Как суда проходят через гэс

Обновлено: 23.04.2024

Многие задаются вопросом о том, как корабли справляются с разнообразными рукотворными препятствиями на своем пути. Мосты не вызывают в этом отношении большого интереса, зато гидроэлектростанции, монолитные сооружения, перекрывающие реку, являются настоящей загвоздкой для пытливого ума!

Учитывая разность уровней воды до такого сооружения и после него, загадка становится еще интереснее. Попробуем её разгадать!

Гидроэлектростанциями обычно оснащают крупные речные артерии, пригодные для судоходства. Чтобы суда могли привычно ходить по рекам с ГЭС, инженеры придумали особые системы.

Шлюзовая система

Такая система представляет собой камеру или целую систему камер, внутри которых есть затворы (вороты).

Когда корабль попадает внутрь камеры, эти затворы срабатывают, а вода в камере опускается или поднимается искусственным путем, исходя из направления движения судна.

Преимущества: шлюзовая система конструктивно проста, а её обслуживание не требует больших затрат.Недостатки:из-за низкой пропускной способности системы одна камера может вместить совсем немного кораблей, при этом для одного шлюзования нужно 10-20 минут.

Судоподъемник (судовой лифт)

Судоподъемник состоит из комплекса механизмов, который поднимает и спускает корабли на нужный уровень водного пути.

Судовые лифты представлены двумя разновидностями:

теми, в которых корабль перемещается в камере с водой. Такой судоподъемник требует много энергии, но корабельный корпус максимально защищен от повреждений;
теми, в которых судно перемещается не в воде, а при помощи специальных опор. При этом велик риск повредить корабль, если его вес значителен.

Судоподъёмник на Эльблонгском канале

Внутренние водные пути имеют огромное значение для торговли и туризма, и оно возрастает год от года. Большой спрос существует на строительство плотин, новых каналов и судоподъемников, а вот шлюзы постепенно отходят на второй план.

Если понравилась статья, не забудьте подписаться на наш канал, чтобы не пропустить интересные материалы в дальнейшем

Привет, друзья! Главную водную транспортную артерию Восточной Сибири реку Енисей чуть южнее города Красноярска перегораживает плотина ГЭС.

С точки зрения речных судов это огромная ступенька высотой 124 метра. Перепад воды в верхнем и нижнем бьефе плотины составляет 101 метр.

Обычно для преодоления плотин для водного транспорта гидростроители создают шлюзы. Но сибиряки пошли другим путем. Для перемещения кораблей из нижнего бьефа плотины в верхний и обратно здесь используют наклонный судоподъемник.

Что он представляет из себя.

Красноярский судоподъемник – это уникальное сооружение, аналогов которому в мире не существует. Внешне грандиозное устройство напоминает собой большой корабль с открытой камерой, наполненной водой.

Полезная длина судовозной камеры составляет 87,7 метра, полезная – ширина – 17,2 метра, а максимальная глубина бассейна – 2,2 метра.

Судно-«пассажир» может иметь водоизмещение до 1000 тонн. Масса судоподъемника без воды составляет 4,5 тысячи тонн, а наполненного водой – более 8 тысяч тонн.

В верхней части своего пути судоподъемник совершает поворот с помощью специального разворотного механизма и переходит на другие пути, которые ведут к реке с другой стороны плотины.

Как и все составляющие судоподъемного комплекса, разворотный механизм имеет циклопические размеры. Например, диаметр окружности, ограниченной круговым рельсом, по которому разворачивается платформа с судоподъемником, составляет 101 метр.

Весь комплекс для форсирования речными судами плотины красноярской ГЭС начали возводить в 1963 году.

Строители изначально отказались от шлюзовой схемы судоподъемника. Так как из-за большой высоты плотины Красноярской ГЭС для ее преодоления потребовалось бы система шлюзов длиной 40 километров.

Начинаться она должна была бы в Красноярске. Общая же длина существующего комплекса составляет всего чуть более 1,5 км.

К эксплуатации судоподъемника в опытном режиме приступили в 1977 году, а в постоянно комплекс стал работать в 1982 году.

Основными грузами, которые прошли через него, были материалы для строительства Саяно-Шушенской ГЭС, расположенной выше по течению Енисея.

Наибольшее их количество было зафиксировано в 1988 году, когда судоподъемник совершил 688 полуциклов шлюзований.

В 1990-х годах интенсивность судоходства по Енисею снизилась до минимальных значений, и только в последнее время стала восстанавливаться.

Сейчас судоподъемник совершает порядка 50 полуциклов в год.

Шлюзовая система

Такая система представляет собой камеру или целую систему камер, внутри которых есть затворы (вороты). Когда корабль попадает внутрь камеры, эти затворы срабатывают, а вода в камере опускается или поднимается искусственным путем, исходя из направления движения судна.

Судоподъемник (судовой лифт)

Судовые лифты представлены двумя разновидностями:

теми, в которых корабль перемещается в камере с водой. Такой судоподъемник требует много энергии, но корабельный корпус максимально защищен от повреждений;
теми, в которых судно перемещается не в воде, а при помощи специальных опор. При этом велик риск повредить корабль, если его вес значителен.

Судоподъёмник на Эльблонгском канале

Судоподъёмник сен-Луи Арзвиллер

Что он представляет из себя.

Судоподъемник Красноярской ГЭС (вид с высоты птичьего полета)

Судоподъемник в верхней точке своего пути на разворотном круге

Весь комплекс для форсирования речными судами плотины красноярской ГЭС начали возводить в 1963 году.

Судоподъемник в начале пути со стороны нижнего бьефа

Судоподъемник преодолевает овраг

Сейчас судоподъемник совершает порядка 50 полуциклов в год.

Почему шлюзы строились одновременно с плотинами, понятно.
А знаете ли вы, что сегодня во многих местах сами шлюзы и ГЭС вместе с плотиной принадлежат разным ведомствам?
ГЭС - РусГидро, а шлюзы - Росморречфлоту. Вот такая ирония приватизации.
Впрочем, что это я? Обещал без отступлений!

Тогда давайте сначала смотреть видео, а потом уже - детали на фотографиях.
Перед тем скажу только, что на шлюзы обычно экскурсий не водят, поэтому предоставленную возможность пришлось использовать на полную катушку - поставил старый Canon S3 IS над пропастью и начал таймлапс снимать:

Ну а потом ещё взял свою систему моделирования и сделал модель шлюза с анимацией, чтобы показать на модели, как ворота закрываются, откуда вода течёт и всё такое.
Ибо что такое шлюз? Это тот же бассейн из классической задачи по арифметике: в одну трубу вливается, в другую выливается. Ничего сложного!

Обратите внимание, что на речных шлюзах не требуется никаких насосов: вода наполняет шлюзовую камеру или вытекает из неё сама, стоит только открыть задвижки.
А вот на каналах, проходящих через водоразделы (как канал имени Москвы), насосы нужны (хотя не обязательно на самих шлюзах).

[ Хотите посмотреть, как математическая модель этого бассейна выглядит? ]
Математическая модель этого "бассейна" чуть посложнее двух труб: кроме них, ещё ведь корабликом и воротами управлять надо. И вода чтобы в трубах текла:

Что? Язык незнакомый? Ну это нормально! ;)

Всё-всё-всё, больше не буду забивать голову премудростями. Просто смотрим видео и всё увидим сами.
Правда, вмонтированная (для красоты) фотография пульта управления шлюзом - от Нижегородской ГЭС, но, думаю, наши меня за это простят! :)

Ну а теперь фотоподробности.

Напомню, что крыша машинного зала Чебоксарской ГЭС одновременно является мостом через Волгу:

Поэтому чебоксарцы и гости столицы обычно видят нашу ГЭС из окна автомобиля, а в лучшем случае (если остановиться перед мостом) примерно так:

Чтобы видеть всю красоту и мощь гидротехнического сооружения, надо подняться на гору к роще.
Туда мы в детстве приезжали на велосипедах, чтобы посмотреть на великую стройку и испытать радость труда ("это такое чувство, которое испытывает поэт, глядя на строящуюся плотину").
Ну или взобраться на Башню управления шлюзами - именно там и стоял мой фотоаппарат на штативе:

Кто забыл или в первый раз - по клику мыши фото открывается в большом размере!

Это был вид сверху. А вот сама Башня, вид снизу:

Как выглядит сей Центр?
Пульт управления немудрёный и не особо современный (но здесь этого достаточно - не аэропорт же):

Есть и ещё одна интересная система. На них видно все суда, идущие по Волге вверх и вниз (все, у которых есть ГЛОНАСС/GPS и специальные средства передачи данных).
На экране виден синий трек очередного теплохода. Мы хотели его подождать, но так и не дождались - он был далеко и шёл медленно:

Собственно, в скорости и есть основной недостаток водного транспорта. Скоропортящиеся продукты на барже не повезёшь.
Зато очень удобно везти строительные материалы. То, что сегодня их возит по автодорогам армия Камазов - просто преступление против экологии, да и здравого смысла. И нас не покидает надежда, что водный транспорт будет, в конце концов, восстанавливаться и развиваться.
Посмотрите на заглавное фото или вот на эту красивую баржу, которая входит в шлюзы Нижегородской ГЭС - какая грузоподъёмность! Чтобы перевезти столько груза Камазами из одного волжского города в другой, надо сжечь цистерны топлива и разбить сотни километров трассы.

Стоп. С разбитой трассой всё понятно, а вот с цистернами топлива? Впрочем, КПД всего судна по грубым прикидкам составляет всего 3%. Так что нынешние технологии водного транспорта существенно проигрывают грузовому транспорту (суммарный КПД около 8%) - и ещё более - железнодорожному. Поэтому пока забудьте всё, что я говорил абзацем выше - здесь требуется отдельная тема для анализа и сравнения!

А пока Волга, увы, довольно пустынна:

Но давайте не будем отвлекаться и продолжим знакомство с работой шлюза.

Вот для полноты картины вид "в пропасть" с Башни:

На первом фото была сдвоенная баржа, которая заняла весь шлюз.
А тут будет всего один маленький кораблик:

Каждому судну диспетчер шлюза указывает место, которое ему нужно занять в шлюзе - номер рыма для швартовки, а капитану большого корабля помогают следить за положением такие указатели:

Кораблик швартуется к рымам - большим поплавкам, которые ходят по рельсам в нишах стен шлюзовой камеры, поднимаясь и опускаясь вместе с водой и судном:

Наш кораблик идёт вниз, поэтому теперь необходимо закрыть верхние ворота.
На большинстве шлюзов Волжско-Камского каскада они сделаны в форме подъёмной стены:

Обратите внимание на едва показавшиеся из воды "зубцы" - это неподвижное основание, укреплённая стена, которая помогает воротам выдерживать напор громадной массы водохранилища.
Посмотрите, какое маленькое расстояние от них до верхней границы воды (4 метра)!
Судно с осадкой больше 3,6 м здесь просто не пройдёт (40 см - необходимый по регламенту запас). А если из-за маловодья, какое имело место этим летом, уровень воды в водохранилище чуть понизится, то и более мелкие суда уже не смогут пройти.
На Чебоксарской ГЭС такое жёсткое ограничение возникло из-за того, что уровень водохранилища не поднят на проектную высоту. На проектной отметке 68 метров ворота надо будет немного приподнять, но порог станет уже 6 м, что гарантированно хватит для всех волжских судов.

Верхние ворота вблизи:

Здесь мы видим рабочие и дублирующие их аварийные ворота одновременно (шлюз полностью заполнен водой).
Аварийные ворота нужны на случай выхода из строя или планового ремонта рабочих ворот.
Когда нет шлюзующихся судов, можно проводить регламентные работы по техобслуживанию механизмов, что мы сейчас и видим.

С помощью теодолита производится контроль прогиба ворот:

Только представьте, эта железная громадина всё-таки ощутимо прогибается под давлением воды в водохранилище - до 1,5 см аварийные и меньше сантиметра рабочие ворота!

Подъёмный механизм у ворот гидравлический:

Маслонасосы для обслуживания верхних ворот:

В шлюзах всегда много птиц:

Потому что здесь удобно подбирать рыбу, которая остаётся на поднимающихся из воды воротах:

Перейдём к нижним воротам.
Опять же на большинстве волжских шлюзов они сделаны в виде громадных двустворчатых дверей:

В закрытом состоянии двери сходятся под заметным углом, чтобы противостоять напору воды в шлюзовой камере:

На Чебоксарской ГЭС предусмотрены специальные меры, чтобы вытекающая из шлюзовой камеры вода не размывала берег. Часть сливается из-под ворот (бурлящая вода на снимке), а часть - далеко от шлюза и от берега - к середине Волги:

Чтобы избежать волн при наполнении шлюзовой камеры, здесь также предусмотрены специальные меры - сложная распределительная система, гасящая скорость потока воды и равномерно распределяющая его по шлюзу. Снаружи видна часть этих специальных камер. Они остались недостроенными, потому что тогда решили не поднимать воду до проектной отметки. Сейчас, если подъём всё-таки будет, придётся достраивать:

Наконец, вода из шлюза выпущена, можно открывать нижние ворота:

Посмотрим внимательно в окрестности нижних ворот:

Прямо под мостом, над аварийными воротами, видны рельсы, которые как будто обрываются в пропасть. Они использовались при строительстве, да и сейчас могут быть использованы - только нужно опустить большую балку, которая видна слева вверху, прямо под мостом - это не что иное, как подвижный пролёт железнодорожного моста. Он ляжет поперёк шлюза, и рельсы будут продолжены!

Что ещё интересного можно увидеть?
Например, хоздвор между шлюзовыми камерами:

Автор статьи

Куприянов Денис Юрьевич

Юрист частного права

Страница автора

Читайте также: