Objekty na vodních cestách

Mezi nejvýznamnější objekty patří plavební komory popř. lodní zdvihadla.

Plavební komory

Zajišťují vertikální přemístění lodí, které jsou na hladině prostřednictvím plnění a prázdnění vymezených prostorů.

Plavební komora je podlouhlá nádrž, zpravidla obdélníkového tvaru, vybavená vraty na styku s plavení dráhou. Vrata jsou umístěná v dolním a horním ohlaví komory.

Plavební komora je napojena na plavební dráhu pomocí rejd.

Komora se plní a prázdní ovladatelnou soustavou plnění a prázdnění (obtoky, otvory ve vratech).

Hlavní části plavební komory jsou:

• vlastní komora, vytvořená zdmi různé konstrukce;
• horní a dolní ohlaví, kde jsou umístěna vrata komory s pohybovacím mechanismem a provizorní hrazení;
• soustava plnění a prázdnění komory;
• vystrojení komory.

Spád komory – mezní hranice se dnes uvažuje spád kolem 25 m.

Doba proplavení – vyplývá z plnění a prázdnění komory a má být co nejkratší.

Ohlaví – jedná se o masivní betonové objekty, schopné přenášet zatížení působící na ně a na vrata.

Obr. 102 Schéma plavební komory [4]

Plavební komory lze dělit podle různých hledisek:

• podle použitého materiálu mohou být dřevěné, zděné z kamene nebo cihel, betonové, železobetonové a ocelové (ze štětovnic);
• podle počtu proplavovaných lodí na jednolodní a vlakové;

  Obr. 103 Plavební komora jednolodní a vlaková [8]

• podle způsobu proplavování na jednosměrné nebo obousměrné;
• podle půdorysného tvaru na obdélníkové, lichoběžníkové (navrhují se výjimečně), kruhové (s několika ohlavími opatřenými vraty).

  Obr. 104 Schéma plavební komory a) lichoběžníkové, b) kruhové [8]

• Podle počtu na jednom stupni
  • vedle sebe – jednoduché (na méně frekventovaných vodních cestách), dvojité (vodní cesty s velkou kapacitou) a sdružené (dvě komory vedle sebe spojené potrubím s uzávěrem a voda se přepouští z jedné do druhé).

    Obr. 105 Plavební komory umístěné vedle sebe [8]

  • za sebou – jednostupňové (pro překonání většího spádu), vícestupňové (překonávají daný spád několika komorami umístěnými buď bezprostředně za sebou nebo s mezizdržemi, které umožňují vzájemné míjení lodí při současném obousměrném proplavování).

    Obr. 106 Schéma plavební komory jednostupňové [8]

    Obr. 107 Schéma plavební komory vícestupňové [8]

• Podle způsobu plnění mohou být navrhovány plavební komory s přímým plněním (pomocí vrat plavební komory) nebo s nepřímým plněním (pomocí obtoků).

  Obr. 108 Schéma plnění a prázdnění plavební komory A) vraty, B) obtoky [8]

Lodní zdvihadla

Na průplavech a vodních cestách jsou budována zařízení pro překonávaní spádu. Technicky nejjednodušším a provozně nejspolehlivějším zařízením ve kterém plavidla překonávají plavební stupně jsou plavební komory.

Horní hranice spádu jednostupňových plavebních komor se orientačně udává hodnotou 20 až 25 m.

Zajištění potřebného množství vody pro plavební provoz plavebních komor s velkým spádem bývá spojeno s velkými problémy, a proto se v některých případech (zejména na průplavech) se budují mechanická lodní zdvihadla u kterých je potřeba vody téměř nulová. Lze je použít pro překonávání velmi vysokých spádů až na hranici okolo 100 m.

Svislá lodní zdvihadla – plavidla lze zdvihat a spouštět svislým směrem.

Lodní železnice – plavidla lze zvedat nebo spouštět po šikmé rovině.

Výhody lodních zdvihadel při porovnání s plavebními komorami:

• možnost překonání velkých spádů;
• minimální spotřeba vody;
• velká dopravní výkonnost zařízení a tím i vodní cesty;
• vysoká rychlost překonávání spádu;
• nedochází ke kolísání hladin v přilehlých zdržích.

Nevýhody lodních zdvihadel při porovnání s plavebními komorami:

• větší náklady na zhotovení zařízení;
• technická a konstrukční složitost zařízení a nároky na přesnost a kvalitu;
• vyšší nároky na údržbu i možnost poškození;
• zvýšené požadavky na zakládání konstrukce;
• menší rozměry žlabu a toho plynoucí nutnost rozpojování lodních souprav;
• možnost proplavování pouze jednotlivých lodí.

Základní konstrukční části lodního zdvihadla:

• transportní zařízení – ocelový žlab požadovaných půdorysných rozměrů na obou koncích uzavíratelný vraty;
• vodící konstrukce – svislé vedení nebo kolejová dráha s aretačním zařízením,
• pohybovací mechanismus;
• vyvážení žlabu při jeho pohybu včetně synchronizace.

Obr. 109 Schéma pohybu a hlavní části lodního zdvihadla [8]

Svislá lodní zdvihadla

Žlab svislého lodního zdvihadla naplněný vodou má velkou hmotnost, kterou je třeba vyvážit. Podle způsobu vyvážení žlabu se rozlišují následující konstrukce lodních zdvihadel:

• zdvihadla pístová;
• zdvihadla plováková;
• zdvihadla mechanicky vyvážená protizávažím;
• zdvihadla speciální.

Pístové lodní zdvihadlo

Pohybuje se na principu hydraulického lisu.

Zdvihadlo má dvě stejné části tvořené, kromě vodících konstrukcí a pohybovacích mechanismů, i lodními žlaby.

Každý žlab naplněný vodou je podepřen jedním pístem. Pohyb žlabů je protisměrný.

Písty se pohybují ve svislých vodotěsných válcových šachtách naplněných vodou.

Obě šachty jsou vzájemně propojeny potrubím s uzávěrem.

Na horním okraji jsou šachty proti pístům dokonale utěsněny.

Šachty jsou hluboké cca 1,5H.

Obr. 110 Pístové lodní zdvihadlo [8]

Obr. 111 Schéma konstrukce pístového zdvihadla [8]

Plovákové lodní zdvihadlo

U tohoto typu lodního zdvihadla je vyvážení žlabu provedeno pomocí velkých plováků umístěných v hlubokých rozměrných šachtách pod zdvihadlem.

Plováky nesou žlab na svislých ocelových podpěrách, které mají výšku odpovídající překonávanému spádu H.

Pohybují se v šachtách naplněných vodou a celé jsou stále ponořené pod hladivou vody v šachtě. Plovákové šachty mají větší průměr a jsou hlubší (cca 3 až 4 H) než šachty pístových zdvihadel.

Rozměry plováků jsou stanoveny tak, aby jejich vztlak vyvážil lodní žlab naplněný vodou.

Pohon ve svislém směru je mechanický, pomocí čtyř otočných matic tvořících součást žlabu. Matice jsou poháněné elektromotory a otáčejí se na pevných vřetenových tyčích, které tvoří součást vodící konstrukce žlabu.

Obr. 112 Plovákové zdvihadlo u Heinrichenburgu [8]

Obr. 113 Schéma plovákového lodního zdvihadla [8]

Lodní zdvihadla s protizávažím

Jedná se o zdvihadla, která mají lodní žlab mechanicky vyvážen nejčastěji železobetonovými protizávažími zavěšenými na ocelových lanech.

Lana jsou vedena přes velká kola (kladky), která jsou otočně uložená v horní části vodící konstrukce žlabu.

Pohyb je zajištěn pomocí vřetenových tyčí, po kterých se pohybují matice pevně spojené se žlabem. Motory jsou v tomto případě umístěny na žlabu.

Obr. 114 Schéma lodního zdvihadla s protizávažím [8]

Obr. 115 Dvojité mechanicky vyvážené lodní zdvihadlo u Lůneburgu [8]

Speciální lodní zdvihadla

Jedná se např. o pneumatická lodní zdvihadla nebo kombinace svislého a šikmého lodního zdvihadla.

Můžeme zde zařadit i otočné lodní zdvihadlo.

Jeho dva lodní žlaby, které se vzájemně vyvažují, jsou umístěny na dvou otočných ramenech.

Při otáčení ramen z dolní polohy do horní musí být oba žlaby vždy ve vodorovné poloze. Mechanicky je tato poloha zajišťována pomocí ozubených kol, ozubené kolejnice a speciálních pěti zubů.

Celý vodní režim je řízen vytvořených důmyslným softwarem.

[8]>

Obr. 116 Otočné lodní zdvihadlo Falkirk ve Skotsku

Šikmá lodní zdvihadla

Šikmá lodní zdvihadla nazýváme také lodními železnicemi. Jsou schopna překonávat i největší spády.

Žlab šikmého lodního zdvihadla naplněný vodou je v čelech opatřen pohyblivými vaty.

Vodorovný žlab i s lodí je uložený na podvozcích a pohybuje se po šikmé kolejnicové dráze vedené mezi dolní a horní zdrží vodní cesty.

Podmínkou pro jejich budování je stabilní svah s konstantním sklonem.

Výhodou je:

• , že se lépe přizpůsobují daným topografickým podmínkám,
• jelikož nevyžadují vysoké nosné konstrukce nebývají problémy ani se zakládáním.

Nevýhodou je:

• , že je třeba dodržovat malé hodnoty zrychlení na začátku a zpomalení na konci dráhy žlabu, aby nedocházelo k pohybu vody ve žlabu a tím k nepříznivému zvýšení sil v úvazných lanech proplavované lodě.

Průběh proplavování lodní soupravy šikmým lodním zdvihadlem je schématicky znázorněn na obr. 117.

Obr. 117 Postup proplavení šikmým lodním zdvihadlem [8]

Podle umístění žlabu nebo plošiny vzhledem k ose kolejnicové dráhy rozlišujeme:

• šikmá lodní zdvihadla se žlabem podélně uloženým,
• šikmá lodní zdvihadla se žlabem příčně uloženým.

Šikmá lodní zdvihadla s podélně uloženým žlabem

Žlab je umístěn na masivním podvozku s velkým počtem nosných kol, a to aby bylo možno roznést velkou hmotnost žlabu na kolejnicovou dráhu.

Pohyb je zajištěn tažnými lany s protizávažím, nebo vlastním pohonem přenášeným na ozubená kola pohybující se po ozubnicové dráze viz obr. 118.

Podélný sklon kolejnicové dráhy bývá běžně v rozmezí 1:10 až 1:50.

Obr. 118 Šikmé lodní zdvihadlo s podélně uloženým žlabem, kde pohyb je zajištěn prostřednictvím ozubených kol pohybujících se po ozubnicové dráze [8]

V horním i dolním ohlaví jsou instalována pohyblivá vrata nejčastěji zdvižná stavidlová viz obr. 119.

Obr. 119 Stavidlová vrata v dolním i horním ohlaví šikmého lodního zdvihadla s podélně uloženým žlabem [8]

Šikmá lodní zdvihadla s příčně uloženým žlabem

Používají se obvykle tam, kde je třeba překonat vysokou strmou terénní překážku .

Trasa vodí cesty bývá vedená po vrstevnicích a spád vzniklý mezi nimi je potom výhodné překonat příčně situovanou kolejovou drahou kolmou na osu plavební dráhy.

Dráhy po kterých se lodní žlab pohybuje mají zpravidla velký sklon 1: 8 až 1:2 a loď se po nich pohybuje bočně (viz obr. 120).

Obr. 120 Schéma příčně uloženého žlabu šikmého lodního zdvihadla [8]

Na obou koncích je vodní cesta zakončená vraty napojená přímo na žlab , nebo je zde možné vybudovat rejdy (viz obr. 121).

Obr. 121 Úprava rejd zdvihadla s příčně uloženým žlabem [8]

Na frekventovaných vodních cestách bývají vybudovány pralelně dvě kolejové dráhy (viz obr. 122) po kterých se nezávisle na sobě pohybují dva žlaby.

Obr. 122 Šikmé lodní zdvihadlo s příčně uloženými nezávislými dvěma žlaby [8]

Oba žlaby lze vzájemně propojit a v takto vzniklém spřaženém žlabu lze proplavovat i větší soulodí.

Pohon je řešen pomocí tažných lan vedených přes bubny v horním ohlaví.