Водный транспорт Развитие водного транспорта в XVIII

Скачать презентацию Водный транспорт Развитие водного транспорта в XVIII

11. XVIII - XX века.ppt

Количество слайдов: 151

Водный транспорт Развитие водного транспорта в XVIII – XX веках можно условно разделить на два периода: • до использования парового судоходства – XVIII – начало XIX веков; • с начала XIX века, когда для движения судов начала использоваться паровая тяга.

До использования пара В эпоху, предшествующую паровому судоходству, движение судов могло осуществляться с использованием сил ветра и течения или при помощи живой силы человека и животных. На практике применялись такие способы движения судов: • самосплав, • движение на веслах, • движение под парусами, • тяга судов людьми или лошадьми.

Самосплав Судно, следующее самосплавом, обычно имело для управления движением длинные рулевые весла – «потеси» , или «поносные» , устанавливаемые в корме, а на реках с быстрым течением – и в носовой части судна. Кроме того, на судне имелся рысковый якорь, предназначенный для того, чтобы в соответствующих местах сдерживать скорость и частично изменять направление движения судна (он применяется и поныне при сплаве леса в плотах). Самосплавом суда двигались только днем. На Волге путь от Твери до Рыбинска занимал обычно 6 дней, от Рыбинска до Нижнего Новгорода 8 дней, от Москвы до Нижнего Новгорода по Москве-реке и Оке около 11 дней. Путь от Нижнего Новгорода до Астрахани в среднем занимал месяц, но при неблагоприятных погодных и путевых условиях и более того.

Слав по реке Цне Река Цна – приток Мокши, впадающей в Оку – извилистая равнинная река. Переход от Моршанска до устья Цны (около 190 км) занимал от 8 до 12 суток. По Мокше (50 км) суда следовали 5 – 8, а по Оке до Нижнего Новгорода (около 340 км) – 10 – 15 суток. По прибытии в Нижний Новгород происходило перевооружение судов. Все сплавные снасти и вооружение сдавались на склад и вместо них устанавливались мачты или другая оснастка в зависимости от дальнейшего способа движения. Здесь же нанимали дополнительных бурлаков, и на Рыбинск каждое судно выходило уже в отдельности. Этот переход занимал 25 – 30, а при плохой погоде и до 40 дней. Весь рейс от Моршанска до Рыбинска (около 1050 км) выполнялся в среднем за 55 – 60 суток. Разгруженные в Рыбинске мокшаны отправлялись обратно. В Нижнем Новгороде они частично загружались грузом, снова меняли вооружение для следования по Оке и уже конной тягой поднимались на Цну.

Движение вверх, против течения Вверх против течения суда могли продвигаться на веслах, при помощи парусов или бурлацкой тяги.

Движение вверх, против течения

Туеры Туер – это судно, двигающееся вдоль цепи, закрепленной на берегу или на дне реки выше опасного места, пропущенной мимо порога и закрепленной в нижнем течении. Буксирное судно брало на прицеп несколько (до 15 – 20) буксируемых судов и, опираясь на цепь, проходило опасный участок. Существовало два основных типа туеров – туеры, двигавшиеся вдоль цепи, и туеры, двигавшиеся вдоль троса. В начале XX века туерами называли только суда с тросом, суда с цепью называли цепными пароходами.

Туеры Туер с караваном барж на Сене (Франция)

Туеры

Туеры Туер канала Кантен. На заднем плане – баржа

Туеры Туер с баржами на Мариинской системе (река Шексна). 1909 год

Кабестан

Коноводки

Коноводки Коноводные машины стали водить составы общей грузоподъемностью до 2, 5 тысяч тонн, а их последние типы – до 6 – 7, а иногда и 8 тысяч тонн. Число одновременно работающих лошадей на волжских коноводках колебалось от 40 до 60. При смене их через 3 – 4 часа на судне находилось 100 – 120 лошадей, а порой и до 200. Работало также 50 – 60 бурлаков. В 1816 году количество коноводных судов на Волге составляло 36, в 1846 году их было двести. В Сибири два коноводных судна использовались на Оби и Иртыше. Они использовались до 1854 – 55 года, пока их не заменили пароходами.

Коноводки • • Основные преимущества коноводок: большое количество доставлявшихся грузов; более высокая, чем за бечевой, скорость движения, которая составляла от 20 до 30 км в сутки; сокращение числа рабочих в 5 – 6 раз; снижалась и стоимость доставки грузов. Существенный недостаток коноводок заключался в их крайне низкой маневренности, особенно с крупными составами, насчитывавшими по 15 и даже 20 судов.

«Водоходное» судно Первое «водоходное» судно изобретено И. П. Кулибиным. Судно становилось носом против течения, под действием силы течения колеса приходили в движение, вместе с ними вращался вал, покоящийся на подшипниках, расположенных по бортам судна и вращавший посредством зубчатой передачи другой вал. Вращение последнего приводило в действие барабаны, на которые выбирался канат, пропущенный через ролики от завезенного вперед якоря. Судно двигалось против течения до тех пор, пока весь завезенный канат не выбирался на него. В это время завозился второй якорь с канатом, и операция повторялась. Судно шло «подачами» так же, как коноводные машины.

Начало Первая в России двухцилиндровая вакуумная паровая машина была спроектирована механиком И. Ползуновым в 1763 году и построена в 1764 году для приведения в действие воздуходувных мехов на Барнаульских Колывано. Воскресенских заводах. Французский изобретатель Николас-Йозеф Куньо в 1769 году продемонстрировал первое действующее самоходное паровое транспортное средство: «паровую телегу» . Возможно, его изобретение можно считать первым автомобилем. В 1788 году пароход, построенный Джоном Фитчем, уже осуществлял регулярное сообщение по реке Делавер между Филадельфией (штат Пенсильвания) и Берлингтоном (штат Нью-Йорк). Он поднимал на борт 30 пассажиров и шёл со скоростью 7– 8 миль в час.

Начало В 1807 году американский инженер Роберт Фултон использовал паровой двигатель Уатта для привода первого коммерчески успешного парохода. 21 февраля 1804 года на металлургическом заводе Пенидаррен в Мертир-Тидвиле в Южном Уэльсе демонстрировался первый самоходный железнодорожный паровой локомотив, построенный Ричардом Тревитиком. В 1813 году Фултон обратился к русскому правительству с просьбой предоставить ему привилегию на постройку изобретенного им парохода и употребление его на реках Российской империи. 10 декабря 1813 года в ответ на эту просьбу было дано такое высочайшее предписание министру внутренних дел: «Во уважение пользы, каковой можно ожидать от сего изобретения. . . выдать ему, или поверенному от него, таковую привилегию. . . »

Пароходы Пароход Фултона

Пароходы

Пароходы в России Первое российское паровое судно, родоначальник первых русских пароходов (в те годы их называли на английский манер «стимботы» (паровые боты) или «пироскафы» ) было построено в 1815 году на заводе Чарльза Берда – русского инженера и бизнесмена (заводчика) шотландского происхождения. Это судно под именем «Елизавета» было спущено на воду при большом стечении народа и в присутствии членов августейшей фамилии. Пароход представлял собой копию так называемой тихвинской лодки и имел длину 18, 3 метра, ширину 4, 57 метра и осадку 0, 61 метра. В трюме судна была установлена балансирная паровая машина Джеймса Уатта мощностью в четыре лошадиные силы и частотой вращения вала 40 оборотов в минуту. Машина приводила в действие бортовые колеса диаметром 2, 4 метра и шириной 1, 2 метра, имевшие по шесть лопастей. Однотопочный паровой котёл отапливался дровами. Над палубой судна возвышалась кирпичная дымовая труба. Впоследствии трубу заменили металлической трубой высотой 7, 62 метра, которая могла нести на себе парус при попутном ветре. Скорость парохода достигала 10, 7 км/час (5, 8 узла).

Пароходы в России Первый русский пароход

Пароходы в России Модель парохода «Елизавета»

Пароходы в России Первый пароход в Волжском бассейне появился на Каме в июне 1816 года. Его построил Пожвинский чугунолитейный и железоделательный завод В. А. Всеволожского. Имея мощность 24 лошадиных сил, пароход совершил несколько опытных рейсов по Каме. В 40 -х годах XIX века появляются пароходы и на реках Сибири. К 1820 году по рекам России уже ходили были готовы к спуску пятнадцать пароходов, а к 1835 году в России было 52 парохода.

Пароходы в России В это же время кабестаны и туеры переводили на паровую тягу. Кабестан брал на буксир пять-шесть крупных подчалок, общая грузоподъёмность такого поезда составляла пятьсот тысяч пудов; или десять-пятнадцать барж-мокашин, такой состав имел общую грузоподъёмность в двести тысяч пудов. В XIX веке на Волге и Шексне работало 14 туеров – пароходов. Постепенный рост мощности судов с гребным винтом, а также создание на Волге водохранилищ сделало туеры ненужными. В конце XX века в составе речного флота России оставался всего один туер — дизель-электрический туер-буксир «Енисей» . В течение сорока лет он трудился на Казачинском пороге Енисея, проводя через пороги грузовые и пассажирские суда.

Туер «Енисей» на туерной стоянке выше Казачинского порога

Туер «Енисей» и «Плотовод-717» поднимают сухогруз и баржу в Казачинском пороге

Пароходы в России Практическое применение гребного винта берет начало в 1829 году. Богемский инженер И. Рессель установил гребной винт на теплоходе «Циветта» водоизмещением 48 тонн. Cуда с гребными винтами дали весьма посредственные скоростные показатели – лишь 10 узлов. Однако ошеломительный результат был получен при буксировке парусных судов по Темзе. По своему назначению пароходы в основном делились на буксирные, пассажирские и грузовые. ленький пароход с 12 -сильной машиной буксировал 140 -тонную шхуну со скоростью 7 узлов, большой американский пакетбот «Торонто» (250 тонн) – со скоростью 5 узлов. По своему назначению пароходы делились на: • буксирные, • пассажирские, • грузовые.

Тихвинская водная система

Тихвинская водная система 1 января 1802 года был утвержден проект сооружения Тихвинской системы по трассе, намеченной еще при Петре I, и строительство началось. Проектом предусматривалось сооружение 17 шлюзов, 10 полушлюзов и соединительных каналов. В 1805 году были завершены земляные работы и приступили к строительству гидротехнических сооружений. Но вскоре выяснилось, что намеченного урезанным проектом числа шлюзов и полушлюзов недостаточно: требовалось построить дополнительно 7 шлюзов и 51 полушлюз на порожистых и мелководных местах реки Тихвинки. Несмотря на то, что не все работы по сооружению системы, предусмотренные проектом, были закончены, судоходство здесь было открыто в 1811 году. К этому времени было возведено 24 шлюза 22× 5× 1 м и 61 полушлюз с напорами 2, 1 – 2, 5 м. Небольшие размеры шлюзов позволяли пропускать суда грузоподъемностью не более 33 тонн.

Тихвинская водная система Деревянный шлюз в Тихвине

Тихвинская водная система Шлюз на Тихвинской водной системе

Тихвинская водная система Современное состояние сооружений Тихвинской системы

Мариинская водная система

Мариинская водная система Водный путь с Волги на Петербург с использованием рек Вытегры, Ковжи, Шексны имел существенные преимущества – суда, следуя с Волги на Петербург по трассе через Ковжу – Вытегру, должны подняться на 34 м и затем спуститься на 138 м, тогда как по Тихвинскому направлению требовалось преодолеть подъем на 175 м и спуск на. 276 м. Кроме того, водораздел между Ковжей и Вытегрой располагал практически неограниченными запасами воды для питания системы, а входившие в него реки Свирь, Шексна, Ковжа и частично Вытегра были пригодны для плавания судов в своем естественном состоянии. В 1785 году Екатерина II дала указание обер-прокурору Вяземскому «… организовать работы по созданию нового водного пути … ввиду ожидаемой великой пользы» . Указом от 31 декабря 1787 года на строительство Вытегорского канала даже было ассигновано 0, 5 млн. руб. Но вскоре эти деньги передали на строительство дорог между Петербургом и Москвой, а работы на канале не были начаты.

Мариинская водная система Дело сдвинулось при Павле I. 27 мая 1799 года граф Я. Е. Сиверс, возглавлявший департамент водных коммуникаций, доложил в Сенат, что был молебен в деревне Конецкая по случаю начала прокопки канала. В указе от 20 января 1799 года Павел I писал: «…приняв с особым благоволением Нашим представление Ея Императорского Величества яко Главноначальствующей над воспитательными домами обеих столиц о заимствовании из сохранной казны здешнего воспитательного дома по 400 000 руб. в год на скорейшее построение Вытегорского канала, нашему государственному казначею барону Васильеву повелели Мы, принимая сумму сию заимообразно из оного места на подлежащих условиях, приобщить ее к прочим суммам, по водяной коммуникации ассигнованным. Усилив таким образом средства к успешному проведению работ …повелеваем Вам, сочинив план и сметы его построения представить к Нашему утверждению, несомненно надеясь от ревности вашей скорого окончания сего канала, который отныне во изъявление признательности Нашей к таковому споспешествованию Ея Императорского Величества и на память потомству, соизволяем Мы именовать Мариинским» .

Мариинская водная система Официальное открытие судоходства по системе было объявлено 21 июля 1810 года. Для ее обслуживания назначался штат из 299 рабочих и специалистов. К завершению строительства система имела следующий вид: • на Ковже были построены 2 шлюза (св. Константина и св. Анны) и 1 полушлюз; • в 9 км от шлюза св. Анны начинался соединительный канал от Ковжи, который примыкал к Вытегре у деревни Верхний Рубеж. На канале имелось 6 шлюзов, из них 1 трехкамерный и 3 двухкамерных. Водораздельным пунктом было Маткозеро; • на Вытегре было построено 20 шлюзов (в том числе 6 двухкамерных, 1 трехкамерный и 1 четырехкамерный). Всего на системе было 28 шлюзов, имевших 44 камеры.

Мариинская водная система Мариинская система. Вознесенский рейд. 1909 год

Мариинская водная система Мариинская система. Затон Карешка. 1909 год

Мариинская водная система Мариинская система. Подъемный мост на реке Вытегре. 1909 год

Мариинская водная система Мариинская система. Плотина Св. Павла в Девятинах. 1909 год

Мариинская водная система Мариинская система. Ковжская плотина. 1909 год

Мариинская водная система Мариинская система. Общий вид завода. 1909 год

Мариинская водная система Мариинская система. Памятник Императору Александру II в память окончания Мариинской системы. 1909 год

Верхневолжский бейшлот В 1843 году дополнительно к комплексу сооружений Вышневолоцкой системы был построен Верхневолжский бейшлот. Устроенная неподалеку от истока Волги деревянная на каменном фундаменте плотина подняла ее уровень и соединила в один бассейн площадью более 160 км 2 озера Волго, Пено и Овселуг. Накапливаемый за плотиной запас воды давал возможность в течение двух месяцев межени поддерживать на верхнем участке Волги (выше Твери) за счет попусков глубину 0, 55 – 0, 60 м. Это было первое гидротехническое сооружение для регулирования стока волжской воды. Бейшлот долгие годы выполнял свою задачу улучшения судоходства на верхней Волге и продолжает служить до сих пор. Таким образом, к 1811 году Волга с Балтийским морем имела связи водным путем по трем направлениям: Вышневолоцкому, Тихвинскому и Мариинскому.

Развитие связей бассейна Волги с Балтийским морем Мариинский водный путь имел наибольшие размеры шлюзов и мог пропускать суда большей грузоподъемности по сравнению с Вышневолоцкой и Тихвинской системами. Поэтому с середины XIX века Мариинский водный путь стал основным водным путем по перевозке грузов из центральных районов страны в бассейн Балтийского моря. Для увеличения пропускной способности водный путь перестраивался и совершенствовался: были построены Белозерский, Онежский, новый Ладожский, Новосясьский и Новосвирский каналы. С 1863 года на Мариинском водном пути впервые на реке Шексне стала применяться паровая тяга в виде буксировки. В 1865 году здесь работали 8 буксиров, в 1870 году – 31 буксир. Рост потребностей в перевозках грузов требовал увеличения возможностей водного пути, поэтому Мариинский водный путь несколько раз реконструировался: в 1866, 1886 и 1896 годах. При реконструкции 1896 года на водном пути были построены 39 шлюзов, которые могли пропускать суда длиной 74, 0 м, шириной до 9, 6 м, грузоподъемностью до 800 тонн.

Реконструкция Мариинской системы была одной из крупнейших строек своего времени. В результате переустройства заметно изменились ее эксплуатационно-экономические показатели: Показатель 1810 г. 1862 г. 1896 г. Число пропусков судов в сутки 24 33 40 Пропускная способность системы, млн. тонн за навигацию 0, 5 0, 6 2, 0 Время следования от Рыбинска до Петербурга, суток. 110 50 31 На Всемирной выставке в Париже в 1913 году Мариинский водный путь, как выдающееся техническое достижение своего времени, был удостоен Большой золотой медали.

Северо-Двинская водная система

Северо-Двинская водная система Проект соединения рек Шексны и Сухоны был утвержден в 1824 году. В разработке проекта каналов Северо-Двинской системы в 1823 году принимал деятельное участие тогдашний главноуправляющий Ведомства путей сообщения и публичных зданий герцог Александр Фридрих Карл фон Вюртембергский (1771 – 1833 годы) – брат русской императрицы Марии Федоровны (супруги Павла I). В 1825 году начались работы по сооружению канала, а в 1827 году Северо-Двинская система была открыта для судоходства. Высочайшим указом от 23 августа 1828 года император выражал благодарность герцогу Вюртембергскому за столь полезное сооружение. Далее в указе говорилось: «Дабы сохранить память ваших трудов на пользу государства по ведомству путей сообщения, повелеваем именовать новый канал Каналом Александра, герцога Вюртембергского» .

Северо-Двинская водная система Имея общую длину 127 км, она начиналась у деревни Топорня искусственным шлюзованным каналом, соединявшим Шексну с Сиверским озером, откуда с использованием реки Карабатки, Бабьего озера, реки Поздышки и Зауломского озера искусственным каналом входила в Кишемское озеро, а далее рекой Итклой, Благовещенским озером и рекой Порозовицей – в Кубенское озеро, откуда начинается Сухона. Преодолевая водораздел между реками Шексна и Порозовица, строители устроили 6 шлюзов на волжском склоне Белозерско. Кирилловской гряды, поднимающих суда на 11, 4 метра, и 7 шлюзов на двинском склоне, опускающих суда на 13, 5 метра. В 1834 году в истоке реки Сухоны на Кубенском озере были устроены шлюз и водоудерживающая плотина «Знаменитая» с напором 1, 9 м, что позволяло регулировать сток воды из Кубенского озера. Размеры построенных 13 шлюзов соответствовали размерам шлюзов Мариинской системы.

Северо-Двинская водная система

Северо-Двинская водная система Схема канала герцога Вюртембергского

Северо-Двинская водная система

Северо-Двинская водная система Старый деревянный шлюз № 2 в поселке Топорня

Северо-Двинская водная система Река Порозовица, с. Волокославинское, наплавной мост

Территория Белой Руси

Огинский канал В 1795 году перечень искусственных водных путей России пополнился Огинским каналом, соединявшим по рекам Щара (приток Немана) и Ясельда (приток Припяти) верховья Днепра и Немана. Канал строился в 1770 – 1784 годы, имел 4 шлюза, но не был полностью закончен и в таком виде эксплуатировался. Проложенный в торфяных грунтах и недостроенный канал заплыл, бечевники осели настолько, что затапливались весенней водой. Поэтому в 1802 – 1804 годы были проведены работы по его восстановлению и достройке. Вместо 4 шлюзов было построено 10, каждый длиной 34 и шириной 5 м. Общая длина канала составляла около 33 км, а глубина позволяла проходить судам с осадкой до 70 см.

Березинский канал Развитие торговых связей в конце XVIII века вновь выдвинуло на очередь вопрос соединения Днепра с Балтийским морем. В 1796 году было принято решение о сооружении Березинского канала для соединения Днепра с Западной Двиной по рекам Березина и Улла, строительство которого началось в 1797 году. Березинская водная система была построена в 1797 – 1805 годах. Сооружение системы позволило установить сквозное водное сообщение между реками бассейнов Черного и Балтийского морей. Начиналась Березинская водная система Сергучским каналом – 490 км от устья реки Березины и заканчивалась устьем реки Уллы – 519 км от устья Западной Двины. Протяженность водной трассы между этими пунктами – 169 км. Имелось 14 шлюзов и полушлюзов и 4 бепйшлота.

Запад Белоруссии Огинский и Днепро-Бугский каналы

Днепро-Бугский канал

Днепро-Бугский канал, 1940 год

Днепро-Бугский канал Плотина на канале, 1940 год

Днепро-Бугский канал, 1941 год

Днепро-Бугский канал, наше время

Днепро-Бугский канал Гидроузел «Дубой» с малой ГЭС

Днепро-Бугский канал

Августовский канал С 1825 по 1838 годы велись работы по сооружению Августовского канала, соединявшего Вислу с Неманом. Канал начинался с озера Сервы, находящемся на территории Польши неподалеку от городка Августов. Именно в честь этого города и получил он свое название. Весь Висло-Неманский водный путь имел общую протяженность около 424 км, в том числе Августовский канал (104 км), который соединяет систему реки Вислы и реки Немана через посредство речки Черной Ганчи, впадающей в Неман, и Нетты (в нее впадает Бебжа), впадающей в Бобр, который, как приток Нарева, принадлежит к бассейну Вислы. Кроме того в канал входило несколько мелких озер. На канале имелось 19 шлюзов, а ширина его по поверхности воды была всего 20 м. К настоящему времени общая длина канала составляет 102 км, из которых 22 км приходится на белорусскую часть и 80 км – на польскую.

Августовский канал

Днепровские пороги Предпринимались попытки улучшения судоходства на Днепровских порогах. Работы по расчистке порогов начались с 1783 года, но без особого успеха. В 1787 году было начато сооружение деривационного канала и двух шлюзов у Ненасытецкого порога. 6 марта 1808 года Главный директор водяных коммуникаций в своем докладе царю сообщал, что «. . . два дворных шлюза по особому деривационному каналу, ископанному для сего предмета с немалым затруднением, чрез дикие каменные утесы совершенно окончены, и . . . сквозь построенные шлюзы пропущена была барка вверх и вниз с надлежащим успехом» . Но спустя два года выяснилось, что построенные шлюзы из-за своих небольших размеров непригодны для сплавлявшихся судов и плотов, и вскоре они были заброшены. Днепровские пороги попрежнему были проходимы только весной, в летнее время их могли преодолеть лишь небольшие суда. В 1824 – 1826 годах инженером Шишовым был разработан проект, который предусматривал устройство по обоим берегам Днепра судоходных каналов со шлюзами для раздельного судоходства вверх и вниз по течению. После длительных обсуждений в 1833 – 1837 годах были проведены только обычные камнеуборочные работы для улучшения судоходства в самом верхнем Старо-Кодаксом пороге.

Днепровские пороги

Сайменский канал В 1845 году были начаты работы по строительству Сайменского канала, соединяющего озеро Сайма с Балтийским морем в районе Выборга. Трасса канала на протяжении 32 км проходила в выемках и 27 км – по системе озер. Канал был открыт 26 августа 1856 года и затем ежегодно пропускал около 3500 судов, играя важную роль в экономике районов, примыкавших к обширной Сайменской системе озер.

Сайменский канал

Обь-Енисейский канал В конце XIX века была реализована возникшая сто лет назад идея соединения водным путем важнейших рек Сибири – Оби и Енисея. В 1878 году была сделана нивелировка трассы по рекам Кеть (притоку Оби) и Кае (притоку Енисея) с использованием также находившегося на водоразделе озера Большое. В 1884 году началось строительство. До 1898 года было построено 14 шлюзов, в том числе 2 шлюза длиной 60 м с тем, чтобы пропускать баржи с пароходами. В 1891 году он был открыт для плавания небольших судов. Водный путь был весьма мелководен: большую часть навигации он мог быть используем судами водоизмещением до 500 пудов (8 тонн); в мае, в «большую воду» по нему могли пройти суда водоизмещением 5000 пудов (80 тонн). В шлюзах могли поместиться баржи длиной 22 метра, шириной 7, 5 метра и осадкой 1, 25 метра. Навигация по каналу могла бы продолжаться не более 3, 5 месяцев в году. В 1942 году канал использовался в последний раз – по нему провели из Енисея в Обь три колёсных парохода «Капитан» , «Пограничник» , «Механик» и катер «Газоход-24» , при этом пришлось частично разбирать как канал, так и суда.

Обь-Енисейский канал

Обь-Енисейский канал Строительство

Обь-Енисейский канал. Фото 1892 года

Обь-Енисейский канал. Наше время. Канал заброшен

Обь-Енисейский канал Памятник природы «Обь. Енисейский соединительный водный путь» – ныне одно из самых безлюдных мест в Сибири

Обь-Енисейский канал До сих пор гидросооружения выполняют свою работу. Но людям она уже давно не нужна

Обь-Енисейский канал В некоторых местах Обь-Енисейский канал сегодня выглядит так

Шлюзование Северского Донца В 1911 году Министерство путей сообщения начало работы по шлюзованию Северского Донца. За четыре года на низовом участке реки протяженностью 230 км, от станицы Гундоровской до устья, было построено 6 гидроузлов. Каждый из них состоял из железобетонной разборчатой плотины длиной 100 – 150 м и однокамерного шлюза длиной 100 м и шириной 17 м. Глубина на порогах шлюзов достигала 2, 35 м, а напоры на гидроузлах колебались от 2, 6 до 2, 8 м. Кроме того, на Дону, ниже устья Северского Донца, вблизи станицы Кочетовской была начата постройка аналогичного гидроузла, напор которого обеспечивал такую же глубину на нижнем участке Северского Донца, что и на его шлюзованной части – 1, 75 м (строительство этого гидроузла было закончено уже при Советской власти в 1921 году и послужило началом осуществленной позднее реконструкции Дона). Шлюзование Северского Донца существенно улучшило условия судоходства на этом водном пути.

Шлюзование Северского Донца

Шлюзование Северского Донца Низконапорная плотина на реке Северский Донец

Первый этап – XVIII – первая половина XIX веков Продолжалось использование водяного колеса, чьи возможности оказались далеко не исчерпаны, позволив превратить его в новый совершенный гидравлический двигатель – гидравлическую турбину. С изобретением в первой половине XIX века водяной турбины с высоким КПД гидроэнергетика пережила второе рождение. А с началом использования электроэнергии в мире развернулось строительство электростанций, на которых электрогенераторы получают привод от гидравлических турбин различной конструкции. Кроме того, в небольших населенных пунктах, где имеются дешевые гидроресурсы: ручей с быстрым течением, водопад или порожистая река, зачастую и до сих пор используются простейшие водяные двигатели – они просты по конструкции, не требуют топлива и имеют сравнительно высокий КПД.

Первый этап – XVIII – первая половина XIX веков Серьезной проблемой использования энергии движущейся воды был невысокий КПД водяных колес, обусловленный большими потерями энергии при ударе воды о лопатки колеса. Эту проблему на примере сегнерова колеса исследовал Л. Эйлер, указавший на то, что потери энергии можно уменьшить, если избежать удара, то есть резкого изменения направления скорости движущейся воды. Эйлер предложил устраивать для подачи воды на колесо направляющий аппарат, который бы подводил воду в направлении вращения и со скоростью вращения. В этом случае в идеале вода будет отдавать колесу всю свою скорость, то есть всю энергию. Научные изыскания Л. Эйлера в этой области были не востребованы более семидесяти лет.

Водяные колеса с плоскими и криволинейными лопастями

Подливные колеса Ж. В. Понселе При таком течении устранялся удар воды о поверхность лопаток. КПД колеса Понселе достигал 70 %.

Подливные колеса Ж. В. Понселе

Турбина Фурнейрона КПД турбины Фурнейрона достигал 80 %.

Гидравлическая турбина И. Е. Сафонова Первую турбину плотинный мастер И. Е. Сафонов, установил на Алапаевском металлургическом заводе в 1837 году

Гидравлические турбины И. Е. Сафонова Наиболее совершенные водяные колеса работали на Нижне. Исетском заводе под Екатеринбургом: три верхнебойных колеса, работавших при напоре 6, 4 метра, требовали для своей работы в общей сложности 800 литров воды в секунду. Нейво-Шайтанская турбина Сафонова работала при напоре порядка 3, 5 метра и расходовала около 240 литров воды в секунду, выполняя большую работу, чем все три нижне-исетских колеса. Это был отнюдь не единичный опыт, а большое практическое дело. Турбины Сафонова были успешно применены для привода важнейших горнозаводских механических агрегатов. Нейвошайтанская турбина приводила в действие плющильный, листокатальный и резной станы. В 1849 году все хвостовые молоты Алапаевских заводов перевели на привод от турбин Сафонова. Перевод полностью оправдал себя.

Турбины XIX века условно можно разделить на два основных типа: реактивные и струйные (активные). Реактивная гидравлическая турбина: а – рабочее колесо; б – направляющий аппарат Активная (струйная) гидравлическая турбина: а – рабочее колесо; б – сопла

Простейшая струйная турбина

Турбина Пельтона могла вращаться с большими скоростями – до 1000 об/мин. КПД турбины Пельтона приближался к 85 %.

Радиально-осевая турбина Это реактивная турбина, разработанная англо-американским инженером Джеймсом Френсисом в XIX веке.

Радиально-осевая турбина Спиральная камера радиально-осевой турбины

Радиально-осевая турбина Рабочее колесо радиально-осевой турбины

Ковшовые турбины (турбины Пельтона)

Поворотно-лопастная турбина Изобретена в 1920 году австрийским инженером Виктором Капланом

Осевая (пропеллерная) турбина Вертикальная пропеллерная турбина: 1 – рабочее колесо; 2 – электрогенератор

Капсульный гидроагрегат

Гидроэлектрические станции Преимущества гидроэлектростанций (ГЭС) над тепловыми электростанциями (ТЭС), потребляющими в качестве топлива природные ресурсы (уголь, нефть, газ): • водная энергия является возобновляемой, в отличие от иссякающих природных ресурсов; • при работе ГЭС в окружающую среду не производится вредных выбросов (экологическая чистота); • гидроагрегаты ГЭС хорошо регулируются по мощности и во времени, они могут быть быстро включены в работу и выключены из нее; • гидравлические турбины имеют высокий КПД (0, 90 – 0, 96), что в 1, 5 – 2 раза выше, чем КПД ТЭС.

Классификация ГЭС По мощности: • мощные – вырабатывают от 25 МВт и выше; • средние – до 25 МВт; • малые гидроэлектростанции — до 5 МВт. По напору воды: • высоконапорные – более 60 м; • средненапорные – от 25 м; • низконапорные – от 3 до 25 м.

Типы гидроэлектростанций • Плотинные ГЭС; • Русловые и приплотинные ГЭС; • Деривационные ГЭС; • Гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС); • Приливные электростанции (ПЭС).

Плотинные ГЭС Строятся при малых и средних напорах воды (до 50 м)

Русловые и приплотинные ГЭС Строятся при средних и больших напорах (до 300 м)

Деривационные ГЭС Строятся в случае больших уклонов русла

Гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС)

Гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС) 1 – верхний аккумулирующий бассейн; 2 – здание электростанции; 3 – река; 4 – водовод; 5 – плотина

ГАЭС России Загорская ГАЭС Мощность – 1200/1320 МВт (в турбинном/насосном режимах). В здании ГАЭС установлено 6 обратимых гидроагрегатов радиально-осевого типа мощностью по 200/220 МВт, работающих при расчётном напоре 100 м.

ГАЭС России Строящиеся: • Строящаяся Загорская ГАЭС-2; • Строящаяся Ленинградская ГАЭС на реке Шапша. Проектируемые: • • • Зеленчукская ГЭС-ГАЭС, Владимирская ГАЭС на реке Клязьма, Курская ГАЭС, Волоколамская ГАЭС на реке Сестра, Центральная ГАЭС на реке Тудовка, Лабинская ГАЭС на реке Лаба.

Самую мощную в мире ГАЭС строят на реке Днестр на Украине. Ее проектная мощность составляет 2268 МВт в генерирующем режиме и 2947 МВт в насосном режиме. Строительство идет с 1985 года, в 2009 году введен в действие первый гидроагрегат.

Приливные электростанции (ПЭС)

Приливные электростанции (ПЭС) Приливная электростанция «Ля Ранс» , Франция

Приливные электростанции (ПЭС) Приливная электростанция в Кислой губе на побережье Баренцева моря. Мощность – 1, 7 МВт.

Приливные электростанции (ПЭС) Приливная электростанция Sea. Gen, Северная Ирландия

Приливные электростанции (ПЭС) Приливная электростанция в городе Инвергордон, Шотландия

Приливные электростанции (ПЭС) Схема бесплотинной приливной электростанции

Развитие гидроэнергетики в России в XIX веке Теоретические работы • 1810– 1811 гг. – В. Левшин выпустил шесть частей труда под заглавием: «Полное наставление, на гидростатических правилах основанное, о строении мельниц каждого рода: водяных, также ветром, горячими парами, скотскими и человеческими силами в действие приводимых, по которому каждый хозяин может то производить» . • 1815 г. – Н. Архангельский перевел с французского языка и издал труд: «Боссю и Виолетт. Исследования о наивыгоднейшем построении плотин» . • 1816 г. – Д. Лачинов напечатал в Москве оригинальный труд: «Рассуждение о устроении и укреплении плотин» . • 1851 г. – И. Рахманинов: «Теория вертикальных водяных колес» , «Правила для определения приблизительно наивыгоднейших размеров водяных колес, употребляемых при малых и средних падениях» . • 1884 г. – Д Неелов: «Устройство плотин» .

Труды В. Рожкова • 1842 г. – «Описание турбин, устроенных в Алапаевских заводах» ; • 1849 г. – «О турбинах» ; • 1851 г. – «Описание хвостового молота с приводом от турбины» . • 1856 г. – «О гидравлическом горнозаводском хозяйстве, с описанием устройств, в нем употребляемых» ; • 1863 г. – «Сведения об уральских плотинах вообще и в особенности о мерах к предохранению их от разрушения во время разлива вод» ; • 1863 г. – «О разрушениях, произведенных водополью прошедшего лета, на некоторых уральских частных заводах»

Развитие гидроэнергетики в России в XIX веке Практика гидроэнергетики 13 марта 1894 года В. Добротворский выступил на заседании Русского технического общества с проектом использования водных сил порожистой части Волхова, Наровы и Вуоксы для снабжения электрической энергией Петербурга. 29 декабря 1899 года он повторил свой доклад на первом Всероссийском электротехническом съезде: «Электропередачи силы порогов Волхова, Наровы, Вуоксы в С. -Петербург» .

Практика гидроэнергетики в России в XIX веке Страна располагала десятками тысяч сельских водяных мельниц и ничтожным количеством мелких промышленных гидросиловых установок. Наибольшей гидростанцией была Мургабская, или Гиндукушская, у Байрам-Али, в так называемом «государевом имении» в районе Мары в Туркмении. Гиндукушкая гидростанция на реке Мургабе – три турбины по 530 лошадиных сил. Они приводили в действие три электрических генератора. Электрическая энергия передавалась со станции на Мургабе в имение Байрам-Али на расстояние около сорока километров.

Гидроэлектростанции России до 1917 года мощностью более 500 к. Вт Наименование ГЭС и место нахождения Год пуска в эксплуатацию Мощность, к. Вт Мургабская (Гиндукушская) 1910 1350 Тунгусунская, р. Тунгусун, Алтай 1916 1000 Алавердинская, Армения 1908 1000 Васильевский прииск, р. Бодайбо 1910 750 Сатка (Порожская), Урал 1909 650 Гагринская (курорт Гагры) 1904 605 Ижорский завод, ст. Колпино 1905 600 Алапаевский завод, Урал 1904 560 Нижний прииск, р. Бодайбо 1905 535