Как это сделано, как это работает, как это устроено

Самое познавательное сообщество Живого Журнала


Previous Entry Share Next Entry
Как устроены шлюзы (анимация на примере Чебоксарской ГЭС)
птица, солнце, Алексей Донской, Alek, Alexey Donskoy
alexey_donskoy wrote in kak_eto_sdelano
Оригинал взят у alexey_donskoy в Как устроены шлюзы (анимация на примере Чебоксарской ГЭС)
На этот раз не будет аналитики и проблемных вопросов, а будет таймлапс, анимация и куча фото про то, как устроены и как работают шлюзы на наших многочисленных водохранилищах.
Зачем стране нужны ГЭС, я уже рассказывал. Сейчас подробно посмотрим, как суда преодолевают немаленькие пороги возведённых плотин, чтобы попасть вверх или вниз по течению.

Посмотрите вид на Чебоксарскю ГЭС и шлюзы:




Почему шлюзы строились одновременно с плотинами, понятно.
А знаете ли вы, что сегодня во многих местах сами шлюзы и ГЭС вместе с плотиной принадлежат разным ведомствам?
ГЭС - РусГидро, а шлюзы - Росморречфлоту. Вот такая ирония приватизации.
Впрочем, что это я? Обещал без отступлений!

Тогда давайте сначала смотреть видео, а потом уже - детали на фотографиях.
Перед тем скажу только, что на шлюзы обычно экскурсий не водят, поэтому предоставленную возможность пришлось использовать на полную катушку - поставил старый Canon S3 IS над пропастью и начал таймлапс снимать:





Ну а потом ещё взял свою систему моделирования и сделал модель шлюза с анимацией, чтобы показать на модели, как ворота закрываются, откуда вода течёт и всё такое.
Ибо что такое шлюз? Это тот же бассейн из классической задачи по арифметике: в одну трубу вливается, в другую выливается. Ничего сложного!




Обратите внимание, что на речных шлюзах не требуется никаких насосов: вода наполняет шлюзовую камеру или вытекает из неё сама, стоит только открыть задвижки.
А вот на каналах, проходящих через водоразделы (как канал имени Москвы), насосы нужны (хотя не обязательно на самих шлюзах).

[Хотите посмотреть, как математическая модель этого бассейна выглядит?]
Математическая модель этого "бассейна" чуть посложнее двух труб: кроме них, ещё ведь корабликом и воротами управлять надо. И вода чтобы в трубах текла:

Модель шлюза

Что? Язык незнакомый? Ну это нормально! ;)



Всё-всё-всё, больше не буду забивать голову премудростями. Просто смотрим видео и всё увидим сами.
Правда, вмонтированная (для красоты) фотография пульта управления шлюзом - от Нижегородской ГЭС, но, думаю, наши меня за это простят! :)






Ну а теперь фотоподробности.

Напомню, что крыша машинного зала Чебоксарской ГЭС одновременно является мостом через Волгу:




Поэтому чебоксарцы и гости столицы обычно видят нашу ГЭС из окна автомобиля, а в лучшем случае (если остановиться перед мостом) примерно так:




Чтобы видеть всю красоту и мощь гидротехнического сооружения, надо подняться на гору к роще.
Туда мы в детстве приезжали на велосипедах, чтобы посмотреть на великую стройку и испытать радость труда ("это такое чувство, которое испытывает поэт, глядя на строящуюся плотину").
Ну или взобраться на Башню управления шлюзами - именно там и стоял мой фотоаппарат на штативе:


Кто забыл или в первый раз - по клику мыши фото открывается в большом размере!

Это был вид сверху. А вот сама Башня, вид снизу:




Как выглядит сей Центр?
Пульт управления немудрёный и не особо современный (но здесь этого достаточно - не аэропорт же):




Есть и ещё одна интересная система. На них видно все суда, идущие по Волге вверх и вниз (все, у которых есть ГЛОНАСС/GPS и специальные средства передачи данных).
На экране виден синий трек очередного теплохода. Мы хотели его подождать, но так и не дождались - он был далеко и шёл медленно:




Собственно, в скорости и есть основной недостаток водного транспорта. Скоропортящиеся продукты на барже не повезёшь.
Зато очень удобно везти строительные материалы. То, что сегодня их возит по автодорогам армия Камазов - просто преступление против экологии, да и здравого смысла. И нас не покидает надежда, что водный транспорт будет, в конце концов, восстанавливаться и развиваться.
Посмотрите на заглавное фото или вот на эту красивую баржу, которая входит в шлюзы Нижегородской ГЭС - какая грузоподъёмность! Чтобы перевезти столько груза Камазами из одного волжского города в другой, надо сжечь цистерны топлива и разбить сотни километров трассы...




Стоп. С разбитой трассой всё понятно, а вот с цистернами топлива? Впрочем, КПД всего судна по грубым прикидкам составляет всего 3%. Так что нынешние технологии водного транспорта существенно проигрывают грузовому транспорту (суммарный КПД около 8%) - и ещё более - железнодорожному. Поэтому пока забудьте всё, что я говорил абзацем выше - здесь требуется отдельная тема для анализа и сравнения (а я обещал здесь без аналитики и прочих отступлений)!

А пока Волга, увы, довольно пустынна:




Но мы больше не будем отвлекаться и продолжим знакомство с работой шлюза.

Вот для полноты картины вид "в пропасть" с Башни:




На первом фото была сдвоенная баржа, которая заняла весь шлюз.
А тут будет всего один маленький кораблик:




Каждому судну диспетчер шлюза указывает место, которое ему нужно занять в шлюзе - номер рыма для швартовки, а капитану большого корабля помогают следить за положением такие указатели:




Кораблик швартуется к рымам - большим поплавкам, которые ходят по рельсам в нишах стен шлюзовой камеры, поднимаясь и опускаясь вместе с водой и судном:




Наш кораблик идёт вниз, поэтому теперь необходимо закрыть верхние ворота.
На большинстве шлюзов Волжско-Камского каскада они сделаны в форме подъёмной стены:



Обратите внимание на едва показавшиеся из воды "зубцы" - это неподвижное основание, укреплённая стена, которая помогает воротам выдерживать напор громадной массы водохранилища.
Посмотрите, какое маленькое расстояние от них до верхней границы воды (4 метра)!
Судно с осадкой больше 3,6 м здесь просто не пройдёт (40 см - необходимый по регламенту запас). А если из-за маловодья, какое имело место этим летом, уровень воды в водохранилище чуть понизится, то и более мелкие суда уже не смогут пройти.
На Чебоксарской ГЭС такое жёсткое ограничение возникло из-за того, что уровень водохранилища не поднят на проектную высоту. На запланированной отметке 68 метров всю конструкцию ворот надо будет немного приподнять; при этом порог станет уже 6 м, что гарантированно хватит для всех волжских судов.

Верхние ворота вблизи:




Здесь мы видим рабочие и дублирующие их аварийные ворота одновременно (шлюз полностью заполнен водой).
Аварийные ворота нужны на случай выхода из строя или планового ремонта рабочих ворот.
Когда нет шлюзующихся судов, можно проводить регламентные работы по техобслуживанию механизмов, что мы сейчас и видим.

С помощью теодолита производится контроль прогиба ворот:




Только представьте, эта железная громадина всё-таки ощутимо прогибается под давлением воды в водохранилище - до 1,5 см аварийные и меньше сантиметра рабочие ворота!

Подъёмный механизм у ворот гидравлический:




Маслонасосы для обслуживания верхних ворот:




В шлюзах всегда много птиц:




Потому что здесь удобно подбирать рыбу, которая остаётся на поднимающихся из воды воротах:




Перейдём к нижним воротам.
Опять же на большинстве волжских шлюзов они сделаны в виде громадных двустворчатых дверей:




В закрытом состоянии двери сходятся под заметным углом, чтобы противостоять напору воды в шлюзовой камере:




На Чебоксарской ГЭС предусмотрены специальные меры, чтобы вытекающая из шлюзовой камеры вода не размывала берег. Часть сливается из-под ворот (бурлящая вода на снимке), а часть - далеко от шлюза и от берега - к середине Волги:




Чтобы избежать волн при наполнении шлюзовой камеры, здесь также предусмотрены специальные меры - сложная распределительная система, гасящая скорость потока воды и равномерно распределяющая его по шлюзу. Снаружи видна часть этих специальных камер. Они остались недостроенными, потому что тогда решили не поднимать воду до проектной отметки. Сейчас, если подъём всё-таки будет, придётся достраивать:




Наконец, вода из шлюза выпущена, можно открывать нижние ворота:






Посмотрим внимательно в окрестности нижних ворот:




Прямо под мостом, над аварийными воротами, видны рельсы, которые как будто обрываются в пропасть. Они использовались при строительстве, да и сейчас могут быть использованы - только нужно опустить большую балку, которая видна слева вверху, прямо под мостом - это не что иное, как подвижный пролёт железнодорожного моста. Он ляжет поперёк шлюза, и рельсы будут продолжены!

Что ещё интересного можно увидеть?
Например, хоздвор между шлюзовыми камерами:




И немного брутальных конструкций на закуску:






А вот и баржа выходит из шлюза:




В добрый путь!

Subscribe to  kak_eto_sdelano

promo kak_eto_sdelano march 3, 2015 06:01 46
Buy for 150 tokens
За все время существования сообщества kak_eto_sdelano (с 2011 года) я перечитал более тысячи различных производственных репортажей, как с заводов, так и из мастерских, о различных технических сооружениях и технике, как военной, так и гражданской и спортивной. Сам подготовил и…

  • 1
(Deleted comment)
Совершенно верно!
Полагаю, что всё это (за исключением некоторых особенностей конкретной ГЭС) должно быть известно и школьникам.
Однако почему-то нет, не известно. Даже если по физике проходили сообщающиеся сосуды, то немного подумать и представить, как шлюз работает - увы. Может, просто неинтересно?
Время сейчас такое - кому-то проще клип нарисовать, чем подумать над элементарной физикой.
Потому и появился пост с таким "акцентом на сообщающиеся сосуды". ;)

А если у вас есть конкретные углубленные вопросы, то пишите - достану ещё фотографий из загашника, цифры спрошу на ГЭС и т.п. Ответ найдём! :)

(Deleted comment)
Я тоже с процессом шлюзования знаком с детства. А вот со стороны шлюзовых сооружений этим летом побывал впервые. :)

Ничего нового вроде, а всё равно интересно. Хотя нет, новое есть, про рымы не знал.

А вопрос есть про водный транспорт: какова скорость баржи вверх и вниз по течению?

Про эти поплавки (рымы) не могут не знать те, кто хоть раз шлюзовался на каком-нибудь судне! Если вы ещё не путешествовали по реке, очень советую по возможности хоть маленькую экскурсию попробовать. :)

Скорость баржи по реке невелика: 16-20 км/час.
Скорость течения Волги в разных местах разная, но обычно не более 2-6 км/час

Зависит от многих факторов: тип буксира-толкача, количество и тип барж, в грузу-порожнем, скорость течения участка реки и т.д.. При всех благополучных факторах - до 10 узлов, пожалуй, максимум. В среднем - 3-5.

С самого утра лента радует интересными техническими статьями. Спасибо за материал.

И вам спасибо за внимание! :)

Существуют шлюза, где рымы не самовсплывающие и нужно перецепляться на вбитые выше и ниже. А в беломорском канале помню один еще деревянный, сталинской постройки.

О, как интересно! А фото есть?
Я ходил только по Волго-Балтийскому (в Ленинград), там везде поплавки.

Фото, к сожалению, нет. А такие рымы в Волго-Донском еще лет 8 назад встречались. Не знаю, как сейчас.

Волга-Дон у меня даже в планах не значится. А здорово было бы пройти!

спасибо, не помню про Чебоксары почти ничего, домик Чапая помню, а шлюз нет. 30 лет прошло. Яблони возле шлюза у вас или выше? Кажется помню, что не ниже

Посмотрите то, что выше: Автопробег по волжским водохранилищам и гидроузлам - может, отзовётся знакомое! По крайней мере, в Рыбинске есть что-то, похожее на сад. А в Угличе совсем шлюз в зелени утопает.

Спасибо, интересно!

(Deleted comment)
Она же и на первом :)
Судя по обилию торчащих труб и отсутствию грузовых люков - да.
И в середине тоже аналогичная. Можно разглядеть название: "Наливная-16".

  • 1
?

Log in

No account? Create an account