Шлюз

Шлюзы Панамского канала

Судоходный шлюз — гидротехническое сооружение на водных путях для обеспечения перехода судов на плаву из одного водного объекта (бьефа) в другой с различными уровнями воды в них с помощью наполнения или опорожнения камеры c выравниванием в ней уровня воды с уровнем верхнего или нижнего бьефов.

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.

Изобретателем первого судоходного шлюза принято считать помощника министра транспорта китайской провинции Хуайнань по имени Цяо Вэй-Юэ.

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.

Разница высот уровней обоих бьефов называется «напором шлюза»

Анимация, показывающая принцип действия шлюза

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

Шлюз на обводном канале дамбы

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 водного пути. С помощью установки шлюза в морском или океанском устье реки можно устранить влияние на уровень воды в ней приливов и отливов. Для усовершенствования водного пути на реке используются дополнительные шлюзы:

• В верхней части обводного канала устанавливается водоспускной шлюз для предотвращения наводнений.
• Чем длиннее обводной канал, тем больше разница уровня воды между его началом и концом, что может потребовать установки на отдельных отрезках такого канала целых групп шлюзов (например, Волго-Донской канал).

Шлюзы также могут применяться и для регулирования уровня воды в верхнем бьефе, например для пропуска части паводковых вод.

Шлюзование

Процесс прохода судна через шлюзовую камеру с уровня одного бьефа на уровень другого бьефа называют шлюзованием. В многоступенчатых шлюзах, камеры которых имеют общие промежуточные головы, шлюзование судов может осуществляться на разные уровни.

Литература

• Таненбаум А. С. Шлюз, гидротехническое сооружение // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
• Шлюз // Большая российская энциклопедия : [в 35 т.] / гл. ред. Ю. С. Осипов. — М. : Большая российская энциклопедия, 2004—2017.

Ссылки

• На Викискладе есть медиафайлы по теме Шлюз
• Шлюз (гидротехническое сооружение)