Шлюзы Панамского канала

Последовательность шлюзов и проходов, через которые проходит судно при следовании по Панамскому каналу .

Шлюзы Гатун, смотрящие на север, в сторону Атлантического океана .

Шлюзы Панамского канала ( испанский : Esclusas del Canal de Panamá ) представляют собой систему шлюзов , которая поднимает корабли на высоту 85 футов (26 метров) к главной высоте Панамского канала и снова вниз. В первоначальном канале было всего шесть ступеней (три вверх, три вниз) для прохода корабля. Общая длина шлюзовых сооружений, включая подходные стены, составляет более 1,9 мили (3 км). Шлюзы были одним из величайших инженерных сооружений, когда-либо предпринятых, когда они открылись в 1914 году. Никакое другое бетонное сооружение сопоставимого размера не было предпринято до плотины Гувера в 1930-х годах.

Есть две независимые транзитные полосы, так как каждый шлюз построен двойной. Размер первоначальных шлюзов ограничивает максимальный размер судов, которые могут проходить по каналу; этот размер известен как Panamax . Строительство проекта расширения Панамского канала , который включал третий комплект шлюзов, началось в сентябре 2007 года и завершилось к маю 2016 года. ^{[ 1 ]} и начал коммерческую эксплуатацию 26 июня 2016 года. Новые шлюзы позволяют транзит более крупных судов New Panamax , которые имеют большую грузоподъемность, чем предыдущие шлюзы были способны обрабатывать. ^{[ 2 ]}

Дизайн

Всего замков двенадцать (шесть пар). Двухступенчатый рейс в Мирафлоресе и одинарная пара в Педро Мигеле доставляют корабли из Тихого океана до озера Гатун ; затем тройной полет в Гатуне опускает их на сторону Атлантического океана . Все три комплекта замков являются парными; то есть на каждом из трех шлюзовых участков есть два параллельных пролета шлюзов. В принципе, это позволяет судам одновременно проходить в противоположных направлениях; однако большие корабли не могут безопасно и быстро пересекать пролив Кулебра , поэтому на практике корабли какое-то время проходят в одном направлении, затем в другом, используя обе «полосы» шлюзов в одном направлении одновременно. При такой схеме использования парные замки обеспечивают резервирование во время технического обслуживания или в случае механических проблем. ^{[ 3 ]}

24-часовой таймлапс 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). ^{[ 4 ]} Эти размеры определяют максимальный размер судов, которые могут использовать канал; этот размер известен как Panamax. Общий подъем (величина, на которую корабль поднимается или опускается) на трех ступенях шлюзов Гатун составляет 85 футов (25,9 м); высота подъема двухступенчатых шлюзов Мирафлорес составляет 54 фута (16 м). Одноступенчатые замки Pedro Miguel имеют высоту подъема 31 фут (9,4 м). Подъемная сила в Мирафлоресе на самом деле варьируется из-за сильных приливов на тихоокеанской стороне: от 43 футов (13 м) во время экстремального прилива до 64,5 футов (20 м) во время экстремального отлива; приливные различия на атлантической стороне очень малы. ^{[ 5 ]}^{: 195 и далее}

Шлюзовые камеры представляют собой массивные бетонные конструкции. Боковые стены имеют толщину у основания от 45 до 55 футов (от 14 до 17 м); 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, проходящие по всей ее длине. Самый нижний из них — дренажный туннель; над этим галерея для электрических кабелей; а вверху находится проход, который позволяет операторам получить доступ к замковому оборудованию. ^{[ 6 ]}

Заполнение и слив

Для каждой шлюзовой камеры требуется 26 700 000 галлонов США (101 000 м3). ³) воды для заливки его из опущенного положения в поднятое; такое же количество воды необходимо слить из камеры, чтобы снова опустить ее. ^{[ 7 ]} В боковые и центральные стены встроены три больших водопропускных трубы , которые используются для подачи воды из озера в камеры, чтобы поднять их, и из каждой камеры вниз к следующей или к морю, чтобы опустить их. Эти водопропускные трубы начинаются с диаметра 22 футов (6,71 м) и уменьшаются до 18 футов (5,49 м) в диаметре, что достаточно велико, чтобы вместить поезд. От этих основных водопропускных труб ответвляются поперечные водопропускные трубы, идущие под шлюзовыми камерами к отверстиям в полу. В каждой камере четырнадцать поперечных водопропускных труб, каждая с пятью отверстиями; семь поперечных водопропускных труб от основных водопропускных труб боковой стены чередуются с семью водопропускными трубами центральной стены. ^{[ 8 ]}

Вода движется под действием силы тяжести и контролируется огромными клапанами в водопропускных трубах. Каждая поперечная водопропускная труба управляется независимо. ^{[ 8 ]} Шлюзовую камеру можно заполнить всего за десять минут. ^{[ 9 ]}

Ворота

Ворота, разделяющие камеры в каждом пролете шлюзов, должны выдерживать значительный вес воды и должны быть одновременно надежными и достаточно прочными, чтобы выдерживать несчастные случаи, поскольку выход из строя ворот может вызвать поток воды вниз по течению. Эти ворота имеют высоту от 47 до 82 футов (от 14,33 до 24,99 м), в зависимости от положения, и 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). Каждые ворота имеют две створки шириной 65 футов (19,81 м), имеющие V-образную форму с острием вверх по течению. Такое расположение приводит к тому, что сила воды с более высокой стороны плотно сжимает концы ворот вместе. Ворота можно открыть только тогда, когда в рабочем цикле уровень воды с обеих сторон равен. ^{[ 8 ]}

Оригинальный механизм ворот состоял из огромного ведущего колеса, приводимого в движение электродвигателем, к которому был прикреплен шатун, который, в свою очередь, крепился к середине ворот. ^{[ 8 ]} Ворота полые и плавучие, очень похожие на корпус корабля, и настолько хорошо сбалансированы, что для перемещения каждой створки ворот достаточно двух двигателей мощностью 19 кВт (25 л.с.). Если один двигатель выйдет из строя, второй все равно сможет управлять воротами на пониженной скорости. ^{[ 9 ]}

Во всех камерах, кроме одной, есть пара вспомогательных ворот, которые можно использовать для разделения камеры на две части. Эта конструкция позволяет осуществлять транзит небольших судов длиной менее 600 футов (183 м), таких как канальные буксиры, без использования всего количества воды. ^{[ 6 ]} Вспомогательные ворота были первоначально включены, потому что подавляющее большинство всех кораблей начала 1900-х годов имели длину менее 600 футов (183 м) и, следовательно, не нуждались в шлюзовой камере по всей длине. ^{[ 10 ]}

Мюли

С самого начала считалось важной мерой безопасности, что суда проходят через шлюзовые камеры с помощью электровозов, известных как мулы ( мулы , названные в честь животных, традиционно используемых для пересечения Панамского перешейка), движущихся по стенкам шлюзов. Эти мулы используются для управления поперечным движением и торможением в шлюзах, которые узки по сравнению с современными кораблями. Движение вперед в шлюзы и через них на самом деле обеспечивается двигателями корабля, а не мулами. Корабль, приближающийся к шлюзам, сначала подъезжает к направляющей стене, которая является продолжением центральной стены шлюзов, где его берут под контроль мулы на стене, прежде чем войти в шлюз. По мере продвижения вперед к мулам на другой стене подтягиваются дополнительные веревки. На больших кораблях по два мула с каждой стороны в носу и по два с каждой стороны на корме — всего восемь, что позволяет точно управлять кораблем. ^{[ 8 ]} Муфты не используются в новых расширительных замках. ^{[ 11 ]}

Сами мулы ездят по парным 5 футов ( 1524 мм ) железнодорожным путям широкой колеи шириной . Путь, ближайший к каналу, используется для буксировки и имеет реечные пути для работы с редуктором . Дорога внутри страны используется для возвращения мулов в исходную точку и не имеет стоек, за исключением крутых уклонов между шлюзовыми камерами. ^{[ 10 ]}^: 23 Тяга осуществляется за счет электрической энергии, ^{[ 12 ]} подача осуществляется через третий рельс, проложенный ниже уровня поверхности со стороны суши. ^{[ 13 ]} У каждого мула есть мощная лебедка ; они используются для ввода или вывода кабелей, чтобы удерживать корабль в центре шлюза при перемещении его из камеры в камеру. ^{[ 10 ]}^: 23

Мул в действии у шлюзов Мирафлорес.
Мул на склоне . Стойка третья находится внутри направляющей слева от направляющей , а направляющая находится справа от направляющей.

Функции безопасности

Выход из строя шлюзовых ворот - например, вызванный столкновением сбежавшего корабля с воротами - может вызвать наводнение на землях ниже по течению от шлюзов, поскольку озеро над шлюзами ( озеро Гатун или озеро Мирафлорес ) стекает через систему шлюзов. Дополнительная предосторожность против этого обеспечивается путем удвоения ворот на обоих концах верхней камеры в каждом пролете шлюзов; следовательно, в каждом пролете шлюзов всегда есть как минимум двое ворот, которые должны были бы выйти из строя, чтобы позволить более высокому уровню воды пройти вниз по течению. Дополнительные ворота находятся на расстоянии 70 футов (21 м) от рабочих ворот. ^{[ 8 ]}

Первоначально шлюзы также имели цепные барьеры, которые были натянуты поперек шлюзовых камер, чтобы корабль не вышел из-под контроля и не протаранил ворота, и которые опускались в пол шлюза, чтобы позволить кораблю пройти. Эти отбойные цепи имели сложные тормозные механизмы, позволяющие безопасно остановить корабль водоизмещением до 10 000 тонн. ^{[ 8 ]} Однако, учитывая точное управление кораблями, которое стало возможным благодаря мулам, маловероятно, что эти цепи когда-либо потребуются. Поскольку многие современные пользователи канала весят более 60 000 тонн, а также с учетом затрат на их содержание, количество отбойных цепей было сокращено в 1976 году и окончательно снято в 1980 году. ^{[ 6 ]}

Помимо этого, первоначальная конструкция шлюзов имела еще одну функцию безопасности — аварийные дамбы , которые можно было перекинуть через шлюзы в верхнем конце каждого пролета. Они представляли собой качающиеся мосты, с которых балки на пол шлюза спускались ; Затем по этим балкам можно было спустить стальные ставни, чтобы заблокировать поток воды. ^{[ 8 ]} Никогда не использовались, их сняли в 1950-х годах. ^{[ 6 ]}

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

Элементы управления

Поскольку все шлюзовое оборудование работает электрически, процессом запирания судна вверх или вниз можно управлять из центрального диспетчерского пункта, который расположен на центральной стене верхнего пролета шлюзов. Элементы управления с самого начала были разработаны так, чтобы свести к минимуму вероятность ошибки оператора и включают в себя полную модель шлюзов с движущимися компонентами, которые отражают состояние реальных ворот и клапанов шлюзов. Таким образом, оператор может точно видеть, в каком состоянии находятся замки и водяные клапаны. Механические блокировки встроены в элементы управления, чтобы гарантировать, что ни один компонент не может быть перемещен, пока другой находится в неправильном состоянии — например, открытие сливного отверстия и одновременное заполнение клапанов шлюзовой камеры. ^{[ 8 ]}^{[ 6 ]}

Строительство

Строительство шлюзов началось с закладки первого бетона в Гатуне 24 августа 1909 года базирующейся в Филадельфии компанией Day & Zimmermann (ранее известной как Dodge & Day).

Строящиеся шлюзы Гатун, около 1913 г.

Шлюзы Гатун встроены в выемку, сделанную на холме, граничащем с озером, для чего потребовалось выкопать 5 000 000 кубических ярдов (3 800 000 кубических метров) материала, в основном камня. Сами шлюзы были изготовлены из 2 046 100 куб. ярдов (1 564 000 м2). ³) из бетона.

Количество материала, необходимого для строительства шлюзов, потребовало принятия обширных мер по обращению с камнем и цементом. Камень доставлялся из Портобело к шлюзам Гатун, а в работах на тихоокеанской стороне использовался камень, добытый на холме Анкон. ^{[ 8 ]}

Для транспортировки бетона на стройку в Гатуне были построены огромные подвесные канатные дороги. На берегу канала были построены башни высотой 85 футов (26 м), а между ними были натянуты тросы из стальной проволоки диаметром 2,5 дюйма (6 см), охватывающие шлюзы. Ведра, идущие по этим тросам, перевозили в шлюзы за раз до шести тонн бетона. Были построены электрические железные дороги для доставки камня, песка и цемента из доков к бетоносмесителям, откуда другая электрическая железная дорога доставляла одновременно два 6-тонных ведра к канатным дорогам. В меньших постройках в Педро Мигеле и Мирафлоресе аналогичным образом использовались краны и паровозы. ^{[ 8 ]}

Первыми были завершены шлюзы на тихоокеанской стороне: одиночный рейс в Педро Мигеле в 1911 году и в Мирафлоресе в мае 1913 года. ^{[ 6 ]}

Морской буксир «Гатун» , входной в Атлантический океан рабочий буксир, используемый для буксировки барж, 26 сентября 1913 года произвел первый пробный шлюзование шлюзов Гатун. Шлюз прошел отлично, хотя управление всеми клапанами осуществлялось вручную, так как центральный пульт управления еще не был готов. ^{[ 6 ]}

Карта

Панамский канал

Легенда

км

мне

Атлантический океан

( Карибское море )

0

Атлантический вход,

Волнорез залива Мансанильо

8.7

5.4

Порт Колон , Кристобаль (город)

Атлантический мост

(2019)

1.9

1.2

Гатунские замки

3 камеры, +26 м (85 футов)

Замки с чистой водой

(2016) 3 камеры, по 3 водосберегающих бассейна каждая

Гатунская плотина ,

Река Чагрес , ГЭС (22,5 МВт), ^{[ 14 ]} водосброс

24.2

15.0

Озеро Гатун

Река Гатун , дамба, железнодорожный мост Монте-Лирио.

8.5

5.3

Гамбоа

Река Чагрес ,

Плотина Мэдден , озеро Алахуэла

гидроэлектростанция (36 МВт) ^{[ 14 ]}

12.6

7.8

Кулебра Вырез

(Вырезка Гайяра)

Континентальный водораздел , вершина

Мост Столетия ( Панамериканское шоссе , через Панама-Сити)

1.4

0.9

Педро Мигель Локс

1 камера, +9,5 м (31 фут)

Коколи Замки

(2016) 3 камеры, по 3 водосберегающих бассейна каждая

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 , Бальбоа (город)

общий

Мост Америк (Аррайхан – Панама-Сити )

77.1

47.9

Тихоокеанский вход

Тихий океан

( Панамский залив )

Легенда

					Судоходный канал (максимальная осадка: 39,5 футов (12,0 м))
					Несудоходная вода
					Док, промышленная или логистическая зона
					Направление потока воды
					Железная дорога Панамского канала (пассажирская станция, грузовая станция)
					Город, деревня или город

Ссылки

^ «Отчет о проекте расширения Панамского канала – октябрь 2012 г.» (PDF) . Управление Панамского канала . Архивировано из оригинала (PDF) 10 марта 2013 г.
^ Jump up to: ^а ^б «Панамский канал открывает шлюзы стоимостью 5 миллиардов долларов, оптимистично, несмотря на проблемы с судоходством» . Ассошиэйтед Пресс. 26 июня 2016 г. Проверено 26 июня 2016 г. - через The New York Times .
^ «Рекомендация MR по отгрузке № A-42-2004 - Тема: Отключение шлюзов» (PDF) (пресс-релиз). Управление Панамского канала. 20 августа 2004 года . Проверено 7 июня 2023 г.
^ «Панамский канал — Шлюзы | Британника» .
^ Миллс, Дж. Саксон (1913). Панамский канал — история и описание предприятия . Бесплатные электронные книги Project Gutenberg . Проверено 2 октября 2022 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г «Дизайн замков» . Панамский канал . Проверено 2 октября 2022 г.
^ «Часто задаваемые вопросы по управлению Панамского канала» . Управление Панамского канала.
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж ^к Беннетт, Ира Э. (1915). «Глава XXVI: История замков». История Панамского канала . Вашингтон, округ Колумбия: Историческое издательство . Проверено 7 июня 2023 г. - через Google Книги .
^ Jump up to: ^а ^б Хасуани, Бхавеш (14 августа 2021 г.). «Мое первое путешествие через Панамский канал - четвертый инженер описывает свой опыт» . Проверено 24 января 2023 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с Секретарь Комиссии Истмийского канала (1913). Официальный справочник. Панамский канал (PDF) (4-е изд.).
^ Локомотивы Панамского канала тогда и сейчас , Музей Панамского канала
^ «Локомотивы Панамского канала» . панамская железная дорога . Проверено 11 декабря 2012 г.
^ Панамский канал: проводник энергии для мулов , 2009 г.
^ Jump up to: ^а ^б «Гидроэлектростанции в Панаме» . 5 июля 2015 года . Проверено 26 июня 2016 г.

Внешние ссылки

История Панамского канала от администрации Панамского канала.

[1] «Отчет о проекте расширения Панамского канала – октябрь 2012 г.» (PDF) . Управление Панамского канала . Архивировано из оригинала (PDF) 10 марта 2013 г.

[NYT_2016-2] Jump up to: ^а ^б «Панамский канал открывает шлюзы стоимостью 5 миллиардов долларов, оптимистично, несмотря на проблемы с судоходством» . Ассошиэйтед Пресс. 26 июня 2016 г. Проверено 26 июня 2016 г. - через The New York Times .

[3] «Рекомендация MR по отгрузке № A-42-2004 - Тема: Отключение шлюзов» (PDF) (пресс-релиз). Управление Панамского канала. 20 августа 2004 года . Проверено 7 июня 2023 г.

[4] «Панамский канал — Шлюзы | Британника» .

[jsmills-5] Миллс, Дж. Саксон (1913). Панамский канал — история и описание предприятия . Бесплатные электронные книги Project Gutenberg . Проверено 2 октября 2022 г.

[lockdesign-6] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г «Дизайн замков» . Панамский канал . Проверено 2 октября 2022 г.

[7] «Часто задаваемые вопросы по управлению Панамского канала» . Управление Панамского канала.

[Bennett_1915-8] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж ^к Беннетт, Ира Э. (1915). «Глава XXVI: История замков». История Панамского канала . Вашингтон, округ Колумбия: Историческое издательство . Проверено 7 июня 2023 г. - через Google Книги .

[firstjourney-9] Jump up to: ^а ^б Хасуани, Бхавеш (14 августа 2021 г.). «Мое первое путешествие через Панамский канал - четвертый инженер описывает свой опыт» . Проверено 24 января 2023 г.

[PCHandbook1913-10] Jump up to: ^а ^б ^с Секретарь Комиссии Истмийского канала (1913). Официальный справочник. Панамский канал (PDF) (4-е изд.).

[11] Локомотивы Панамского канала тогда и сейчас , Музей Панамского канала

[12] «Локомотивы Панамского канала» . панамская железная дорога . Проверено 11 декабря 2012 г.

[13] Панамский канал: проводник энергии для мулов , 2009 г.

[industcards.com-14] Jump up to: ^а ^б «Гидроэлектростанции в Панаме» . 5 июля 2015 года . Проверено 26 июня 2016 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]