Проектирование судоходной прорези

Содержание
Введение
1. Проектирование судоходной прорези
1.1. Определение минимальных (гарантированных) габаритов
судового хода
1.2. Трассирование судоходной прорези
1.3. Определение объема дноуглубительных работ
1.4. Определение времени разработки судоходной прорези
1.5. Определение стоимости разработки судоходной прорези
Введение
В методических указаниях приведен состав исходных данных, содержание и порядок выполнения курсовой работы по дисциплине «Транспортная инфраструктура (Водные пути, ГТС и порты)».
Курсовая работа состоит из двух глав.
Первая глава - это закрепление теоретического материала по разделу «Водные пути». На перекате трассируется судоходная прорезь, определяются объем дноуглубительных работ, общие затраты на разработку прорези и себестоимость извлечения земснарядом 1 м3 грунта. На плане переката производится расстановка береговых и плавучих навигационных знаков.
Вторая глава - закрепление теоретического материала по разделу «Гидротехнические сооружения». Необходимо установить основные размеры однокамерного судоходного шлюза с головной системой питания; определить ориентировочную стоимость его строительства, а также судопропускную способность шлюза.
Определить навигационнуюпотребность канала в воде с учетом возмещения потерь водына испарение, фильтрацию в грунт, в уплотнениях ворот изатворов нижней головы шлюза.
Установить необходимую мощность насосных станций и определить ориентировочные затраты на электроэнергию.
Значения исходных данных приведены в приложении 1 и 2 для указанных вариантов задания
Курсовая работа должна быть выполнена в соответствии с соблюдением правил оформления такого рода документов и должна содержать
Титульный лист
Содержание
Введение
Основная часть (в соответствии с содержанием курсовой работы);
Заключение
Список используемой литературы
Исходные данные приведены в приложении 1 для указанных вариантов заданий. Номер варианта соответствует последней цифре шифра зачетной книжки студента. Работа оформляется в виде пояснительной записки и должна содержать необходимые расчеты и графические материалы.
Текст записки выполняется на листах бумаги форматаА4. При выполнении расчетов выписываются все используемые формулы, приводится расшифровка использующихся в них символов с указанием размерности в системе СИ и даются необходимые пояснения.
Все чертежи и графики должны выполняться карандашом на миллиметровой бумаге форматов 210297 или 420297 мм с соблюдением требований ЕСКД, указанием названия, масштаба и всех необходимых размеров и обозначений или с применением методов компьютерной графики.
Исходные данные для проектирования (выбрать согласно приложения):
1. Проектирование судоходной прорези (приложение 1)
План перекатного участка реки в изобатах.
Род грунта на перекате.
Габаритные размеры наибольшего расчетного судна:
осадка (, м), длина (, м) и ширина (, м).
Техническая производительность дноуглубительного снаряда (, м3/ч).
Технологический коэффициент () для переката.
Район работы дноуглубительного снаряда.
2. Определение технических показателей судоходного шлюза (приложение 2)
Габаритные размеры наибольшего расчетного судна
осадка (, м), длина (, м) и ширина (, м).
Число судов в камере шлюза: по длине (n) и по ширине (n).
Напор воды на камеру шлюза (, м).
Длительность навигации (, сут.).
Количество гидроузлов канала, имеющих в своем составе насосныестанции ().Коэффициент использования сливной призмы ().Производительность насосной станции (, м3/с).
Глава 1 Определение стоимости разработки судоходной прорези дноуглубительным снарядом
На перекате трассируется судоходная прорезь, определяются объём дноуглубительных работ, общие затраты на разработку прорези и себестоимость извлечения земснарядом 1 м3 грунта. На плане переката производится расстановка береговых и плавучих навигационных знаков.
Исходные данные:
1. План перекатного участка реки в изобатах.
2. Род грунта на перекате- мелкий песок.
3. Габаритные размеры наибольшего расчетного судна:
осадка () – 3,5 метра
длина () – 156 метров
ширина () – 18,25 метров
4. Техническая производительность дноуглубительного снаряда (-350 м3/ч)
5. Технологический коэффициент (-0,8) для переката.
6. Район работы дноуглубительного снаряда - Южный.
1.1 Определение минимальных (гарантированных) габаритов судового хода
Под габаритами судового хода понимаются его глубина, ширина и радиус закругления. Значение гарантированной глубины судового хода на участке реки находится как сумма осадки расчетного судна и некоторого запаса под днищем , определяемого согласно ”Правилам плавания по внутренним водным путям РФ”:
, м(1)
где
• Tr = 3,5 +0,30 м = 3,8м ≈ 4м
Полученное значение гарантированной глубины судового хода округляется с точностью до 5 см.
Tr = 3,5 +0,30 м = 3,8м ≈ 5м
Гарантированная ширина судового хода определяется по упрощенной формуле, учитывающей запасы ширины судового хода при помощи коэффициента:
, м (2)
где
- ширина расчетного судна (состава)
Полученное значение гарантированной ширины судового хода округляется с точностью до 5 м.
Вг = 2(В1 + В2) ≈ 4х18,25м. = 73 м≈75 м.
Минимальный радиус кривизны судового хода определяется из условия:

, м м (3)
где - длина расчетного судна (состава).
Полученное значение минимального радиуса кривизны судового хода округляется с точностью до 10 м.
Rmin > 3,5х156м. = 546м. ≈ 550м.
1.2 Трассирование судоходной прорези
На плане участка реки наводится проектная изобата, соответствующая минимальной гарантированной глубине судового хода. Затем по линии наибольших глубин намечается ось судового хода. При проложении судового хода на участках поворота русла необходимо принимать радиус кривизны . Если на перекате не выдерживаются гарантированные габариты судового хода, то необходимо затрассировать судоходную прорезь и выбрать место для отвала грунта.
При этом судоходная прорезь должна отвечать следующим требованиям:
•иметь установленные габариты судового хода;
•быть удобной и безопасной для судоходства;
•иметь наименьший возможный объем выемки грунта;
•иметь малый объем заносимости (быть устойчивой);
•способствовать (вместе с отвалом грунта) общему улучшению
состояния переката.
Первоначальное направление судоходной прорези намечается по линии наибольших глубин. Ширина прорези принимается равной минимальной гарантированной ширине судового хода , а кромки прорези проводятся параллельно друг другу до пересечения с проектной изобатой. Радиусы кривизны судового хода на входе и выходе из прорези не должны быть меньше . Если это условие не соблюдается, то прорезь трассируется по более пологому направлению. Для удобства и безопасности плавания судоходные прорези обычно делают прямыми.
Прорези на перекатах с тяжелыми и связными грунтами (глины, суглинки) разрабатываются многочерпаковыми снарядами. В этом случае грунт удаляется в отвал при помощи грунтоотвозных шаланд. Место для шаландового отвала грунта выбирается ниже судоходной прорези в стороне от судового хода, где глубины достаточны для разгрузки шаланд (2 метра и более).

497840262255х
00х
209550249555х
00х
-76200247650х
00х
3810010160000Ось Судового хода
-93980316865+
00+
474980320675+
00+
322580314325+
00+
190500301625+
00+
38100310515+
00+
-762008191500 Проектная изобата
Отвал грунта
38100127000 Прорезь
1.3 Определение объема дноуглубительных работ
Объем грунта, извлекаемого при разработке судоходной прорези, может быть приближенно подсчитан по продольным профилям дна, которые строятся по оси и кромкам прорези (рис.1).
Для составления продольного профиля дна, на плане отмеряем расстояние между изобатами от гарантированной глубины верхней плесовой лощины определяем координаты точек (таблица 1)

Таблица 1
Сводные данные для построения графиков продольного профиля дна
Левая кромка прорези Ось прорези Правая кромка прорези
Глубина; мРасстояние; мГлубина; мРасстояние; мГлубина; мРасстояние; м3,5 – 3,0 33 3,5 – 3,0 25 3,5 – 3,0 28
3,5 – 2,5 65 3,5 – 2,5 50 3,5 – 2,5 53
3,5 – 2,0 80 3,5 – 2,0 80 3,5 – 2,0 82
3,5 – 1,5 125 3,5 – 1,5 130 3,5 – 1,5 125
3,5 – 1,0 200 3,5 – 1,0 185 3,5 – 1,0 200
3,5– 0,75 260 3,5– 0,75 255 3,5– 0,75 255
3,5 – 0,5 370 3,5 – 0,5 270 3,5 – 0,5 278
3,5– 0,5 405 3,5– 0,5 325 3,5– 0,5 350
3,5 – 0,75 425 3,5 – 0,75 440 3,5 – 0,75 410
3,5 – 1,0 470 3,5 – 1,0 465 3,5 – 1,0 462
3,5 – 1,5 500 3,5 – 1,5 495 3,5 – 1,5 485
3,5 – 2,0 525 3,5 – 2,0 510 3,5 – 2,0 510
3,5 – 2,5 555 3,5 – 2,5 540 3,5 – 2,5 540
3,5 - 3,0 580 3,5 - 3,0 565 3,5 - 3,0 570
3,5 - 3,5 598 3,5 - 3,5 583 3,5 - 3,5 603
Строим в масштабе графики продольного профиля дна левой кромки прорези(рис2), оси прорези(рис3), правой кромки прорези (рис4) для подсчета площади подлежащего удалению грунта.
360870560909200032258006090920018542003825875003660775322516512483956091142003873500259080013398502667000434784526416002493645608838018510256089650005035557398385005035556813550050355538258750130810031686500050355544672250050355515506700402590031686501701800447040000

-2089154318000
-7150102476500
Площадь подлежащего удалению грунта на каждом профиле определяется как сумма элементарных геометрических фигур.
(4)
- площадь прорези в продольном сечении; м3
пр – площадь четырехугольник
пр = сумма оснований умноженная на высоту и деленная на 2
пр. = 600+400х(3,5-1,5)/2= 1000 м3
0.= сумма площадей двух фигур. Четырехугольника и треугольника
S четырехугольника = 550+400х(3,5-1,5)/ 2 = 950м3
S треугольника = основание умножить на высоту = 400х(3,5-1,5=200м3
0= 950+200= 1150м3
лев.= сумма двух четырехугольников.
S1 четырехугольника = 500+300х(3,5-1,5)/2 = 800м3
S2 четырехугольника = 300+100х(3.5-1,5)/2 =400 м3
лев. = 1200м3
Полезный объем извлекаемого грунта (до проектного дна) будет равен:
, м3 (5)
где: -площади удаляемого грунта на правой кромке, на оси и на левой кромке прорези;
-ширина прорези, принимаемая равной . ,м3 (5)
Объем грунта, извлекаемого земснарядом вследствие неровности выработки, подсчитывается по формуле:
, м3(6)
, м3(6)
где: - площадь прорези;
- длина прорези (=583м.);
- запас на неровность выработки (=0,6).
Запас на неровность выработки принимается согласно «Технической инструкции по производству дноуглубительных работ» и зависит от рода грунта, типа земснаряда, способа его работы (перемещения по прорези) и других факторов. Многочерпаковые снаряды при работе на прорези перемещаются папильонажным способом. Запас на неровность выработки для многочерпаковых снарядов с производительностью:
м3/ч будет равен ==0,1 м;
Полный объем грунта, извлекаемого из судоходной прорези, определяется как сумма полезного объема и объема переуглубления:
, м3
, м3(7)
Полученное значение полного объема грунта округляется с точностью до 100 м3.
, м3(7)
1.4 Определение времени разработки судоходной прорези
Валовое (общее) время работы земснаряда на перекате определяется как:
, ч(8)
- технологическое время, представляющее собой сумму рабочего времени (в течение которого земснаряд извлекает и удаляет грунт), времени всех производственных остановок (установка земснаряда на месте работы, сборка каравана для следования на другой объект работы, перекладки станового и боковых якорей и т.д.) и части периодических остановок (осмотр, смазка и мелкий профилактический ремонт механизмов, очистка грунтовых путей, пропуск судов и плотов); - дополнительное время на буксировки, простои при заборе топлива, крупный профилактический ремонт и случайные остановки (простои по метеоусловиям или при оказании помощи судам, терпящим аварию). При выполнении курсовой работы принимается равным 10% от технологического времени
Технологическое время определяется по формуле:
, ч.(9)
, ч.(9)
где - технологический коэффициент, задаваемый для каждого объекта работ (переката) в зависимости от конкретных условий работы земснаряда (рода грунта, дальности его удаления, толщины снимаемого слоя и т.д.) (=0,75);
- техническая производительность земснаряда (=100 м/ч).
ч = 1389 · 10% = 138,9 ч
, ч(8)
ч
1.5 Определение стоимости разработки судоходной прорези
Полная стоимость разработки земснарядом дноуглубительной прорези определяется по следующей формуле:
, руб.(10)
, руб.(10)
где - суточная стоимость содержания дноуглубительного снаряда,
принимаемая по табл.2 в зависимости от района работы;
- валовое время работы земснаряда в сутках
Таблица 2
Стоимость суточного содержания земснаряда
Тип земснаряда Q, Стоимость суточногосодержания земснаряда
(тыс. руб./сут.)
м/ч Северный район Южный район
Землесосы
150
300
350
600 168
207
264
369 120
155
180
308
Многочерпаковые
снаряды 100
150
350 180
256
427 146
170
305
SСУТ=120 тыс. руб./сут. (район- южный, Qт=150м3/ч.)
Tвал=1527,9 ч /24 ч=63,66. сут.
тыс.руб.
Себестоимость извлечения 1 м3 грунта дноуглубительным снарядом находится делением стоимости разработки судоходной прорези на полный объем выемки грунта:
, руб/м3(11)
, руб/м3(11)
Полученные данные сведем в табличную форму
Показатели обозначение Результат
1 минимальные (гарантированные) габариты судового хода. глубина м 3,5
ширина м 55
радиус закругления м 400
2 объем дноуглубительных работ м3 69500
3 время разработки судоходной прорези час 1351,9
4 стоимость разработки судоходной прорези Тыс. руб10139,22