Устройство шлюза

Шлюз 

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 располагается смежная камера, позволяющая варьировать уровень воды в её пределах. 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.

Процесс пропускания  судна через шлюз называется шлюзованием. 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 в 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 пустую камеру, затем открывается клапан, наполняя камеру водой и поднимая судно.

При шлюзовании как правило стараются чередовать направление пропускания судов: после того, как судно, идущее, к примеру, вниз по течению, завершило шлюзование, в камеру 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.