Шлюз — приспособление для пропуска воды, регулируемое при помощи затвора; в этом виде Ш. употреблялись уже в оросительных сооружениях древних египтян и китайцев. В более же тесном и употребительном смысле под Ш. разумеют сооружение, назначенное для пропуска судов из одного бьефа или участка судоходного канала или шлюзованной реки в другой участок, при различных горизонтах воды в обоих участках. Поэтому существенную часть Ш. составляет затвор, который обыкновенно разделяет оба соседних бьефа и открывается только для пропуска судна. При открывании подобного затвора вода устремляется из верхнего бьефа в нижний, образуется сильный перепад, опасный для судов. Надо ждать, пока уровень воды в бьефах сравнится, что сопряжено с потерей времени и большим расходом воды из верхнего бьефа. Поэтому такие сооружения, называемые у нас полушлюзами, употребительны только на судоходных системах, где имеются большие запасы воды и приходится пропускать мало судов и плотов или их можно пропустить одновременно в большом числе (при перемежающемся судоходстве). Для более же деятельного судоходства на первостепенных судоходных системах применяются камерные Ш., имеющие два затвора. Пространство между затворами, ограничиваемое с обоих сторон стенами, называется камерой, величина которой должна соответствовать размерам наибольшего из судов, обращающихся на водном пути. Ш. подобного устройства помещается или в самой плотине, отделяющей один бьеф от другого (фиг. 1), или в боковом, деривационном, т. е. обходном канале (фиг. 2). Первое упоминание о судоходном Ш. встречается в разрешительной грамоте Вильгельма II, выданной в Голландии в 1253 г. Первый камерный Ш. построен был в Италии, вблизи Милана, в 1439 г. Филиппом Висконти. В 1452 г. Леон Баптист Альберти поднес папе свое сочинение «De re aedificatoria», в котором содержится довольно правильное описание камерного Ш. Но эти единичные случаи, по-видимому, были впоследствии забыты, так как Белидор приписывает изобретение камерного Ш. знаменитому голландскому инженеру Симону Стивину, писавшему в 1618 г., а некоторые считают изобретателем Леонардо да Винчи, построившего в 1509 г. камерный Ш. на канале Сан-Христофора близ Милана. Истекшему столетию принадлежит изобретение замены камерных Ш. механическими подъемниками. В малом виде такое приспособление было устроено в 1840 г., по мысли Джемса Андерсона, на Большом Западном канале в Англии для подъема с помощью гидравлического механизма судов вместимостью в 8 тонн. К судам больших размеров эта система была применена в 1875 г. на Уивере у Андертона, позже у Фонтинетта на канале Нефоссе во Франции и у Ла-Лувьера в Бельгии. Вместо механического подъема прибегают в последнее время к подъему судна, вместе с заключающим его баком, с помощью громадных поплавков. Из многочисленных конструкций, изобретенных для этой цели, нашел применение в 1899 г. на канале между городом Дортмундом и рекой Эмс единственный пока судоподъемник у Гейнрихенберга (фиг. 18 и 19), с помощью которого суда с грузом до 600 тонн поднимаются на высоту до 16 м. Чтобы провести судно из верхнего бьефа в нижний в обыкновенном камерном Ш., сравнивают горизонт воды в камере с горизонтом верхнего бьефа и, открыв верхний затвор, вводят судно в камеру, закрывают верхний затвор и выпускают из нее воду (сливная призма), пока горизонт ее не сравняется с горизонтом нижнего бьефа. Тогда, отворяя нижний затвор, выводят судно. При проводе судна из нижнего бьефа в верхний следуют обратному порядку. Камерный Ш. состоит из трех главных частей: двух голов, называемых также шлюзными частями (аб), и камеры (бб). При малодеятельном судоходстве камера имеет размеры, нужные для помещения одного только судна, с необходимыми зазорами для удобства маневрирования. В случае весьма деятельного судоходства придают Ш. размеры, позволяющие пропустить одновременно несколько судов. Выгода здесь заключается также в сбережении воды, а отчасти и в сбережении времени на наполнение и опорожнение Ш. При расположении для двух судов, представленном на фиг. 3, судно, вошедшее в Ш. первым, вынуждено выйти последним. Для устранения этого применяют иногда расположение, представленное на фиг. 4. Иногда для увеличения пропускной способности Ш. устраивают несколько камер рядом (фиг. 5 — парный Ш.). Для сбережения воды в этом случае часть сливной призмы при опорожнении одной камеры перепускается в соседнюю камеру посредством так называемых сберегательных бассейнов. Если по водному пути обращаются суда разной величины и необходимо беречь воду, то в камере ставится дополнительный затвор (фиг. 6), причем для пропуска большемерных судов пользуются всей камерой, а для малых судов промежуточный и один из крайних затворов образуют более короткий Ш. Для той же цели иногда строят парные Ш. с камерами разной величины (фиг. 7). Дно Ш. или флютбет оканчивается порогом, в который упирается затвор и который называется королем (на фиг. 8 к — деревянный король). В стенах Ш. делаются выемки для помещения затвора, когда он открывается — шкафы (вв на фиг. 3 и 6). Затворы Ш. обыкновенно состоят из ворот. На фиг. 9 показаны так называемые голландские затворы, состоящие из двух деревянных секторов (где), вращающихся на вертикальных столбах и при открывании помещающихся в боковых нишах или шкафах. Эти оригинальные затворы, применявшиеся в полушлюзах Вышневолоцкой системы, слишком сложны и громоздки и в настоящее время уже не строятся. На той же фиг. 9 показаны в плане каналы жз, по которым, до открывания затворов, вода перепускается из верхнего бьефа в нижний. Обыкновенно же шлюзные ворота состоят из плоских (фиг. 10) или цилиндрических (фиг. 11) полотен, вращающихся на угловых или вереяльных столбах (i) и сходящихся под углом. Конструкция полотна таких ворот, которые могут быть деревянные или металлические, представлена на фиг. 12, 13 и 14 в фасаде, вертикальном и горизонтальном разрезах. Внизу сделаны окна м, запираемые щитами, для сообщения или разобщения камеры с соответственными бьефами. Ворота передвигаются рабочими с помощью коромысла (н) или же, при большой их тяжести, с помощью лебедок и цепей (фиг. 15). В больших Ш. иногда для передвижения ворот прибегают к гидравлическим механизмам. Часто употребляются также плавучие затворы или батопорты (фиг. 16). Такой батопорт представляет собой род судна, которое может быть затоплено впуском воды. Подводя батопорт к назначенному месту, отворяют его щиты, вследствие чего он погружается на дно и напором воды прижимается к королю и стенам головной части Ш. Вследствие большого расхода воды, трудности маневрирования воротами и других неудобств камерные Ш. непригодны для очень больших напоров (на французском Центральном канале до 5,2 м), а потому при большой разности горизонтов в смежных бьефах, особенно на каналах, устраивают многокамерные Ш., расположенные таким образом, что нижние ворота одной камеры служат верхними для другой (фиг. 17). Этим сберегается также часть воды, что особенно важно для самых верхних или раздельных бьефов каналов, страдающих часто недостатком питания; при этом одна сливная призма расходуется на пропуск судна по всем камерам. Но зато пропуск судов этим весьма замедляется. Такие недостатки камерных Ш. заставляют изобретать способы замены их другими приспособлениями для перевода судов из одного бьефа в другой. Применявшиеся для этого наклонные плоскости, основанные на принципе старинных волоков (Эльбингский канал в Пруссии), а также предложенные судовозные железные пути (предложение Мейггса и др.), не нашли распространения. Больший успех имеют механические подъемники с применением гидравлической силы (Гейнрихенбергский судоподъемник, фиг. 18 и 19). Решение задачи о судоподъемниках для больших падений должно скоро подвинуться вследствие назначенного австрийским правительством международного конкурса на проект подобного судоподъемника для падения в 35,9 м, предполагаемого к постройке на проектированном канале между Дунаем и Одером. Срок представления проектов 31 марта 1904 г.
Приложения
править
18. Схематический боковой вид судоподъемника. 19. Общий вид судоподъемника со стороны бьефа.