Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Не путать с Кессоном (шлюзовыми воротами) .

Работа кессонного шлюза
Современная гравюра замка на Комб-Хей

Замок кессона представляет собой тип замка канала , в котором narrowboat сплавляется в запечатанной водонепроницаемой коробку и поднимается или опускается между двумя различными уровнями воды в канале. Он был изобретен в конце 18 века как решение проблемы, вызванной чрезмерным спросом на воду, когда обычные шлюзы использовались для подъема и опускания лодок по каналам через большие перепады высот. Таких шлюзов, каждый из которых мог бы поднимать и опускать лодки только при небольшой разнице высот в несколько футов, было бы недостаточно, когда приходилось преодолевать большие перепады высот или когда не хватало воды. Кессон (или кессон) считался одним из решений, хотя выяснилось, что современные технологии не были способны обеспечить такой тип строительства с экономической точки зрения.

Он был разработан в первую очередь для экономии воды, а также был попыткой минимизировать затраты на строительство по сравнению с другими инженерными решениями того времени. При использовании он был способен заменить до семи обычных замков. [1] Другими преимуществами конструкции были скорость спуска / подъема лодки и лишь небольшая потеря воды при эксплуатации по сравнению с обычным шлюзовым замком.

История [ править ]

Кессонный замок был впервые продемонстрирован в Оукенгейтсе на ныне потерянном участке Шропширского канала в 1792 году, где его изобретатель Роберт Уэлдон (р :? 1754 - d: 1810) построил модель в половинном масштабе. Он утверждал, что его конструкция решит проблему водоснабжения в засушливые сезоны или на больших высотах, будет дешевле, чем строительство акведуков или туннелей, и будет работать быстрее, чем количество наземных шлюзов, которые может заменить его конструкция. [2] Он запатентовал свое изобретение как «Гидростатический кессонный шлюз». Полноразмерная коробка, или «ствол», [2] , вероятно, сместила бы около 270  тонни весил около 170 тонн, включая воду в нем, поэтому для получения нейтральной плавучести потребовалось бы около 100 тонн балласта . Коробка должна быть достаточно прочной, чтобы выдерживать давление воды в 50 футов (15 м), т.е. манометрическое давление около 22 фунтов на квадратный дюйм (150 кПа) на дне камеры. [3]

Владельцы компании Kennet and Avon Canal Company проверили устройство Велдона. Угольное месторождение Сомерсет открывалось и должно было обслуживаться угольным каналом Сомерсета, впадающим в более широкую систему каналов посредством Кеннета и Эйвона, владельцы которых получили бы большую выгоду от развития. Однако угольный канал Сомерсет пострадал от серьезных проблем с водоснабжением в Комб-Хей ; Компания Kennet and Avon предложила в качестве решения нововведение Велдона. Было предложено три кессонных шлюза, каждый длиной 80 футов (24 м) и глубиной 60 футов (18 м), содержащих закрытый деревянный ящик, в который могла поместиться лодка. Этот ящик перемещался вверх и вниз в бассейне с водой глубиной 60 футов (18 м), который никогда не покидал шлюза.

Первый замок был построен в 1797 году под руководством Велдона. Устройство было продемонстрировано принцу-регенту (позже Георгу IV ), но было обнаружено, что он страдает различными инженерными проблемами, возможно, вызванными слоем грунтовой породы мягкого фуллера в этом районе. [4] [5] [6]

Метод работы [ править ]

Система зависела от погруженного, герметичного ящика (« кессон », от французского «большой ящик» [7] ), который был сильно балластирован для достижения нейтральной плавучести , поэтому при обычной работе никогда не было возможности поднять его до уровня воды до позволить спускающейся лодке плавать внутрь. Вместо этого каменная камера (« цистерна ») была построена со стенами выше уровня воды в верхнем фунте и сама полностью заполнена водой, так что даже в своем верхнем положении ящик оставался ниже поверхность. [8] Вертикально скользящая внешняя дверь закрывала камеру шлюза от верхнего фунта и удерживала воду.

Механизм управлялся с верхнего уровня. Для спуска коробку сначала заводили в верхнее положение с помощью двойного реечного механизма, а затем плотно прижимали к раме проема с помощью храповика.монтируется наверху стены. Затем была возведена внешняя дверь с другой зубчатой ​​рейкой. На этом этапе уровни воды в верхнем фунте и внутри ящика были бы примерно равными, но поскольку внутренняя дверь - дверь ящика - горизонтально открывалась наружу (как обычные ворота с одним замком), она не открывалась, если бы внешний уровень был в любой степени выше. Поэтому был предусмотрен небольшой уравнительный кран. Дверь была открыта, лодка была погружена в воду, двери закрылись, и храповик отпустил. Поскольку заходящая лодка перенесла бы свой вес воды обратно в фунт, общий вес ящика всегда был одинаковым, и не требовалось больших усилий, чтобы завести его вверх и вниз. Тем не менее, операторы могли пустить в ящик немного воды, чтобы облегчить спуск. Водяное давление против открывающихся наружу дверей держал их плотно закрытыми и водонепроницаемыми.

В нижнем положении процесс был обратным. Здесь давление воды было достаточно сильным, чтобы плотно прижать коробку к выходному отверстию. Другая зубчатая рейка (опять же управляемая сверху) подняла внешние ворота, уровни снова выровнялись, внутренняя дверь на ящике распахнулась, и лодка выплыла. Помимо неизбежных небольших утечек, в процессе не использовалось значительное количество воды.

Сравнение с лодочными подъемниками [ править ]

Дополнительная информация: Лодочный подъемник

Кессонный шлюз можно рассматривать как затопленную форму лодочного подъемника , с которым он был приблизительно одновременно. У каждого есть свои преимущества и недостатки для инженеров того времени.

Недостатками кессонного шлюза является необходимость обеспечения герметичного, затопленного и безопасного кессона, особенно если на борту остается экипаж или даже пассажиры.

Однако кессонный шлюз может быть запитан, а кессон поднят только за счет плавучести. Перекачивания балластной воды в кессон и из него достаточно, чтобы он поплыл вверх или вниз по шлюзовой камере. Вес балластной воды приблизительно равен весу поднимаемой баржи. Однако лодочный подъемник нуждается в механической подъемной системе. В большинстве вертикальных подъемных систем это также должно поднимать или опускать вес кессона и его содержание воды. Это значительно больше, чем просто баржа, и мощность для ее подъема предоставляется механически. На момент их создания паровая машина находилась в зачаточном состоянии. Паровые двигатели были разработаны как водяные насосы, но еще не для подачи механической энергии (см. Ротационный паровой двигатель). Учитывая технические ограничения того времени, подъем закрытого кессона за счет плавучести был более практичным, чем управление лодочным подъемником.

Лифты для небольших лодок могли приводиться в движение за счет водоснабжения или перекачки между двумя уравновешенными машинами. Практические примеры из них были не больше вертикального фуникулера , используемого для подъема небольших шахтных трамваев.

Размеры в исходном виде [ править ]

  • высота: 20 метров (66 футов)
  • ширина: от 3 до 6 метров (от 9,8 до 19,7 футов)
  • длина: 27 метров (89 футов)
  • зубчатая рейка: 14 метров (46 футов)
  • вращение: примерно 7 минут

Тесты [ править ]

  • № 1: февраль 1798 года: трещины
  • No 2: июнь 1798 года: успех
  • No 3: апрель 1799 года: успех
  • No 4: апрель 1799 года: успех
  • No 5: апрель 1799 года: успех, перевозка 60 пассажиров
  • No 6: май 1799 года: ящик застрял в выступающем камне

Отказ [ править ]

Вышеупомянутое испытание в мае 1799 года произошло, когда группа инвесторов находилась на борту судна, и они чуть не задохнулись, прежде чем их удалось освободить. Работы по второму шлюзу были приостановлены (третий шлюз так и не пущен), и в начале следующего года вместо него построили наклонный самолет для перевозки лодочных грузов в колесных кадрах. В конце концов, был построен пролет из девятнадцати шлюзов на более длинной трассе вверх по склону с паровой насосной станцией Boulton & Watt , способной поднять 5000 тонн воды за 12 часов, используемую для рециркуляции воды. [9]

Другие установки [ править ]

В апреле 1815 года компания « Риджентс-канал» построила двойной кессонный шлюз (или «гидропневматический шлюз» [10] ) на месте современного шлюза Хэмпстед-Роуд на севере Лондона. Конструктором был военный инженер Уильям Конгрив.. Мотивацией здесь были, в основном, проблемы с водоснабжением, но также и более быстрое прохождение судов, поскольку суда, идущие в противоположных направлениях, могли пройти через шлюз. Кессоны - всегда погруженные под воду, как в Комб-Хей - были без днища и располагались так, что их борта уходили в глубокие подводные каналы, образованные «второстепенными стенками» внутри основных стен. Вертикальное движение двух кессонов осуществлялось балансирной трубой («канал связи»), проходящей под полом шлюза между двумя камерами кессона (но с небольшим подъемом, чтобы достичь уровня воды), что привело к увеличению уровня воды в одном кессоне («сжатая вода») вытесняет воздух по трубе, вызывая соответствующее снижение уровня воды в другом.Это увеличило плавучесть последнего кессона, которая, соответственно, увеличилась при затоплении первого. Соединительная подводная цепь, проходящая через ролики, хотя сама по себе не выполняла никакой работы, контролировала относительное положение. Лодки допускались через двойные ворота; внутренние на кессоне "подогнаны по размеру [sic ] к внешним ». [11] Патент Конгрива затем предусматривал, что, достигнув« абсолютного равновесия »( нейтральной плавучести ), зубчатая рейка , съемные грузы или небольшая лебедка могут преодолевать инерцию и перемещать кессоны. практическая демонстрация на Хэмпстедроуд Конгрив позже избран развернуть воздушный компрессор рилизинг в один кессона, оцениваячто один человек может добиться подъема и опускания втрех минут-компании позволяет действовать не разрешать установку стационарных паровых двигателей . [12]Однако было обнаружено, что самое быстрое общее время составило шесть минут, и что требуемые усилия сделали оператора «неспособным к дальнейшим усилиям». Кроме того, поскольку работа устройства зависела от давления воздуха внутри кессонов (независимо от того, было ли средство их перемещения путем изменения этого давления воздуха или иным образом), когда подрядчик Генри Модслей доставил их, и было обнаружено, что они пропускают воздух, схема не удалась. В 1818 году, после многих неудачных попыток ремонта, компания заменила замки на обычные. [13] [14]

Патент, выданный 1 мая 1828 года Джонатану Брауниллу, ножовщику из Шеффилда, который в принципе работал как балансир на открытом воздухе , был описан как использование трех кессонов . Главный кессон был соединен канатами, проходящими через рифленые шкивы, с двумя меньшими уравновешивающими кессонами. Нововведение Браунилла заключалось в размещении клиньев («наклонных плоскостей») напротив верхнего и нижнего фиксированных отверстий так, чтобы по мере того, как главный кессон перемещался на место, приводимый в действие водой, добавляемой или выпускаемой из уравновешивающих кессонов, ролики, действующие на клинья, прижимали его к мягкая рамка вокруг проема. «Кондуктор» должен был управлять рычагом для освобождения роликов, когда вертикальные ворота закрываются для следующего подъема или спуска.[15]

Ни один коммерчески успешный пример так и не был построен.

См. Также [ править ]

  • Блокировка баланса
  • Наклонная плоскость канала
  • Лодочный подъемник
  • Диагональный замок
  • Кессон (водный транспорт)

Ссылки [ править ]

  1. ^ «Уровни на дне Роули» . Сомерсетширское общество угольных каналов . Проверено 6 сентября 2013 года .
  2. ^ a b Роберт Велдон, цитируется у Биллингсли, Джон (1795). "Гидростатик Роберта Уэлдона или кессон-шлюз". Общий вид сельского хозяйства графства Сомерсет (изд. 1798 г.). Лондон: Чарльз Дилли. С. 316–318. OCLC 614002204 . 
  3. ^ "Combe Hay Caisson Lock" . Королевский литературный и научный институт Бата . Дата обращения 8 августа 2016 .
  4. ^ "История Сомерсетширского угольного канала" . Угольный канал Сомерсетира (Общество) . Архивировано из оригинального 13 октября 2006 года . Проверено 8 октября 2006 года .
  5. ^ "Угольный канал Сомерсет" . Королевский литературный и научный институт Бата . Дата обращения 8 августа 2016 .
  6. ^ "История кессонного шлюза на угольном канале Сомерсетшира" . Угольный канал Сомерсетира (Общество) . Архивировано из оригинального 11 октября 2006 года . Проверено 6 октября 2006 года .
  7. ^ Оксфордский словарь английского языка, второе издание 1989 , Oxford University Press.
  8. ^ См. Диаграмму.
  9. ^ Рассел, Рональд (1971): Потерянные каналы Англии и Уэльса . Дэвид и Чарльз, Ньютон-Эббот, Англия. ISBN 0-7153-5417-5 
  10. ↑ Патент 3670, 23 марта 1813 г.
  11. ^ «Патент на способы устройства шлюзов и шлюзов для каналов и др.». Репертуар произведений искусства и сельского хозяйства . 23 : 281–285. 23 марта 1813 г. OCLC 6994343 . 
  12. ^ Спенсер, Герберт (1961). Канал Лондона: история канала Риджент . Патнэм. п. 36. OCLC 3799561 . 
  13. ↑ Фолкнер, Алан (2005): Риджентс-канал: Скрытый водный путь Лондона . Waterways World Ltd. ISBN 9781870002592 
  14. ↑ Spencer, 1961, стр. 44–45; 49
  15. ^ «Учет новых патентов». Репертуар патентных изобретений . 8 : 466. 1 мая 1828 г. OCLC 7922094 . 
  • Клубок, Кеннет Р. (1977): Угольный канал Сомерсетира и железные дороги. Дэвид и Чарльз, Ньютон Эббот, Великобритания. ISBN 0-7153-4792-6 . 
  • Улеманн, Ханс-Иоахим (2002): «Канальные подъемники и уклоны мира», Интернат, Хоршам, Великобритания. ISBN 0-9543181-1-0 . 

Внешние ссылки [ править ]

  • Сомерсетширское общество угольных каналов