Шлюзы что такое как работает. Шлюз (гидротехническое сооружение). Дополнительные возможности использования шлюзов по умолчанию

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;

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.

План шлюза

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».

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

На этот раз не будет аналитики и проблемных вопросов, а будет таймлапс, анимация и куча фото про то, как устроены и как работают шлюзы на наших многочисленных водохранилищах.
, я уже рассказывал. Сейчас подробно посмотрим, как суда преодолевают немаленькие пороги возведённых плотин, чтобы попасть вверх или вниз по течению.

Посмотрите вид на Чебоксарскю ГЭС и шлюзы:

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).

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.

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:

И немного брутальных конструкций на закуску:

А вот и баржа выходит из шлюза:

Знаете ли Вы как работает шлюз? Как и многие, в общих чертах, я тоже имел представление и даже пару раз проходил шлюзование, находясь на борту метеора. А на прошлой неделе удалось познакомиться с этим процессом поближе и рассмотреть и зафиксировать его с различных point view. Предлагаю и Вам, в начале рабочего дня, сделать небольшую паузу и прогуляться по Нижегородскому шлюзу:

#2. Напомню, что шлюз - это такой лифт для судов, который обеспечивает переход кораблей из верхнего бассейна в нижний. Сейчас мы находимся на входе в шлюзовую камеру со стороны верхнего бассейна:

#3. Одно грузовое судно только что благополучно прошло шлюзование и пошло вверх по Волге:

#4. Но вернемся к шлюзу. Здесь как раз видна разница перепад воды:

#5. Итак. Снизу идут суда, которые нужно поднять и отправить дальше вверх по реке. Для этого, со стороны верхнего бассейна (там где уровень воды выше), ворота закрываются. Из шлюза откачивается вода, чтобы уровень воды в шлюзе и нижнем бассейне сравняются:

#6. Как только уровень сравнялся, открываются нижние ворота шлюза:

#7. И судно заходит в шлюзовую камеру:

#8. Часть персонала в это время спокойно отдыхает

#9. Судно максимально близко подходит к стенке шлюза и в обязательном порядке швартуется

#10. В целях оптимизации, шлюз в "набивают" несколько судов. Первое судно почти готово:

#11. Всем процессом управляют вот из этой башни, давайте пройдем внутрь и посмотри что там:

#12. Неизвестно какого года лифт, в котором двери открываются\закрываются в ручную:

#13. Кстати, вот макет Нижегородского шлюза. Данный шлюз состоит из двух камер, которые работают независимо друг от друга. В левой открыты верхние ворота, а в правой наоборот нижние:

#14. Главный пульт управления шлюзом:

#17. Отсюда мы выходим на "капитанский мостик"

#18. Отсюда можно визуально наблюдать за процессом:

#19. А тем временем в наш шлюз уже зашло ах три судна и нижние ворота начинают закрываться

#20. Как только ворота закрылись, в шлюзовую камеру начинает закачиваться вода, чтобы выравнять уровень воды с верхним бьефом. Весь процесс занимает примерно 20 минут

#21. Как только будет достигнут нужный уровень, эти металлические ворота будут опущены вниз

#22. Механизм для подъема\опускания верхних ворот:

#23. Еще несколько секунд и ворота полностью уйдут вниз под воду:

#24. После этого капитан получает разрешение покинуть шлюз. Общение между капитаном и сотрудником шлюза проходит по рации, на специальной волне

#25. Вообще на шлюзование есть очередь и ждать пока тебя поднимут или опустят можно несколько часов, но пассажирские суда имеют приоритет и их всегда пропускают вперед. Этот теплоход сейчас будет опускаться. Процесс тут обратный: судно заходит с верхнего бассейна, верхние ворота закрываются, вода из шлюза откачивается, открываются нижние ворота и теплоход выходит:

#26. Когда поднимаются верхние ворота, то на них может задержаться рыба. Ту, что побольше сотрудники забирают с собой

#27. А мелкую выкидывают обратно в реку

#28. Добавить в друзья и следите за новыми фотоотчетами с территорий, куда посторонним вход воспрещен:)
Кстати, пока вы читаете этот пост, мы отправляемся на еще один шлюз, который находится на Чебоксарской ГЭС

Вам слово:
Да, забыла написать, процесс прохода через шлюз абсолютно бесплатный как для больших судов, так и для небольших яхт.
Вам приходилось проходить через шлюз?

Для репоста или лайка используйте кнопки:

Подписались на обновления? [

Давно хотел написать этот пост, но все думал, с какой стороны подойти. Сейчас всё оформилось в одно целое. Итак, сейчас я расскажу вам о шлюзах.
Шлюзы на каналах и реках — важнейшие гидротехнические сооружения, которые обеспечивают возможность судоходства. Я не буду злоупотреблять терминологией и опишу все простыми словами.
Шлюз — огромная ванна-лифт, при помощи которого судно можно поднять или опустить на значительную высоту при перепаде уровней воды.

С обеих сторон шлюза расположены герметичные ворота. На этом снимке, нижние ворота открыты, а верхние ворота закрыты (подняты).

2. Шлюзы не только сложные технические сооружения, они еще и красивы. На канале имени Москвы они украшены башнями.

3. Самым красивым шлюзом по праву считается шлюз №3, он украшен моделями каравелл Колумба.

4. Для подъема теплохода, судно заходит в шлюз, после чего нижние ворота закрываются, образуя герметичную «ванну», камера шлюза наполняется водой. Теплоход поднимается вместе с водой вверх.

5. Перепад высот на одном шлюзе составляет 8 метров, это высота трехэтажного дома. После того, как шлюз заполнен, опускаются верхние ворота, и теплоход идет дальше.

Для того, чтобы было понятнее, я подготовил видео. Так как процесс шлюзования небыстрый, временами видео ускорено, полностью процесс прохода шлюза занял около 30 минут.

Подписывайтесь на канал и ставьте лайки!
Делитесь репортажем и видео.

Для обеспечения перехода судов из одного водного бассейна (бьефа) в другой с различными уровнями воды в них. С двух сторон шлюз ограничен затворами (воротами), между которыми располагается камера с регулируемым уровнем воды .

В отличие от судоподъёмников , 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 дешёвое в обслуживании техническое оснащение по сравнению с судоподъёмниками.

Основные сведения

Перевод судов между двумя отрезками водного пути с различным уровнем воды в них осуществляется с помощью шлюзов. Каждый шлюз имеет три основных элемента:

• Герметичная камера , соединяющая верхнюю и нижнюю головные части канала и имеющая габариты, достаточные для размещения в ней одного или нескольких судов. Положение и габариты камеры фиксированные, однако уровень воды в ней может изменяться.
• Ворота - металлические щиты, расположенные на обоих концах камеры и служащие для впускания и выпускания судна и герметизирующие камеру во время шлюзования.
• Водопроводное устройство - устройство, предназначенное для наполнения, либо опустошения камеры. Как правило, в качестве такого устройства используется плоский щитовой затвор. В крупных шлюзах могут использоваться перекачные насосы.

Принцип работы шлюза следующий:

• Входные ворота открываются и судно заходит внутрь камеры.
• Входные ворота закрываются.
• Открывается перепускной клапан, вызывая падение или подъём уровня воды в камере с находящимся в ней судном.
• Выходные ворота открываются, судно выходит из камеры.

Процесс пропускания судна через шлюз называется шлюзованием . Шлюзование длится, как правило, от 10 до 20 минут в зависимости от размера камеры и перепада уровня воды.

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 может сразу же зайти судно, движущееся в обратном направлении. Таким образом не требуется выполнять лишнее заполнение либо слив воды из камеры.

Использование шлюзов

Использование шлюзов главным образом направлено на то, чтобы сделать водные пространства с различными уровнями воды в них более пригодными для судоходства. Они необходимы в случаях, когда для прохождения судов создаётся искусственный обводной канал в обход таких препятствий, как пороги , плотины , дамбы , а также для преодоления локальных перепадов высот на пути канала. 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