Принцип работы шлюза по перемещению судов из одного бьефа в другой основан на законе

Обновлено: 27.04.2024

На реках и их притоках, находящихся в естественном состоянии, гарантированные судоходные глубины уменьшаются вверх по течению. А плавать туда порой надо – многие промышленные центры и экономические районы расположены там, где возможности увеличения глубин дноуглубительными и прочими выправительными способами ограничены.

Иногда на реках встречаются порожистые участки или реки впадают в озера или вытекают из озер с тяжелым ветро-волновым режимом.

И наконец, бассейны рек, впадающих в разные моря, разделены водоразделами, через которые по естественным протокам не проплыть, это ограничивает возможности водной перевозки грузов.

Все эти причины вызывают необходимость создания искусственных водных путей.

В зависимости от назначения и характера искусственные водные пути разделяют на следующие виды:

· обходные и подходные судоходные каналы;

· межбассейновые воднотранспортные соединения;

Шлюзование

Шлюзованием реки называется способ увеличения судоходных глубин возведением на реке ряда гидроузлов, повышающих в период навигации уровни воды в реке по сравнению с имевшимися в ее естественном состоянии. При этом преодоление судами сосредоточенных перепадов уровней воды осуществляется через входящие в состав гидроузлов судопропускные сооружения – судоходные шлюзы и судоподъемники.

В судоходных шлюзах суда переходят из верхнего бьефа в нижний и обратно через камеры, уровни воды в которых попеременно выравниваются с уровнями верхнего и нижнего бьефов.

В судоподъемниках камеры вместе с находящимися в них судами перемещают между уровнями воды в бьефах по наклонным путям или по вертикальным направляющим.

Каскады гидроузлов на судоходной реке возводят, как правило, не на всем ее протяжении. В нижнем течении рек, особенно в устьевых участках, судоходные глубины значительно возрастают, и необходимости шлюзования нет. Помимо этого, в районах реки, расположенных выше крупных экономических районов, нет необходимости обеспечивать большие объемы водных грузовых перевозок. Поэтому выше и ниже шлюзованных участков реки остаются свободные участки, на которых улучшение судоходных условий обеспечивается другими способами (дноуглублением, выправлением русла и т. п.).

При шлюзовании реки от каждого гидроузла вверх по реке распространяется подпор. При этом на всем шлюзованном участке глубины должны быть такими, чтобы подпор нижележащего гидроузла обеспечивал в нижнем бьефе вышележащего гидроузла заданные судоходные глубины. Река гидроузлами разделяется на ряд бьефов. Общая схема такого разделения зависит от характера намечаемого шлюзования, целей использования гидроузлов:

· шлюзование реки только в интересах транспорта – для улучшения судоходных условий;

· каскад гидроузлов предназначен для комплексного использования: в интересах водного транспорта, энергетики, мелиорации, водоснабжения и т. д.

В случаях, когда шлюзование проектируется только в транспортных целях, основным условием является только обеспечение заданных судоходных глубин в бьефах. Именно из этого условия и выбираются расстояния между гидроузлами, места их расположения. Обычно в таком случае реализуется низконапорный вариант шлюзования (рис.).

Низконапорный вариант шлюзования:

1 – кривая низких уровней воды; 2 – кривая высоких паводков

Наименьшие капиталовложения при строительстве и эксплуатационные затраты получаются, когда подпорные уровни гидроузлов не выходят из коренного русла и пойма не затопляется. Понятно, что это возможно, когда напоры на гидроузлы будут небольшими – обычно 2 – 6 м. В этом случае, во избежание затопления пойменных земель расходы высоких половодий пропускают при уровнях верхнего бьефа, близких к обычным (бытовым). При высоких и длительных половодьях иногда целесообразным оказывается пропускать суда через плотины без шлюзования. При этом применяют разборные плотины, и движение судов в период половодья осуществляется помимо шлюза, то есть, в этот период река находится в естественном состоянии. В меженное время плотину собирают и суда идут через шлюз. На зиму плотину вновь разбирают, поднимают или укладывают под воду во избежание повреждения льдом.

При строительстве низконапорных гидроузлов антропогенное воздействие на реку минимально. Такие гидроузлы построены на Северо-Двинской системе, Оке, Северском Донце, Дону и др.

Комплексное использование водных ресурсов в большинстве случаев более целесообразно. При этом реализуется высоконапорный вариант шлюзования. В этом случае строятся высоконапорные сооружения, поддерживающие подпор непрерывно с учетом перераспределения стока как в течение одного года, так и за многолетний период (рис.).

Высоконапорный вариант шлюзования:

1 – кривая низких уровней воды; 2 – кривая высоких паводков

При комплексном использовании водных ресурсов определяющим компонентом, как правило, является гидроэнергетика. Устройство гидроузлов (место расположения, емкость водохранилища, уровень бьефов и напор на гидроузел) определяются из условий достижения максимального энергоэкономического эффекта. При высоких напорах на гидроузел происходит затопление поймы, а иногда и надпойменных террас. Поэтому при проектировании таких гидроузлов следует учитывать размещение предполагаемых к затоплению сельскохозяйственных земель, промышленных объектов и населенных пунктов. Средненапорными комплексными гидроузлами с гидроэлектростанциями (ГЭС) осуществлено шлюзование рек Волга, Кама, Свирь, Днепр и др.

На рис. приведена схема Волжского и Волжско-Камского каскадов гидроузлов.

Волжский каскад энергетически-транспортных гидроузлов

Схема Волжско–Камского шлюзованного водного пути

Судоходные шлюзы

По своей конструкции судоходный шлюз – это напорное гидротехническое сооружение на судоходных и водных путях, обеспечивающее переход судов из одного водного бассейна (бьефа) в другой с различными уровнями воды в них.

Обычно судоходный шлюз имеет в своем составе следующие основные части: верхний подходной канал, собственно конструкции шлюза, нижний подходной канал.

Схематический план судоходного шлюза:

1 – верхний подходной канал; 2 – верхняя голова; 3 – камера шлюза; 4 – нижняя голова;

5 – нижний подходной канал; 6 – направляющие палы; 7 – причальные стенки

Примыкающие к головам шлюза подходные каналы имеют размеры, обеспечивающие расхождение судов, ожидающих входа в камеру и судов, выходящих из нее. В подходных каналах обеспечиваются безопасные условия движения судов и стоянки их у причальных стенок.

Для входа судов в относительно узкие судоходные пролеты голов шлюза сооружаются направляющие палы, которые имеют в плане криволинейное очертание.

Собственно шлюз имеет три главных элемента:

· герметичную камеру, имеющую верхнюю и нижнюю головные части и объем (вместимость), достаточный для размещения одного или нескольких судов; уровень воды в камере изменяется в процессе шлюзования;

· ворота – металлические щиты, расположенные на обоих концах камеры и служащие для впускания и выпускания судна из камеры и герметизирующие камеру во время шлюзования;

· водопроводные устройства, предназначенное для наполнения и опорожнения камеры; как правило, в качестве таких устройств используются щитовые затворы.

Продольный разрез

Конструкция унифицированного однокамерного шлюза (ВБВП):

1 – аварийно-ремонтные ворота верхней головы; 2 – порог верхней головы и стенка падения; 3 – основные подъемно-опускные ворота; 4 – гасительный экран; 5 – опорный бычок; 6 – распределительная решетка; 7 – плавучий рым; 8 – температурно-осадочный шов (через 20 – 30 м); 9 – секция камеры; 10 – галерея опорожнения;

11 – двустворчатые ворота; 12 – порог нижней головы; 13 – паз ремонтных ворот нижней головы; 14 – камера гашения; 15 – устои верхней головы; 16 – пазы ремонтных затворов галерей опорожнения; 17 – рабочий затвор галереи опорожнения; 18 – нижний подходной канал; 19 – верхний подходной канал

Широкое распространение в России (СССР) получил тип шлюза с наполнением камеры из-под подъемно-опускных ворот верхней головы и опорожнением через короткие галереи, проходящие в устоях нижней головы (ВБВП, ВДСК и др.).

Принцип работы шлюза при проходе из верхнего бьефа (с более высоким уровнем воды) в нижний следующий:

· входные ворота открываются, в камере устанавливается уровень воды верхнего бьефа;

· судно заходит внутрь камеры и швартуется к тумбам, расположенным на плавучих рымах;

· входные ворота закрываются;

· открываются затворы водопроводных устройств на нижней голове, вызывая падение уровня воды в камере с находящимся в ней судном до уровня нижнего бьефа;

· впускные ворота открываются, судно выходит из камеры.

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, из нижнего бьефа в верхний, процесс меняется на обратный: судно входит в камеру с уровнем воды, соответствующим нижнему бьефу, швартуется, нижние ворота закрываются, затем открывается затворы водопроводных устройств верхней головы, наполняя камеру водой и поднимая судно.

При необходимости преодоления значительного напора воды или по иным технико-экономическим соображениям строят многокамерные шлюзы. Многокамерный шлюз представляет собой несколько последовательно расположенных шлюзов с общими средними (промежуточными) головами.

Двухкамерные шлюзы имеются на Волгоградском гидроузле, Беломорско-Балтийском канале, канале имени Москвы. Трехкамерные шлюзы имеются на Днепрогэсе, Новосибирском гидроузле, шестикамерный шлюз – на Пермском гидроузле.

Схема многокамерного шлюза

Для увеличения пропускной способности шлюза устраивают несколько камер, расположенных параллельно друг другу. Такие шлюзы называются многониточными (двухниточными, трехниточными).

В Китае на крупнейшем в мире гидроузле «Три ущелья» сооружен пятикамерный двухниточный шлюз. В Англии на канале Эйвон есть даже шестнадцатикамерный (16-ти) шлюз. В практике гидротехники шлюзы, следующие непосредственно друг за другом принято называть «лестницей».

Шлюз Волго-Донского судоходного канала

Куйбышевское водохранилище на участке судоходного двухниточного шлюза

Схема гидроузла «Три ущелья»:

а – схематический план гидротехнических сооружений;

б – продольный разрез по шлюзу;

1 – здание гидроэлектростанции; 2 – водосливная плотина; 3 – двухниточный пятиступенчатый шлюз; 4 – вертикальный судоподъемник для скоростных судов

Двухниточный пятиступенчатый шлюз гидроузла «Три ущелья»,

Камера шлюза «Три ущелья», Китай

Камера шлюза «Три ущелья»

Соседние камеры для спуска судов – «Три ущелья»

Панамский канал

Шестнадцатикамерный (16) шлюз (лестница) на канале Эйвон, Англия

Судоподъемники

Судоподъёмник – комплекс механизмов, позволяющий осуществлять подъём и спуск судов с одного уровня водного пути на другой, например, для пропуска судов через плотины гидроэлектростанций.

При строительстве гидроэлектростанции водный бассейн реки разделяется комплексом глухих и водосливных плотин на две несообщающиеся части, что не позволяет осуществлять судоходство. Для возможности перемещения судов между верхним и нижним бьефом плотины традиционно используются судопропускные шлюзы. Шлюзы также используются на каналах, соединяющих водные пути с разным уровнем воды. Однако, если перепад высот достаточно велик, то строительство шлюза нецелесообразно. В этом случае сооружается судоподъёмник. Преимущество судоподъёмников перед шлюзами – относительно малая потеря воды из верхнего канала при подъёме и спуске судов. Недостатки – более сложная конструкция, более высокая цена сооружения, а также ограничения по размерам и водоизмещению судов, из-за огромной массы, которую необходимо поднимать.

Потребности в судоподъемниках возникают в случаях строительства судоходных каналов с малыми водными ресурсами, либо когда целесообразно заменить ими шлюзовую лестницу с большим количеством сооружений на ней.

Конструкции судоподъемников весьма разнообразны. На практике осуществлены следующие основные схемы судоподъемников: вертикальные, наклонные и вращающийся (пока единственный в мире).

Судоподъёмники классифицируют по способу перемещения судов, по направлению перемещения, по типу привода и балансировке. Судоподъёмники, способные перемещать одновременно несколько судов, разделяют на двойные и парные.

По способу перемещения

Судно может перемещаться либо на плаву – в камере, наполненной водой, – либо без воды, по принципу сухого дока.

Без воды

В таких судоподъёмниках судно поднимается из воды, перемещается на специальных опорах и затем снова спускается на воду. Преимущества этого метода в том, что работа затрачивается лишь на перемещение самого судна, а также в отсутствии потерь воды из верхнего канала. Недостаток заключается в том, что возможно повреждение корпуса, если судно очень тяжелое или специально не оборудовано для такого подъёма.

На плаву

Судно перемещается в подвижной камере, наполненной водой. Камера и торцы каналов запираются водонепроницаемыми затворами. По сравнению с подъёмом без воды, повреждение корпуса маловероятно, поскольку судно находится в камере на плаву. Кроме того, сокращается время подъёма, потому что достаточно лишь пришвартоваться, как в шлюзах.

Вместе с судном приходится поднимать громадный объём воды в камере. Однако по закону Архимеда вес судна в камере равен весу вытесненной им воды, следовательно, вес камеры всегда одинаков. Это позволяет точно подобрать противовесы или подъёмную силу поплавков так, чтобы работа по перемещению судов сводилась к работе против сил трения.

Как выбрать специалиста по управлению гостиницей: Понятно, что управление гостиницей невозможно без специальных знаний. Соответственно, важна квалификация.

Как построить свою речь (словесное оформление): При подготовке публичного выступления перед оратором возникает вопрос, как лучше словесно оформить свою.

Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас.

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.

Плавучий рым в камере шлюза.

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.

Если понравилась статья - ставим лайки и подписываемся на наш блог.

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.

Ворота представляют собой металлические щиты, расположенные на обоих концах камеры. Они служат для пропускания и выпускания судов и герметизируют камеру во время переправки кораблей. В подходных каналах обеспечиваются безопасные условия движения и стоянки судов у причальных стенок.

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.

Принцип работы шлюза заключается в следующем: сначала открываются входные ворота, и судно заходит внутрь камеры и швартуется к тумбам. Затем входные ворота закрываются, и открывается перепускной клапан, вызывая падение или подъём уровня воды в камере с находящимся в ней кораблем. Это достигается за счет переливания или перекачивания воды из соседнего резервуара по направлению следования судна. Когда вода достигает необходимого уровня, равного тому, который имеется за выходными воротами камеры, затворы открываются, и судно выходит из шлюза.

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.

При необходимости преодоления значительного напора или перепада воды строят многокамерные шлюзы. Они представляет собой несколько последовательно расположенных шлюзов. В этом случае судно поочередно перемещается по цепочке камер. В Китае на крупнейшем в мире гидроузле «Три ущелья» сооружен пятикамерный шлюз. А в Великобритании на канале Эйвон построен 16-камерный! Такие шлюзы принято называть «лестницами».

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.

Автор статьи

Куприянов Денис Юрьевич

Юрист частного права

Страница автора

Читайте также: