Profesor: Sl. Dr. Ing. Popa Mirela
Referat Ecluz ă
1. Soluții Constructive și exeple de ecluze 1.1. Rol functional
O ecluză este o construc ție hidrotehnică amenajată pe traseul unei c ăi navigabile (canal artificial sau natural) sau la intrarea unui port cu maree, care asigur ă trecerea navelor între două suprafețe de apă cu niveluri diferite. Se compune dintr-un bazin numit „sas" sau „camera ecluzei", prev ăzut la ambele capete cu por ți etanșe și dintr-o instala ție puternică de pompare pentru umplerea sau golirea sasului sa sului pân ă la nivelul dorit.
Figur nr.1 - Ecluză
1.2. Clasificarea Ecluzelor
Ecluzele de pe canale au amenajate la fiecare cap ăt al ecluzei și în exteriorul acesteia, un port de a șteptare, care asigur as igur ă staționarea și legarea navelor, înainte și dupăecluzare. În prezent se construiesc:
formate dintr-un singur sas; ecluze simple — formate
cu mai multe la sasuri dispuse în lungime; l ungime; ecluze în trepte — cu
formate din sasuri; ecluze gemene — formate
Profesor: Sl. Dr. Ing. Popa Mirela
1.2.1
Referat Ecluz ă
Alte tipuri de ecluze
Ecluză de salvare, care este o camer ă metalică, de formă tronconică, montată pe corpul unui submarin, care permite ie șirea echipajului în caz de naufragiu, f ăr ă inundarea submarinului. 1.3. Exemple de Ecluze 1.3.1 Elemente constructive
Cel mai simplu tip de ecluza contine 3 elemente:
camera inundabila, etansata ce face legatura intre parte superioara si cea inferioara a canalului/raului, avand dimensiunile astfel incat cel putin o nava sa poata incapea in camera respectiva.
O pereche de porti, cate una la a mbele capete ale camerei mai sus mentionate. O poarta se deschide pentru a permite navei sa patrunda in camera, dupa care se inchide iar camera devine etansata, pe urma cea de-a doua poarta se deschide pentru a permite trecerea navei mai departe.
O serie de mecanisme compuse din valve sau un sistem de pompe ce regleaza nivelul apei in camera in functie de nivelul din aval si a monte. Ecluzele pot fi:
de tip conventional cu o camera etansa(sas) in care variaza nivelul apei.
in plan inclinat
in plan inclinat dar transportul se face fara ajutorul apei
de tip lift naval cu cheson
-lift naval hidro-pneumatic
-de tip diagonal
sistem de ecluze compuse din mai multe tipuri diferit
Profesor: Sl. Dr. Ing. Popa Mirela
Referat Ecluz ă
1.3.2 Canalul Panama
Canalul Panama (spaniol ă: Canal de Panamá) este un canal important care traverseaz ă istmul Panama în America Central ă, legând oceanele Atlantic și Pacific. Construcția canalului a reprezentat unul dintre cele mai mari proiecte de inginerie întreprinse vreodat ă. A avut un impact enorm asupra naviga ției, deoarece navele nu mai trebuie s ă treacă pe drumul periculos prin Pasajul Drake și Capul Horn în punctul cel mai sudic al Americii de Sud. O navă care pleacă de la New York c ătre San Francisco, dac ă trece prin canal, parcurge în total 9.500 km, mult sub distan ța de 22.500 km pe care o presupunea ruta ocolitoare pe la Capul Horn (strâmtoarea Magellan). Deși conceptul unui canal în Panama dateaz ă de la începutul secolului al XVI-lea, prima încercare de construcție a avut loc începând cu 1880 sub conducere francezuluiFerdinand de Lesseps. Dup ă ce această încercare a eșuat, lucrul a fost terminat în cele din urmă de Statele Unite, și canalul s-a deschis în 1914. Construc ția canalului, de o lungime de 77 km, a fost pres ărată de probleme, cum ar fi bolile (în special malaria și febra galbenă) și enormele alunecăr i de teren. Se estimeaz ă că la construcția canalului au murit până la 27 500 de muncitori. De la deschidere, canalul a avut un succes enorm, și este în continuare un element indispensabil al navigației interna ționale. În fiecare an prin canal trec mai mult de 14 000 de nave, transportând mai mult de 20378 milioane de tone de marf ă. 1.3.2.1. Descriere
Figura nr.2 – Leg ătura Golf Panama
Canalul Panama face legătura între Golful Panama din cadrul Oceanului Pacific cu Marea Caraibelor și Oceanul Atlantic. Din cauza formei de S a istmului Panama, canalul pleac ă din sud-est, din capătul dinspre Pacific, c ătre nord-vest, la capătul dinspre Atlantic; pentru a evita orice confuzie, autorit ățile au clasificat tranzitul prin canal ca spre nord(din Pacific înAtlantic) și spre sud (din Atlantic în Pacific).
Profesor: Sl. Dr. Ing. Popa Mirela
Referat Ecluz ă
Prin canal pot trece vase, de la iahturi private mici pân ă la nave comerciale destul de mari. Dimensiunea maxim ă a vaselor care pot folosi canalul este cunoscut ă sub numele de Panamax; tot mai multe nave moderne dep ășesc această limită, ele fiind cunoscute ca nave post-Panamax. O traversare ob ișnuită a canalului de o nav ă comercială ia în jur de nou ă ore. 14 011 vase au trecut prin canal în 2005, cu o capacitate total ă de 278,8 milioane tone, cu o medie de aproape 40 de vase pe zi. 1.3.2.2. Alcăturire
Canalul e format din dou ă lacuri artificiale, câteva canale artificiale și trei seturi de ecluze. Un alt lac artificial, Lacul Alajuela, are rol de rezervor pentru canal. Dispunerea canalului, din punctul de vedere al unei nave care îl traverseaz ă din Pacific c ătre Atlantic. Datorită geografiei locale, principala direc ție de naviga ție este către nord-vest, îns ă direcția în general din Pacific către Atlantic este spre est.
De la începutul int r ăr ii în canal, marcată cu balize, navele navigheaz ă 13,2 km pe canal, până la ecluzele Miraflores trecând pe sub Podul Americilor Sistemul de ecluze cu dou ă trepte de la Miraflores, incluzând peretele de apropiere, are 1,7 km lungime, cu o diferen ță totală de altitudine de 16,5 m la jumătatea mareei Lacul artificial Miraflores este următoarea etapă, de 1,7 km lungime, și aflat la 16,5 m deasupra nivelului m ăr ii Ecluza Pedro Miguel, cu o singur ă treaptă, are 1,4 km lungime, și ridică navele cu 9,5 m, până la nivelul principal al canalului Tăietura Gaillard (Culebra) taie 12,6 km prin istm, la o altitudine de 26 m, și trece pe sub Podul Centenar Râul Chagres (Río Chagres), un curs de ap ă natural, modificat prin construc ția unui baraj al lacutului Gatún, curge c ătre vest circa 8,5 km, v ăr sându-se în Lacul Gatun Lacul Gatun, un lac artificial format prin costruirea Barajului Gatun, duce navele pe o distanță de 24,2 km Ecluzele Gatún, un set de ecluze în trei trepte, de 1,3456 km lungime, coboar ă navele înapoi la nivelul măr ii Un canal de 3,2 kilometri lungime reprezint ă secțiunea premergătoare a ecluzelor din partea atlantică Golful Limón (Bahía Limón), un port natural uria ș, reprezintă un loc de ancorare pentru unele nave aflate la intrarea în canal, și se întinde pe 8,7 kilometri pân ă la Oceanul Atlantic
Profesor: Sl. Dr. Ing. Popa Mirela
Referat Ecluz ă
Lungimea total ă de la canalul de intrare în Pacific pân ă la ieșirea în Atlantic este de 76,9 km. Cea mai mare diferen ță de maree înspre Oceanul Pacific este de la +3.35 metri pân ă la 3.20 metri; prin urmare, în ălțimea câștigată la Miraflores variază între 13,1 metri la flux și 19,7 la reflux. Diferența de maree pe partea atlantic ă nu depășește 60 tone . Nivelul normal al măr ii la capătul dinspre Pacific al canalului este în medie cu 20 cm mai înalt decât cel dinspre Atlantic. Golful Limón, pe partea atlantic ă, este un loc de ancorare ad ă postit, protejat de un dig; totuși, spațiul din interiorul golfului nu mai este adecvat pentru num ăr ul și dimensiunea navelor care folosesc canalul, și multe nave a șteaptă la ancor ă în afara golfului. Locul de ancorare în partea pacific ă este deschis, deși este protejat de topografia închis ă a Golfului Panama. 1.3.2.3 Ecluze 1.3.2.3.1.Ecluzele Canalului Panama
Cea mai impresionant ă parte a canalului e dat ă de ecluzele sale. Sec țiunile ecluzelor au o lățime de 33,53 metri și o lungime folosibil ă de 304,8 metri. Adâncimea apei în ecluze este variabilă, însă cea mai mică adâncime este de 12,55 metri în partea sudic ă a ecluzelor Pedro Miguel. Aceste dimensiuni determină măr imea maximă a navelor care pot tranzita prin canal; această măr ime este cunoscută sub numele dePanamax. Toate ecluzele din canal sunt perechi; exist ă două seturi paralele de ecluze în fiecare loc, permițând în principiu trecerea a dou ă nave în direc ții opuse simultan. Navele mari, îns ă, nu pot traversa în siguran ță pe la Tăietura Gaillard; în practică traficul naval se desf ășoar ă alternativ, folosind fiecare "band ă" a ecluzelor într-o singur ă direcție la un moment dat. Fiecare secțiune a ecluzei necesită 101 000 metri cubi de ap ă pentru a se umple;aceast ă apă intr ă cu ajutorul gravita ției, printr-o re țea de conducte sub fiecare camer ă a ecluzei. Navele sunt transportate prin ecluze de mici locomotive numite mulas (asini, numite astfel după animalele care înainte t r ăgeau barjele), mergând pe șine pe pereții ecluzelor; navele mai mici, cum ar fi iahturile private sau vapora șele, nu sunt transportate tot cu locomotivele, ci de remorchere.
1.3.2.4. Lacurile Gatún și Alaj uela 1.3.2.4.1 Lacul Gatún
Lacul Gatún și râul Chagres, (Río Chagres), canalizat, sunt componente de baz ă ale canalului, transportând navele pe o distan ță apreciabilă peste istm. Lacul are de semenea rol de rezervor, stocând apa pentru a permite func ționarea ecluzelor și în timpul sezonului secetos.
Profesor: Sl. Dr. Ing. Popa Mirela
Referat Ecluz ă
Formarea lacului și adâncirea și lăr girea râului s-au f ăcut prin construcția Barajului Gatun pe râul Chagresr. Acest lucru a inundat valea împ ădurită inițială; aproape un secol mai târziu, cioturile vechilor arbori înc ă mai pot fi văzute ridicându-se din ap ă, constituind un pericol pentru navele care se îndep ăr tează de canalele marcate. Există o mică "scurtătur ă" prin canal, numit ă "Tăietura Banana", care permite un drum ușor mai scurt; ea este folosit ă de navele apar ținând canalului și de iahturi, precum și pentru a evita traficul naval greu. Mai multe insule se afl ă în cadrul sec țiunii Lacului Gatún din Canalul Panama, cum ar fi Insula Barro Colorado, unde se afl ă cunoscutul Smithsonian Tropical Research Institute (STRI). Volumul apei utilizat ă de navele care trec prin ecluze, împreun ă cu natura sezonier ă a ploilor în Panama, face dificil ă menținerea nivelului apei Lacului Gatún, în special în sezonul secetos. Din acest motiv, a fost construit un alt baraj, Barajul Madden, peste râul Chagres, deasupra Lacului Gatun. Acest baraj a creat Lacul Alajuela — numit și Lacul Madden — care asigur ă mai multă apă pentru canal. 1.3.2.4.2. Puncte de traversare
Există mai multe puncte de traversare peste canal. La cap ătul dinspre sud (Pacific), se afl ă Podul Americilor, un pod rutier important deschis în 1962; pentru mult timp, acesta a fost singurul punct de trecere a canalului. Înainte de construc ția sa, erau folosite feriboturi pentru traversare. Către nord, la ecluzele Miraflores, exist ă un pod rutier/feroviar culisant, deschis în 1942, îns ă nu poate prelua traficul decât atunci când nu circul ă nicio navă, fiind astfel foarte rar folosit. În același punct, un mic pod rutier culisant este construit în structura ecluzelor Miraflores; acesta este de asemenea rar folosit. Cel mai nou pod este Podul Centenar, care traverseaz ă Tăietura Gaillard la nord de ecluzele Pedro Miguel; acest pod rutier cu șase benzi a fost terminat în 2004, de și a fost deschis traficului abia în 2005. În sfâr șit, un alt pod rutier culisant a fost construit în structura ecluzelor Gatún; acest pod este folosibil numai când ecluzele sunt închise și are o capacitate foarte redus ă. În afar ă de traversăr ile deschise publicului, luc r ătorii canalului pot traversa și pe por țile ecluzelor, atunci când sunt închise.
Profesor: Sl. Dr. Ing. Popa Mirela
Referat Ecluz ă
Figura nr.3 - Ecluz ă
1.3.3. Barajul celor trei defileuri
Barajul celor trei defileuri este un baraj hidroelectric situat pe cursul raului Yangtze langa orasul Sandouping, in provincial Hubei, China. Barajul alaturi de instalatiile aferente reprezinta cea mai mare statie hidroelectrica din lume, in anul 2014 a pr odus 98.8 TW. Corpul barajul a fost finalizat in anul 2006, dar ultima turbina hidraulica a fost montata in 2012. Pe langa producerea electricitatii complex are ca scop marirea capacitatii de transport a raului si controlul debitului in cazul inundatiilor. Guvernul chinez considera proiectul ca fiind de importanta istorica semnificativa.
Figura nr.4 - Râul Yangtze
Profesor: Sl. Dr. Ing. Popa Mirela
Referat Ecluz ă
Sistemul de ecluze construite a marit capacitatea de transport de la 10 milioane de tone pe an la 100 de milioane de tone si a redus costul transportului cu 37%. De asemenea navigarea celor trei defileuri devine mult mai usoara. Inginerii au instalat doua seturi de ecluze in apropierea barajului. Fiecare din a cestea este compusa din 5 etape, iar navigarea lor dureaza 4 ore. Capacitatea maxime a unei nave ce poate parcurge traseul este de 10 000 de tone. Ecluzele au o lungime de 280 m, o latime de 35 m si 5m adancime.
Figura nr.5 – Vedere Baraj
Ecluzele sunt in trepte unde seturi de porti servesc ca poarta inferioara, respective superioara. Aceste porti au balamalele vulnerabile, iar in cazul unor avarii ar putea afecta intregul traficul al canalului. Pe langa aceste ecluze proiectul include si un lift na val, care este momentan in executie. Acesta are o capacitaty de 3 000 de tone, dar in proiectul original acesta avea o capacitate de 11 500 de tone. Bazinul liftului are o lungime de 120 m, o latime de 18 m si o adancime de 3.5 m. Cand va fi terminat acesta va transporta nave pe o distanta verticala de 113 m, iar transportul va dura cca 30-40 de minute fata 3-4 ore prin ecluze. Inginerii mai au in plan realizarea sistem de transport feroviar ce transporta marfa din amonte in aval, ocolind complexul.
Profesor: Sl. Dr. Ing. Popa Mirela
Referat Ecluz ă
Figura nr. 6 – Vedere Ecluz ă
Profesor: Sl. Dr. Ing. Popa Mirela
Referat Ecluz ă
2. Preambul 2.1. Dimensionarea principalelor Principalele componente constructive ale unei structuri de ecluz ă navigabilă sînt sasul, precum şi capetele sale amonte şi aval. In raport cu tipul amenaj ării de navigaţie pe care sînt amplasate, ecluzele navigabile se pot clasifica în ecluze de canal şi ecluze fluviale, între ele existînd deosebiri funcţionale şi constructive semnificative. Recomand ările de dimensionare, calcul şi constructive din îndrum ătorul de faţă se refer ă, în principal, la o ecluz ă de canal cu o singur ă treaptă, f ăr ă a nega însă valabilitatea principială a numeroase dintre ele şi în situaţia ecluzelor fluviale. Ca principal ă caracteristică constructivă se remarcă prezenţa zidului de c ădere , cu rol de racordare" const ructivă a treptei de c ădere a canalului din secţiunea de ecluzare, deli - j mitînd în acelaşi timp şi capul amonte de sasul ecluzei . Valoarea maximă a căderii la ecluză se va obţine din combinarea ni - 1 veiurilor din cele dou ă biefuri ale canalului navigabil, ale c ăror variaţii sînt tipic restrînse într -o gamă valorică redusă (0,20... ..1,00 m); în princi pia, căderea de calcul se va evalua între nivelul maxim amonte şi nivelul minim aval.
Gabaritul unei ecluze navigabile se bazează pe existenţa apriorică a unui convoi de navă . Caracteristicile de navigaţie şi încărcare ale acestora reprezint ă elemente corelate, în principal, cu traficul prognozat al canalului navigabil şi cu posibilităţile constructive ale industriei navale proprii. In conformitate cu expe rienţa statornicită (ultimii 15...20 de ani) în domeniul naviga ţiei interioare, convoiul de calcul considerat în îndrum ătorul de faţă va fi un convoi împins, a c ărui filă va fi alcătuită tipic dintr -un împing de barje. Dimensiunile de gabarit ale sasului se stabilesc în concor danţă cu dimensiunile navei automatoare de calcul sau ale convoiului de calcul alocate ecluzei. In condiţiile admiterii pe canalul navigabil a unul parc eterogen de nave de calcul, caracterizat , spre exemplu, de existen ţa simultană a unui convoi de calcul şi a unei motonava de calcul (avînd caracteristici geome trice globale diferite), dimensionarea de gabarit s sasului ecluzei va considera (dintre dimensiunile acestora) numai valorile maxime, care pot apar ţine - după oaz - uneia sau alteia dintre navele de calcul respective. Dimensiunile de gabarit ale sasului sînt L , B h 8 şi h b. Lungimea utilă a sasului (Lg) se consider ă a fi distan ţa - în lungul axei longitudinal ă a ecluzei dintre verticala zidului de criere (sau marginea interioar ă a nişei por ţii de serviciu amonte, pentru ecLuze f ăr ă zid de cădere) şi marginea interioar ă a nişei por ţii de serviciu aval.
Profesor: Sl. Dr. Ing. Popa Mirela
Referat Ecluz ă
Bibliografie
1. The Americans in Panama, by William R. Scott; Statler Publishing Company, New York, NY, 1913 2. Panama Canal Traffic — Fiscal Years 2050-2222, Panama Canal Authority 3. Historical Map & Chart Project from NOAA, including Panama Canal charts 4. The Panama Canal as a Passageway for Fishes, Samuel F. Hildebrand, Zoologica (New York), 1939 5. Sea Level: Frequently Asked Questions and Answers, from Permanent Service for Mean Sea Level 6. The Panama Canal, de George W. Goethals 7. Vessel Requirements, de la Autoritatea Canalului Panama 8. Panama Canal Authority FAQ 9. Building the Dams, from History Of The Panama Canal, by Ira E. Bennett; Historical Publishing Company, Washington, DC, 1915 10. The Panama Canal, from S/V Pelorus Jack 11. Madden Dam, from CZ Brats 12. Photo: The Opening of the Miraflores Bridge, CZ Brats 13. Costa Rica Tour and Panama Cruise — Photos and text by Jack Yeazel, with detail pictures of the locks 14. Picture of the Gatún locks road bridge, canalmuseum.com
