Устройство и принцип работы судоподъемника с водяным клином
Поперечные судоподъемники строятся на гидроузле, где между подходными каналами верхнего и нижнего бьефа имеются устойчивые крутые склоны местности.
Наклонный односкатный судоподъемник поперечной компоновки построен во Франции в 1970 г. на канале Марна-Рейн у г. Арзвиля (рис. 13.8, 13.9).
Рис. 13.8. План поперечного наклонного судоподъемника Арзвиль (Франция):
1 – камеры; 2 – полушлюзы нижнего бьефа; 3 – полушлюзы верхнего бьефа;
4 – причалы в верхнем и нижнем подходном канале; 5 – полушлюзы верхнего бьефа; 6 – пути камеры; 7 – пути противовесов; 8 – противовесы
Судоподъемник состоит из верхних и нижних подходных каналов, каждый из которых заканчивается двумя шлюзами. Под углом 90°к оси каналов проложены рельсовые пути с уклоном 1:2,4. На наклонных путях установлена судовозная камера, которая принимает суда через полушлюзы из подходных каналов и перемещает от одного бьефа к другому. В перспективе при увеличении грузопотока по каналу предполагается установить вторую камеру. После этого обе камеры будут перемещать суда параллельно, принимая каждая по судну в одном из бьефов и передавая их в другой бьеф в одно и то же время. Независимая работа одной камеры допускается только в случае, если другая камера находится на “отстое” или в верхнем, или в нижнем положении.
Рис. 13.9. Судоподъемник Арзвиль (разрез):
1 – камеры; 2 – канатные машины; 3 – пульт; 4 – противовесы; 5 – пор-тальные подъемники полушлюзов; 6 – пути камеры; 7 – пути противовесов
Системы сопряжения камеры с бьефом включают полушлюзы с воротами и портальными подъемниками. Каждый подъемник поднимает одновременно как ворота полушлюза, так и ворота камеры. Уплотнительная рама между торцом камеры и торцом полушлюза поджимается гидроцилиндрами.
В поперечном судоподъемнике у Арзвиля отсутствует система захватов камеры при остановке ее у полушлюза. Эту задачу выполняют боковые колеса камеры, которые воспринимают гидростатическое давление при открытии ворот и препятствуют смещению камеры с рельсовых путей. При движении камеры боковые подпружиненные колеса исключают ее перекос и сход с рельсовых путей.
При поперечной компоновке судоподъемника допускается устанавливать камеры на рельсовые пути крутых уклонов (до 1:1,5). Это позволяет значительно сократить время, затрачиваемое на перемещение судов между бьефами. Кроме того, поперечное перемещение камеры с судном снижает колебания воды с судном при разгоне камеры и ее торможении.
Рис. 13.10. Водоклиновый судоподъемник:
а – вход судна в лоток с нижнего бьефа; б – подъем судна в лоток; в – вход судна в верхний бьеф; 1 – лоток; 2 – щит; 3 – тележки; 4 – судно; 5 – ворота нижнего бьефа
Также для малых судов предназначен новый тип судоподъемника – водоклиновый, называемый “водяным бульдозером” (рис. 13.10).
Рис. 13.11. Передвижной щит водоклинового судоподъемника:
1 – лоток; 2 – щит; 3 – тележка; 4 – кабина водителя; 5 – штанга; 6 – буфер; 7 – портал
Судоподъемник состоит из наклонного лотка, проложенного между бьефами. Со стороны верхнего бьефа к лотку подходит канал, перекрытый воротами. Нижняя часть лотка погружается под уровень нижнего бьефа. По стенкам лотка перемещаются две тележки, соединенные порталом (рис. 13.11). К порталу подвешен плоский щит, опускаемый в наклонный лоток. Кроме того, щит соединен с тележками двумя штангами, посредством которых обеспечивается движение щита по лотку. При этом щит перемещает впереди себя клин воды, в котором размещается транспортируемое судно.
Вход судна в клин с нижнего бьефа осуществляется при поднятом щите, а с верхнего бьефа судно входит в клин через подходной канал, когда уровень воды в клине сравняется с уровнем воды в подходном канале, при этом ворота подходного канала открываются.
Уклон лотка водоклинового судоподъемника принимается равным 3-5%(1:33-1:20). Привод передвижения тележек принимается дизель-электри-ческим. Для увеличения сцепления колес с наклонной плоскостью на ободы колес установлены рифленые пневмомашины. Также с рифлением выполнены и наклонные дорожки на стенках лотка.
Перемещение водяного клина производится со скоростью 0,6-1,0 м/с. Построено два водоклиновых судоподъемника у Монтеш и у Фонсеран (1970 г.) на Южном канале, соединяющем Средиземное море с Северным (Франция). Оба судоподъемника поднимают суда грузоподъемностью350 т. Ширина наклонного лотка в судоподъемниках равна 6 м. Износ уплотнений щита и протечки воды не позволяет применять такие судоподъемники для судов больших габаритов.
Высокая пропускная способность судоподъемников, а также практически полное исключение затрат воды на шлюзование привлекает инженеров при проектировании судоходных каналов и высоконапорных гидроузлов на реках.
Так после ввода вертикального судоподъемника с механической системой уравновешивания на обводном канале реки Эльба (Германия) ведется проектирование такого же типа судоподъемника у Нидерфинов на канале Ховель-Одер. На этом канале более 80 лет успешно работает судоподъемник, однако в связи с интенсивным судоходством его пропускная способность существующего судоподъемника уже недостаточна.
Водоклиновыесудоподъемники, построены на Северном канале у Монтеш и у Фонсеран (Франция), где они заменили лестницу существующих шлюзов, камерный судоподъемник поворотного типа построен в Англии.
На гидроузле “Три – ущелья” (Китай) вертикальный судоподъемник построен параллельно двум ниткам многокамерных шлюзов, что позволяет увеличить пропускную способность судоходного комплекса.
В России наиболее перспективными гидроузлами для строительства судоподъемников являются Ангарские гидроузлы: Иркутский, Братский, Усть-Илимский, Богучанский и проектируемый Мотыгинский гидроузел. Строительство судоподъемников на построенных гидроузлах создает глубоководный Байкало-Енисейский водный путь, который может разгрузить наиболее напряженный участок Восточно-Сибирской железной дороги.
Компоновка сооружений на построенных Ангарских гидроузлах и рельеф прилегающих участков береговых склонов позволяет наиболее эффективно использовать схему уравновешенных камерных судоподъемников поперечной компоновки.
