Замки Панамского канала - Panama Canal locks

Последовательность шлюзов и переходов, через которые проходит судно при прохождении Панамский канал.

Шлюз Гатун, смотрящий на север в сторону Атлантический океан.

В Замки Панамского канала (испанский: Esclusas del Canal de Panamá) площадь замок система, которая поднимает суда на высоту 85 футов (26 метров) на главную отметку Панамский канал 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. Замки были одними из величайших инженерное дело работы, которые когда-либо были предприняты, когда они открылись в 1914 году. Никакого другого бетонного строительства сопоставимого размера не проводилось до Плотина Гувера, в 1930-е гг.

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 Панамакс. Строительство на Проект расширения Панамского канала, который включал третий комплект замков, начат в сентябре 2007 г., закончен к маю 2016 г.^[1] и начали коммерческую эксплуатацию 26 июня 2016 года. Новые шлюзы позволяют перевозить более крупные, Новый Панамакс корабли, которые имеют большую грузоподъемность, чем могли обрабатывать предыдущие шлюзы.^[2]

Дизайн

Всего замков двенадцать. Двухступенчатый полет на Мирафлорес, и один рейс в Педро Мигель, поднимите корабли с Тихий океан вплоть до Озеро Гатун; затем тройной полет на Гатуне понижает их до Атлантический сторона. 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 границу со скоростью в Culebra Cut, поэтому на практике корабли какое-то время проходят в одном направлении, затем - в другом, используя обе «полосы» шлюзов в одном направлении за раз.

Воспроизвести медиа

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 сильного прилива и до 64,5 футов (20 м) во время сильного отлива; приливные перепады на атлантической стороне очень малы.

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, которые проходят по всей ее длине. Самый низкий из них - дренажный туннель; над ним - галерея для электрических кабелей; а кверху - проход, позволяющий операторам получить доступ к механизму замка.

Наполнение и слив

Для каждой шлюзовой камеры требуется 26 700 000 галлонов США (101 000 м³) воды для заполнения из опущенного в поднятое положение; такое же количество воды необходимо слить из камеры, чтобы снова ее опустить.^[1] В боковые и центральные стены встроены три больших водяных водопропускные трубы которые используются для переноса воды из озера в камеры, чтобы поднимать их, и из каждой камеры вниз в другую или в море, чтобы опускать их. Диаметр этих водопропускных труб начинается с 22 футов (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 наблюдается значительная турбулентность.^{[нужна цитата ]}.

Ворота

Ворота шлюзов Гатуна открываются для круизного лайнера, спускающегося в Карибский бассейн конец 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 у Мирафлорес, из-за большого диапазона приливов. 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), которые близки 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 соединительный стержень, который, в свою очередь, был прикреплен к середине ворот. Эти механизмы были заменены на гидравлические. стойки с января 1998 г., после 84 лет службы. 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 считалось важной мерой безопасности, чтобы корабли проходили через шлюзовые камеры с помощью электровозов, известных как мула (мулы, названный в честь животных, традиционно пересекающих Панамский перешеек), бегающих по стенам шлюза. Эти мулы используются для поперечного движения и контроля торможения в замках, которые узкие 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 бегают стеллажи с широкой колеей, 5 футов,^[3] к чему они приспособлен. Тяга осуществляется за счет электроэнергии, поступающей через третий рельс, проложенный ниже уровня земли на суше. У каждого мула есть мощный лебедка, управляемый 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.

Меньшие суда, такие как небольшие туристические катера и частные яхты, считаются линия переходы, при которых швартовка швартов к стенкам шлюза осуществляется вручную линейными обработчиками на судне.

Функции безопасности

Выход из строя шлюзовых ворот, например, вызванный ударами корабля, сбежавшего с ворот, может вызвать наводнение на землях ниже шлюзов, так как озеро над шлюзами (Озеро Гатун или же Озеро Мирафлорес ) стекает через замковую систему. 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 камеры шлюза, чтобы предотвратить выход корабля из-под контроля и протаранить ворота, и которые были опущены в пол шлюза, чтобы позволить кораблю пройти. Эти цепи крыльев 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, оригинальная конструкция замков имела еще одну функцию безопасности - аварийную плотины который можно было повернуть через замки на верхнем конце каждого пролета. Они состояли из качающихся мостов, от которых фермы были опущены на пол замка; Затем по этим балкам можно было спустить стальные ставни, чтобы заблокировать поток воды. Ежемесячные учения 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, процесс запирания корабля вверх или вниз можно контролировать из центральной диспетчерской, которая расположена на центральной стене верхнего пролета шлюзов. Органы управления были разработаны с самого начала, чтобы минимизировать вероятность ошибки оператора, и включают полную модель замков с движущимися компонентами, которые отражают состояние реальных затворов и клапанов шлюза. 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, 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.

Здесь на переднем плане во время строительства видны основные формы водопропускных труб; Позади виднеются возвышающиеся стены.

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

Шлюзы Гатун встроены в выемку, сделанную в холме, граничащем с озером, что потребовало выемки 5 000 000 кубических ярдов (3 800 000 кубических метров) материала, в основном камня. Сами замки были изготовлены на 2046100 кубических ярдов (1564000 м³) бетона.

Количество материала, необходимого для изготовления замков, потребовало принятия серьезных 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. Были построены электрические железные дороги для транспортировки камня, песка и цемента от доков к бетоносмесительным машинам, откуда другая электрическая железная дорога доставляла два 6-тонных ковша на канатные дороги. Меньшие постройки в Педро Мигель и Мирафлорес аналогичным образом использовали краны и паровозы.

Бетон обычно формуют в опалубка, временные конструкции, 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 г. Мирафлорес в мае 1913 г.

Морской буксир ГатунРабочий буксир с входом в Атлантический океан, используемый для буксировки барж, произвел первую пробную блокировку шлюзов 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 Озеро Гатун пересечь замки. Внизу - канал выхода в Атлантический океан (Карибское море ). Слева от существующих замков площадка для строительства нового комплекта замков с водосберегающими камерами, часть Проект расширения Панамского канала который открылся для движения в июне 2016 года.^[2]

Панамский канал

Легенда

км

ми

Атлантический океан

(Карибское море )

0

Атлантический вход,

Вход в бухту Мансанильо

8.7

5.4

Порт Колон (Кристобаль)

8.7

5.4

Порт Колон (Кристобаль)

Колон, круизный терминал, Массачусетский технологический институт, Зона свободной торговли, аэропорт

Кристобаль гавань

Атлантический пассажирский вокзал

Третий мост или же Атлантический мост

1.9

1.2

Замки Гатун

3 камеры, +26 м (85 футов)

новый Замки Агуа Клара

(3 камеры; в каждой по 3 водосберегающих бассейна)

Гатунская плотина,

Река Чагрес гидроэлектроэнергия (22,5 МВт)^[4], водосброс

24.2

15.0

Озеро Гатун

Река Гатун, дамба, мост Монте Лирио

8.5

5.3

Гамбоа

Река Чагрес,

Madden Dam, Озеро Алахуэла

с гидроэлектростанцией (36 МВт)^[4]

12.6

7.8

Culebra Cut

(Гайярская версия)

Континентальный водораздел, саммит

Столетний мост (Панамериканское шоссе, через Панама-Сити)

1.4

0.9

Педро Мигель Локс

1 камера, +9,5 м (31 фут)

новый Замки Коколи

(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

13.2

8.2

Порт Бальбоа

Дьябло, пассажирский вокзал Коросаль, Аэропорт, Железнодорожный вокзал

Бальбоа

общий

Мост Америк (Аррайджан–Панама )

77.1

47.9

Тихоокеанский вход

Тихий океан

(Панамский залив )