY O ŚCIANACH STROMYCH

*FALOCHRONY MASYWNE STAWIANE
*FALOCHRONY MASYWNE ZAPUSZCZANE
* FALOCHRONY SPRĘŻYSTE STA WIANE
* FALOCHRONY SPRĘŻYSTE ZAP USZC7ANE
*FALOCHRONY PÓŁAŻUROWE
*FALOCHRONY PODWÓJNE

- FALOCHRONY O ŚCIANACH POCHYLYCH

* NARZUTOWE
*ZIEMNE

- FALOCHRONY MIESZANE

PODZIAŁ FALOCHRONÓW
AŻUROWYCH:

- FALOCHRONY W POSTACI
POMOSTÓW WIELOPRZĘSŁOWYCH

- FALOCHRONY W POSTACI BUDOWLI STAWIANYCH

FALOCHRONY MASYWNE STAWIANE

ustawione są na wyrównanym dnie lub niewysokiej podsypce i przeciwstawiają naporowi fal tylko swój ciężar, a jedyna ich łączność z podłożem stanowią siły tarcia w dolnej powierzchni podstawy fundamentu.

FALOCHRONY MASYWNE ZAPUSZCZANE

są to falochrony, które oprócz ciężaru konstrukcji przeciwstawiają siłom zewnętrznym jeszcze pewne utwierdzenie w dnie, a głównym celem zapuszczenia jest przeniesienie ciężaru i obciążeń budowli na głębsze, bardziej wytrzymałe warstwy gruntu oraz zabezpieczenie jej przed ewentualnym podmyciem.

ZADANIA PODSYPKI:

- zmniejszenie ciśnień wywieranych na dno przez budowle pod wpływem obciążenia falą i innymi siłami zewnętrznymi oraz ciężaru własnego

- wyrównanie powierzchni na której budowla ma stanąć

- zwiększenie ciśnień przeciwdziałających wypieraniu gruntu spod budowli

ZADANIA NADBUDOWY

- zapobieżenie przenikaniu falowania do portu również i przy większych niż średni stanach wody oraz w miarę możliwości także i przelewaniu się fal do wnętrza portu

- stężenie całej budowli w kierunku podłużnym, a czasami i poprzecznym

- pokrycie nierówności konstrukcji podwodnych spowodowanych niedokładnościami wykonania lub też nierównomiernością osiadania poszczególnych jej elementów

FALOCHRONY ZWARTE O ŚCIANACH POCHYŁYCH

Falochrony te mają zwykle charakter narzutów kamiennych lub nasypów o skarpach wzmacnianych blokami lub okładzinami.

Falochrony te nie odbijają fali, lecz łamią je na swych skarpach.

W zależności od materiału, z jakiego są wykonane, falochrony te dzielą się na:

- narzutowe - z kamienia lub bloków także bezładnie ułożonych, przy czym bloki mogą być prostopadłościenne lub kształtowe

- ziemne - nasypy z piasku, żwiru, gruzu i drobnych kamieni

- ziemno-narzutowe

- masywno-narzutowe

18.Bardzo szybkie jednostki (HSC)- problemy eksploatacyjne.

Kodeks Bezpieczeństwa Jednostek Szybkich

(The International Code of Safety for High-Speed Craft 2000 – 2000 HSC Code), uchwalony przez komitet Bezpieczństwa na Morzu IMO reolucjoą MSC 72/13/1 w roku 2000, definiuje statek szybki jako jednostkę, której maksymalna prędkość jest równa lub przewyższa:

V= 3,7 x Δ0.1667 [kn]

gdzie:V- prędkość jednostki szybkiej [m/s]

Δ - objętość podowodzia dla zaprojektowanej wodnicy [m3]

2000 HSC CODE

Kodeks ten stosuje się do jednostek szybkich odbywających podróże międzynarodowe. Ma on zastosowanie do pasażerskich jednostek szybkich, których odległość od miejsca schronienia podczas odbywania podróży kursowej nie przekracza 4 godzin podróży z prędkością eksploatacyjną oraz do towarowych jednostek szybkich o pojemności brutto 500 GT i większej, dla których odległość od miejsca schronienia podczas odbywania podróży kursowej nie przekracza 8 godzin podróży z prędkością eksploatacyjną, przy pełnym załadunku.

Ponadto za HSC uważa się jednostki, których kadłub zostaje wyniesiony ponad powierzchnię wody przez siły aerodynamiczne wytwarzane przez poduszkę powietrzną bez udziału sił hydrostatycznych.

Typy Jednostek Szybkich

Jednostki wielokadłubowe

-Katamarany typu tnące fale (wave pierces)

-Statki dwukadłubowe o małej wodnicy pływania (SWATCH – Small Waterplane Area Twin Hull),

-Katamarany na poduszce powietrznej tzw. Bocznościany (SES – Surface Effect Ship),

Jednostki jednokadłubowe

-Ślizgowe i półślizgowe

-Wodoloty

Elementy systemu człowiek – technika – otoczenie związane z eksploatacją szybkich jednostek:

-kadłub jednostki,

-inni użytkownicy akwenu,

-akwen eksploatacji,

-uwarunkowanie ekonomiczne.

Inni użytkownicy akwenu:

-jednostki komercyjne (statki handlowe, rybackie, pomocnicze i inne),

-jednostki rekreacyjne (jachty, żaglówki, motorówki, łodzie, deski surfingowe i inne),

-indywidualne osoby korzystające z akwenu (głównie plaż).

Liczba Freude’a

gdzie:

Vs- prędkość statku;

g – przyśpieszenie ziemskie;

h – głębokość wody.

Czynniki mogące negatywnie wpłynąć na akwen są następujące:

-generowana fala okrętowa,

-strumień zaśrubowy,

-hałas,

-zanieczyszczenie powietrza,

-wzburzenie stanu wody

- ograniczenie falowania okrętowego do porównywalnego z falowaniem promów konwencjonalnych, poprzez ograniczenie prędkości szybkich jednostek,

- przygotowanie wymagań instalowania wskaźnika prędkości, pozycji i głębokości (w aspekcie prędkości krytycznej),

- ograniczenie hałasu od szybkich promów na podstawie oszacowania wpływu na otaczające obszary,

- badanie zanieczyszczenia powietrza poprzez relację między tlenkami azotu a zużyciem paliwa.

Typy Kadłubów

Dotychczas budowane szybkie katamarany oparte były o trzy kształty kadłuba:

-kształty „łamane” typowe dla jednostek ślizgowych, ale o większym podobleniu ze względu na właściwości morskie,

- kształty obłe typowe dla jednokadłubowych szybkich jednostek,

- kształty „wave piercing” (tnące fale), obłe, o niskich i smukłych dziobach, które mają „wciąć się” w falę zamiast wspinać się na nią.

W 1994 roku pojawił się czwarty kształt tzw. „Semi – SWATCH”, o burtach zwężonych na wodnicy i długiej niby - gruszce dziobowej, zastosowany na kilku dużych katamaranach. Kształt ten charakteryzuje się lepszymi właściwościami morskimi w stosunku do poprzedników.

W przypadku mniejszych katamaranów (do ok. długości), dominują kształty łamane. Wśród katamaranów większych kształty łamane zanikają na rzecz kształtów „wave percing”, a ostatnio również „Semi – SWATCH”.

Ryzyko zderzenia z inną jednostką

W trakcie ruchu jednostki HSC po akwenie następują spotkania z innymi jednostkami. Jednymi z nich są jachty wykorzystywane do żeglugi rekreacyjnej. Mimo przepisów Międzynarodowego Prawa Drogi Morskiej nakazującej ustąpienia drogi przez jednostki o długości poniżej jednostkom większym, problemem pozostaje jego realizacja.

Wobec nieporównywalnej relacji prędkości i technicznych środków możliwości wykrycia nawzajem spotykających się takich jednostek (zwłaszcza w niekorzystnych warunkach pogodowych), realizacja tych przepisów napotyka na trudności. Jacht w pewnych sytuacjach nie może wykryć jednostki szybkiej i wykonać odpowiedniego manewru stąpienia drogi. Stąd powstaje ryzyko zderzenia obu jednostek.

Ryzyko zderzenia z inną jednostką

Prawdopodobieństwo zderzenia można wyrazić, jako zależność funkcyjną:

Pz = f(Rmax, vis, BF,Vp)

gdzie:

Pz – prawdopodobieństwo zderzenia,

Rmax – zasięg wykrycia jednosti za pomocą radaru,

Vis – widzialność,

BF – stan morza,

Vp – prędkość względna jednostek.

19. Parametry strumienia ruchu statków

Parametrami strumienia ruchu statku są:

- Gęstość ruchu (density) jest to ilość statków na danym obszarze akwenu w danym momencie. Miarą ilości jest 1 km². Dla torów wodnych jest to ilość statków na danym odcinku toru wodnego lub na całym torze w danym momencie.

- Intensywność (intensity) jest to ilość statków mijających określony punkt akwenu w założonym przedziale czasu

-Prędkość strumienia ruchu

I = ρ V

I – intensywność ruchu, ρ – gęstość ruchu, V – prędkość ruchu

- Średnia odległość między statkami jest to średnia odległość między środkami ciężkości statków płynących po torze wodnym dśr = 1/ ρ

- Średni odstęp czasu między statkami jest to średni czas jaki upływa od momentu minięcia określonego punktu na torze do momentu minięcia tego punktu przez statek następny tśr = 1/I

- Przepustowość toru jest to max liczba statków które mogą mijać określony punkt na torze wodnym w założonym odstępie czasu przy zachowaniu warunków bezpieczeństwa żeglugi

- Czas przejścia statku przez tor wodny