Что такое шлюз в море
Как это работает? | Cудоходный шлюз
Первый судоходный шлюз, в котором осуществлялось попеременное выравнивание уровня воды, был изобретен Цяо Вэйюэ в 984 году и возведен на Великом Китайском канале. Шлюз представлял собой прямолинейный участок длиной 76 метров, который был ограничен с двух сторон воротами. Они были изготовлены из деревянных брусьев и перемещались вертикально. Берега шлюза были укреплены, а над ним размещался навес. В течение 11 века строители возводили шлюзы по всей длине Великого Китайского канала. Как же работает современный судоходный шлюз? Об этом в сегодняшнем выпуске!
Итак, шлюз — это гидротехническое сооружение на судоходных и водных путях, которое обеспечивает переход судов из одного водного бассейна в другой с различными уровнями воды в них. С двух сторон шлюз ограничен затворами или воротами, между которыми располагается герметичная камера с регулируемым уровнем воды. Камера любого шлюза имеет габариты, достаточные для размещения в ней одного или нескольких судов. При этом, в отличие от судоподъемников, камера шлюза не может менять свое положение или габариты. Однако уровень воды в ней может изменяться.
Одним из самых важных в конструкции шлюзов является водопроводное устройство. Оно предназначено для наполнения и опустошения камеры. Как правило, в качестве такого устройства используется плоский щитовой затвор. В крупных шлюзах могут применяться и специальные насосы.
Процесс пропускания судна через шлюз длится, как правило, от 10 до 20 минут в зависимости от размера камеры и перепада уровня воды. При шлюзовании чередуют направление пропускания судов: после того как судно, идущее вниз по течению, завершило шлюзование, в камеру с уже пониженным уровнем воды заходит судно, движущееся в обратном направлении. Таким образом не приходится выполнять лишнее заполнение либо слив воды из камеры.
Что такое шлюз в море
Тушино 20+ запись закреплена
Так что же такое шлюз, как он работает и для чего нужен? Краткий ликбез.
Шлюз судохоодный – гидротехническое сооружение, расположенное между водоёмами (бьефами) с разными уровнями, предназначенное для пропуска судов или плотов из одного бьефа в другой.
Процесс проводки судов (плотов) через шлюз называют шлюзованием. Суда подходят к шлюзу по подходным каналам (верховому и низовому), имеющим причальные сооружения для отстоя судов, ожидающих шлюзования, и направляющие сооружения (направляющие палы), обеспечивающие безопасный вход судов в шлюз. Суда проводят из верхнего бьефа в нижний или обратно через камеры шлюзов, уровни воды в которых выравнивают в соответствии с уровнями бьефов.
Судоходные шлюзы сооружают в подпорных речных гидроузлах, судоходных каналах, а также в морских портах, акватории которых подвержены приливам и отливам со значительной амплитудой.
При строительстве первых искусственных каналов, возводимых, как правило, на равнинных участках местности, инженеры и строители предпочитали строить обводы в случае попадания на пути канала холмов либо низин. Однако удлинение канала влекло за собой чрезмерное удорожание строительства и увеличивало длительность прохождения по нему судна. Для решения этой проблемы стали применяться шлюзы. Далее, по мере усовершенствования технических знаний и возможностей, для прохождения препятствий стали применяться всё новые решения: акведуки, туннели, дамбы. И в каждом из таких сооружений продолжили использовать шлюзы, ставшие с тех времен и по сей день неотъемлемой частью практически любого гидросооружения.
Современные камерные шлюзы начали сооружаться в Западной Европе в XVI в. и постепенно вытеснили бескамерные шлюзы (полушлюзы). Полушлюзы представляли собой плотину, один из водопропускных пролётов которой был оборудован двустворчатыми воротами и приспособлен для проводки судов. Последнее даже при совершенно незначительных напорах было чрезвычайно затруднительно, т.к. суда приходилось проводить в потоке воды, скорости которого были весьма высокими, и удерживать против течения канатами и т.д. Поэтому полушлюзы систематически заменялись камерными шлюзами: например, при открытии в 1811 г. судоходства по Тихвинской системе (одна из трёх судоходных систем, соединявших р. Волгу с Петербургом, ныне заброшена и разрушена) в её составе было 34 камерных шлюза и 51 полушлюз, но к середине XIX в. все полушлюзы были упразднены и заменены камерными шлюзами.
Камерный шлюз представляет собою отрезок канала, замкнутый со стороны обоих бьефов полушлюзами. Последние называются головами шлюза, а отрезок канала между ними – его камерой. Нижние головы шлюзов обычно оборудуют двустворчатыми воротами. Верхние головы оборудуют гидротехническими судопропускными затворами разных типов, но название «ворота» при этом сохраняется.
Шлюзование судов снизу вверх происходит в такой последовательности:
Сначала при обоих закрытых воротах происходит выравнивание уровня воды в камере с уровнем воды нижнего бьефа (опорожнение камеры), причём водопропускные отверстия, соединяющие камеру с нижним бьефом, открыты, а соединяющие с верхним бьефом — закрыты. После выравнивания уровней судно (или караван судов) заводят в камеру. После этого нижние ворота и затворы водопропускных отверстий, соединяющих камеру с нижним бьефом, закрывают и открывают отверстия, соединяющие камеру с верхним бьефом. Идёт наполнение камеры, причём вместе с уровнем воды поднимаются и суда, находящиеся в камере. После выравнивания уровня воды в камере с уровнем верхнего бьефа ворота верхней головы открывают, и суда выходят в верхний бьеф. Шлюзование из верхнего бьефа в нижний происходит в обратной последовательности.
При шлюзовании, как правило, стараются чередовать направление пропускания судов: после того, как судно, идущее, к примеру, вниз по течению, завершило шлюзование, в камеру с уже пониженным уровнем воды в ней может сразу же зайти судно, движущееся в обратном направлении. Таким образом, не требуется выполнять лишнее заполнение либо слив воды из камеры. Однако при каждом шлюзовании всё же происходит слив воды из камеры в нижний бьеф. Объём воды, требующийся для заполнения камеры от уровня нижнего бьефа до уровня верхнего бьефа и сливаемый в нижний бьеф при каждом опорожнении камеры, называется объёмом сливной призмы. Стремлением уменьшить потери воды на шлюзование обусловлено устройство многокамерных (многоступенчатых) шлюзов, шлюзов со сберегательными бассейнами и, наконец, судоподъёмников, у которых сливной призмы воды вообще нет.
По устройству судоходные шлюзы весьма многообразны, и их классифицируют по разным признакам.
По числу камер различают шлюзы однокамерные (состоят из одной камеры с верхней и нижней головами) и многокамерные (многоступенчатые). Последние состоят из нескольких последовательно расположенных камер, разделённых промежуточными головами. Главная причина увеличения числа камер – уменьшение объёма сливной призмы: по сравнению с однокамерным шлюзом у двухкамерного объём сливной призмы уменьшается вдвое, у трёхкамерного – втрое и т.д. Но вместе с тем возрастают неудобства при шлюзовании (судно должно последовательно переходить из камеры в камеру) и время шлюзования. Поэтому обычно ограничиваются двумя–тремя камерами, хотя существуют и пяти-, и шестикамерные шлюзы (например, Камский (Пермский) шлюз на р. Каме).
По числу ниток (параллельно расположенных камер) различают одно-, двух- и, редко, трёхниточные шлюзы. Шлюзы с числом ниток более одной устраивают, когда пропускной способности однониточного шлюза недостаточно.
По способу питания водой различают шлюзы с головными и распределительными системами питания.
По основному материалу различают шлюзы деревянные (с ряжевыми или стоечно-обшивными стенами), каменные (из каменной или кирпичной кладки), бетонные, железобетонные, из металлического шпунта.
Как устроен шлюз и зачем он нужен?
Начало большой навигации на реках Европейской части страны не за горами (осталось примерно около месяца) и сегодня мы хотели бы рассказать о шлюзах на наших реках. Зачем они нужны? Как они устроены и пр.
Итак, начнем с самого начала. Все наши равнинные реки, к коим относится и Волга, и Кама, и Ока и др. имеют между собой много общего. Если попробовать разрезать все русло реки от истока до устья по оси, то получится продольный профиль реки. Если река течет в своем естественном русле, то этот профиль будет иметь вот такой вид
Условно все реку можно разделить на три участка: верхнее течение или горный участок как на рисунке, среднее течение и нижнее течение. Все эти участки имеют свои особенности.
Так горный участок или верхнее течение, как правило, характеризуется небольшими глубинами, малой шириной, но при этом довольно высокими скоростями течения. Также на этом участке очень много порогов и перекатов. Судовой ход (если он есть) чаще всего очень извилистый.
В среднем течении скорость течения и количество перекатов уже заметно снижается, а вот плесов (то есть широких и глубоководных участков) увеличивается. Увеличивается и ширина русла. Судовой ход более ровный.
В нижнем течении плесов, чаще всего, еще больше (хотя и не всегда). Глубины здесь максимальные и ширина тоже. Но здесь прослеживается еще один момент: практически все взвешенные частицы, находящиеся в воде, в местах с невысокими скоростями течения начинают оседать (физика, однако), образуя перекаты.
Как с этим бороться? Проще всего, построить плотину. Уровень воды выше плотины поднимется и затопит пороги, что создаст более благоприятные условия для судоходства. И если на реке построить несколько плотин, то продольный профиль будет больше похож на лесенку.
Чтобы речной теплоход мог попасть из верхнего бьефа в нижний или наоборот строят специальные судопропускные сооружения – шлюзы. Собственно шлюзование – это процесс перемещения судна из одного бьефа в другой.
Давайте посмотрим на конструкцию типового шлюза
Шлюз состоит из трех основных элементов: верхняя голова А, нижняя голова Б и камера шлюза В. Сверху и снизу к шлюзу примыкают подходные каналы 2. Для отстоя судов в ожидании шлюзования в подходных каналах делают специальные причальные стенки 1. А чтобы теплоходы могли заходить в камеру и выходить из нее при неблагоприятных условиях (сильный ветер и пр.) делаются специальные направляющие палы 3.
Наполнение или опорожнение камеры шлюза происходит через специальные водоводные галереи 5, которые перекрываются специальными затворами 4. Когда затвор открывается вода самотеком наполняет или опорожняет камеру шлюза (принцип сообщающихся сосудов). Но перед этим, камера шлюза должна быть полностью изолирована от верхнего и нижнего бьефа при помощи ворот 6. Ворота шлюзов могут быть различных систем. В настоящее время нижние ворота обычно делают двустворчатыми распашными, а верхние — сегментными или плоскими опускными. В открытом состоянии створки распашных ворот находятся в специальных шкафных нишах 7 чтобы не мешать судам при их прохождении.
Все вместе: водоводные галереи, затворы и ворота называются – головой шлюза.
Как видно из рисунка наиболее мелкими местами подходных каналов являются верхний и нижний пороги шлюза 8. Причем нижний порог имеет свое специальное название – король шлюза.
Из-за того, что уровень воды в нижнем бьефе во многом зависит от попусков воды через водосливную плотину гидроузла, глубина на короле шлюза может служить весьма серьезным препятствием к прохождению шлюза судами. Ведь все теплоходы, которые ходят по нашим рекам должны строго соблюдать минимальный запас воды под днищем. И если запас будет недостаточным, то диспетчер шлюза не разрешит заход такого теплохода в камеру.
Шлюзы могут отличаться друг от друга. Например, по количеству камер. По числу последовательно расположенных камер шлюз может быть однокамерным, двухкамерным, трехкамерным и т. д.
Однокамерные шлюзы строят для малых и средних напоров. Такие шлюзы имеют Волго-Донской судоходный канал имени В.И.Ленина, Канал имени Москвы, шлюзы в Угличе, Рыбинске, Чебоксарах, Балаково и др.
Если перепад высот между верхним и нижним бьефами велик, то тогда сооружают многокамерные шлюзы. У таких шлюзов общий перепад высот (напор) делится на несколько камер, которые располагаются последовательно одна за другой. Например, два шлюза канала имени Москвы (№7 и №8) состоят из двух камер с напором по 9 м в каждой камере. А в Перми на Камской ГЭС шлюзы вообще шестикамерные!
Но не всегда условия местности позволяют построить многокамерные шлюзы. Тогда шлюзы разделяют соединительным судоходным каналом — межшлюзовым бьефом. Длина межшлюзовых бьефов различна, например у Горьковских шлюзов — 2 км, у Куйбышевских — 4 км.
При очень большом напоре вместо многокамерных строят однокамерные шлюзы шахтного типа. Камера такого шлюза представляет собой глубокую шахту. Со стороны нижнего бьефа делается глухая стенка, которая в своей нижней части имеет отверстие для прохода судов, перекрываемое плоским подъемным затвором. Или судоподъемники. В России работает в настоящее время всего один судоподъемник в составе Красноярской ГЭС.
Камеры шлюза могут располагаться и параллельно друг другу. По числу параллельно действующих камер шлюзы могут быть однониточные (один шлюз), двухниточные (два рядом расположенных шлюза) и т. д. Двухниточные шлюзы применяют на реках с большим грузооборотом. Например, гидроузлы на Волге, начиная с Рыбинского и кончая Волгоградским, имеют двухниточные шлюзы.
В процессе шлюзования в камере шлюза возникают сильные течения, а также образуются волны. Для того, чтобы теплоход не поплыл вслед за уходящей или прибывающей водой в камерах делают специальные швартовные устройства, для надежной швартовки судов. Устройства эти называются рымы или по простому крюки. Рымы могут быть плавучими и неподвижными.
Неподвижные рымы — это крюки намертво вмонтированные в стенку шлюза через равные промежутки. В процессе шлюзования, швартовный трос время от времени перекидывают с одного крюка на другой.
Подвижные рымы больше похоже на большие поплавки. Они располагаются в специальных нишах (впрочем как и неподвижные). По мере наполнения или опорожнения камеры они движутся вместе с уровнем воды.
Но есть еще шлюзы с небольшим напором, например на реке Москве, в которых суда швартуются за специальные тумбы, установленные сверху на стенке шлюза. По мере изменения уровня воды в камере швартовные тросы приходится либо потравливать (увеличивать их длину) или выбирать (уменьшать длину).
Подытоживая, можно так описать процесс шлюзования:
· теплоход из нижнего или верхнего бьефа входит в камеру шлюза.
· открываются затворы водоводных галерей.
· происходит наполнение или опорожнение камеры.
· закрываются затворы и открываются ворота с противоположной стороны.
· теплоход выходит из камеры шлюза.
Надеемся, что смогли в статье ответить на большую часть вопросов, относительно того – зачем нужны шлюзы и как они работают.
Как работает шлюз (15 фото)
Судоходный шлюз — гидротехническое сооружение на водных путях для обеспечения перехода кораблей из одного водного бассейна в другой с различными уровнями воды в них. Например, из водохранилища в реку. Посмотрим, как проходят шлюз большие корабли.
Фотографии и текст Виталия Рагулина
Это Волжская ГЭС. В составе гидроузла здесь есть две шлюзовые камеры. Вот сухогруз входит в подходной канал:
Сухогруз «Сормовский 3064» заходит в шлюзовую камеру:
По команде из диспетчерской он прижимается к одному из бортов шлюзовой камеры:
Створки камеры закрываются под наблюдением сотрудника:
Сотрудник шлюза смотрит, чтобы во время закрытия между створок не попал посторонний предмет:
Створки шлюзовой камеры закрыты. В шлюзовую камеру начинает поступать вода:
Через несколько минут шлюзовая камера заполняется водой:
Лишняя вода перетекает в водосброс:
Швартовочная команда сухогруза:
Вид с диспетчерской башни на верхние камеры шлюза:
Нижние камеры шлюзы:
Пассажирский теплоход «К.Минин» выходит из верхней шлюзовой камеры:
Вид на водоотводный канал нижних шлюзовых камер:
Ворота шлюза, общий вес которых составляет 390 тонн. За полвека здесь было осуществлено почти 423 тысячи шлюзований, через створки главных ворот прошли 950 тысяч судов. Общий объем грузоперевозок превысил 802 миллиона тонн:
Шлюз (гидротехническое сооружение)
Не снимайте пометку о выставлении на переименование до окончания обсуждения.
Дата постановки — 12 мая 2012.
Судоходный шлюз — гидротехническое сооружение на судоходных и водных путях для обеспечения перехода судов из одного водного бассейна (бьефа) в другой с различными уровнями воды в них. С двух сторон ограничен затворами, между которыми располагается смежная камера, позволяющая варьировать уровень воды в её пределах.
В отличие от судоподъемников, при использовании шлюзовых систем требуется большое количество воды, что приводит к снижению их пропускной способности и в том числе к меньшей скорости пропуска судов. Преимуществом является их более простое и дешевое в обслуживании техническое оснащение по сравнению с судоподъемниками.
Содержание
Основные сведения
Процесс пропускания судна через шлюз называется шлюзованием. Перевод судов посредством судоходного шлюза осуществляется последовательным переводом в смежную камеру после выравнивания в них уровня воды. Использование шлюзов главным образом направлено на то, чтобы сделать водные пространства с различными уровнями воды в них более пригодными для судоходства.
Каждый шлюз имеет три главных элемента:
Принцип работы шлюза следующий:
Шлюзование длится как правило от 10 до 20 минут в зависимости от размера камеры и перепада уровня воды. В случае, если судно движется вверх по течению, процесс реверсируется: судно входит в полупустую камеру, затем открывается клапан, наполняя камеру водой и поднимая судно.
При шлюзовании как правило стараются чередовать направление пропускания судов: после того, как судно, идущее, к примеру, вниз по течению, завершило шлюзование, в камеру уже пониженным уровнем воды в ней может сразу же зайти судно, движущееся в обратном направлении. Таким образом не требуется выполнять лишнее заполнение, либо слив воды из камеры.
Использование шлюзов в речной навигации
Использование шлюзов необходимо в случаях, когда для осуществления прохода судов создаётся искусственный обводной канал в обход таких препятствий, как пороги, плотины, дамбы и проч. Плотина увеличивает глубину водного пространства перед ней, в таком случае шлюз может быть установлен либо непосредственно в плотине, будучи её составной частью, либо в устье бьефа. Река, оснащённая такого рода сооружениями, носит название водного пути. Также с помощью установки шлюза в устье реки можно добиться того, чтобы река перестала быть подверженной влиянию приливов и отливов в крупных водоёмах, в которые она впадает. Для усовершенствования водного пути на реке используются дополнительные шлюзы:
Шлюзы также служат для поднятия и опускания воды в водохранилищах.
Использование шлюзов в каналах
При строительстве первых искусственных каналов, возводимых, как правило, на довольно плоских,негористых участках местности, их инженеры и строители предпочитали строить обводы в случае попадания на пути канала холмов, либо низин. Однако, удлинение канала влекло за собой чрезмерное удорожание его строительства и увеличивало длительность прохождения по нему судна. Для решения этой проблемы стали применяться шлюзы. Далее, по мере усовершенствования технических знаний и возможностей, для прохождения препятствий стали применяться всё новые решения: акведуки, туннели, дамбы. И в каждом из таких сооружений продолжили использовать шлюзы, ставшие с тех времён и по сей день неотъемлемой частью практически любого гидросооружения.