Как называется лифт для кораблей
masterok
masterokМастерок.жж.рф
Хочу все знать
Китай опять впереди планеты всей.
В Китае в штатном режиме заработал судоподъемник для судов на гравитационной плотинной электростанции «Три ущелья», расположенной на реке Янцзы. Лифт для кораблей может поднимать их на высоту до 113 метров. Первые испытания судоподъемника прошли еще летом 2016 года. Тогда грузовое судно было поднято в верхний бьеф, время подъема составило 8 минут, – сообщает агентство Синьхуа.
Самый большой в мире судовой лифт предназначен для судов водоизмещением до 3000 т.
«Три ущелья» – крупнейшая в мире электростанция по установленной мощности – 22,5 ГВт. В 2014 году ГЭС установила мировой рекорд, тогда она произвела 98,8 млрд кВт/ч электроэнергии.
Высота подъема изменяется в зависимости от уровней верхнего и нижнего бьефов*, максимальная высота составляет 113 м, а размер подъемной камеры – 120×18×3,5 м.
Судоподъемник перемещает корабли за 30-40 минут, по сравнению с 3-4 часами, если бы они двигались через шлюзы.
Следует отметить, что подобный судоподъемник с расчетной грузоподъемностью до 1500 тонн и перепадом уровней между нижним и верхним бьефом* – 104 м. был построен в СССР в 1976 году на Красноярском гидроузле на реке Енисей. Корабельный подъемник официально был запущен в эксплуатацию в 1982 году на Красноярской ГЭС.
Лифт для корабля: как работают судоподъёмники
В истории, впрочем, бывали примеры того, как гидротехникам удавалось «переспорить» непокорный рельеф без шлюзования. В первой половине XIX века англичанин Джеймс Бриндли построил канал без перепадов высот, соединивший Манчестер с угольными шахтами Уорсли. Лодки, груженные углем, начинали путь под землей, непосредственно на одном из горизонтов шахты, выходили на поверхность через горизонтальный тоннель, пересекали долину реки Ирвелл по акведуку высотой в десяток метров и финишировали едва ли не на городском базаре. Примеру Бриндли инженеры следуют до сих пор — стоит назвать хотя бы судоходный акведук в Магдебурге длиной почти в километр, построенный в 2003 году (правда, шлюзы там есть, но лишь на входе и выходе). Но такое возможно не везде и не всегда.
Бассейн с подъемом
Построить машину, которая могла бы просто поднимать корабли вверх, без всяких шлюзов — соблазнительная идея, проблема лишь в мощности. На помощь строителям пришел закон, открытый когда-то Архимедом: погруженное тело теряет в весе столько, сколько весит вытесненная им вода. Таким образом, если отметить уровень воды в бассейне, загнать в него судно с грузом и спустить воду до прежнего уровня, то масса бассейна с «начинкой» останется той же, что и раньше. А если сделать два бассейна одного объема и соединить их рычажной или гидравлической системой так, чтобы они исполняли роль противовесов? Тогда, убавив из бассейна с баржей чуть больше воды, мы сумеем поднять его с грузом вверх. Поскольку вода наливается и сливается самотеком, то не понадобится даже двигатель — только сливная система и при ней обученный человек, образно говоря, «с затычкой» наготове.
Старейшим из дошедших до нас в целости принято считать судоподъемник Андертон в британском графстве Чешир, построенный в 1875 году. Его конструктор, инженер Эдвин Кларк, соединил два двигающихся вверх-вниз кессона гидравлической системой. Упрощенно ее можно представить как две соединенные емкости с поршнями, прикрепленными к кессонам. Как только один из них становится легче или тяжелее, система приходит в движение до тех пор, пока столбы жидкости не уравновесят друг друга. Нехитрыми расчетами инженеры добивались, чтобы равновесие наступало при разности высот 15 м — рабочая высота подъема.
Единственный в России судоподъемник действует на Красноярской ГСЭ. Богатырская машина, принадлежащая Енисейскому речному пароходству, может принять «на борт» речные суда водоизмещением до 1500 тонн.
Длина судовозной камеры составляет 90 метров, ширина 18, глубина — 2.2. метра. Масса пустой камеры — 4500 тонн, заполненной водой — 8500 тонн.
Рейс машины делится на два этапа: верхний и нижний, в промежутке между которыми судоподъемник разворачивается на поворотном круге. Длина верхнего участка около 30 метров, нижнего — до 118 метров, уклон в обоих случаях 1:10, т. е. на каждые десять метров пути по горизонтали приходится метр вертикального перемещения.
Количество тележек ходовой части — 78, колес и гидромоторов — 156. Ширина рельсовой колеи — 9 м.
«Физика шестого класса» в металле представляет собой выразительное сооружение размером с многоэтажный дом из стальных балок и труб. Судоподъемник, сработанный при королеве Виктории, исправно прослужил 108 лет. В 1983 году ветеран был остановлен из-за коррозии, вновь запущен в 2002 году после ремонта и реставрации. Сейчас это один из двух работающих судоподъемников Великобритании, наряду со знаменитым колесом Фалкирк в Шотландии — о нем мы еще скажем. Остальных одного за другим «съели» конкуренты — железные и автомобильные дороги.
Следующей страницей творческой биографии автора Андертона стала уникальная для того времени по своему размаху программа строительства судоподъемников Центрального канала в Бельгии. Правительство королевства поставило целью соединить уже построенные к тому времени каналы Шарлеруа-Брюссель и Монс-Конде, что открыло бы судоходство между реками Маас и Шельда. На одном из участков канала предстояло на семикилометровой трассе преодолеть подъем в 66 м. Система шлюзов оказалась бы слишком громоздкой. Приглашенный бельгийцами Кларк предложил построить четыре судоподъемника, каждый из которых перемещал бы суда на 15−17 м. Конструктивная схема осталась той же, что и в Андертоне — два кессона-противовеса, соединенных гидравлической системой, при подъеме одного из них другой опускается. 4 июня 1888 года король Бельгии Леопольд II торжественно открыл первый из новой серии «лифтов» Эдвина Кларка. Строительство остальных продолжалось еще шесть лет, после чего достройка была заморожена аж до 1910 года ввиду сомнений в рентабельности канала. Возобновленные работы в 1914 году были близки к завершению, но 4 августа в Бельгию вошли немецкие войска. Немцам, разумеется, тоже был нужен судоходный канал, но у них были и другие дела, что отодвинуло завершение работ еще на три года.
После войны Центральный канал наконец-то заработал так, как предполагали его строители почти за полвека до этого. Судоподъемники Кларка работают на нем по сию пору. Правда, с 2002 года они обслуживают исключительно прогулочные и спортивные суда — грузовые перевозки идут по новому Центральному каналу, проложенному параллельно старому. За XX век речные суда изрядно подросли и перестали помещаться в судоподъемники времен короля Леопольда, но, поскольку те за это время стали памятником истории, чтущим ее бельгийцам пришлось оставить старый канал как есть и построить параллельно ему новый. Проблему высот на новом канале решает один судоподъемник (Стрепи-Тьё), грузоподъемностью 1350 т против 350 у старых. Четыре подъемника Кларка, утратив логистическое значение, приобрели туристическое. В 1998 году они стали частью списка Всемирного наследия ЮНЕСКО.
Вира помалу!
К счастью, уравновесить кессон с водой можно не только другим таким же. Упоминавшийся выше Стрепи-Тьё также имеет два кессона, но движутся они независимо. Каждый висит на 120 несущих тросах, перекинутых через блоки и связанных с противовесами. Еще по три десятка управляющих тросов передают усилие от машин. В данном случае подъем кессона с судном осуществляется двигателями, а использование противовесов позволяет снизить нагрузку на них, так что машина работает только на преодоление трения. Масса кессона (объем находящейся в нем воды) подбирается так, чтобы нагрузка на тросы и сматывающие их лебедки не превышала 100 т. Поскольку масса самой камеры составляет порядка 8000 т, роль противовесов в ее движении оказывается ненамного меньшей, чем в безмашинном варианте. Такие соотношения типичны и для других случаев — так, строящийся в Германии судоподъемник Niederfinow Nord будет поднимать кессон массой около 9000 т при помощи лебедок общей мощностью 1280 кВт. Водоизмещение самого судна может достигать 2300 т. Прежний комплекс, работающий на этом месте с 1934 года, «осиливает» всего 1000 т.
Угол подъема
До сих пор мы говорили о системах, в которых перемещения совершаются строго по вертикали. Такое решение не везде удобно, тем паче, что для перехода судна из кессона в верхний бьеф и наоборот часто приходится строить специальный акведук (см. два фото справа). Уклониться от этой необходимости просто: поставив противовес и кессон на колеса и находящиеся под уклоном рельсы, можно получить практически тот же эффект.
Наклонный судоподъемник был впервые построен в Англии в 1788 году, работал на канале Кетли в Шропшире и, как многие другие, до нашего времени не дожил. Один из продолжателей его концепции — французский судоподъемник Сен-Луи—Арзвиллер, построенный в 1969 году, который заменил лестницу из 17 шлюзов на канале
Сен-Луи—Арзвиллер интересен еще одной особенностью. До сих пор мы говорили о судоподъемниках продольной схемы, в которых перевозимое располагается вдоль направления движения. Французы приняли поперечную компоновку. Соединяемые участки каналов параллельны, и гораздо проще перевозить баржу боком, чем заставлять ее дважды разворачиваться. Кроме «француза» наклонным и поперечным был лишь английский судоподъемник в Фокстоне (1900 год), не доживший до наших дней.
Особый путь
Но уж если в России где-то есть горы, то крутые, крепкие и крайне неудобные. Как вокруг Красноярской ГЭС, построенной в 1957—1972 годах на Енисее. После подъема воды в водохранилище разность высот между «верхом» и «низом» превысила сотню метров. Заметим, что отличие бьефов ГЭС от судоходных каналов еще и в том, что уровни воды не постоянны: в верхнем колебания достигают 13, в нижнем — 6,5 м. Сама плотина расположена между горами, перекрывая пробитое течением Енисея русло. Для нужд энергетики это здорово, но возможность как-то обойти естественную преграду почти отсутствует. По расчетам, цепочка шлюзов для пропуска судов растянулась бы примерно на 100 км. Но необходимость пропуска судов назревала — выше по течению начиналось строительство Саяно-Шушенской ГЭС. Гидроагрегаты для нее изготавливались на брегах Невы. Доставка рабочих колес по железной дороге была невозможна — они не вписывались в габариты. Сборка непосредственно на месте всерьез не рассматривалась — пришлось бы по разовому поводу строить крупное машиностроительное предприятие. Вот при этих обстоятельствах и появился на свет проект единственного пока российского судоподъемника.
Китайцы научились переправлять гигантские суда через реки и плотины с помощью лифта
Получайте на почту один раз в сутки одну самую читаемую статью. Присоединяйтесь к нам в Facebook и ВКонтакте.
В очередной раз китайские инженеры и архитекторы доказали, что Поднебесная впереди планеты всей. На этот раз они удивили гигантским лифтом, который в считанные минуты может поднять гигантское судно на высоту 113 метров, чтобы оно продолжило свой путь. И произошло это событие в провинции Хубэй на самой большой гравитационной плотинной гидроэлектростанции в мире «Три ущелья», расположенной на реке Янцзы. Показательный эксперимент проводился в 2016 году, тогда удалось продемонстрировать сверхскоростной подъем грузового судна. Понадобилось всего 8 минут, чтобы многотонный сухогруз подняли на верхний бьеф (канал, примыкающий к гидротехническому сооружению).
Напомним: Электростанция «Три ущелья» является не только самым масштабным и сложнейшим гидротехническим сооружением мира, но и самым тяжелым по весу рукотворным объектом. Железобетонная плотина, имеющая сплошную конструкцию, весит приблизительно 65,5 млн тонн при длине 2309 м и высоте 181 метр. На ее создание ушло рекордное количество бетона (как для строительства одного объекта) – 27,2 млн кубических метров и 463 тыс. тонн стали. Во время строительства плотины было перемещено 102,6 млн кубометров грунта. При этом ее производительность также побила мировой рекорд. В 2020 году во время сильных осадков производство электроэнергии достигло 111,8 млрд кВт/ч.
Если говорить об инновационном судоподъемнике, который требовалось внедрить на одном из участков плотины, чтобы суда могли продолжать свой путь в более динамичном темпе, то его действительно можно назвать чудом инженерной мысли. Сложно даже представить, каким должен быть лифт, чтобы поднять/спустить гигантских размеров корабль с грузом и вместе с водой, когда их общий вес достигает 3 тыс. тонн да еще и на высоту 113 метров.
Специалистам международной компании SKF и Чанцзянского института геодезии, планирования, проектирования и исследований эту сверхзадачу решить все же удалось. Они спроектировали конструкцию, состоящую из четырех железобетонных опор высотой 169 м, между которыми установлена камера-бассейн длиной 120 м и шириной 18 метров. Ее глубина составляет 3,5 м, что позволяет помещать в своеобразную лифтовую кабину даже большие сухогрузы. Для того чтобы безопасно и быстро поднять камеру с бассейном, водой и самим судном массой 15,5 тыс. тонн, предусмотрена система противовесов, усиленная электродвигателями, для уменьшения нагрузки на механизмы и тросы. Если же говорить о высоте подъема/спуска, то она всегда будет зависеть только от уровня воды в нижнем и верхнем канале, которые ведут к лифту и от него.
По сведениям авторов Novate.ru, процесс подъема лифтом теперь занимает всего 30—40 минут, против 3-4 часов шлюзования, которые приходилось проходить всем без исключения судам. Хотя некоторым лайнерам и сухогрузам не удастся испытать на себе инновационное внедрение, по техническим причинам им нужно будет как и раньше проходить пятиступенчатое шлюзование. Как утверждают разработчики, окончательный запуск лифтовой системы позволит увеличить пропускную способность гидротехнического сооружения до 6 млн тонн в год, что благоприятно скажется на экономике и рентабельности предприятия.
Примечательно: Китайские инженеры не являются первопроходцами в этом вопросе. Так, например, на Красноярской ГЭС (на реке Енисей) в 1976 году был построен первый и единственный в СССР и России судоподъемник, который мог переправлять корабли весом до 1,5 тыс. тонн. Максимальная высота подъема красноярского лифта составляет 104 м, длина бассейна 113 м, ширина — 26 м, а глубина 2,2 метра.
В Китае можно увидеть не только чудеса инженерии, но и примеры глупости и жадности людей, которые в погоне за наживой оказываются у разбитого корыта, вернее сказать, среди оживленного шоссе, причем вместе со своим домом:
Это не единственный уникальный проект, который смогли реализовать в Поднебесной. И следующие 8 прогрессивных инноваций и амбициозных разработок, являются ярким тому подтверждением.
Понравилась статья? Тогда поддержи нас, жми:
Лифт для кораблей
Сен-Луи-Арзвиллер является наклонным судоподъемником, который находится на канале Марна-Рейн, который пересекается в Вогзы во Франции, между такими городами как Арзвиллер и Сен-Луи, оба находятся в департаменте Мозель.
История у данного судоподъемника достаточно интересна. Еще при Людовике XVI рассматривалось соединить два бесейна реки Сены и Рейна, однако проект был передвинут на другой время и уже в 1826 году был разработан инженером-строителем Барнабе Бриссоном. В 1838 году под руководством инженера Шарль-Этьень Комминьон приступили к работе по строительству судоходного канала в Марна-Рейн.
Давайте узнаем, что же было дальше …
«>
Во время строительство работникам встретились ряд природных препятствий, даже хребет Северной Вогзы. И по этому канал проходил через Сверский перевал и был в виде лестницы из 17 судоходных шлюзов длиной в 4 километра с перепадом в высоте 44,56 метра, на то время что бы пройти его занимало около суток. Между шлюзами перепад высоты составлял примерно 2,6 метра. У каждого шлюза находился государственный служащий, который жил неподалеку от него, так как государство предоставляло ему дом. Почему именно возле работы? Потому что, работал он 7 дней в неделю, не меньше 12 часов в день.
Канал был очень узким по этому не могло одновременно пройти 2 баржи. В результате объявился международный конкурс, в котором представили самые различные проекты судоподъемников. И был выбран поперечный судоподъемник. В то время существовал по такому подобию всего один наклонный судоподъемник в графстве Лестершир, Англия, который построен в 1900 году.
Судоподъёмник представляет собой стальную ванну (кессон), длина которой 41,5 м, ширина — 5,5 м, глубина — 3,2 м (полный объём 730 м³) и весом 900 тонн, скользящую вверх и вниз (имеется 32 стальных колеса) по наклонным направляющим длиной 120 метров. Средняя скорость движения равна 0,6 м/с (2,2 км/ч)
Вся система работает за счёт действия двух 450-тонных противовесов, которые крепятся к ванне 14 тросами (диаметром 2,7 см) каждый. К тому же подъёмник имеет два электромотора по 120 лошадиных сил (90кВт) каждый, за счёт которых осуществляется контроль за скоростью подъёма или спуска.
Судоподъёмник Сен-Луи — Арзвиллер способен перевозить 39 барж в сутки. Время спуска или подъёма — 4 минуты, а общее время на одно судно составляет 20 минут, за которые необходимо пройти 4 подъёмных ворот (двое на кессоне и по одному на каждом уровне).
Первоначально было запланировано два кессона, но в связи с падением интенсивности перевозок посредством водного транспорта, был построен всего один. Однако снижение транспортных торговых перевозок частично компенсируется туристическими экскурсиями и обслуживанием прогулочных катеров (около 150 000 посетителей в год). Если в 1979 году торговых судов было зарегистрировано 2 914, а прогулочных всего 521, то в 2004 году торговых — 284, а прогулочных — 6 624
Лифты для кораблей или как преодолеть ГЭС
Еще задолго до века “угля и пара” водная логистика стала главным двигателем торговли. Начиная, конечно же, с внутренних артерий – рек и озер. Пожалуй еще столетие или меньше назад это имело типичные трудности: пороги, отмели и водоразделы. Часть из них частично решались путем рытья каналов, возведения дамб и плотин, организации волоков. При этом появление и строительство шлюзов вместо сухопутной перевозки (волок) было еще зачаточным из-за посредственных возможностей материаловедения и технологий той поры.
От века “угля и пара” в век “стали, нефти и электричества”
Лишь в XX столетии началось масштабное перекрытие рек, полностью или частично судоходных. Первопричиной была электроэнергетика – выработка электричества на все более крупных ГЭС тогда, до времени атомных открытий, виделась самой перспективной. Заодно это решало на будущее водоснабжение растущего рядом населения и его потребностей, улучшало судоходство, а главное, помогало регулировать водный баланс во времена засухи или паводков. Тогда и пригодились все прежние идеи с наработками преодоления судами плотин, вот только масштабы и сложность работ оказались на порядки больше.
Главная проблема начиналась с выбора места под плотину – необходимо было связать воедино геологию, рельеф и экономическую географию. Это привело к появлению двух основных типов для перехода судов: через шлюзование (одно-, многокамерное) или вариации сухопутного перемещения.
Почему Москва “порт пяти морей”
Именно благодаря системе каналов с вереницей шлюзовых камер. Мало того, что сама Москва-река за счет поступления таким способом воды из бассейна Волги стала по-настоящему судоходной, многомиллионный мегаполис вместе со всеми своими пригородами надолго лишены даже намека на трудности с водоснабжением населения.
Чем более плоский рельеф, тем проще: меньше затрат и легче возводить шлюзовые камеры. Соответственно, времени и расходов на заполнение водой или ее откачку (слив) уходит не так много. Что позволяет пропускать больше судов.
Технические параметры шлюзов Панамского канала послужили для официального нарицательного наименования целого класса грузовых судов – PANAMAX. То есть танкеры и сухогрузы, которые могут проходить через него. Поэтому остальные, у кого больше ширина с осадкой, туда могут даже не соваться.
Сложности начинаются, когда высота плотины возрастает все выше. Такие активно начали строить со второй половины прошлого века. Поначалу проблему решали последовательной цепочкой шлюзовых камер. Вот только после расчетов затрат на строительство и эксплуатацию, не во всех случаях такое решение смотрелось подходящим. Поэтому в новом технологическом качестве была “реанимирована” стародавняя идея волока.
По суху, аки по воде
При всей своей “оригинальности” и даже невероятности, такой вариант обещал быть более интересным. Тем более техническое развитие это уже позволяло: поставить само судно или даже шлюзовую камеру вместе с ним на транспортную тележку.
Кстати, вариантов в случае небольших водных каналов и маломерных судов теперь больше всего. И появились они первыми, ведь яхтинг это немаленький и весьма сладкий бизнес-рынок. Есть даже своеобразные водные “лифты”, “фуникулеры”. Или такие, как шотландское “Фолкеркское колесо”. Веретенообразный судоподъемник из двух разнесенных по концам шлюзовых камер соединяет акведук и канал.
Наиболее распространенный вариант, наклонные продольные или поперечные (“фуникулерные”): эдакий аквариум на колесах с шлюзовыми воротами по концам, который перемещается вверх и вниз по специальным путям. Уклон и их длина при этом могут быть разными. В России такой единственный – на плотине Красноярской ГЭС.
Растут в высоте и лифтовые судоподъемники. Причем есть также парные, так как сам такой принцип позволяет через закон всемирного тяготения сэкономить затраты на подъем за счет одновременного спуска. До недавнего времени звание самого высокого носил Стрепи-Тиу, бельгийский 73-метровый подъемник между реками Шельда и Маас. С 2016 пальма первенства принадлежит “лифту” через китайскую плотину “Три ущелья” на Янцзы – 113 м!
Роль внутренних водных путей в торговле и туризме лишь продолжает расти. Что понуждает их развивать и дальше: строить новые каналы, плотины и судоподъемники. Шлюзы, разумеется, по-прежнему востребованы, но не всегда оправданы.