Шлюзы Панамского канала - Panama Canal locks

Последовательность шлюзов и переходов, через которые проходит судно при переходе через Панамский канал .
Шлюз Гатун, смотрящий на север в сторону Атлантического океана .

В замках Панамского канала ( испанский : Esclusas дель Канал де ПАНАМА ) являются замок системой, лифты судов до 85 футов (26 метров) до главного возвышения Панамского канала и снова вниз. Первоначальный канал имел в общей сложности шесть ступенек (три вверх, три вниз) для прохода корабля. Общая длина шлюзовых конструкций, включая подходные стены, составляет более 3 км. Шлюзы были одними из величайших инженерных сооружений, когда-либо проводившихся, когда они открылись в 1914 году. Никакого другого бетонного сооружения сопоставимого размера не производилось до плотины Гувера в 1930-х годах.

Есть две независимые транзитные полосы, так как каждый замок построен двойным. Размер оригинальных шлюзов ограничивает максимальный размер судов, которые могут пройти через канал; этот размер известен как Panamax . Строительство по проекту расширения Панамского канала , которое включало третий комплект шлюзов, началось в сентябре 2007 года, завершилось к маю 2016 года и начало коммерческой эксплуатации 26 июня 2016 года. Новые шлюзы позволяют транзит более крупных судов New Panamax , которые имеют большую грузоподъемность, чем были способны обрабатывать предыдущие замки.

дизайн

Всего замков двенадцать. Двухступенчатый полет в Мирафлорес и один рейс в Педро Мигель поднимают корабли из Тихого океана на озеро Гатун ; затем тройной полет на Гатуне опускает их в сторону Атлантики . Все три комплекта замков парные; то есть, есть два параллельных пролета замков на каждом из трех замков. Это, в принципе, позволяет судам проходить одновременно в противоположных направлениях; однако большие корабли не могут безопасно пересекать границы на скорости в Кулебра-Кат , поэтому на практике корабли какое-то время проходят в одном направлении, а затем в другом, используя обе «полосы» шлюзов в одном направлении за раз.

24-часовая съемка верхней камеры шлюзов Мирафлорес

Шлюзовые камеры имеют ширину 110 футов (33,53 м), длину 1050 футов (320 м) и полезную длину 1000 футов (305 м). Эти размеры определяют максимальный размер судов, которые могут использовать канал; этот размер известен как Panamax. Общий подъем (величина, на которую судно поднимается или опускается) в трех ступенях шлюзов Гатун составляет 85 футов (25,9 м); Подъем двухступенчатых замков Miraflores составляет 54 фута (16 м). Одноступенчатые замки Pedro Miguel имеют подъем на 31 фут (9,4 м). Подъем на Мирафлорес фактически меняется из-за экстремальных приливов на тихоокеанской стороне, от 43 футов (13 м) во время экстремального прилива и 64,5 футов (20 м) во время экстремального отлива; приливные перепады на атлантической стороне очень малы.

Шлюзовые камеры представляют собой массивные бетонные конструкции. Боковые стены имеют толщину от 45 до 55 футов (от 14 до 17 м) в основании; к вершине, где требуется меньшая сила, они постепенно сужаются до 8 футов (2,4 м). Центральная стена между камерами имеет толщину 60 футов (18 м) и вмещает три галереи, которые проходят по всей ее длине. Самый низкий из них - дренажный туннель; над ним - галерея для прокладки электрических кабелей; а кверху - проход, позволяющий операторам получить доступ к механизму замка.

Наполнение и слив

Каждая шлюзовая камера требует 26 700 000 галлонов США (101 000 м 3 ) воды для ее заполнения из опущенного в поднятое положение; такое же количество воды необходимо слить из камеры, чтобы снова ее опустить. В боковые и центральные стены встроены три больших водопропускных трубы , которые используются для переноса воды из озера в камеры, чтобы поднять их, и из каждой камеры вниз в следующую или в море, чтобы опустить их. Диаметр этих водопропускных труб начинается с диаметра 22 фута (6,71 м) и уменьшается до 18 футов (5,49 м) в диаметре, что достаточно для размещения поезда. Поперечные водопропускные трубы отходят от этих основных водопропускных труб, проходя под шлюзовыми камерами к отверстиям в полу. В каждой камере четырнадцать поперечных водопропускных труб, каждая с пятью отверстиями; семь поперечных водопропускных труб от главных водопропускных труб боковины чередуются с семью водопропускными трубами от центральной стены.

Вода перемещается под действием силы тяжести и контролируется огромными клапанами в водопропускных трубах. Каждая поперечная водопропускная труба контролируется независимо. Шлюзовую камеру можно заполнить всего за восемь минут. Во время этого процесса в шлюзовой камере возникает значительная турбулентность.

Ворота

Ворота шлюза Гатун открываются для круизного лайнера, спускающегося к Карибскому краю канала. Ворота на обоих концах верхней камеры удвоены для безопасности.
Замки Мирафлорес

Ворота, разделяющие камеры в каждом пролете шлюзов, должны удерживать значительный вес воды и должны быть одновременно надежными и достаточно прочными, чтобы выдерживать несчастные случаи, так как выход из строя ворот может вызвать катастрофический поток воды вниз по течению.

Эти ворота огромны, от 47 до 82 футов (от 14,33 до 24,99 м) в высоту, в зависимости от положения, и в толщину 7 футов (2,13 м). Самые высокие ворота находятся в Мирафлоресе из-за большого диапазона приливов и отливов. Самые тяжелые листья весят 662 т (730 коротких тонн; 652 длинных тонны); каждая петля весит 16,7 т (36 817 фунтов). У каждых ворот есть две створки шириной 65 футов (19,81 м), близкие к V-образной форме с острием вверх по течению. Такое расположение приводит к тому, что сила воды с верхней стороны плотно прижимает концы ворот вместе. Затвор можно открыть только тогда, когда в рабочем цикле уровень воды с обеих сторон одинаков.

Первоначальный механизм ворот состоял из огромного ведущего колеса, приводимого в движение электродвигателем, к которому был прикреплен шатун, который, в свою очередь, прикреплялся к середине ворот. Эти механизмы были заменены гидравлическими стойками с января 1998 года, после 84 лет эксплуатации. Ворота полые и плавучие, как корпус корабля, и настолько хорошо сбалансированы, что двух двигателей мощностью 19 кВт (25 л.с.) достаточно для перемещения каждой створки ворот. Если один двигатель выходит из строя, другой все еще может управлять воротами на пониженной скорости.

Каждая камера также содержит пару вспомогательных ворот, которые можно использовать для разделения камеры на две части. Такая конструкция позволяет проходить судам меньшего размера, например буксирам для каналов, без использования всего количества воды. Вспомогательные ворота были изначально включены, потому что подавляющее большинство всех кораблей начала 1900-х годов были менее 600 футов (183 м) в длину и поэтому не нуждались во всей длине шлюзовой камеры. Эти ворота сейчас используются редко; вместо этого небольшие лодки, такие как туристические катера, буксиры и яхты, передаются группами.

Мулы

Мул в действии у шлюзов Мирафлорес.

С самого начала это было сочтено важным элемент безопасности , что корабли будут руководствоваться через шлюзовые камеры с помощью электровозов, известных как Мулас ( мулы , названных в честь животных , традиционно используемых пересечь Панамский перешеек), бег на замковых стенах. Эти мулы используются для поперечного смещения и контроля торможения в замках, которые являются узкими по сравнению с современными кораблями. Движение вперед в замки и через них фактически обеспечивается двигателями корабля, а не мулами. Корабль, приближающийся к замкам, сначала подтягивается к направляющей стене, которая является продолжением центральной стены замков, где перед входом в шлюз он берется под контроль мулами на стене. По мере продвижения вперед к мулам на другой стене прикрепляются дополнительные линии. На больших кораблях есть два мула с каждой стороны в носовой части и по два с каждой стороны на корме - всего восемь, что позволяет точно контролировать корабль.

Сами мулы ходят по рельсовым гусеницам шириной 5 футов , к которым они привязаны . Тяга осуществляется за счет электроэнергии, поступающей через третий рельс, проложенный ниже уровня земли на суше. У каждого мула есть мощная лебедка , управляемая водителем; они используются для ввода или вывода двух тросов, чтобы корабль находился в центре замка при перемещении его из камеры в камеру. Имея зазор всего 2 фута (60 см) с каждого борта судна, от операторов требуется значительный опыт.

Суда меньшего размера, такие как небольшие туристические катера и частные яхты, используются в качестве ручных переходов, где швартовочные тросы к стенкам шлюза обрабатываются вручную линейными операторами на судне.

Функции безопасности

Отказ шлюзовых ворот - например, вызванный ударами корабля, сбежавшего с ворот, - может вызвать наводнение на землях ниже шлюзов, поскольку озеро над шлюзами ( озеро Гатун или озеро Мирафлорес ) стекает через систему шлюзов. Дополнительные меры предосторожности против этого обеспечиваются двойными воротами на обоих концах верхней камеры в каждом пролете замков; следовательно, всегда есть по крайней мере два затвора в каждом пролете шлюзов, которые должны быть не в состоянии пропустить более высокий уровень воды вниз по течению. Дополнительные ворота находятся на расстоянии 70 футов (21 м) от рабочих ворот.

Цепь крыла (около 1938 г.)

Первоначально замки также имели цепные барьеры, которые были протянуты через шлюзовые камеры, чтобы предотвратить выход корабля из-под контроля и врезаться в ворота, и которые были опущены в пол шлюза, чтобы позволить кораблю пройти. Эти отбойные цепи отличались продуманными тормозными механизмами, позволяющими безопасно остановить судно водоизмещением до 10 000 тонн. Однако, учитывая точный контроль судов, который стал возможным благодаря мулам, было очень маловероятно, что эти цепи когда-либо потребуются. Поскольку многие современные пользователи каналов весят более 60 000 тонн, и учитывая расходы на их содержание, в 1976 году было сокращено количество отбойных цепей, а в 1980 году они были окончательно удалены.

Помимо этого, у оригинальной конструкции замков была еще одна функция безопасности - аварийные дамбы, которые можно было перемещать через замки в верхней части каждого пролета. Они состояли из поворотных мостов, с которых опускались балки на перекрытие шлюза; Затем по этим балкам можно было спустить стальные ставни, чтобы заблокировать поток воды. Ежемесячные тренировки проводились днем ​​и ночью, чтобы убедиться, что эти плотины могут быть развернуты в чрезвычайной ситуации.

В конце 1930-х годов первоначальные плотины были заменены новыми, которые поднимались из щелей в нижней части шлюзовых камер с помощью гидравлики или сжатого воздуха. Новые плотины были выведены из эксплуатации в конце 1980-х годов, и сегодня аварийных плотин нет.

Управление

Поскольку все шлюзовое оборудование управляется электрически, процессом запирания корабля вверх или вниз можно управлять из центральной диспетчерской, которая расположена на центральной стене верхнего пролета шлюзов. Органы управления с самого начала были разработаны для сведения к минимуму вероятности ошибки оператора и включают полную модель замков с движущимися компонентами, которые отражают состояние реальных затворов и клапанов шлюза. Таким образом, оператор может точно увидеть, в каком состоянии находятся замки и водяные клапаны.

Механические блокировки встроены в элементы управления, чтобы гарантировать, что ни один компонент не может быть перемещен, когда другой находится в неправильном состоянии - например, одновременное открытие слива и заполнение клапанов шлюзовой камеры.

строительство

Строительство шлюза Гатун, около 1913 г.
Средняя стена шлюзов Гатун во время строительства в 1910 году. Человек, стоящий ниже и справа от водопропускной трубы, иллюстрирует масштаб.
Во время строительства здесь на переднем плане видны основные формы водопропускных труб; Позади виднеются возвышающиеся стены.

Строительство шлюзов началось с первого бетонирования, заложенного в Гатуне 24 августа 1909 года компанией Day & Zimmermann из Филадельфии (ранее известной как Dodge & Day).

Шлюзы Гатун встроены в выемку, сделанную в холме, граничащем с озером, для чего потребовалось выкопать 5 000 000 кубических ярдов (3 800 000 кубических метров) материала, в основном камня. Сами замки были сделаны из 2 046 100 кубических ярдов (1 564 000 м 3 ) бетона.

Количество материала, необходимого для изготовления замков, потребовало принятия обширных мер для обработки камня и цемента. Камень был доставлен из Портобело в шлюзы Гатун, в то время как для работ на тихоокеанской стороне использовался камень, добытый на холме Анкон.

Были построены огромные подвесные канатные дороги для транспортировки бетона в сооружение на Гатуне. Башни высотой 85 футов (26 м) были построены на берегу канала, и между ними были протянуты тросы из стальной проволоки 2,5 дюйма (6 см), чтобы перекрыть замки. Ковши, идущие по этим тросам, несли в шлюзы до шести тонн бетона за раз. Электрические железные дороги были построены для доставки камня, песка и цемента от доков к бетоносмесительным машинам, откуда другая электрическая железная дорога доставляла по два 6-тонных ковша на канатные дороги. В меньших постройках Педро Мигеля и Мирафлорес аналогичным образом использовались краны и паровозы.

Бетон обычно формуют в опалубке , временных конструкциях, которые придают форму бетону по мере его схватывания. Для простой конструкции их обычно делали из дерева, но масштаб замков требовал необычных форм.

Формы для стен состояли из башен, облицованных связанными вертикальными листами, толщиной 7,5 дюйма (19 см), установленных на рельсах, чтобы замки можно было построить секциями. Секция блокировки будет налита позади формы, и когда она будет установлена, форма будет перемещена для выполнения следующей секции. Каждая из двенадцати башен была высотой 78 футов (24 м) и шириной 36 футов (11 м). Формы для водопропускных труб были сделаны из стали и были разборными, поэтому их можно было снимать и перемещать после того, как каждая секция водопропускной трубы застыла. Всего было 33 формы для центральных и боковых водопропускных труб, каждая длиной 12 футов (3,7 м), и 100 меньших форм для боковых водопропускных труб.

Первыми были завершены шлюзы на тихоокеанской стороне - одиночный полет на Педро Мигеле в 1911 году и Мирафлорес в мае 1913 года.

Морской буксир « Гатун» , рабочий буксир входа в Атлантический океан, используемый для буксировки барж, произвел первую пробную блокировку шлюза Гатун 26 сентября 1913 года. Шлюз прошел отлично, хотя все клапаны управлялись вручную, поскольку центральный пульт управления еще не был готов.

карта

Вид с воздуха на шлюзы Гатун, Панамский канал. Наверху несколько судов ждут у озера Гатун, чтобы пересечь шлюзы. Внизу - канал выхода в Атлантический океан ( Карибское море ). Слева от существующих шлюзов площадка для строительства нового набора шлюзов с водосберегающими камерами в рамках проекта расширения Панамского канала, который открылся для движения в июне 2016 года.
Панамский канал
км
ми
Атлантический океан
0
Атлантический вход,
Вход в бухту Мансанильо
8,7
5,4
Порт Колон (Кристобаль)
Кристобаль гавань,
Атлантический пассажирский вокзал
1.9
1.2
Замки Гатун
3 камеры, +26 м (85 футов)
новые замки Agua Clara
(3 камеры; в каждой по 3 водосберегающих бассейна)
Гатунская плотина ,
Гидроэлектростанция на реке Чагрес (22,5 МВт), водосброс
24,2
15.0
Озеро Гатун
Река Гатун , дамба, мост Монте Лирио
8,5
5,3
Гамбоа
Река Чагрес ,
с гидроэлектростанцией (36 МВт)
12,6
7,8
Culebra Cut
(Гайярская версия)
1.4
0,9
Педро Мигель Локс
1 камера, +9,5 м (31 фут)
новые замки Cocoli
(3 камеры; в каждой по 3 водосберегающих бассейна)
1,7
1.1
Озеро Мирафлорес
1,7
1.1
Замки Мирафлорес
2 камеры, +16,5 м (54 фута); водосброс
13,2
8,2
Порт Бальбоа
Diablo, пассажирский вокзал Коросаль, аэропорт , вокзал
Бальбоа
 
Всего
77,1
47,9
Тихоокеанский вход
Тихий океан
Легенда
Судоходный канал
(максимальная осадка: 12,0 м (39,5 футов))
Несудоходные воды
Док, промышленная или логистическая зона
Направление потока воды
Панамский канал
(пассажирский вокзал, грузовой вокзал)
Город, деревня или город

Рекомендации

  1. ^ Часто задаваемые вопросы о Панамском канале

внешние ссылки

СМИ, связанные с замками Панамского канала, на Викискладе?