Pochylnie - schemat, budowa

Pochylnie - schemat, budowa, działanie


Schemat podłużny pochylni



Schemat odcinka kanału Elbląskiego z pochylniami



Schemat całego Kanału Elbląskiego


Pochylnie - opis budowy i funkcjonowania
Pochylnia to zespół budowli hydrotechnicznych i urządzeń mechanicznych, służących do przeciągania jednostek pływających z dolnego stanowiska kanału na górne i odwrotnie.

Na każdej pochylni znajdują się następujące podstawowe obiekty i urządzenia

• urządzenia do przeciągania jednostek pływających (czyli po prostu dwa wozy jeżdżące po szynach)
• budynek maszynowni z kołem wodnym (wyjątkowo na Pochylni Całuny - z turbiną)
• rurociąg stalowy, doprowadzający wodę na koło wodne (lub turbinę)
• kanał obiegowy
• obwałowania kanału żeglugowego (Kanału Elbląskiego)
  
• filar kół linowych na górnym stanowisku
• filar kół linowych na dolnym stanowisku
  
  

Pochylnie
poprowadzone są w linii prostej, zgodnie z linią trasy kanału. Sama pochylnia składa się z dwu, równolegle - między dolnym a górnym stanowiskiem - prowadzonych torowisk. Na każdym torowisku porusza się jeden wózek. Każdy wózek ma ciężar własny 24 tony i nośność 50 ton. W przypadku jednoczesnego obciążenia obu wózków dopuszczalna nośność jednego wózka wynosi 38 ton. Tory zaczynają się na górnym stanowisku (pod wodą), jeszcze przed szczytem zapory (grobli), zamykającej dany odcinek kanału (takie rozwiązanie umożliwia po zamknięciu grobli i wypompowaniu wody prowadzenie prac remontowych bez zamykania większych odcinków kanału). Po przejściu przez szczyt pochylni opadają, dochodzą do dolnego stanowiska i również tutaj schodzą pod wodę. W części nadwodnej podtorza stanowią fundamenty betonowe ciągłe, lub fundament wykonany z betonowych bloków.

Wózki transportowe pochylni
Na każdym torze porusza się wózek, przeciągany między dolnym a górnym stanowiskiem i odwrotnie za pomocą stalowej liny, nawijanej na bęben maszyny wyciągowej. Maszyna ta czerpie energię z napędu wodnego. W celu uzyskania mocy napędowej wykorzystano różnice poziomów wody pomiędzy odcinkami kanału przy pochylni. Wózki napędza koło wodne, za pośrednictwem przekładni zębatych, walcowych.

Wózki wykonane są w konstrukcji ramowo-kratowej, oparte na czterech parach kół jednych, osadzonych na osiach ułożyskowanych w łożyskach ślizgowych. Wyposażono je w hamulce sterowane ręcznie z pomostów roboczych, znajdujących się po obu stronach. Podstawa wózka, wykonana z drewnianych belek, jest z każdej strony o około 1,5 metra dłuższa niż pomosty robocze i wystające ponad wodę elementy wózka. Ma to istotne znaczenie przy mocowaniu jachtu na wózku. Istotne jest również to, że niektóre belki są nieco wyższe niż pozostałe.

Zasady poruszania wózków
Wózki połączone ze sobą i maszyną wyciągową stalową liną. Jeden jej koniec mocowany jest do wózka od strony dolnej wody, środkowa część liny doprowadzona jest za pomocą krążków podpierających i kół linowych do koła linowego zwrotnego, zamocowanego na specjalnym filarze umieszczonym na przedłużeniu torów, na środku szerokości dolnego kanału. Drugi koniec liny, po opasaniu koła zwrotnego, doprowadzony jest w podobny sposób do drugiego wózka, łącząc się z nim również od strony dolnej wody.

Do przeciwnych (od strony górnej wody) końców wózków, mocowane są liny stalowe, które poprzez krążki podpierające oraz koła kierunkowe doprowadzone są do bębna linowego wyciągu, umieszczonego w budynku maszynowni. Liny te nawinięte są na bębnie przeciwbieżnie, dzięki czemu, przy obrocie bębna, jedna lina nawija się na bęben, druga zaś odwija. Umożliwia to jednoczesny ruch wózków na pochylni w kierunkach przeciwnych. Przeciąganie jednego wózka ze stanowiska dolnego do górnego następuje równocześnie z ruchem drugiego wózka ze stanowiska górnego do dolnego. W początkowej fazie przeciągania mechanizm jest obciążony maksymalną siłą, po minięciu punktu szczytowego pochylni przez wózek poruszający się od stanowiska górnego do dolnego, mechanizm jest częściowo odciążony.

Napęd bębna odbywa się z koła wodnego poprzez odpowiednie przekładnie zębate, walcowe. Na zewnątrz budynku maszynowni umieszczone jest koło wodne wraz ze stalową skrzynią wodną. Woda doprowadzana jest do skrzyni rurociągiem stalowym o średnicy 1000mm, z górnego stanowiska kanału. Rurociąg zamykany jest na wlocie zaworem. Skrzynia wodna wyposażona jest w zasuwy odcinające wylot wody ze skrzyni na łopatki koła wodnego.

Koło wodne o średnicy ok. 8 metrów i szerokości około 5 metrów osadzone jest na osi, ułożyskowanej w łożyskach ślizgowych. Do koła wodnego przytwierdzone jest koło zębate - wieniec, współpracujące z inną, mniejszą przekładnią zębatą, osadzoną na wale maszyny wyciągowej. Pracuje ono na dalsze przekładnie zębate wyciągu linowego, napędzające bęben - nośnik liny, przeciągający wózki na pochylni. Wyciąg zaopatrzony jest w sprzęgło kłowe i tarczę hamulca ciernego. W związku z tym, że koło wodne obraca się tylko w jednym kierunku, zmianę kierunku obrotu bębna, a tym samym jazdy wózków na pochylniach uzyskuje się przez odpowiednie sprzęgnięcie przekładni koła wodnego/maszyny wyciągowej, za pomocą sprzęgła sterowanego ręcznie.

Woda może być też zrzucana bezpośrednio do kanału obiegowego - z pominięciem koła wodnego (lub turbiny) - rurociągiem bocznym o średnicy 600mm. Wielkość przepływu wody może być regulowana za pomocą zamknięcia cylindrycznego na wlocie do rurociągu 1000mm oraz przez zasuwy skrzyni wodnej, sterowane ręcznie - przez przekładnie zębate.

Prędkość ruchu wózków i czas przejazdu
Prędkość ruchu wózków na torach pochylni różni się dzisiaj od prędkości pierwotnych, kiedy to po zbudowaniu pochylni prędkość wynosiła 5,4 km/h. Obecnie prędkość eksploatacyjna jest różna na poszczególnych pochylniach (w zależności od stanu technicznego urządzeń) i waha się w granicach 1,4 - 2,5 km/h.

Całkowity czas przejazdu po pochylniach wraz z czasem niezbędnym do umieszczenia statku na wózku waha się w granicach od 16 do 30 minut. Różnice te wynikają z różnicy w długościach poszczególnych pochylni oraz typu jednostki przeciąganej pochylnią. Czas przejazdu statku przez wszystkie pięć pochylni waha się w granicach od 105 do 120 minut.

Zużycie wody na napęd kół wodnych lub turbiny jest 5-krotnie niższe od zakładanego zużycia wody w śluzach, które miały być początkowo zbudowane zamiast pochylni.

Pochylnie umożliwiają ruch jednostek o ściśle określonych rozmiarach. Okres pracy pochylni w ciągu doby może wynosić 16 do 20 godzin (w praktyce pochylnie czynne są w sezonie od 8 do maksymalnie 10 godzin na dobę). Liczba przeciągnięć jednostek pływających i pracy pochylni w ciągu doby może być ograniczona, w związku z okresowo pojawiającymi się trudnościami z zasilaniem w wodę stanowiska szczytowego zespołu pochylni.

Na czterech pochylniach do napędu wózków służy koło wodne, na piątej - Całuny - zastosowano turbinę wodną typu Francisa. Inne elementy urządzeń mechanicznych i maszyn na wszystkich pochylniach są takie same lub różnią się w niewielkim stopniu.

Budynki maszynowni
wszędzie pozostają ściśle związane z komorami koła wodnego, w Całunach z komorą turbiny. Wszystkie wznoszone były wg standardowego modelu a różnice są niewielkie.

Kanały obiegowe
Ważną rolę odgrywają na pochylniach kanały obiegowe, których zadaniem jest odprowadzanie wody - po przejściu przez koło wodne lub rurociąg boczny - do dolnego stanowiska pochylni. Ze względu na wysokie spady wody, kanały te są bardzo starannie rozwiązane. Charakterystyczne dla nich są kamienne progi, łączone w kaskady i faliste pochylnie, zwane bystrotokami. Kanały nie idą w linii prostej, lecz w giętych, z licznymi zakrętami, ze zmianą biegu nawet o 90 stopni. Płyty denne kanałów i nabrzeży są wykonane bardzo starannie, licowane kamieniem lub betonową opaską. Budowle te wzniesiono, by ograniczyć prędkość przepływu i erozję koryt kanałowych. Służą temu również baseny, różnicowanie szerokości i głębokości kanałów, prowadzonych z reguły naturalnym spadkiem terenu, ale czasami również pod ziemią - jak na pochylni Buczyniec na odcinku 93,9 metra. W jednym przypadku, na pochylni Całuny, kanał obiegowy biegnie odcinkiem rzeki Klepiny.

Kanał przy pochylniach, urządzenia techniczne
Na górnych stanowiskach pochylni Kanał Elbląski prowadzony jest z obustronnym obwałowaniem. Jego skarpy są umacniane faszyną i kamiennym brukiem, współcześnie betonowymi płytami lub żelbetowymi deskami, czasem nawet ściankami szczelnymi Larsena. Przejścia przez wały wykonane są w postaci kamiennych schodów.

Dalby i kierownice, wyznaczające tor wodny i zabezpieczające obiekty pochylni przed uszkodzeniem przez jednostki pływające, znajdują się na każdym dolnym i górnym stanowisku. DO budowy zastosowano najczęściej pale drewniane, zastępowane później stalowymi wypełnianymi betonem oraz konstrukcje murowane z cegły. Belki odbojowe wykonywano z szyn kolejowych, z wypełnieniem drewnianymi krawędziakami.

Filary kół linowych pierwotnie wykonano jako murowane z cegły. Były one wielokrotnie remontowane i wzmacniane. W efekcie niemal wszystkie zyskały płaszcze żelbetonowe, kotwione do starej konstrukcji. Czasami, jak na Buczyńcu, na dolnym stanowisku, żelbetowe płaszcze licowano współcześnie cegłą klinkierową, co warte jest utrwalenia jako obowiązująca zasada.

Fundamenty pod koła wykonano z granitowych bloków, w nielicznych przypadkach współcześnie zastąpionych blokami betonu. Poniżej zwierciadła wody filary murowane były z ciosów kamiennych za zaprawie cementowej. Zwykle i te części konstrukcji zyskały żelbetowe płaszcze. Lewa i prawa część filara jest zwykle łączona kładką drewnianą, wspieraną na stalowych szynach. Czasami kładki te wykonano jako obrotowe, np. na Buczyńcu na dolnym stanowisku.

Filar kół linowych służy tradycyjnie do montowania na nim, obok mechanicznych elementów służących do prowadzenia lin przeciągających wózki, także do łat wodowskazów, reperów oraz krat osłaniających koła przed zanieczyszczeniami pływającymi. Montowane są tutaj również tarcze sygnalizacyjne i znaki nawigacyjne.

Awarie na pochylniach
Urządzenia na Kanale w większości są oryginalne i funkcjonujące od początku powstania Kanału. W ostatnich dziesięciu latach kilkakrotnie zdarzyły się na pochylniach awarie wyłączające je z eksploatacji na dzień, dwa a raz na ponad tydzień. Natomiast w 2009 roku awarie na pochylniach nastąpiły aż trzykrotnie: 1, 5 i 20 sierpnia. Wszystkie na pochylni Oleśnica. W każdym przypadku ruch na pochylniach był wstrzymany od jednego do kilku dni. W związku z tym planowany (i częściowo już prowadzony) jest kompleksowy remont i rewitalizacja Kanału.


materiał źródłowy: Kanał Elbląski, pod redakcją Stanisława Januszewskiego nieznacznie zmodyfikował Piotr Salecki (2009)