Наклонные односкатные судоподъемники имеют продольное или поперечное расположение камеры относительно судовозных путей. Наиболее крупный наклонный продольный судоподъемник построен у Ронкьера в Бельгии на канале Шарлеруа-Брюссель в 1968 г. Судоподъемник рассчитан на суда грузоподъемностью 1350 т, преодолеваемый перепад уровней 67,7 м. Двухниточный судоподъемник имеет две камеры, причем, каждая камера установлена на наклонные рельсовые пути и уравновешена противовесом (рис. 13.4). Масса камеры с водой составляет 5000-5700 т, а масса противовеса 5200 т. Рельсовые пути камеры расположены с уклоном 1:20. Рельсы смонтированы на бетонных стенках, а в промежутке между стенками проложены пути противовесов (рис. 13.5). Такая компоновка путей обеспечивает расхождение камеры и противовеса при их встречном движении, когда камера идет вверх, а противовес вниз, и наоборот.
Камера судоподъемника установлена на 256 безребордных колесах. Чтобы исключить смещение камеры с рельсовых путей в поперечном направлении, предусмотрена установка боковых колес. Для обеспечения равномерного распределения нагрузки на все колеса каждая пара колес объединена в тележку, подрессоренную двумя пружинами. Такое же решение по опиранию на рельсовые пути принято и для противовесов.
Со стороны верхнего и нижнего бьефов установлены полушлюзы с подъемно-опускными плоскими воротами. Привод судоподъемника включает две канатные машины, через приводные шкивы которых перекинуты восемь канатов, связывающих между собой камеру и противовес.
Продольные наклонные судоподъемники имеют судовозные пути как в сторону нижнего, так в сторону верхнего бьефа.
Наклонные двухскатные судоподъемники используются в гидроузлах, где имеют место значительные колебания уровней в бьефах. Двухскатный судоподъемник не требует устройства полушлюзов, так как сопряжение камеры с бьефами производится заходом камеры по наклонным путям, проложенным на необходимую глубину под уровни верхнего и нижнего бьефов. Для перехода камеры с одного наклонного пути на другой на стыке путей сооружается поворотное устройство (рис. 13.6).
Камера судоподъемника может быть самоходной (Красноярский судоподъемник) или иметь канатный привод (рис. 13.7). При самоходной камере предусматривается зубчатое зацепление приводных колес за зубчатые рейки, проложенные вдоль наклонных путей. Канатный привод передвижения состоит из лебедки, установленной на балке поворотного устройства. Суда перевозят в камере, размещая их в воде или на сухой тележке. В последнем случае в камере монтируются кильблочные устройства в виде деревянных брусьев, пневматических баллонов или других устройств.
Процесс перемещения судна из бьефа включает следующие операции:
- заход судна в камеру или на тележку;
- закрытие затвора в торце камеры или подвод под корпус судна кильблочных устройств;
- подъем судна в камере до поворотного устройства и остановка нем;
- разворот камеры с судном на поворотном устройстве;
- спуск судна в камере по судовозным путям до противоположного бьефа;
- выход судна из камеры в подходной канал.
Следует заметить, что в двухскатных судоподъемниках с поворотным устройством в одном из бьефов судно должно входить в камеру кормой вперед или же при входе в камеру носом в другом бьефе выходить из камеры кормой вперед. Сложная технология наводки судна, а также дополнительный путь перемещения камеры, связанный с ее переходом через гребень водораздела между бьефами, разворот камеры на поворотном устройстве – все это значительно удлиняет цикл судопропуска. Поэтому двухскатные судоподъемники используются при малых грузопотоках, а технические решения позволяют применять их в основном для малой грузоподъемности судов.
13.4. Поперечные и водоклиновые судоподъемники
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).
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.
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.
Также для малых судов предназначен новый тип судоподъемника – водоклиновый, называемый “водяным бульдозером” (рис. 13.10).
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 грузоподъемностью 350 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.
