Шлюз (гидротехническое сооружение)

Судоходный шлюз — гидротехническое сооружение на судоходных и водных путях для обеспечения перехода судов из одного водного бассейна (бьефа) в другой с различными уровнями воды в них. С двух сторон ограничен затворами, между которыми располагается смежная камера, позволяющая варьировать уровень воды в её пределах.

В отличие от судоподъёмников, при использовании шлюзовых систем требуется большое количество воды, что приводит к снижению их пропускной способности и в том числе к меньшей скорости пропуска судов. Преимуществом является их более простое и дешевое в обслуживании техническое оснащение по сравнению с судоподъёмниками.

Основные сведения

Процесс пропускания судна через шлюз называется шлюзованием. Перевод судов посредством судоходного шлюза осуществляется последовательным переводом в смежную камеру после выравнивания в них уровня воды. Использование шлюзов главным образом направлено на то, чтобы сделать водные пространства с различными уровнями воды в них более пригодными для судоходства.

Каждый шлюз имеет три главных элемента:

• Герметичная камера, соединяющая верхнюю и нижнюю головные части канала и имеющая объём, достаточный для включения в себя одного, или нескольких судов. Положение камеры фиксированное, однако уровень воды в ней может изменяться.
• Ворота — металлические щиты, расположенные на обоих концах камеры и служащие для впускания и выпускания судна из камеры перед началом шлюзования и герметизирующие камеру во время шлюзования.
• Водопроводное устройство — устройство, предназначенное для наполнения, либо опустошения камеры. Как правило, в качестве такого устройства используется плоский щитовой затвор. В крупных шлюзах могут использоваться перекачные насосы.

Принцип работы шлюза следующий:

• Входные ворота открываются, и судно заходит внутрь камеры.
• Входные ворота закрываются.
• Открывается перепускной клапан, вызывая падение уровня воды в камере с находящимся в ней судном.
• Впускные ворота открываются, судно выходит из камеры.

Шлюзование длится, как правило, от 10 до 20 минут в зависимости от размера камеры и перепада уровня воды. В случае, если судно движется вверх по течению, процесс реверсируется: судно входит в полупустую камеру, затем открывается клапан, наполняя камеру водой и поднимая судно.

«Принцип работы шлюза»

Для подъёма судна:			Для спуска судна:
1-2.	Судно входит в шлюзовую камеру.		8-9.	Судно входит в шлюзовую камеру.
3.	Нижние ворота закрываются.		10.	Верхние ворота закрываются.
4-5.	Камера наполняется водой до верхнего уровня.		11-12.	Из камеры выливают воду до нижнего уровня.
6.	Верхние ворота открываются.		13.	Нижние ворота открываются.
7.	Судно выходит из шлюзовой камеры.		14.	Судно выходит из шлюзовой камеры.

При шлюзовании, как правило, стараются чередовать направление пропускания судов: после того, как судно, идущее, к примеру, вниз по течению, завершило шлюзование, в камеру с уже пониженным уровнем воды в ней может сразу же зайти судно, движущееся в обратном направлении. Таким образом не требуется выполнять лишнее заполнение либо слив воды из камеры.

Использование шлюзов в речной навигации

Использование шлюзов необходимо в случаях, когда для осуществления прохода судов создаётся искусственный обводной канал в обход таких препятствий, как пороги, плотины, дамбы и проч. Плотина увеличивает глубину водного пространства перед ней, в таком случае шлюз может быть установлен либо непосредственно в плотине, будучи её составной частью, либо в устье бьефа. Река, оснащённая такого рода сооружениями, носит название водного пути. Также с помощью установки шлюза в устье реки можно добиться того, чтобы река перестала быть подверженной влиянию приливов и отливов в крупных водоёмах, в которые она впадает. Для усовершенствования водного пути на реке используются дополнительные шлюзы:

• В верхней части обводного канала устанавливается водоспускной шлюз для предотвращения наводнений.
• Чем длиннее обводной канал, тем больше разница уровня воды в реке между началом и концом канала, таким образом очень длинный обводной канал может потребовать установки дополнительных групп шлюзов в разных местах канала (см, например, Волго-Донской канал).

Шлюзы также служат для поднятия и опускания воды в водохранилищах.

Использование шлюзов в каналах

При строительстве первых искусственных каналов, возводимых, как правило, на довольно плоских, негористых участках местности, их инженеры и строители предпочитали строить обводы в случае попадания на пути канала холмов, либо низин. Однако, удлинение канала влекло за собой чрезмерное удорожание его строительства и увеличивало длительность прохождения по нему судна. Для решения этой проблемы стали применяться шлюзы. Далее, по мере усовершенствования технических знаний и возможностей, для прохождения препятствий стали применяться всё новые решения: акведуки, туннели, дамбы. И в каждом из таких сооружений продолжили использовать шлюзы, ставшие с тех времён и по сей день неотъемлемой частью практически любого гидросооружения.

См. также

• Канал (гидрография)
• Судоподъёмник

Литература

• Шлюз, гидротехническое сооружение // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.