Panamakanalås - Panama Canal locks

Sekvens av låser og passasjer som et fartøy passerer gjennom mens de passerer Panamakanalen .

Gatun Locks, ser nordover mot Atlanterhavet .

De Panama Canal låser ( spansk : Esclusas del Canal de Panama ) er en lås system som løfter skip opp 85 fot (26 meter) til hoved heving av Panamakanalen og ned igjen. Den opprinnelige kanalen hadde totalt seks trinn (tre opp, tre ned) for skipets passasje. Den totale lengden på låsekonstruksjonene, inkludert innkjøringsveggene, er over 3 km. Låsene var et av de største ingeniørarbeidene som noen gang ble utført da de åpnet i 1914. Ingen andre betongkonstruksjoner av sammenlignbar størrelse ble utført før Hoover Dam , på 1930-tallet.

Det er to uavhengige transittfelt, siden hver lås er bygget dobbelt. Størrelsen på de originale låser begrenser den maksimale størrelsen på skip som kan passere kanalen; denne størrelsen er kjent som Panamax . Byggingen av Panamakanalens utvidelsesprosjekt , som inkluderte et tredje sett med låser, startet i september 2007, ferdig i mai 2016 og startet kommersiell drift 26. juni 2016. De nye slusene tillater gjennomføring av større New Panamax- skip, som har større lastekapasitet enn tidligere låser var i stand til å håndtere.

Design

Det er tolv låser totalt. En to-trinns flytur på Miraflores , og en enkelt flytur på Pedro Miguel, løfter skip fra Stillehavet opp til Gatun Lake ; deretter senker en trippelflytur på Gatun dem til Atlanterhavssiden . Alle tre sett med låser er paret; det vil si at det er to parallelle låser på hver av de tre låsesidene. Dette gjør i prinsippet at skipene kan passere i motsatt retning samtidig; store skip kan imidlertid ikke krysse trygt i fart i Culebra Cut , så i praksis passerer skip i en retning en gang, deretter i den andre, og bruker begge "banene" til låsen i en retning om gangen.

Spill media

24-timers tidsforløp av det øvre kammeret i Miraflores Locks

Låsekamrene er 33,53 m brede og 320 m lange, med en brukbar lengde på 305 m. Disse dimensjonene bestemmer maksimal størrelse på skip som kan bruke kanalen; denne størrelsen er kjent som Panamax. Den totale heisen (beløpet som et skip heves eller senkes med) i de tre trinnene til Gatun-låser er 25 fot (85 fot); heisen til de to-trinns Miraflores-slusene er 16 m. De enkle trinnene Pedro Miguel-låser har en heis på 9,4 m. Heisen på Miraflores varierer faktisk på grunn av ekstreme tidevann på Stillehavssiden, mellom 43 fot (13 m) ved ekstremt høyvann og 64,5 fot (20 m) ved ekstremt lavvann; tidevannsforskjeller på Atlanterhavssiden er veldig små.

Låsekamrene er massive betongkonstruksjoner. Sideveggene er fra 14 til 17 m tykke ved basene; mot toppen, der det kreves mindre styrke, avtar de trinnvis til 2,4 m. Midtveggen mellom kamrene er 18 meter tykk og huser tre gallerier som har full lengde. Den laveste av disse er en avløpstunnel; over dette er et galleri for elektriske kabler; og mot toppen er en gang som lar operatører få tilgang til låsemaskineriet.

Fylling og drenering

Hvert låsekammer krever 26.700.000 US gal (101.000 m ³ ) vann for å fylle det fra senket til hevet stilling; samme vannmengde må dreneres fra kammeret for å senke det igjen. Innebygd i side- og midtveggene er tre store vannkulverter som brukes til å føre vann fra innsjøen inn i kamrene for å heve dem, og fra hvert kammer ned til det neste, eller til sjøen, for å senke dem. Disse kulvertene starter ved en diameter på 22 fot (6,71 m) og reduseres til 18 fot (5,49 m) i diameter, store nok til å imøtekomme et tog. Cross culverts gren av fra disse viktigste culverts, kjører under låskamrene til åpninger i gulvene. Det er fjorten kryssrenner i hvert kammer, hver med fem åpninger; syv kryssrenner fra sideveggens hovedrenner veksler med syv fra midtveggen.

Vannet beveges av tyngdekraften og styres av store ventiler i stikkrørene. Hver tverr kulvert er uavhengig kontrollert. Et låsekammer kan fylles på så lite som åtte minutter. Det er betydelig turbulens i låskammeret under denne prosessen.

Gates

Portene til Gatun låser seg for et cruiseskip som tar seg ned til den karibiske enden av kanalen. Portene i begge ender av det øvre kammeret er doblet for sikkerhets skyld.

Miraflores låser

Portene som skiller kamrene i hver flygelås, må holde en betydelig vannvekt tilbake og må være både pålitelige og sterke nok til å tåle ulykker, da svikt i en port kan frigjøre en katastrofal vannflom nedstrøms.

Disse portene er enorme, fra 47 til 82 fot (14,33 til 24,99 m) høye, avhengig av posisjon, og er 7 fot (2,13 m) tykke. De høyeste portene er ved Miraflores på grunn av det store tidevannsområdet der. De tyngste bladene veier 662 t (730 korte tonn; 652 lange tonn); Hengslene i seg selv veier 16,7 t (36,817 lb). Hver port har to blader, 19,81 m brede, som nærmer seg en "V" -form med spissen oppstrøms. Dette arrangementet har den effekten at vannkraften fra den øvre siden skyver portenes ender fast. Portene kan bare åpnes når vannstanden på begge sider i driftssyklusen er lik.

Det opprinnelige portmaskineriet besto av et stort drivhjul, drevet av en elektrisk motor, som det var festet en forbindelsesstang som igjen festet seg til midten av porten. Disse mekanismene ble erstattet med hydrauliske stag som begynte i januar 1998, etter 84 års tjeneste. Portene er hule og oppdrivende, omtrent som et skipsskrog, og er så godt balansert at to motorer på 19 kW (25 hk) er nok til å flytte hvert portblad. Hvis den ene motoren svikter, kan den andre fortsatt kjøre porten med redusert hastighet.

Hvert kammer inneholder også et par hjelpeporter, som kan brukes til å dele kammeret i to. Denne utformingen muliggjør gjennomføring av mindre fartøyer, for eksempel kanalslepebåter, uten å bruke hele mengden vann. Hjelpeportene ble opprinnelig innarbeidet fordi det overveldende flertallet av alle skipene på begynnelsen av 1900-tallet var mindre enn 183 m lange og derfor ikke trengte hele lengden på låskammeret. Disse portene brukes nå sjelden; i stedet blir småbåter som turbåter, slepebåter og yachter passert i grupper.

Muldyr

En muldyr i aksjon ved Miraflores-slusene.

Fra begynnelsen av ble det ansett som en viktig sikkerhetsfunksjon at skip ledes gjennom låsekamrene av elektriske lokomotiver, kjent som mulas ( muldyr , oppkalt etter dyrene som tradisjonelt ble brukt til å krysse landegraden i Panama), som løp på låsemuren . Disse muldyrene brukes til side-til-side og bremsekontroll i låsene, som er smale i forhold til dagens skip. Fremover i og gjennom låsene leveres faktisk av skipets motorer og ikke muldyrene. Et skip som nærmer seg låsene trekker først opp til føringsveggen, som er en forlengelse av låsens midtvegg, der den blir tatt under kontroll av muldyrene på veggen før du går inn i låsen. Når den beveger seg fremover, blir det tatt flere linjer til muldyr på den andre veggen. Med store skip er det to muldyr på hver side ved baugen, og to på hver side på hekken - totalt åtte, noe som gir nøyaktig kontroll over skipet.

Selve muldyrene løper på stativspor med bred måler, 5 fot , som de er rettet mot . Trekkraft er med elektrisk kraft, levert gjennom en tredje skinne lagt under overflatenivå på landsiden. Hver muldyr har en kraftig vinsj , som drives av føreren; disse brukes til å ta inn to kabler eller betale dem ut for å holde skipet sentrert i låsen mens du flytter det fra kammer til kammer. Med så lite som 60 cm frihøyde på hver side av skipet er det nødvendig med betydelig dyktighet fra operatørenes side.

Mindre fartøy, som små turbåter og private yachter, blir tatt som håndlinjetransitt , hvor fortøyningslinjer til låsemurene håndteres manuelt av linjebehandlere på skipet.

Sikkerhets egenskaper

En svikt i låseportene - for eksempel forårsaket av et rømningsskip som rammer en port - kan frigjøre en flom på landene nedstrøms slusene, ettersom innsjøen over slusene ( Gatun Lake eller Miraflores Lake ) drenerer gjennom låsesystemet. Ekstra forsiktighet mot dette er gitt ved å doble portene i begge ender av det øvre kammeret i hver låsing; Derfor er det alltid minst to porter i hver låseflukt som måtte mislykkes for å la det høyere nivået av vann passere nedstrøms. De ekstra portene er 21 fot unna operasjonsportene.

Skjermkjede (ca 1938)

Opprinnelig inneholdt låsene også kjedebarrierer, som ble strukket over låsekamrene for å forhindre at et skip løp ut av kontroll og rammet en port, og som ble senket ned i låsegulvet for å la skipet passere. Disse skjermkjedene inneholdt forseggjorte bremsemekanismer som gjorde det mulig å stoppe et skip på opptil 10 000 tonn. Men gitt den nøyaktige kontrollen av skip som ble muliggjort av muldyrene, var det svært lite sannsynlig at disse kjedene noen gang ville være nødvendig. Med mange moderne kanalbrukere som veier over 60.000 tonn, og gitt kostnadene ved å vedlikeholde dem, ble skjermkjedene redusert i antall i 1976 og til slutt fjernet i 1980.

Utover dette hadde den opprinnelige utformingen av låsene enda en sikkerhetsfunksjon, nøddammer som kunne svinges over låsene i den øvre enden av hver flytur. Disse besto av svingende broer, hvorfra bjelkene ble senket ned til låsegulvet; stålskodder kan deretter kjøres nedover disse bjelkene for å blokkere vannstrømmen. Det ble holdt månedlige øvelser natt og dag for å sikre at disse demningene kunne settes ut i en nødsituasjon.

På slutten av 1930-tallet ble de opprinnelige demningene erstattet av nye demninger, som ble hevet ut av spor i bunnen av låskamrene, enten hydraulisk eller med trykkluft. De nye demningene ble pensjonert på slutten av 1980-tallet, og i dag er ingen nøddammer på plass.

Kontroller

Siden alt låseutstyret drives elektrisk, kan prosessen med å låse et skip opp eller ned styres fra et sentralt kontrollrom, som ligger på midtveggen til den øvre låsen. Kontrollene ble designet fra begynnelsen for å minimere sjansen for operatørfeil og inkluderer en komplett modell av låsene, med bevegelige komponenter som speiler tilstanden til de virkelige låseportene og ventilene. På denne måten kan operatøren se nøyaktig hvilken tilstand låsene og vannventilene er i.

Mekaniske låser er innebygd i kontrollene for å sikre at ingen komponenter kan flyttes mens en annen er i feil tilstand - for eksempel å åpne avløpet og fylle ventilene til et låsekammer samtidig.

Konstruksjon

Gatun Locks under konstruksjon, ca 1913

Midtveggen til Gatun låser under bygging i 1910. Mannen som står under og til høyre for kulverten illustrerer skalaen.

De viktigste kulvertformene ses i forgrunnen her under konstruksjonen; bak kan du se de ruvende veggformene.

Byggingen av slusene begynte med den første betongen som ble lagt i Gatun, 24. august 1909, av det Philadelphia-baserte selskapet Day & Zimmermann (tidligere kjent som Dodge & Day).

Gatun-slusene er bygd inn i et kutt laget i en høyde som grenser til innsjøen, noe som krevde utgravning av 5.000.000 kubikkmeter (3.800.000 kubikkmeter) materiale, for det meste stein. Låsene i seg selv var laget av 2.046.100 kubikk (1.564.000 m ³ ) betong.

Mengden materiale som trengs for å konstruere låsene, krevde omfattende tiltak for å håndtere steinen og sementen. Stein ble brakt fra Portobelo til Gatun-slusene, mens arbeidet på Stillehavssiden brukte stein som ble brutt fra Ancon Hill.

Store kabelbaner ble konstruert for å transportere betong inn i konstruksjonen på Gatun. Det ble bygd 26 meter høye tårn på bredden av kanalen, og kabler på 2,5 cm ståltråd ble trukket mellom dem for å spenne låser. Skuffer som går på disse kablene førte opptil seks tonn betong om gangen inn i låsen. Elektriske jernbaner ble konstruert for å ta stein, sand og sement fra havna til betongblandemaskiner, hvorfra en annen elektrisk jernbane bar to 6-tonns skuffer om gangen til taubane. De mindre konstruksjonene ved Pedro Miguel og Miraflores brukte kraner og damplokomotiver på lignende måte.

Betong støpes normalt i forskaling , midlertidige strukturer som gir form til betongen når den setter seg. For en enkel konstruksjon ville disse normalt være laget av tre, men omfanget av låsene krevde ekstraordinære former.

Formene til veggene besto av tårn, frontet med avstivede vertikale ark, 19 cm tykke, montert på skinner for å la låsene konstrueres i seksjoner. En del av låsen ville helles bak skjemaet, og når den ble satt, ville skjemaet bli flyttet for å gjøre neste avsnitt. Hvert av de tolv tårnene var 24 meter høyt og 11 meter bredt. Skjemaene for stikkrørene var laget av stål og var sammenleggbare slik at de kunne fjernes og flyttes etter at hver del av stikkrenne hadde satt. I alt var det 33 former for stikkrørene i midten og sideveggen, hver 3,7 m lange, og 100 mindre former for stikkrennene.

Låsene på Stillehavssiden ble ferdig først - enkeltflygningen ved Pedro Miguel i 1911 og Miraflores i mai 1913.

Den havgående slepebåten Gatun , en atlantisk slepebåt som ble brukt til å hale lektere, utgjorde den første prøvelåsen av Gatun Locks 26. september 1913. Låsen gikk perfekt, selv om alle ventiler ble kontrollert manuelt siden det sentrale kontrollbordet ennå ikke var klart.

Kart

Luftfoto av Gatun Locks, Panamakanalen. På toppen, flere fartøy som venter på Gatun Lake for å krysse slusene. Nederst er utgangskanal til Atlanterhavet ( Karibiske hav ). Til venstre for de eksisterende slusene, er konstruksjonsområdet for det nye settet med låser med vannbesparende kamre en del av Panamakanalens utvidelsesprosjekt som åpnet for trafikk i juni 2016.

Panama kanalen

Legende

km

mi

Atlanterhavet

(Det karibiske hav )

0

Atlantic Entrance,

Manzanillo Bay Breakwater inngang

8.7

5.4

Port of Colón (Cristóbal)

8.7

5.4

Port of Colón (Cristóbal)

Colón, cruiseterminal, MIT , Free Trade Zone , flyplass

Cristóbal havn,

Atlantic passasjerstasjon

Tredje bro eller Atlanterhavsbro

1.9

1.2

Gatun Locks

3 kamre, +26 m (85 fot)

nye Agua Clara Locks

(3 kamre; hver med 3 vannbesparende kummer)

Gatun Dam ,

Chagres River vannkraft (22,5 MW), overløp

24.2

15.0

Gatun Lake

Gatún River , motorvei, Monte Lirio bro

8.5

5.3

Gamboa

Chagres River ,

Madden Dam , Alajuela Lake

med vannkraft (36 MW)

12.6

7.8

Culebra Cut

(Gaillard Cut)

Kontinentalt vannskille , toppmøte

Centennial Bridge ( Pan-American Highway , via Panama City)

1.4

0,9

Pedro Miguel låser

1 kammer, +9,5 m (31 fot)

nye Cocoli Locks

(3 kamre; hver med 3 vannbesparende kummer)

1.7

1.1

Miraflores Lake

1.7

1.1

Miraflores låser

2 rom, +16,5 m (54 fot); utslipp

13.2

8.2

Port of Balboa

13.2

8.2

Port of Balboa

Diablo, Corozal passasjerstasjon, flyplass , jernbaneterminal

Balboa

Total

Amerikas bro (Arraiján– Panama by )

77.1

47.9

Stillehavsinngangen

Stillehavet

( Panama-bukten )

Legende

					Seilbar kanal (maksimalt trekk: 12,0 m)
					Ikke navigerbart vann
					Dokk, industri eller logistikkområde
					Vannstrømningsretning
					Panama Canal Railway (passasjerstasjon, godstasjon)
					By, landsby eller by