Судоходные шлюзы. Как это сделано, как это работает, как это устроено Принцип работы шлюза физика

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? [

Если у вас дома есть две стеклянные или прозрачные пластмассовые трубочки да подходящая резиновая трубка, вы можете сделать интересный эксперимент. Вставьте в резиновую трубку две стеклянные с обеих сторон и согните вашу конструкцию в виде буквы U. Налейте в трубочки воды. Как бы вам теперь ни пришлось поднимать и опускать трубочки, вода в них всегда останется на одном уровне. Такие трубочки называют сообщающимися сосудами.

Сколько подобных наблюдений мы могли бы сделать вокруг себя! Вот, например, узбекский крестьянин прокладывает мотыгой путь воде из арыка. Он ловко возводит и разрушает земляные перегородки, направляя воду то в одну выемку, то в другую. И всякий раз вода будет течь до тех пор, пока ее поверхности в соседних выемках не выровняются.

Отличный пример сообщающихся сосудов - шлюзы. Если вам приходилось плавать на речном корабле по большим рекам - Волге, Дону, Днепру, - то вы, конечно, с интересом выбегали на палубу, когда корабль заходил в шлюз. Закрываются огромные ворота. При подъеме мощные насосы закачивают в шлюзовую камеру воду, пока ее уровень не совпадет с уровнем водохранилища. Надо опуститься - воду сбрасывают в нижнее течение реки, и корабль плавно снижается вместе с ней. Ворота открылись, вода на одном уровне - вперед!

Очень часто принцип сообщающихся сосудов используют в фонтанах. Если бак с водой находится выше отверстия присоединенного к нему шланга или трубы, то вода из отверстия будет бить вверх. И тем сильнее, чем больше разность уровней воды в баке и у отверстия. Попробуйте сами сделать подобный фонтан.

Где надо устраивать плотины?

Куда текут реки? Конечно, в озера, моря, океаны. Но можно ответить по-другому - они текут туда, где ниже уровень поверхности Земли. Значит, если мы хотим накопить воды, создатьводохранилище, то нужно реку перегородить. Этим люди занимались издревле, строя дамбы, насыпи, плотины. Со временем возникла целая наука, занимающаяся проектированием и расчетами гидросооружений.

От самой древней плотины, возведенной в Египте примерно 4500 лет назад, до современных циклопических плотин, перекрывших самые крупные реки мира, - огромная дистанция. Просто земляной вал - и гигантская железобетонная перемычка. В нынешних плотинах предусмотрены электростанции, водосливные туннели, регулирующие уровень воды, а также шлюзы для судоходства.

Не всегда места для постройки плотин выбирались удачно. На равнинных реках приходилось затапливать водой огромные площади плодородных угодий, заливать леса и даже переносить села и города. Намного выгоднее строить плотины для гидростанций на высокогорных реках. На них удается получить большой напор воды для вращения турбин, а заливаемые площади - намного меньше.

Правда, огромные массы скопившейся в ущельях воды грозят воздействовать на прочность горных пород. Все эти проблемы лишний раз свидетельствуют о том, насколько важно заранее все точно рассчитать. Чтобы предугадать, какие могут быть последствия таких построек, ученые и инженеры изготовляют модели участков рек и на них проводят эксперименты.

В последние десятилетия появились так называемые приливные гидростанции. Для их работы перегораживают плотиной узкие заливы на берегу океана. Во время прилива и отлива вода, проходя через плотину, заставляет вращаться турбины, производящие электроэнергию.

Судоходный шлюз - гидротехническое сооружение на водных путях для обеспечения перехода кораблей из одного водного бассейна в другой с различными уровнями воды в них. Например, из водохранилища в реку. Посмотрим, как проходят шлюз большие корабли.

1. Это Волжская ГЭС. В составе гидроузла здесь есть две шлюзовые камеры. Вот сухогруз входит в подводной канал

2. Сухогруз «Сормовский 3064» заходит в шлюзовую камеру

3. По команде из диспетчерской он прижимается к одному из бортов шлюзовой камеры

4. Створки камеры закрываются под наблюдением сотрудника

5. Сотрудник шлюза смотрит, чтобы во время закрытия между створок не попал посторонний предмет:

6. Створки шлюзовой камеры закрыты. В шлюзовую камеру начинает поступать вода

7. Через несколько минут шлюзовая камера заполняется водой

8. Лишняя вода перетекает в водосброс

9. Швартовочная команда сухогруза

10. Вид с диспетчерской башни на верхние камеры шлюза

11. Нижние камеры шлюзы

12. Пассажирский теплоход «К.Минин» выходит из верхней шлюзовой камеры

13. Вид на водоотводный канал нижних шлюзовых камер

14. Ворота шлюза, общий вес которых составляет 390 тонн. За полвека здесь было осуществлено почти 423 тысячи шлюзований, через створки главных ворот прошли 950 тысяч судов. Общий объем грузоперевозок превысил 802 миллиона тонн

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.

Башни управления шлюзом, узкие при взгляде на них сбоку, обращены фасадом друг к другу. Шесть колонн вдоль фасада как бы поддерживают мощный парапет. На парапете каждой башни - выразительные скульптуры, посвященные труду инженеров, проектировавших и строивших канал.

Перед тем как начнется шлюзование, познакомимся кратко с устройством и действием шлюзов.

Хотя шлюзы выглядят по-разному, что зависит от их архитектурного оформления, но все они устроены в общем по одному принципу и служат для подъема и спуска судов там, где образуется резкая разница уровней воды.

Шлюз - это большая прямоугольная камера, обычно бетонная, имеющая с двух сторон ворота. Одни ворота отделяют ее от водохранилиша либо от той части канала, где уровень воды выше, - как говорят, от верхнего бьефа. Другие ворота отделяют камеру от той части реки или канала, где уровень воды ниже, т. е. от нижнего бьефа.

Наше судно вошло в шлюз. Нам надо опуститься на одну "ступеньку" к Волге. Вахтенный начальник поворачивает рукоятку ключа автоматического управления шлюзованием. Он затратил на это усилий не больше, чем нужно затратить, допустим, для перестановки с места на место чернильного прибора. Но сколько механизмов, послушных сигналу, начали действовать друг за другом!

Там, где только что прошло наше судно, поднимается из воды сегментный затвор - верхние ворота шлюза. Затвор может двигаться только вверх и вниз; теперь он отделил камеру шлюза от верхнего бьефа. В тот же момент электрический сигнал привел в действие механизмы, управляющие щитами-заслонками водопроводных галерей, соединяющих камеру шлюза с нижним бьефом. Щиты приподнялись. Вода хлынула по трубам в нижний бьеф. В камере она быстро убывает, а вместе с ней опускается и судно. Как только уровни в камере и нижнем бьефе сравнялись, открываются нижние ворота. Судно может продолжать путь.

А как действуют механизмы, если судну нужно не опуститься, а подняться на одну "ступеньку"?

После того как оно вошло в камеру и нижние ворота закрылись, вахтенный поворачивает рукоятку ключа в другом направлении. Опускаются щиты водопроводных галерей. Затем механизмы немного приподнимают сегментный затвор и в камеру начинает течь вода. Если бы верхние ворота открывались обычным путем, то в первые минуты она била бы в образовавшуюся щель таким мощным потоком, что судно вряд ли могло бы уцелеть.

Когда уровни воды в шлюзе и верхнем бьефе сравнялись, поплавок-автомат "докладывает" об этом, и механизмы снова приводят в движение сегментный затвор. На этот раз он опускается в глубокую подводную нишу. Тотчас зажигается зеленый огонь светофора. Над "спрятавшимся" затвором судно выходит на верхний бьеф.

Многое из того, что здесь описано, вы можете увидеть сами при прохождении шлюзов, которых на вашем пути встретится немало. Правда, вы не увидите находящегося в башне черного блестящего пульта управления шлюзом, не увидите и всех механизмов, но теперь вы в общих чертах знаете, как они действуют.