Обоснование схемы водной перевозки и расчетных типов судов.

Характеристика водных путей.

При доставке груза водным транспортом в прямом и смешанном сообщениях (Саратов-Петрозаводск и Н.Новгород-Петрозаводск), суда проходят по следующим водным путям: по, р. Волге, Рыбинскому водохранилищу, Волго-Балтийскому каналу и Онежскому озеру.

Волга (длина 3531 км) – одна из крупнейших рек в Европе, протекающая через несколько климатических поясов. Начинается на Валдайской возвышенности и в верхнем течении проходит через цепь озер: Стерж, Вселуг, Пенно, Волго. Для улучшения судоходства на Волге построено 9 гидроузлов (Верхневолжский, Волгоградский, Саратовский, Самарский Верхнекамский, Чебоксарский, Городецкий, Рыбинский, Угличский) и она представляет собой каскад водохранилищ и зарегулированных свободных участков. Все гидроузлы обеспечены шлюзами с однотипными размерами шлюзовых камер: 290х30м, что позволяет обслуживать все виды судов. Высокая автоматизация шлюзов позволяет осуществлять процесс наполнения или опорожнения камер за 8-13мин. Однако из-за интенсивности движения имеют место простои судов в ожидании шлюзования. От г.Тверь р. Волга входит в ЕГС. Гарантированная минимальная глубина судового хода 4 м, и лишь на участке от Горьковского гидроузла до города Казань она равна 3,6 м. Гарантированная минимальная ширина судового хода на всем протяжении водного пути 80 м, наименьший радиус закругления 500 м.

Волга имеет исключительно важное транспортное значение. На ней размещены 22 крупных порта: Калинин, Углич, Рыбинский, Ярославский, Костромской, Горьковский, Чебоксарский, Самарский, Волгоградский, Ахтубинск, Астраханский... На Волге речной транспорт активно взаимодействует с железнодорожным.

 

Рыбинское водохранилище (Рыбинское море) — большое искусственное озеро на реке Волге и её притоках Шексне и Мологе. Строительство Рыбинского гидроузла началось в 1935 году у деревушки Переборы выше места впадения Шексны в Волгу. Осенью 1940 года русло Волги перекрыли, а весной 1941 года началось наполнение чаши водохранилища. Для завершения работы пришлось переселить на новые места жителей более 600 селений и города Мологи. Заполнение продолжалось до 1947 года. Берега Рыбинского водохранилища преимущественно низкие, по его побережью тянутся сырые луга, леса, болота. Лишь местами по долинам затопленных рек можно встретить обрывы, поросшие соснами. Судовой фарватер идет вдали от берегов. Высота волн достигает двух метров. С появлением Рыбинского водохранилища климат в прилежащих к нему районах изменился. Лето стало более влажным и прохладным, перестали вызревать пшеница и лен. На зиму водохранилище замерзает. Лед держится с середины ноября до начала мая. Средняя толщина льда достигает 60—70 сантиметров. Навигация длится в среднем 190 дней. Через Шексну, впадающую в водохранилище в городе Череповец, водохранилище связано с Волго-Балтийской водной системой.

Волго-Балтийский канал. Этот путь — звено единой глубоководной транспортной системы Европейской части России, обеспечившее соединение водных путей, выходящих к Балтийскому, Белому, Каспийскому, Чёрному и Азовскому морям. Волго-Балт — это сложный комплекс инженерных объектов, включающий в себя 4900 километров эксплуатируемых водных путей, в том числе 3270 километров с гарантированными габаритами, 11 шлюзов с напором от 11 до 18 метров, три гидроэлектростанции, 25 земляных плотин и дамб, 12 паромных переправ, 9 мостовых переходов, 8 маяков в Ладожском озере, более 5000 знаков судоходной обстановки, 273 единицы обслуживающего флота. Общая протяжённость пути между Онежским озером и г. Череповцом — 368 км. Путь проходит местами по трассе прежней Мариинской системы, местами же несколько отклоняясь от неё. На В.-Б. в. п. 5 мощных гидроузлов с 7 однокамерными однониточными шлюзами. На северном склоне 4 гидроузла — Вытегорский, Белоусовский, Новинковский и Пахомовский — расположены на подъёме от Онежского озера до водораздела (80 м). Пятый гидроузел (Череповецкий) — на южном склоне на Шексне, в 50 км выше Череповца.

Для определения издержек водных перевозок необходимы дополнительные сведения о схеме перевозки груза и расчетных типов судов. Для транспортировки груза было принято решение выбрать одно самоходное судно и одно несамоходное + буксир-толкач, теперь задача состоит в том, чтобы из всех возможных вариантов самоходных судов выбрать оптимальное. Для этого целесообразно начать с анализа судоходных условий в пути следования груза.

 

Характеристика условий судоходства

Участки водных путей	Протяжённость участка (км)	Нормируемая глубина (см)	Ширина суд. хода (м)	Радиус закругления (м)
Петрозаводск-Устье р.Вытегры				-
Устье р.Вытегры-Череповец
Череповец-Рыбинский шлюз
Рыбинский шлюз-Городецкий шл.
Городецкий шлюз-Н.Новгород
Н.Новгород-Чебоксарский шлюз
Чебоксарский шлюз-Устье р.Камы
Устье р.Камы-Самарский шлюз
Самарский шл.-Балоково (шлюз)
Балоково (шлюз)-Саратов
Саратов-Волгоградский шлюз

 

Как видно практически на всех участках пути следования обеспечивается глубина - 4 м, за исключением одного участка: Городецкий шлюз-Н.Новгород - 3,6 м.

 

Также необходимо проанализировать габаритные ограничения проходимых шлюзовых систем.

 

Характеристика шлюзовых комплексов

Наименование шлюзовых комплексов	Число шлюзовых камер	Размеры камер, м
длина	ширина	глубина
Шлюзы ВБК				4,2
Череповецкий шлюз				4,3
Рыбинский шлюз				5,5
Городецкий шлюз				5,5
Чебоксарский шлюз				5,5
Самарский шлюз				5,5
Балаково шлюз				5,5
Волгоградский шлюз				5,5

 

В соответствии с намеченным вариантом перевозки осуществляется подбор судов, в наибольшей мере соответствующих путевому режиму, ограничениям габаритов судового хода и шлюзовых комплексов.

Итак, при выборе судов необходимо учитывать:

- с учетом того, что судно проходит крупные водохранилища, класс регистра его должен быть «О»

- соблюдение обязательного соотношения судоходной глубины и осадки судна

h ≥ Т +Dhз (h-глубина водного пути, Т-осадка судна и Dhз-запас воды под днищем). Лимитирующие участки водного пути имеют глубину 3,6 м, учитывая необходимый запас воды под днищем - 0,2 м, осадка судна не должна превышать 3,4м.

- ширина и длина выбираемого судна должны соответствовать условиям прохождения через судопропускные сооружения с учетом того, что нормы запаса ширины шлюзовых камер для камер 18-ти м = 2х0,4м, для камер, имеющих ширину 30м-2х0,5м. А нормы запаса длины шлюзовых камер для шлюзов длиной свыше 210 м =10м, для шлюзов длиной 145м=4м.

 

Учитывая данные ограничения (а также коэффициент использования грузоподъемности=1) для перевозки угля на водных участках пути следования из Петрозаводска в Волгоград были выбраны следующие грузовые суда - таблица 2.

 

Таблица 2.

Сводная таблица маршрутов перевозки каменного угля из Петрозаводска в Волгоград

Варианты водного маршрута

Варианты схемы перевозки и виды флота

Расчетные типы грузовых судов (из справочника по флоту)

Характеристика условий тягового обслуживания (при перевозке в несамоходных судах)

Примечания

Граничные пункты тяговых участков

Вид состава (маршрутный, сборный) и число барж в составе

Расчетные типы буксиров толкачей

Петрозаводск-Волгоград

самоходное судно

СМ(пр.) «М-ПР» «Лена», «Сибирский» г/п 2800т. д. 105м. ш. 14,8м. о. 3,1м.

-

-

-

Лимитирующие участки: длина: Череповецкий шлюз 264м. ширина: Череповецкий шлюз, ВБК 18м. осадка: Городецкий шлюз-Н. Новгород 3,6м.

Петрозаводск-Волгоград

самоходное судно

СМ(б) Р-32БУ «М(лёд)» г/п 2900т. д. 96,6м. ш. 14,8м. о. 3,3м.

-

-

-

Петрозаводск-Волгоград

самоходное судно

СМ(б) «М» «Невский» г/п 2500т. д. 96,6м ш. 14,8м. о. 3,3м.

-

-

-

Петрозаводск-Волгоград

несамоходное + буксир-толкач

-

-

НСО(пл.) Р-171а «О(лёд)» г/п 2250т. д. 85,8м. ш. 16,5м. о. 2,3м. *2

ТБС 758А «О» N=800л.с. д. 38,5м. ш. 8.2м. о. 2.12м. 2250*2/800=5,6т/л.с.

Петрозаводск-Волгоград

несамоходное + буксир-толкач

-

-

НСО(б) Р-85 «О» г/п 2500т. д. 86,7м. ш. 14м. о. 2,8м. *2

ТБС 758А «О» N=800л/с д. 38,5м. ш. 8.2м. о. 2.12м. 2500*2/800=6,25т/л.с.

Петрозаводск-Волгоград

несамоходное + буксир-толкач

-

-

НСО №16801 «М(лёд)» г/п 2500т. д. 85м. ш. 16,5м. о. 2,95м. *2

ТБС 758А «О» N=800л/с д. 38,5м. ш. 8.2м. о. 2.12м. 2500*2/800=6,25т/л.с.

Расчетные типы судов, которые будут использоваться в дальнейших расчетах, представлены в Форме 2-к