Судоходные арки транспортируют с научным подходом

Доставка арочных пролетов к фарватеру – одна из сложнейших операций не только в рамках реализации проекта, но и в практике отечественного мостостроения. Во-первых, арки – самые габаритные конструкции Крымского моста, их вес – почти 6 тысяч тонн железнодорожной и более 4 тысяч тонн – автодорожной, длина каждой – более 200 метров. Во-вторых, небольшие глубины Керченского пролива почти соизмеримы с осадкой понтонов. В-третьих, для Керчь-Еникальского канала характерны нестабильные ветра.

Работа проводилась по заказу проектировщиков Крымского моста. Для эксперимента были изготовлены макеты судоходных арок в масштабе 1:60, понтоны, на которых их будут транспортировать, и буксиры.

«Испытания для определения ветровой нагрузки проводились с учетом всех возможных направлений и скоростей ветра. Для этого модель арки перемещали на 360 градусов, с помощью поворотного круга, в ландшафтной аэродинамической трубе. В итоге, был получен следующий результат: транспортировать судоходные пролеты Крымского моста максимально безопасно – при скорости ветра до 10 метров в секунду; расположение и количество буксиров может быть разным, – существует как минимум три варианта, например, когда в носовой части находится один буксир-тягач на буксирной браге, а в кормовой – два буксира-тягача; для железнодорожной арки получились сопротивления и аэродинамические нагрузки больше, поэтому она требует более мощных буксиров», – рассказывает об итогах эксперимента Сергей Соловьев, заместитель начальника отделения гидроаэродинамики Крыловского государственного научного центра.

После экспериментальной части, ученые приступили к разработке математической модели. Она учитывает все данные: ветровую нагрузку, полученную в ландшафтной аэродинамической трубе, гидродинамические характеристики, полученные в опытном бассейне Крыловского центра, особенности Керченского пролива, и полностью описывает траекторию движения понтонов – от выкаточных пирсов до фарватерных опор. Смоделировать операцию по транспортировке судоходных пролетов, с учетом всех заданных параметров, можно в специальном тренажерном комплексе. Каждое рабочее место в нем имитирует пульт управления буксиром.

«Тренажерный комплекс позволяет в режиме реального времени отображать положение транспортируемой системы, с учетом влияния всех внешних сил. Руководитель операции дает команды всем судоводителям. Это нужно для того, чтобы транспортная система, состоящая из арки, понтонов и буксиров, не вышла за пределы судоходного канала, а за пределы канала ее пытаются вынести либо ветер, либо течение, либо волнение, либо сочетание этих внешних погодных условий», – объясняет Соловьев.

Судоходные пролеты будут транспортировать к фарватеру по строго заданной траектории. Со стороны керченского берега ведутся работы по дноуглублению, чтобы система могла беспрепятственно передвигаться по всему маршруту.

Комплекс, который будет перевозить арки, строят на «Севморзаводе» в Севастополе. Он состоит из четырех понтонов, объединенных в плавучие опоры по типу катамаранов. Они снабжены специальными механизмами, которые обеспечат не только доставку судоходных пролетов к фарватеру, но и точное позиционирование при подъеме на высоту 35 метров, для установки в проектное положение.

«Судоходные арки Крымского моста сейчас собирают на керченской стороне на стапелях. Уже смонтировано больше 7000 тонн металлоконструкций. Это – 70% от всего объема. Там же сооружают выкаточные пирсы, по которым конструкции спустят к воде, и переместят на понтоны. Работы по укрупнению пролетов ведутся в круглосуточном режиме. В них задействовано более 500 человек», – рассказал заместитель генерального директора по инфраструктурным проектам ООО «СГМ» Леонид Рыженькин.

Операция по транспортировке арок к фарватеру намечена на конец августа – начало сентября 2017 года. Планируется, что она займет от трех до пяти дней на каждую арку.

Заместитель начальника отделения гидроаэродинамики Крыловского государственного научного центра Сергей Соловьев, рассказал о главных задачах работы:

– Главными задачами в работе были: определение максимальных значений ветра, течения и волнения, а также их сочетание, при которых возможна безопасная транспортировка арок. И вторая задача – это проверка различных вариантов буксирного ордера. Аэродинамические характеристики определялись в ландшафтной аэротрубе, которая является единственной в России. У нее есть несколько особенностей. Во-первых, это длина рабочего канала и наличие дискретной шероховатости, которая позволяет моделировать пограничный слой атмосферы. Моделирование пограничного слоя атмосферы существенно повышает точность определения ветровых нагрузок. Все испытания для определения ветровой нагрузки проходили для всех возможных направлениях ветра. В настоящее время в рабочей части ландшафтной аэродинамической трубы, установлен макет автомобильной арки, в масштабе 1 к 60. Подобные испытания проводились и для железнодорожной арки. После завершения всех экспериментальных работ, мы приступили к разработке математической модели.

Строго выверена заранее траектория транспортировки. От изначального местоположения она будет проходить по дополнительному каналу, затем поворот движения по подходному каналу, и уже разворот и движение по основному Керчь-Еникальскому каналу – до места установки на основные опоры. Керченский пролив характерен относительно небольшими глубинами, порядка 4 – 5 метров, которые соизмеримы с осадкой понтонов, поэтому для безопасной транспортировки на первом участке будет сделано дноуглубление и прорыт вспомогательный канал.