Кронштадтский Корабельный Фарватер (действующий)
Маршрут движения судов от Санкт-Петербургского приемного буя до Санкт-Петербургского порта проходит по Фарватеру № 2, который включает в себя Кронштадтский Корабельный фарватер и Санкт-Петербургский морской канал (СПб МК). Ширина участков ККФ и допустимая осадка при плавании по ним приведены в таблице 4.1.
Таблица 4.1 - Ширина участков ККФ и допустимая осадка
№ | Участок | Ширина, м | Допустимая осадка, м |
ККФ от буев №№ 3-4 до прорана Защитной дамбы (буи №№ 9-10) | 11,0 | ||
На фарватерах Кронштадтских рейдов от прорана Защитной дамбы (буи №№ 9-10) до буев №№ 23-24 | 11,0 | ||
На открытой части СПб МК от буев №№ 23‑24 до пикета 132 | 11,0 | ||
На закрытой части СПб МК от пикета 132 до Южной дамбы (причал № 33) | 11,0 |
Участки маршрута оборудованы плавучими СНО и створами. Особенности плавания по участкам приведены ниже.
Участок № 1
В настоящее время суда, направляющиеся в порт с запада, от Санкт-Петербургского приемного светящего буя идут по Кронштадтскому Корабельному фарватеру, ориентируясь по створу Кронштадтских маяков (направление створа 106,9° – 286,9°), до прорана в Южной дамбе КЗС (буи №№ 9-10). Протяженность этого участка - 8,0 миль. Ширина фарватера между изобатами 11,5 м до Защитной дамбы –180-200 м, в проране –160 м.
Участок № 2
Этот участок считается достаточно сложным для плавания особенно крупнотонных судов, так как проходит в непосредственной близости от стенок Кронштадтских гаваней и фортом Кроншлот по фарватерам Кронштадтских рейдов, включающих 4 колена.
От прорана до первого поворота на створ Большого Кронштадтского рейда (район буя № 12) суда продолжают следовать по створу Кронштадтских маяков. Протяженность участка - 0,4 мили.
Придя в точку пересечения с линией створа Большого Кронштадтского рейда (направление створа 91,2° - 271,2°), суда ложатся на этот створ совершив поворот на 15,7° влево. Протяженность плавания по этому створу - 0,8 мили.
Затем, в районе буя № 14 повернув на 17,7° вправо, суда выходят на створ Средней гавани (направление створа 109,1° - 289,1°). Плавание по этому участку - 0,8 мили.
Подойдя к Переходному створу (направление створа 135,1° -315,1°), следует повернуть вправо на 26,1° и, приведя этот створ по корме, идти по нему к буям №№ 23-24, где заканчивается последнее колено фарватеров Кронштадтских рейдов. Этот участок фарватера считается одним из наиболее сложных, так как при повороте с одного створа на другой необходимо выполнить самый крутой поворот на 26,1°, при этом протяженность колен фарватеров как до поворота, так и после него достаточно короткие - 0,8 мили и 1,4 мили.
Участок № 3
После поворота влево на 233° перед буями №№ 23-24, суда выходят на открытую часть СПб МК. Плавание по этому участку осуществляется по створу маяков Санкт-Петербургского морского канала (направление створа 111,8° - 291,8°) и створу маяков Санкт-Петербургского морского канала «Встречный» (направление створа 111,9° - 291,9°). Участок заканчивается у защитных дамб СПб МК. Протяженность участка - 9,6 миль.
Участок № 4
Плавание проходит по закрытой части СПб МК до места встречи с буксирами и далее по акватории Санкт-Петербургского морского порта.
Расчетные суда
В проекте КЗС 1988 г. предусматривалось, что судопропускное сооружение С-1 предназначается для прохода судов дедвейтом до 70 тыс. т.,
С-2 - для прохода судов сравнительно небольшого водоизмещения, прежде всего судов типа «река-море», а также маломерных судов (яхт и катеров). Однако фактические размерения расчетных судов не приводятся.
В работе «Генеральная схема развития Санкт-Петербургского портового транспортного узла (Большой порт Санкт-Петербург)» выполненной ОАО «Ленморниипроект» в 2001 г. и одобренной Правительством Санкт-Петербурга отмечается, что максимальными по размерениям типами судов, заходящими в порт, будут балкеры типа СН-60 и танкеры типа НО-70:
-балкер типа СН-60 (дедвейт 64 тыс. т) | |
длина наибольшая (Lс) | – 224 м; |
ширина наибольшая (Вс) | – 32,3 м; |
осадка в грузу (Тгр.) | – 12,1 м; |
-танкер типа НО-70 (дедвейт 68 тыс. т) | |
длина наибольшая (Lс) | – 220 м; |
ширина наибольшая (Вс) | – 35,2 м; |
осадка в грузу (Т гр.) | – 12,8 м. |
В 2004 г. в порту Санкт-Петербург было завершено строительство Балтийского Балкерного Терминала (ББТ), который располагается на причалах №№ 106 и 107. Причалы терминала и прилегающие к ним акватории (операционная акватория и разворотное место) были спроектированы для условия приема судов дедвейтом до 75 тыс. т. со следующими размерениями:
-балкер (дедвейт 75 тыс. т) | |
длина наибольшая (Lс) | – 225 м; |
ширина наибольшая (Вс) | – 32,3 м; |
осадка в грузу (Тгр.) | – 13,0 м. |
Другим грузовым районом порта, где принимаются крупнотоннажные суда и который достаточно интенсивно развивается в последнее время, является ЗАО «Петербургский Нефтяной Терминал» (причалы №№ 122-А, 112-Б, 11-В, ПНТ-1 и ПНТ-2). Причалы терминала и прилегающие к ним акватории были спроектированы для условия приема танкеров типа НО-100 дедвейтом до 100 тыс. т. со следующими размерениями:
- танкер типа НО-100 (дедвейт до 100 тыс. т) | |
длина наибольшая(Lс) | – 240 м; |
ширина наибольшая(Вс) | – 45,0 м; |
осадка в грузу (Тгр.) | – 12,5 м. |
В настоящее время ведется проектирование и строительство Морского пассажирского порта на Васильевском острове. В качестве расчетного судна при проектировании принято пассажирское судно «Monarch of the Seas» со следующими наибольшими размерениями:
- пассажирское судно «Monarch of the Seas» | ||
длина наибольшая (Lс) | – 294 м; | |
ширина наибольшая (Вс) | – 42,0 м; | |
осадка | – 8,0 м. | |
Принимая во внимание все вышеизложенное, для выполнения расчетов в качестве расчетного судна для участка С-1 (плавание по участку ККФ) было принято судно со следующими наибольшими размерениями:
- расчетное судно для участка С-1 | ||
длина наибольшая (Lс) | – 300 м; | |
ширина наибольшая (Вс) | – 50,0 м; | |
осадка в грузу (Тгр.) | – 13,0 м (перспективное развитие). | |
Новый участок ККФ (I колено) начинается от нового приемного буя № 1, проходит через судопропускное сооружение С-1 и заканчивается в точке пересечения со II коленом фарватера (дноуглубительные работы при строительстве КЗС проводятся только до пикета 352).
Координаты начальной точки:
- Ш = 60°01'29,98" N;
- Д = 29°29' 50,40" Е.
Координаты конечной точки:
- Ш = 59°58' 48,18" N;
- Д = 29°45' 46,72" Е.
Характеристики нового участка ККФ (I колено):
направление | – 288,8°-108,8°; |
протяженность | – 8,3 мили; |
ширина | – 150 м.; |
глубина | – 14 м. |
Оценка ширины путей
Общий принцип определения необходимой (обеспечивающей безопасность плавания наибольшего из расчетных судов) ширины проектируемых каналов и каналов, подлежащих реконструкции, основан на учете ширины маневровой полосы судна (проекции силуэта судна, на ось, перпендикулярную направлению прямолинейного движения судна, происходящего под влиянием различных возмущающих факторов). Ширина маневровой полосы определяется либо расчетным способом, либо путем многократного прогона компьютерной модели судна по заданной траектории с реальными вариантами изменения возмущающих факторов.
К ширине маневровой полосы добавляется необходимый навигационный запас, что в сумме дает ширину полосы безопасного движения судна. Полученная сумма фактически является значением необходимой минимальной ширины судового пути, которое обычно и принимается в качестве проектной ширины канала (фарватера).
Действующие российские и международные рекомендации и нормы определения ширины судовых путей основаны на этом принципе. В качестве величины необходимого навигационного запаса, обеспечивающего исключение влияния гидродинамического взаимодействия (присасывания) корпуса судна со стенками (откосами, бровками) канала, обычно принимается ширина судна (запас в 0,5 максимальной ширины корпуса по каждому борту судна). Таким образом, в общем случае, ширина канала (полосы безопасного движения расчетного судна) определяется по формуле:
В б.д. = bм + Вс
В практике проектирования и реконструкции морских каналов есть несколько рекомендованных схем расчета ширины полосы безопасного движения судна. В данном разделе работы расчет производился по трем вариантам:
- по схеме «Руководства по оперативному определению проходной осадки судов на подходных каналах к морским портам. РД 32.63.01-83»;
- по схеме «Норм проектирования морских каналов» (РД 31.31.47-88);
- по схеме «Руководства по проектированию подходных каналов» ("Approach channels. A Guide for design") - документа совместной рабочей группы компетентных морских международных организаций: IALA (ассоциация маячных служб), IMPA (ассоциация лоцманских организаций), IAPH (ассоциация портов и гаваней), PIANC (постоянная ассоциация навигации).
Расчет полосы безопасного движения судна по РД 32.63.01-83
Для одностороннего движения по каналу ширина полосы безопасного движения В б.д. определяется по формуле:
В б.д. = Вm + Вс, (1)
где: Вm - ширина маневровой полосы судна, м;
Вс - ширина судна, м.
Ширина маневровой полосы Вm определяется по формуле:
Вm = Вс + Lc х Sin(α) + Bc х Cos(α) + t х Sin(β) х Vc, (2)
где: Lc - длина судна, м;
Вс - ширина судна, м;
α - суммарный угол сноса и дрейфа судна, град.;
Vc - скорость судна, м/с;
t ´ Sin(β) в РД 32.63.01-83 принимается равным 3 с.
По формулам (1) и (2) был выполнен расчет ширины полосы безопасного движения расчетного судна (длина судна 300 м, ширина судна 50 м.) при одностороннем движении по фарватеру. Результаты расчета представлены в таблице 6.1. Для удобства пользования в целях данной работы, скорость судна в таблице дана в узлах.
Таблица 6.1 - Ширина полосы безопасного движения расчетного судна
Скорость судна, Узлы | Скорость ветра, м/с | Ширина полосы безопасного движения судна, м |
144,7 | ||
152,3 | ||
160,0 | ||
167,6 | ||
175,1 | ||
182,6 | ||
190,0 | ||
138,2 | ||
143,9 | ||
149,7 | ||
155,4 | ||
161,2 | ||
166,9 | ||
172,6 | ||
135,6 | ||
140,1 | ||
144,7 | ||
149,3 | ||
153,9 | ||
158,5 | ||
163,1 | ||
135,0 | ||
138,7 | ||
142,4 | ||
146,2 | ||
150,1 | ||
153,9 | ||
157,7 |
Как видно из приведенных расчетов, на скоростях 6 узлов и выше, при боковом ветре до 11 м/с, ширина полосы безопасного движения судна не превышает проектной ширины ККФ 150 м, т.е. безопасность плавания обеспечивается.
Расчет нормативной ширины канала по методике РД 31.31.47-88
Навигационная ширина канала принимается на уровне навигационной глубины и определяется по формуле 12 «Норм проектирования морских каналов. РД 31.31.47-88 (далее Нормы):
Bn = bm + 2 х С
где: bm - ширина маневровой полосы судна на уровне навигационной глубины, м;
2 ´ С - навигационный запас ширины канала, учитывающий гидродинамическое взаимодействие судна с бровкой канала, равный ширине расчетного судна, м.
Расчет значений величины bm производился по формуле П.3.1 Приложения 3 (обязательного) Норм, для канала с известной точностью определения места судна, равной 5 м (точность местоопределения по GPS в дифференциальном режиме).
При вычислениях ширины маневровой полосы по формуле П.3.1, принимались следующие исходные условия:
- расчетная скорость ветра "w" принималась равной 22 м/с, угол воздействия ветра - 60°;
- расчетная скорость течения "vt" в соответствии с п.4.2.4 Норм принималась равной 0,2 м/с,
- дедвейт расчетного судна 150 тыс. т (и 6 тыс. т);
- соотношение площадей парусности надводного и подводного бортов принималось равным 4,0 (и 2,0);
- скорость судна - 10 узлов.
Выполненный по данной схеме расчет для судна шириной 50 м, дал значение маневровой полосы равное 238,4 м.
Соответственно, согласно формуле 12 Норм, ширина канала при одностороннем движении должна быть равной 288,4 м.
Расчет полосы безопасного движения судна по международной методике
При расчете по методике «Руководства по проектированию подходных каналов» ширина полосы безопасного движения судна (ширина канала) является также суммой ширины маневровой полосы судна и навигационного запаса, учитывающего гидродинамическое взаимодействие с откосами канала.
При определении ширины маневровой полосы судна во внимание принимается 10 факторов, влияющих на ширину маневровой полосы безопасного движения судна:
- размерения расчетного судна;
- скорость движения судна;
- маневренные характеристики судна;
- скорость продольного течения;
- скорость поперечного течения;
- сила бокового ветра;
- состояние системы СНО в регионе и наличие СУДС;
- высота волн;
- характер верхнего слоя донных грунтов;
- глубина акватории.
Расчет, произведенный по данной схеме, выполненный для расчетного судна длиной 300 м и шириной 50 м и условий движения судов, дал значение ширины полосы безопасного движения судна, равное 150 м. Величина навигационного запаса при движении со скоростью 8-10 узлов равна ширине судна. Таким образом, для безопасного одностороннего движения расчетного судна при боковом ветре до 22 м/с необходима ширина канала 200 м.
Как видно из приведенных выше расчетов, ширина канала, определенная по схеме «Норм проектирования морских каналов» значительно превышает значения, вычисленные по двум другим методикам.
Это является, по мнению специалистов ЗАО ЦНИИМФ, результатом ряда неточностей в части касающейся определения ширины маневровой полосы судна, содержащихся в Нормах. В частности, произведенные по схеме Норм вычисления означают, что расчетное судно, при собственной скорости в 10 узлов, под действием ветра 15 м/с, действующего под углом 30° к направлению движения судна, должно идти по заданной линии пути с углом дрейфа 27,5°. Данный факт противоречит действующим РД 32.63.01-83 и РД 31.63.03-88 («Рекомендации по назначению оптимального режима проводки судов на морских каналах»), согласно которым суда данной категории, при определенных выше условиях, имеют суммарный угол сноса и дрейфа не превышающий 7°. При сравнении результатов величина угла суммарного дрейфа определялась как сумма углов дрейфа (α) и сноса (β), значения которых выбирались из таблиц П.7.1 и П.7.2 РД 32.63.01-83, П.1.1 и П. 1.2 РД 31.63.03-88.
Кроме того, если следовать схеме Норм, то судно, при отсутствии воздействия внешних возмущающих факторов (ветра, течения, волнения), должно иметь ширину маневровой полосы величиной от 2,6Вс до 3,08Вс, что является нонсенсом, поскольку судно, следующее по тихой воде в безветренную погоду и имеющее высокую устойчивость на курсе, будет, в идеале, иметь ширину маневровой полосы равную ширине судна, а никак не превышающую ее в 2,6-3 раза. В Нормах данный факт ничем не пояснен и теоретически не обоснован.
Вследствие вышесказанного, можно сделать вывод, что пользование "Нормами проектирования морских каналов" (РД 31.31.47-88) в целях определения необходимой ширины каналов при проектировании их строительства или реконструкции приведет к неоправданному значительному завышению объемов дноуглубительных работ, что противоречит пункту 2.1 самих Норм, в котором сказано: «Трасса канала должна быть проложена так, чтобы затраты на ее строительство и эксплуатационные расходы были минимальными».
Анализ результатов выполненных расчетов дает основание сделать вывод, что ширина ККФ 150 м обеспечивает безопасное движение расчетного судна длиной 300 м и шириной 50 м под воздействием бокового ветра, однако со скоростью не более 11 м/с.