Главная Технологии Техника Оружие Адреналин Мастер- класс Российская наука Карта: 1 2 3 4 5 6 7 Технологии - Панамский канал 2.0

Шире, безопаснее, технологичней
Мировое судоходство набирает обороты, размеры судов растут, и сейчас это чудо инженерной мысли, чудо человеческих организационных способностей, то, что принято запросто называть «большой канавой», не справляется с возложенными на него обязанностями. Пришло время существенно расширить эту водную артерию. Энергия из воздуха

К концу августа пробки из судов, ожидающих своей очереди на входах в Панамский канал с атлантической и тихоокеанской стороны, стали приносить заметный ущерб. Каждый день вдоль океанского горизонта по обе стороны канала выстраивался целый флот, собранный из кораблей со всего мира. В среднем более сорока крупных судов, под завязку загруженных товаром – многие из них раза в три превышали размерами футбольное поле, – вставали на якорь, дожидаясь разрешения на вход. С атлантической стороны это в основном суда, везущие зерно из американской глубинки. Они спешат на азиатские рынки. Суда в очереди на тихоокеанской стороне доверху загружены дальневосточными автомобилями и электроникой, предназначенными для Восточного побережья США. Некоторым из них приходилось ждать пропуска по целой неделе – и это при том, что один день эксплуатационных расходов для такой махины может достигать $40 000. Без паники!

Прошло 93 года с тех пор, как Панамский канал был открыт для коммерческих перевозок. Это чудо света было спроектировано еще до того, как на кульманах появились первые эскизы «Титаника», когда братья Райт еще только учились летать, и его создатели не могли даже вообразить, что через их детище пойдет такой грандиозный поток грузов (см. статью об истории Панамского канала в «ПМ» №7’2006 и в онлайн-архиве на сайте). Каждый год канал пропускает 14 000 судов, то есть около 280 миллионов тонн, что составляет 5% всех общемировых океанских грузоперевозок. Канал уже эксплуатируется круглые сутки с нагрузкой, достигающей 90 процентов от теоретической максимальной пропускной способности, его руководство напрягает последние силы, чтобы справиться с поставленной задачей. Космос: новости

Сейчас, когда общемировые грузоперевозки переживают настоящий бум, ведущие пароходства готовы платить хорошие деньги за право воспользоваться этим 80-километровым проходом через Панамский перешеек. В самые тяжелые моменты руководство канала осмеливалось иной раз объявлять аукционы, на которых решалось, какие суда пойдут первыми. 26 августа пароходство компании British Petroleum побило рекорд для нефтеналивных танкеров, заплатив $220 300 всего лишь за то, чтобы их судно перескочило к началу очереди. Если эти деньги суммировать со стандартной платой за проход по каналу, получится, что на этот раз переход из океана в океан обошелся компании в $400 000. Впрочем, такие цены никого уже не удивляют – это был четвертый за неделю рекорд для нефтеналивных танкеров. Проводящий полимер

Августовская пробка наглядно показала, что сегодня этот канал жизненно важен для всех океанских грузоперевозок в мировом масштабе, а какого-либо рода задержки оказываются крайне болезненными. Очередь начала расти, когда администрация канала решила временно перекрыть движение по одной из двух магистралей шлюзового каскада «Гатун» для рутинных регламентных работ. Такие регулярные ремонтные работы абсолютно необходимы, поскольку серьезная авария на шлюзах способна привести к катастрофическим последствиям. Сейчас Панамский канал становится подобен любому устаревшему мосту или автомагистрали. Жизненно важная артерия с годами превратилась в узкое «бутылочное горлышко», приносящее множество проблем. Наноманхэттен

В течение многих лет по всему миру строились торговые суда, специально рассчитанные под шлюзовые камеры канала, которые составляют ровно 33 метра в ширину. Судно должно было вписываться в шлюз так же плотно, как кубик льда вставляется в формочку, из которой его только что вышибли. Этот класс судов получил название «панамакс», и основная часть грузов, идущих по каналу, лежит в трюмах именно таких судов. С другой стороны, по всему свету строятся и другие суда, с размерами, превосходящими заданный стандарт. Их принято называть «постпанамакс», и они уже не впишутся в габариты канала. (В Северной Америке, если грузы идут в обход Панамского канала, их обычно направляют по территориям США или Канады, используя обычные железнодорожные эшелоны.) Космос: новости

К 2011 году суда такого класса будут составлять 37% от общего числа контейнеровозов. Для руководства Панамского канала в разговорах о поколении «постпанамакс» всегда слышится отзвук кладбищенского колокола. Они наводят на мысль, что недалеко то время, когда их канал станет никому не нужен. Нет пилота – нет проблем

Проложенный через Египет Суэцкий канал уже сейчас пропускает на 20% больше грузов, чем Панамский, а доходов приносит в два с лишним раза больше. Этот бесшлюзовый проход между миром Европы и миром Азии способен пропускать такие супертанкеры, рядом с которыми самые крупные суда, идущие поперек Панамского перешейка, кажутся просто карликами. Сердце времени

Однако Панама не собирается допустить, чтобы ее канал превратился в застойное болото, и в октябре 2006 года законодатели этого государства подавляющим большинством голосов одобрили план расширения и модернизации канала, выделив на это $5,25 млрд. В проект включается строительство двух новых одномагистральных трехступенчатых шлюзовых каскадов – один при входе со стороны Атлантики, а второй – со стороны Тихого океана. Для того чтобы соединить уже существующие каналы с новыми шлюзами, будут прорыты еще два судоходных канала, а старые фарватеры расширены и углублены. Чтобы оценить масштаб работ, скажем, что строителям придется переместить 130 млн. м3 грунта и скальной породы – этого объема хватит для того, чтобы 130 раз подряд доверху заполнить «Эмпайр Стэйт Билдинг». Новый канал будет достаточно широк, чтобы по нему проходили суда класса «постпанамакс», а общая пропускная способность должна удвоиться. Самые само...

Перекресток океанских дорог Ингениаторы

Самое больше официальное здание в Панаме – это не президентский дворец и не Национальная ассамблея, а здание Управления Панамского канала – величественная, крытая черепицей постройка, возвышающаяся на вершине подобного пирамиде холма у входа в канал со стороны Тихого океана. Это здание было торжественно открыто в 1914 году – тогда в нем размещался штаб американского Управления Панамского канала. С 1999 года, когда власть над каналом была передана Панаме, в этом здании поселилось панамское руководство каналом, АСР (это аббревиатура испанского названия), представляющее собой что-то вроде отдельного министерства в рамках панамского правительства. Идеальный свет

Это величественное сооружение вполне соответствует той роли, которую играет канал в жизни Панамы. Великая водная магистраль формирует 14% от всего валового дохода крошечной тропической страны, а общее значение этого предприятия невозможно переоценить. «Трудно себе представить еще хоть одну такую страну, где можно было бы указать на один-единственный объект такой всеобъемлющей важности, какую имеет этот канал для Панамы», – говорит Ричард Вайнио, начальник порта Тампы. Вайнио, как его отец и дед, вырос в Панаме и всю жизнь проработал на канале. «Это не просто экономика, это не просто бизнес. Образ канала – главное в сердцах и умах жителей Панамы». Нанодиод и нанобатарея

За стенами АСР чиновники сидят за теми же громадными квадратными столами, которые сто лет назад были установлены для того, чтобы главный инженер канала майор инженерных войск США Джордж Готалс и другие руководители могли расстелить на них безразмерные топографические планы и чертежи-»синьки». Заместитель директора АСР Мануэль Бенитез излагает соображения, толкающие предприятие к расширению. «Сейчас наш канал работает как часы, – говорит он, – но количество проходящих через него судов приближается к физическому пределу возможностей всей этой постройки». Бенитез отмечает, что сама идея расширения и модернизации канала витала в воздухе буквально с того момента, когда он был пущен в эксплуатацию. В 1939 году Соединенные Штаты приступили к землеройным работам, предполагая расширить канал для прохода военных кораблей нового поколения, однако проект был остановлен в связи с началом Второй мировой. Человек, который поставил мир на лыжи

Нынешняя администрация перебрала десятки вариантов, пока не вернулась к мысли завершить те работы, которые Америка вела в эпоху Великой депрессии. «Все русла, прокопанные американцами со стороны Атлантического океана, и сейчас вполне пригодны к использованию, – говорит Бенитез. – С тихоокеанской стороны мы можем воспользоваться ими хотя бы частично». В Агентстве полагают, что весь проект можно завершить через 7–8 лет с привлечением всего 7000 рабочих (в 10 раз меньше, чем при строительных работах с 1904 по 1914 год). Космос: новости

Самое дерзкое в этом проекте – его масштаб. Новые шлюзовые камеры, отлитые из армированного бетона, должны составлять 420 м в длину, 60 м в ширину и 18 м в глубину, а в целом каждый шлюзовой комплекс протянется в длину на 2,4 км. «Эта система своими размерами намного превзойдет все существующие сейчас в мире шлюзы, – говорит Аугустин Ариас, главный инженер АСР, – хотя сами технические приемы, которые мы рекомендуем использовать, широко применяются повсюду». Невидимая связь

Даже в тропической стране, где ежегодно выпадает до 2500 мм осадков, самая главная задача для инженеров – экономия пресной воды. С этим природным ресурсом в Панаме становится все более напряженно. «Проблема состоит не в поступлении воды с дождями, – объясняет Бенитез, – а в ее сохранении. Рукотворное водохранилище Гатун – это озеро с площадью водного зеркала 430 км2. Запасы воды в нем пополняются во время семимесячного сезона дождей. Однако не следует забывать, что бассейн канала снабжает питьевой водой 95% обитающего вдоль него населения, а сведение лесов сильно повлияло на качество и количество водного стока». Полный газ

Впрочем, самой большой статьей расхода в балансе пресной воды оказывается сам канал. Для регулярного заполнения шлюзов ему требуется в день по 8 млрд. литров (8 млн. тонн) пресной воды. Если выполнить план по расширению канала и построить новые шлюзы увеличенного объема, но действующие по традиционным принципам, расход пресной воды должен удвоиться. Один из способов решить эту проблему – построить новые плотины и таким образом создать новые водохранилища – влечет за собой неразрешимые проблемы. Если залить водой новые территории, придется переселять с насиженных мест не просто отдельных обитателей, а целые районы, множество населенных пунктов, а это, в свою очередь, чревато немалыми политическими осложнениями. Элементы воды

Еще в 1999 году делегация от управления каналом посетила шлюзы Хохенварте на Эльбе в Германии. Там они увидели готовое решение своей проблемы – вода, прошедшая через шлюз в ходе подъемно-опускных работ, частично возвращалась назад для повторного использования. «Вот тут-то мы и сказали себе: ‘Ага!’, – рассказывает Рауль Бростелла, капитан порта АСР. – Мы ведь и в самом деле можем повторно использовать ту воду, которая обычно сбрасывается в океан». Согласно проекту, когда уровень в шлюзах будет понижаться, 60% сливаемой воды должно задерживаться в трех неглубоких бассейнах, соседствующих с каждой шлюзовой камерой. Эта вода будет использоваться для частичного заполнения шлюзовых камер при проходе следующих судов вверх по каналу. В результате получится так, что, хотя в новые шлюзовые камеры будет вмещаться на 65% больше воды, чем вмещается в старые, общий расход воды должен быть на 7% меньше. Кроме того, руководство канала намеревается несколько поднять уровень озера Гатун, в результате чего появится возможность ежедневно расходовать лишних 2 млн. тонн воды. Делая стремительные пометки в блокноте, Бенитез объясняет, что, пропуская в обычном режиме через новые большие шлюзы сразу по нескольку судов среднего тоннажа, можно будет существенно разгрузить старые шлюзы, в которых сейчас расходуется неадекватное количество воды. Впрочем, даже если обе магистрали нужно будет запустить на полную катушку, «пропускная способность каналов исчерпается раньше, чем наличные запасы воды». Башня Солнца

Пусть лошадки отдохнут История гигантских роботов

Двустворчатые водозапорные ворота, используемые в нынешних шлюзах, недалеко ушли от тех, которые в XV веке Леонардо да Винчи зарисовал в своих блокнотах, – просто два массивных щита, поворачивающихся на петлях, вмурованных в стенки шлюза, и стыки, самоуплотняющиеся под давлением воды. Каждая створка составляет 19,5 м в ширину, 2,1 м в толщину и от 14 до 25 м в высоту. Самая массивная весит 730 тонн. Для ремонта и профилактики их необходимо снять и перенести в сухой док – тут-то и приходится перекрывать одну из водных магистралей, что влечет за собой пробки, как в нынешнем августе. Саперы на дрожжах

И на этот раз решение проблемы было найдено в Европе, где уже немало шлюзов, способных пропускать суда типа «постпанамакс». К примеру, в бельгийском шлюзе Берендрехт в Антверпене использованы сдвоенные откатные шлюзовые ворота, расположенные в стеновых нишах. Ворота снабжены колесами и могут выкатываться и перекрывать шлюзовую камеру. Особо привлекательный момент в такой конструкции – возможность превращения любой из ниш в миниатюрный сухой док, что позволяет проводить все необходимые профилактические и ремонтные работы за створкой шлюзовых ворот. В это время шлюз будет перекрываться дублирующей створкой, так что движение по каналу не остановится ни на минуту. Следи за глазами

Уже в течение нескольких поколений моряки и пассажиры круизных судов с любопытством наблюдали, как по путям, проложенным над стенками шлюзов, суетятся маневровые электровозы, так называемые «мулы». Они тащат за собой буксирные тросы, расставляя по местам шлюзующиеся суда. Для того чтобы манипулировать судами класса «постпанамакс», в новых шлюзах потребовалось бы задействовать от 12 до 16 «мулов». Вместо этого решено вернуться к обычным буксирам – типа тех, которые и сейчас обслуживают движение по каналу. Достаточно будет по одному такому буксиру на носу и на корме, чтобы они аккуратно позиционировали суда в шлюзовых камерах. OLED-революция

Администрация канала подчеркивает, что свое место ей видится в общем русле инженерной традиции. Исполнительный директор АСР Альберто Алеман Зубиета говорит: «Если посмотреть на этот канал глазами инженера, не устанешь удивляться, сколь богато было воображение создателей канала и сколь величественно дело их рук». Как он, так и другие официальные лица не устают повторять, что в сравнении с первоначальным строительством их миссия, то есть реконструкция канала, предполагает использование давно отлаженных технологий. «Если американцы смогли построить весь канал за десять лет, – говорит Зубиета, – то мы уж как-нибудь сумеем завершить этот проект лет за семь». Первый лист


Полная реконструкция К лесу передом

К 2015 году новые шлюзы и каналы позволят удвоить пропускную способность этой магистрали. Лечение золотом

Более половины из денег, выделенных на реконструкцию Панамского канала (а именно $3,35 млрд.), будет потрачено на новые одномагистральные шлюзы при атлантическом и тихоокеанском входах, а также на формирование новых каналов. Новые шлюзы должны не заменить, а дополнить существующую систему, создав условия для прохода крупных сухогрузов и танкеров класса «постпанамакс».

Для того чтобы соединить эти шлюзы с уже существующими судоходными путями, необходимо прорыть около 8 километров новых каналов. Нынешний фарватер, пролегающий через озеро Гатун, будет углублен на полтора метра и расширен с имеющегося минимума в 150 метров до 280 метров на прямых участках и 360 метров на поворотах. Уровень озера Гатун поднимется на 45 сантиметров, что позволит ежедневно расходовать дополнительные 2 миллиона тонн воды на работу шлюзов и даст дополнительную подстраховку на случай чрезмерно интенсивного использования магистрали. В течение ближайших семи-восьми лет планируется переместить 130 миллионов тонн грунта – это более половины от того количества, которое здесь перекопали американцы и французы за 43 года. Сухие землеройные работы могут начаться в нынешнем году, строительство новых шлюзов должно начаться в 2008 году, а работы на озере Гатун – в 2011 году.


Третья магистраль. Модернизация

Планы модернизации Панамского канала подразумевают создание двух новых трехступенчатых шлюзовых каскадов – один со стороны атлантического входа в равнинный участок, а другой – со стороны тихоокеанского входа. Хотя новые шлюзы будут на 65% больше, чем действующие сейчас, благодаря их новой конструкции с использованием бассейнов рециркуляции расход воды в них окажется на 7% меньше, чем в старых. Сейчас каждый проход крупного судна означает сброс в Атлантический и Тихий океаны примерно 200 000 тонн пресной воды – такого количества хватило бы на 1–2 недели для обеспечения городка с населением 250 000 человек.

Соседствующие с каждой шлюзовой камерой бассейны рециркуляции составляют по 420 и 70 метров в длину и ширину и по 5,4 метра в глубину. Самый высокий в этом комплексе бассейнов расположен чуть ниже высшего уровня шлюзовой камеры, а самый низший – чуть выше минимального уровня в той же камере. Благодаря силе тяжести вода идет по трубам из этих бассейнов и из самого озера Гатун прямо в камеры шлюзов, заливая в каждую камеру по 420 000 кубометров и поднимая суда на 9 метров всего за 10 минут. Когда шлюз работает на спуск судов, клапаны открываются снова и 60% воды под воздействием силы тяжести возвращается обратно в бассейны. Вместо традиционных ворот, подвешенных на петлях, в шлюзах будут использованы парные откатные ворота, подобные тем, что установлены с 1885 года в шлюзе «Дэйвис Айлэнд» у Питтсбурга и успели за это время доказать свою надежность. Эти ворота будут выкатываться из стенных ниш на тележках и запирать проход в шлюзовую камеру. Для ремонта и обслуживания нишу, в которой стоит створка ворот, можно заглушить, сделав из нее нечто вроде сухого дока, в то время как резервная створка будет продолжать работу. Таким образом, ремонтные работы будут проводиться прямо на месте, а движение по каналу не затормозится.


Панамские патриархи. Ретроспектива

Эл Мэйгс, молодой моряк, в 1913-м демобилизовавшийся из ВМФ, оказался в Панаме случайно, но был буквально очарован самым грандиозным в мире строительным проектом. Для такого мастера, готового увлечься всем, что имеет хоть какое-то отношение к механике, Панама должна была показаться центром вселенной. Эл подрядился на установку механического оборудования и на пуск в эксплуатацию шлюзов Мира-флорес. В 1914 году, когда строительство было завершено, Элу предложили работу на уже действующем канале. Так Мэйгс остался в Панаме на 30 лет. В ноябре 2006 года Джим Мэйгс впервые в жизни посетил Панаму. «А. Джеймс Мэйгс, мой отец, родился в 1921 году у подножия одного из холмов. Отсюда видно места, где мой дед провел всю свою трудовую жизнь».

Жизнь в «зоне канала», находящейся под управлением США, походила на быт военной базы. «Это была колония квалифицированных работников, – рассказывал А. Джеймс Мэйгс о персонале. – Многие из женщин приезжали сюда, уже имея профессию учительницы или медсестры. Мужчины были инженерами или мастеровыми – машинистами, электриками, котельщиками. В старших классах у нас преподавали доктора наук. Лучший комплимент, который можно было отвесить человеку, это утверждение, что он хороший механик». А. Джеймс указывает на неуклюжий электровоз, катящийся по рельсам, которые проложены по обе стороны шлюза. «Вот, – говорит он Джиму, – наследство еще с тех времен, когда здесь работал твой дед». Когда судно проходит через доки, его тянут небольшие электровозы («мулы»). Локомотив, на который указал А. Джеймс, нес на себе не лебедки и запас тросов, а большой подъемный кран. Именно Эл Мэйгс придумал, как старый паровой кран перевести на электротягу, и смонтировал его на одном из локомотивов. В результате этот кран стало легко гонять вдоль всех шлюзов из конца в конец. Отец Джима тоже не мешкал с вступлением в клан «хороших механиков». В 18 лет он пошел учеником слесаря-станочника в мастерские Бальбоа, подчинявшиеся отделу механики в службе эксплуатации канала. Шел 1939 год. «Если происходила авария на каком-нибудь судне, нам некогда было посылать за запчастями, – рассказывает он. – Все делали собственными руками». Впрочем, гораздо лучше А. Джеймс запомнил не работу, а людей, которые ее делали. «Эти ребята не блистали формальным образованием, – вспоминает он, – но могли легко читать чертежи и выполнять сложные вычисления. То, что для них было пустяком, теперь наверняка поставит в тупик любого школьного выпускника».





Сердце времени | Ночь-день | Самые само... | Король камнеметалок | Ингениаторы | То как зверь она завоет... | Идеальный свет | Новый твердый | Нанодиод и нанобатарея | Твердая рука | Человек, который поставил мир на лыжи | Кроссовки-киборги | Космос: новости | Большие, яркие, гибкие | Невидимая связь | Нанорезьба | Полный газ | Солдатский горький шоколад | Элементы воды | Круговорот света | Башня Солнца |