ПАНАМСКИЙ КАНАЛ соединяет Атлантич. океан (Караибское море) с Тихим океаном, пересекая америк. перешеек на 9 град. с. широты и на 85 град. з. долготы, приблизительно в самой узкой и низкой его части. Он уменьшает морской путь от Нью Йорка до Сан-Франциско на 14 550 км (10 700 км вместо 24 300 км пути через Магелланов пролив), с подобным же сокращением расстояния до многих портов Юж. Америки и стран Востока. Длина канала, соединяющего воды обоих океанов,--81 км. Проход по каналу занимает в среднем приблизительно 8 ч. Постройка канала закончена в 1914 г.
И с т о р и ч е с к и й о ч е р к . Еще в 1534 году испанское правительство приказало исследовать местность от Круца (Cruces) на Атлантическом океане до Панамы на Тихом океане, чтобы определить возможность соединения искусственным водным путем реки Чагрес (Chagres) с Тихим океаном, но результаты этих изысканий оказались неблагоприятными. В первой половине прошлого века неоднократно создавались планы проведения канала через перешеек. В 1814 г. испанские кортесы издали декрет об устройстве канала и об образовании общества для его постройки. Но, потеряв в 1823 году все свои колонии в Центральной и Южной Америке, Испания оказалась отстраненной от всякого) отношения к постройке предполагаемого канала. В течение следующих 50 лет изыскания и предварительные проекты делались американцами, англичанами, голландцами и французами, но все они не привели ни к чему. В 1876 г. французская компания получила на 99 лет концессию и исключительное право постройки канала, а в 1879 г. это предприятие перешло в руки Ф. Лессепса, строителя Суецкого канала, и в 1882 г. фактически была начата работа по постройке канала открытого нешлюзованного типа. Компания Лессепса разорилась и в 1889 г. было назначено конкурсное управление. В 1894 г. образовалась новая французская компания по постройке Панамского канала, начавшая работать над устройством шлюзованного канала, а в 1904 году предприятие было продано правительству США за 40 млн. долларов. В 1903 г. Республика Панама сделалась независимой от Колумбии и в 1904 г. США договорились с правительством Панамы о вечной аренде зоны канала, составляющей полосу в 16 км шириной, за сумму в 10 млн. долл. и ежегодную плату в 250 тыс. долл.
В итоге со времени образования компании Лессепса до перехода предприятия в собственность США было вынуто ок. 60 млн. м3земли, израсходовано 270 млн. долл. и погибло ок. 20 000 человеческих жизней, преимущественно от тропич. болезней. В течение 1904--07 гг. был проведен ряд подготовительных работ, без к-рых однако едва ли было бы возможно построить канал. Первая комиссия по постройке П. к. окончательно установила направление канала. Вторая комиссия, назначенная в том же году во главе с инж. Ф. Уоллесом (John F. Wallace), была передана в ведение военного министерства, под наблюдением к-рого с тех пор находился канал. В это время медициной было доказано, что желтая лихорадка, унесшая в Панаме такое огромное количество человеческих жертв, так же как и менее опасная малярия, причинялись укусами москитов. Руководитель санитарной части комиссии В. Горгес (W. Gorgas), весьма успешно боровшийся ранее с желтой лихорадкой в Гаванне и на Кубе, сразу принялся за оздоровление местности и уже к 1906 г. он совершенно уничтожил москитов, а вместе сними желтую лихорадку и в значительной степени малярию, и сделал перешеек совершенно безопасным и здоровым местом для ведения работ по постройке канала. Между тем рытье канала, которое было начато с людьми и снаряжением, оставленными французами, шло не особенно успешно, и в 1905 г. была назначена третья комиссия с главным инженером Ф. Стевенс (J. F. Stevens). По указанию последнего земляные работы были временно остановлены до создания благоприятных условий для продуктивной работы. К 1906 г. были приготовлены жилые помещения, организовано снабжение продуктами и чистой водой, построены двойной ж.-д. путь, мастерские, склады, доки, доставлены новейшие экскаваторы и т. п. На все это, включая санитарные мероприятия, истрачено за 2 года 30 млн. долл. Количество рабочих достигло 17 000 чел. и все время увеличивалось.
В 1905 году в Вашингтоне был собран Международный комитет инженеров-консультантов для выбора типа капала. Как уже было упомянуто, Лессепс твердо |;стоял за тип открытого канала на уровне моря, однако новая французская компания до продажи предприятия правительству США начала постройку шлюзованного канала. В комитете консультантов мнения также разделились. Но по совету Третьей комиссии и инженера Стевенс мнение меньшинства, рекомендовавшего тип шлюзованного канала, было принято и утверждено Конгрессом в июне 1906 года. Для выбора шлюзованного типа канала было много оснований; два главные из них--сильное увеличение земляных работ и трудность регулирования периодических разливов реки Чагрес при канале открытого типа. Дополнительное углубление центральной выемки на 26 .м, которое потребовалось бы для канала открытого типа, представляло собой чрезвычайно трудную и дорогую работу, особенно в виду происходивших оползней. Указывалось, что канал открытого типа лучше обеспечивает бесперебойную навигацию, но 15 лет службы существующего канала дали полное доказательство превосходства избранного тина. После улучшения условий работы на перешейке и принятия типа канала земляные работы были вновь начаты более ускоренным темпом. В общем за 1904-- 1906 гг. было вынуто ок. 5 400 000 м3 земли; в то же время все было подготовлено, чтобы в 1907 году развернуть производство земляных работ в еще большем масштабе. В начале 1907 г. был назначен новый главный инженер Гетхельз (Goethals) и сформирована новая комиссия, т. н. Четвертая комиссия по проведению канала, состоявшая из семи членов, к-рая начала работать в апреле 1907 г. и окончила канал в 1914 г.
Общее о п и с а н и е (фиг. 1--2). Высший уровень шлюзования канала на 25,9 мвыше среднего уровня воды в обоих океанах. Наибольшая разница уровней воды в Тихом океане -- 6,7 м, а в Атлантическом океане --0,6 м. Своеобразной особенностью канала является Гатунское озеро, представляющее искусственный бассейн воды площадью 424 км2, образующий самый высокий уровень поверхности воды в канале. Глубина озера настолько велика, что суда могут проходить свыше половины расстояния между океанами с большой скоростью. Для образования озера потребовалось построить высокую земляную плотину в долине р. Чагрес при Гатуне и дорогостоящие трехступенчатые шлюзы, но, с другой стороны, уменьшение глубины выемки верхнего канала при Кулебре сильно сократило количество земляных работ, так что в общем получилась экономия во времени и стоимости постройки по сравнению с открытым нешлюзованным каналом. В более глубоких участках Гатунского озера выемки земли фактически не потребовалось, и работы по устройству канала свелись гл. обр. к производству выемок на приокеанских участках, выемке перевального гребня, постройке Гатунской и нескольких меньших плотин и сооружению шлюзов и водосливов. Начиная с Атлантич. океана последовательные подразделения канала следующие:
1) канал приокеанский в 11,3 км длиной и в 152,5 м шириной по дну, доходящий до шлюзов и плотины в Гатуне;
2) Гатунский шлюз с тремя ступенями ок. 8,6 м каждая;
3) Гатунское озеро на высоте 25,9 м, образующее высший уровень, который остается и в Кулебрском канале (Гайльярд), прорезающем перевальный участок, до шлюза при Педро-Мигуэле; общая длина этого участка П. к. с высшим уровнем составляет 51 км, из к-рых 25 км имеют 305 м ширины и от 13,7мдо 22,9 м глубины, 7,25 км шириной в 244 м,6,4 км шириной в 152,5 м и 12,5 км в Кулебрском канале шириной в 91,5 м;
4) шлюз Педро-Мигуэля с одной только ступенью в 9,1 м;
5) Мирафлорское озеро площадью 4 км2 с уровнем +16,7 м и каналом в 2,4 кмдлиной, 152,5 м шириной и 13,7 м глубиной;
6) Мирафлорские шлюзы в две ступени с высотой подъема 6,7--10 м на каждой в зависимости от уровня воды в Тихом океане и наконец
7) часть приокеанская в 152,5 м шириной и 13 км длиной, доходящая до глубоких вод Тихого океана.
Т. о. наименьшая ширина канала, за исключением шлюзов,--91,5 м, а минимальная глубина-- 13,7 м. Для облегчения поворота судов в местах изменения направления оси канала, ширина последнего несколько увеличена благодаря тому, что вместо закруглений внешний берег прочерчен касательными прямыми до их пересечения, а внутренний срезан по хорде. Кроме маяков при входах, направление канала ясно указывается днем и ночью целой системой створных огней, баканов и буев. Повороты в озере и приокеанских каналах обозначены створными огнями, пользуясь к-рыми, суда, идущие в противоположных направлениях, держатся курсов на расстоянии 60--75 м друг от друга. В Кулебрском канале, в котором слишком короткие расстояния между поворотами и крутизна берегов не позволяют применять створные огни, последние заменены баканами с экранами, расположенными т. о., что с любого места канала видны только те огни, которые необходимы для определения курса. Кроме того берега канала обозначаются большим количеством газовых буев.
Г а т у н с к о е озеро и п л о т и н а . Как уже было упомянуто, особенностью окончательно принятого проекта канала было Гатунское озеро. В первоначальных проектах предполагалось устроить плотины при Бохио и Бас-Обиспо, но местность Гатун была признана более подходящей и, как оказалось, выбор был сделан вполне правильно. Она дала возможность образовать громадный бассейн, нужный для шлюзования и устраняющий серьезные затруднения, причиняемые ежегодными разливами реки Чагрес, и предоставила 35 км судоходного фарватера почти без выемки земли. План Гатунской плотины, водослива и шлюзов показан на фиг. 3. Небольшая возвышенность, разделяющая долину р. Чагрес у Гатуна, разбивает реку на два рукава. Франц. канал пересекал восточный проток реки. Плотина состоит из гряд насыпанного камня и земляной насыпи (фиг. 4) и пересекает оба рукава. Бетонный водослив построен в возвышенности между ними. Западный конец плотины упирается в крутой берег долины, а восточный примыкает к шлюзам. Длина гребня плотины ок. 2,5 км, а ширина ее основания доходит в русле р. Чагрес до 0,8 км. Гребень плотины, расположенный на высоте +32 м, возвышается на 6,1 м над нормальным уровнем воды в Гатунском озере. Ширина гребня--30,5 м, ширина плотины на уровне воды--122 м. Только 150 м всей длины плотины подвергаются наибольшему напору воды. Поверхность Гатунского озера находится на высоте +25,9 м и занимает площадь в 424 км2.
Вопрос о возможности наполнения водой такого резервуара и поддержания необходимого уровня был исследован предварительно. Оказалось, что в исключительные по сухости периоды в 1911--12 годах приток составлял 185,6 м3/ск, чего вполне достаточно, чтобы наполнить озеро в 400 дней. Необходимый запас воды обусловливается потребностью для проведения судов через шлюзы, расходом для силовых установок, водоснабжения и т.п. и потерями на испарение, всасывание и утечку через ворота шлюзов и водоспуска. На основании как имеющихся данных, так и нек-рых предположений суточный расход воды был определен в 119 м3/скпри одном шлюзовании в час в каждом направлении. Было признано, что эти требования м. б. выполнены, если во время дождливого сезона поднимать уровень воды в озере до+26,5 м и допускать его понижение до +24,4 м во время засухи. При этом минимуме- в Гатунском озере оставалась вполне достаточная для навигации глубина в 12,2 м в Кулебрском канале. Результаты опыта эксплоатации П.к. со времени устройства доказали, что расчеты были сделаны правильно.
По первоначальному проекту предполагалось устройство добавочной плотины при Алахвела (Alhajuela) на 16 км выше того пункта, где Чагрес входит в канал. В течение прошедших лет (до 1926 г.) в этой плотине не было нужды, т. к. запас в 2,1 м, соответствующий примерно 900 млн. м3, был совершенно достаточен для засушливого сезона. Отчет за 1926 г. показывает, что высота воды в озере к началу необычного сухого сезона была+26,7 м и несмотря на значительную экономию в расходе воды упала до +24,8 м.На следующий год уровень воды опустился до +25,84 м. Оба отчета указывают, что примерно 51% воды было спущено через водослив в период дождей и 700 млн. м3 м. б. получено в качестве добавочного запаса, если сделать плотину в верхнем течении р. Чагрес.
Предварительные работы для сооружения Гатунской плотины, как то: изыскания для нахождения поблизости достаточного количества пригодного материала, исследование грунта для основания плотины и выяснение возможности применения гидравлического способа постройки плотины были успешно закончены к 1908 г. Запас материала был найден в расстоянии 2,4 км от места постройки и в местах, подходящих для гидравлич. землечерпания; кроме того материал мог быть получен от углубительных работ в Лимонной бухте. Общий план работ состоял в соединении франц. канала с восточным протоком Чагрес и отведении всей воды через западный проток реки. После этого начиналась постройка восточной части плотины и выемка грунта для канала водослива с подготовкой для отведения воды из западного протока в этот канал. Можно было также одновременно сделать нек-рое количество земляных работ по устройству плотины в западном рукаве прежде, чем вода из него была отведена. После отвода воды в спускной канал насыпка и бетонирование обеих частей плотины пошли нормальным порядком. Для устройства насыпи был применен такой способ: 1) камень подвозили поездами по эстакадным путям, которые были расположены вдоль места работ, и сбрасывали, образуя параллельные каменные гряды, 2) пространство между этими грядами заваливали землей при помощи рефулеров. В таком порядке продолжалась работа, пока насыпь не была закончена. Наброска камня и очистка восточного рукава для гидравлич. завалки землей были начаты в полном объеме около половины 1908 г. При очистке поверхности для земляной насыпи грунт из русла реки вычерпывали до песчаной глины, а во франц. канале до твердой синей глины. Обломки камней были тщательно убраны и берега выровнены с небольшим уклоном в красной глине. Засыпка производилась тремя рефулерами. Подаваемая ими масса содержала, разумеется, большой процент воды, к-рую нужно было удалить. Спуск воды производился двумя группами из трех 20-дм. труб, выходивших с небольшим уклоном в открытые сточные канавы. Другие концы этих труб были подняты вертикально в земляной засыпке и своими верхними концами приближались к поверхности воды, которая редко поднималась выше 30,5 см над ними. По мере возрастания насыпи трубы наращивались. Весной 1910 г. р. Чагрес была отведена из западного протока в водоспуск и была начата постройка западной плотины по тому же методу. Был пущен в дело четвертый рефулер. Материал для сухой засыпки привозили с Кулебрской выемки и в небольшом количестве с земляных работ на шлюзе и водосливе. Насыпь для плотины была закончена весной 1913 г. Глина для верхнего слоя гидравлической засыпки поступала из карьеров к северу от плотины. Некоторые затруднения были вызваны оседанием и сползанием северного откоса плотины близ ее западного конца. В этом случае так же, как в подобном же оползне на северной стороне восточной части насыпи, подошва была сильно укреплена и откос увеличен до 1 : 7,67. Та часть откоса плотины, которая подвержена прибою волн, вызываемому сильными южными ветрами, временами господствующими на озере, была вымощена.
Г а т у н с к и й водослив. Для удаления излишка воды во время дождливого сезона в возвышенности, разделяющей долину р. Чагрес, был сделан водослив, представляющий собою бетонную плотину с поверхностью, приспособленной для спуска воды, и канал для отвода воды в реке Чагрес. Для обеспечения максимального необходимого спуска воды в количестве 5 150 м3/скпотребовался бы нерегулируемый водослив длиной в 600 м. Поэтому был принят проект водослива, изогнутого по дуге окружности и имеющего род ворот для регулирования спуска (фиг. 5). Очертание поперечного сечения плотины состоит из параболы, короткой касательной прямой и дуги окружности, переходящей в плоский порог ниже плотины. Кривая поверхность водослива рассчитана так. образом, чтобы нижний слой воды оставался в соприкосновении с поверхностью водослива при глубине потока 1,83 м и более. Струи направляются к центру дуги водослива, сталкиваясь между собой, вследствие чего их энергия частично нейтрализуется. Для этой же цели поставлены два ряда бетонных волноломов, верхний ряд которых расположен на 36,6 м от гребня вниз по течению, и возвышается на 3,05 м над порогом. Со стороны потока волноломы облицованы чугунными плитами. Двумя устоями и 13 быками гребень плотины разделен на 14 пролетов по 13,72 м шириной, в к-рых установлены ворота Стони (Stoney). Нормальный уровень озера был принят на отметке +25,9 м, а максимальный допустимый уровень--на отметке +26,5 м. Пороги ворот водослива были сделаны на отметке +21,03 м или на 4,87 м ниже нормального уровня. Для низа ворот, поднятых полностью, была принята отметка +28,04 м, т. е. на 2,14 м выше принятого уровня воды в озере. Вода, пройдя через плотину, входит в веерообразную камеру, к-рая направляет поток в облицованный бетоном канал водослива 86,88 м ширины и 366 м длины, прорытый в скале до р. Чагрес ниже плотины. При максимальной высоте воды +26,5 мпропускная способность всех 14 пролетов водослива рассчитана в 4 358 м3/ск. Она значительно превосходит известный до сих пор максимальный приток в 3 879 м3/скв течение 33 часов. Ширина ворот--14,11 м, их высота--5,79 м и толщина--ок. 1,4 м. Каждые ворота весят 39 т. Конструкция ворот состоит из 4 горизонтальных балок, уширяющихся к средине и прикрепленных своими концами к двум вертикальным балкам. С обеих сторон сделана обшивка из листовой стали толщиной 3/8 дм. (9,4 мм). Ворота приводятся в действие электричеством. Рытье канала водослива было начато в 1907 г. и производилось главным образом взрывными работами. По общему плану работ для возведения Гатунской плотины надо было возможно скорее отвести воду из реки в канал водослива. Весной 1909 г. была начата бетонная кладка по устройству водосливного канала; кладка была выведена выше ожидаемого уровня отведенной в канал реки. Плотина водослива была возведена до отметки +3,05 м, а волноломы--выше уровня воды. После этого воды р. Чагрес были отведены из западного протока в водосливный канал. С этого момента можно было продолжать работы лишь выше уровня воды и в местах, защищенных от доступа воды. Пользуясь волноломами для устройства заградительной стенки, был сделан ящик, внутри к-рого производилась постройка трех центральных быков, в к-рых были устроены водоспускные каналы. Как только эти каналы были готовы, вода в наступивший сухой сезон была отведена в них, и в дальнейшем все работы производились в сухом месте нормальным порядком. После окончания плотины и быков были поставлены ворота во всех пролетах, кроме двух центральных. Затем отверстия каналов были закрыты заградительными стенками и каналы заполнены бетоном. Установка двух последних ворот производилась под защитой деревянных перегородок, перекрывавших пролеты и опиравшихся на переднюю часть быков.
Мирафлорское озеро и плотина.
Мирафлорское озеро образовалось от запружения р. Рио-Грандо и ее маленьких притоков Мирафлорской плотиной. Оно представляет собой также искусственный резервуар неправильной формы между плотинами в Педро-Мигуэле и Мирафлоресе и образует промежуточный уровень между Тихим океаном и Гатунским озером. Его поверхность на отметке +16,75 м на 9,15 мниже нормального уровня Гатунского озера. Плотина в Педро-Мигуэле от зап. стены шлюза направлена почти параллельно каналу до близлежащих холмов, в к-рые она упирается. Она имеет гребень на отметке +32 м и состоит из насыпных каменных гряд и земли, утрамбованной слоями. Плотина при Мирафлоресе состоит, подобно Гатунской, из гидравлич. земляного заполнения между каменными отсыпками и имеет примыкающий к шлюзам водослив с гребнем по прямой линии и 8 пролетами по 13,71 м.Гребень водослива -- на отметке +11,79 м.Максимальная пропускная способность водослива сделана гораздо больше требующейся для отвода вод, притекающих в озеро и идущих из шлюза Педро-Мигуэля. Сделано это на случай серьезного повреждения ворот этого шлюза и прорыва воды через шлюз в озеро. Из этих расчетов водослив запроектирован с пропускной способностью в 2 600 м3]ск. Его общая длина 131,7 м.
Чтобы закрыть любой пролет водослива для исправления повреждений ворот, применяется плавающий опускной ящик, к-рый примыкает к переднему краю двух соседних быков. Ящик сделан из стали и имеет размеры 14,17 м в длину, 1,83 м в ширину и 7,4 м в высоту. Дно ящика и края, которыми он упирается в быки, обделаны деревянными брусьями для увеличения водонепроницаемости. Такие ящики имеются в Гатуне и Мирафлоресе.
Общее о п и с а н и е шлюзов. Всего имеется три группы шлюзов: гатунская--из 3 ступеней, мирафлорская--из 2 ступеней и в Педро-Мигуэле -- с одной ступенью (фиг. 6). На фиг. 6 : 1--предохранительная цепь, 2--запасная запруда, 3--ворота шлюзов.
Конструкция и общий вид гатунских шлюзов изображены на фиг. 7 и 8 и на вкл. листе. Для наполнения и опорожнения шлюзов в средней и боковых стенах сделаны круглые каналы с площадью поперечного сечения по 23,6 м2каждый. Они соединяются с поперечными эллиптич. каналами с площадью сечения 3,8 м2, проложенными под полом шлюзов на расстоянии около 11 м друг от друга. Каждый канал имеет выход вверх в шлюзовую камеру через пять круглых отверстий площадью по 1,11 м2.
Пропуск воды по главным каналам регулируется задвижками системы Стони (фиг. 9), помещенными близ верхних, промежуточных и нижних шлюзовых ворот. Свободный проход в задвижке 2,43 м ширины и 5,49 м высоты. Задвижки установлены парами, разделенными стенками. Для безопасности около каждой пары задвижек установлен запасный комплект. Устройство механизма для открывания и закрывания задвижек ясно из самого чертежа. Так как задвижки выдерживают в некоторых случаях напор воды до 18 м,что соответствует давлению на задвижку около 250 т, то в виду большого давления на задвижку, она не скользит непосредственно по направляющим, а перекатывается по роликовым лентам, которые помещены между закраинами задвижки и направляющими в гнезде. Стержень задвижки проходит через крышку гнезда, снабженную сальником, и соединен с поперечиной, имеющей на концах ролики, которые катаются по направляющим. Передвижение поперечины производится двумя винтовыми подъемниками, приводимыми в движение от электромотора а. На валу электромотора помещен также тормоз б. Для того чтобы движение задвижки происходило без скольжения, роликовые ленты должны совершать путь вдвое меньший величины подъема задвижки. Поэтому для перемещения роликовой ленты сделан привод, который состоит из штанги, проходящей сквозь крышку гнезда и соединенной нижним концом с лентой, а верхним концом подвешенный к передвижному блоку г. Цепь, закрепленная одним концом в пружинной подвеске д, огибает подвижный блок г и неподвижные блоки в, в и прикреплена другим концом к поперечине. Операция подъема задвижки совершается в одну минуту.
В поперечных каналах, идущих от главного канала в средней стене шлюза, установлены цилиндрич. клапаны, изображенные на фиг. 10. Верхний цилиндр неподвижен, а нижний может перемещаться по вертикали. Когда нижний цилиндр поднят, клапан открыт. Клапан приводится в действие электромотором в 7 НP. Время, потребное для открытия или закрытия клапана,--10 ск. Наполнение водой шлюза в 275 м длиной через два канала совершается в 7--8 мин., а через один канал в боковой стене--в 12 1/2--13 1/2 мин. На практике было обнаружено очень неравномерное поступление воды через различные отверстия поперечного канала, причем наибольший приток наблюдался из отверстия, более отдаленного от главного канала. Вследствие этого судно, стоящее в шлюзе, имеет стремление прижаться к стенке, из которой происходит наполнение. Пришлось перейти к пользованию обоими каналами в течение всего процесса наполнения, получая т. о. совершенно одинаковое распределение и допуская безопасно максимальную скорость изменения уровня в 2,28 м/мин. Кроме того было замечено повышение уровня воды, вызываемое ускорением движения воды по трубам. Вследствие больших продольных и поперечных сечений шлюзов этот процесс, не принятый в расчет обычными формулами, имеет важное значение, т. к. укорачивает время наполнения примерно на 2 минуты. Коэфициенты истечения приблизительно равны: для наполнения при пользовании трубами боковой и средней стен С=0,65, при пользовании только боковой трубой С=0,82; для опоражнивания при пользовании трубами боковой и средней стен С=0,67, при пользовании только боковой трубой С=0,73.
Ворота шлюзов -- двустворчатые. Створки установлены под углом в 26 град. 33' 54" (уклон 1 : 4) к плоскости поперечного сечения шлюза. Расположение ворот в шлюзах показано на фиг. 6. Двойные комплекты ворот поставлены для обеспечения от случайностей. При проходе судов до 275 м длиной оба комплекта замыкающих шлюз верхних и нижних ворот могут быть закрыты. Суда в 275--300 м устанавливаются лишь при одних открытых воротах, причем судно всегда имеет перед собой двойные закрытые ворота как при спуске, так и при подъеме. Промежуточные ворота разделяют шлюз на два отсека для провода более мелких судов. Во всех шлюзах канала 46 ворот. Все створки имеют одинаковую ширину в 19,48 м и толщину в 2,13 м и разнятся по высоте от 14,30 до 25 м по весу от 360 до 675 т. Общий вес ворот равен 54400 т.
Конструкция ворот показана на фиг. 11.
Стыки створок между собой по середине ворот (фиг. 12) и со стенками шлюза (фиг. 13), образованные стальными полированными пластинами, показали на практике полную водонепроницаемость.
Порог сделан из деревянных брусьев с резиновой обкладкой. Нижним концом створка установлена в подпятнике (фиг. 14), а вверху она имеет шип, вращающийся в петле (фиг. 15), закрепленной в стенке шлюза.
Механизм для поворачивания створок (фиг. 16) был впервые применен при постройке П. к. и состоит из горизонтальной штанги, шарнирно соединенной одним концом с верхушкой створки, а другим концом с большой шестерней вблизи ее внешней окружности. Шестерня получает движение от электромотора в 25 НP через зубчатую передачу. Наименьшие скорости перемещения створок достигаются при этом механизме в начале и конце движения, т. е. в моменты, когда гидравлич. сопротивление достигает максимумов. Помещения для машин, приводящих в движение ворота, задвижки и предохранительные цепи сделаны внутри стенок шлюзов и соединены между собой туннелями. Управление всеми механизмами производится из центрального помещения на средней стене шлюзов. В центральном же помещении находится контрольный стол, на к-ром сделан в миниатюре план шлюза с моделями, которые передвигаются одновременно с настоящими воротами, задвижками, предохранительными цепями и т. д.
Для защиты ворот и судов от возможных ударов протянуты предохранительные цепи перед воротами поперек шлюзов. Передвижение цепей и регулирование их натяжения производятся гидравлич. механизмом. Цепь постепенно останавливает натолкнувшееся на нее судно. Было доказано опытом, что судно в 16 000 т водоизмещения, двигающееся со скоростью 4 км/ч, м. б. легко остановлено на расстоянии ок. 17 м без малейшего повреждения судна или цепи. Для пропуска судна цепь опускается на дно шлюза.
Буксирование судов при проходе по шлюзам производят электровозами, движущимися по зубчатым рельсам на стенах по обеим сторонам шлюзов. Тяговое усилие электровоза ок. 11 тыс. кг, скорость--1,6--3,2 км/ч.
Для преграждения потока воды в случае повреждения ворот выше каждой группы шлюзов построены запасные запруды. Все 6 запруд для двух каналов трех групп шлюзов сделаны одинаково. Конструкция запасной запруды (фиг. 17) совершенно аналогична разводному мосту и состоит из двух ферм, вращающихся на вертикальной опоре, установленной на берегу канала. Один конец моста имеет длину в 50 м, достаточную для перекрытия шлюза, а другой--29,9 ми загружен бетонным противовесом и механизмами. Горизонтальная ферма Б принимает на себя давление воды и передает его береговым опорам. Ряд балок, находящихся на расстоянии 2,8 м друг от друга, опускается от пояса фермы 23 на дно канала. Промежутки между балками заполняются небольшими щитами, снабженными направляющими роликами для опускания по балкам.
П о с т р о й к а шлюзов. Земляные работы по устройству Гатунских шлюзов были начаты в 1907 г. Бурением было обнаружено залегание глинистых песчаников и выступающие в верхнем конце шлюзов слои мягкого песчаника и туфа. Основание для шлюзов было взято в верхних слоях глинистого песчаника, а в верхней части шлюза углублено и укреплено. Работа производилась следующим порядком. Пробивали боковые траншеи вдоль всей линии шлюзов и весь грунт между ними взрыхляли взрывными работами, убирали паровыми лопатами и отвозили на постройку Гатунской плотины. Окончательная планировка производилась ручным способом. Работы были закончены в 1911 г., было вынуто 3 600 000 м3 грунта. Бетонные работы были начаты в 1909 г. и закончены в конце 1913 г. в количестве 1 580 000 м3. Цемент привозился из порта Колон, песок--с берегов Номбре-де-Диос в 62 км от Колона, а камень -- из карьера в Порто-Белло в 32 км к востоку от Колона, где был устроен дробильный з-д. Вся доставка производилась на баржах по старому французскому каналу. Общее расположение работ по заготовке бетона показано на фиг. 18. Цемент выгружался в склады на набережной, песок и щебень подавались по подвесным путям в большие штабели. Вагонетки, проходящие по туннелям под складами цемента, камня и песка, получали соответствующие составу бетона количества этих материалов и, доставив их к бетонному з-ду, возвращались обратно к складам. Из бетономешалок бетонная масса выгружалась в вагоны, к-рые двигались по рельсовым путям, параллельным шлюзам. Бадьи с бетоном снимались на подвесную дорогу, проходящую перпендикулярно оси шлюзов, по к-рой они направлялись к формам. Все подвесные дороги были смонтированы на передвижных башнях и могли передвигаться по мере необходимости. Бетонирование стен шлюза производилось отдельными монолитами длиной в 11 м в переносных стальных формах (фиг. 19). Деревянные формы употреблялись только при устройстве пола и нек-рых деталей неправильной формы. Все формы использовались многократно и передвигались с места на место по рельсам. Формы были собраны на полную высоту, за исключением задней стенки, к-рая наращивалась по мере заполнения формы в виду постепенного сужения стены кверху. Передняя стенка формы была прикреплена к башне для предохранения от распирания формы. Боковые стенки для этой же цели были снабжены контрфорсами. Башня передвигалась по рельсам для перемещения формы из одного положения в другое. Постройка всех стен производилась одновременно, причем последовательно заполнялись формы, стоящие на направлении подвесной дороги. После этого переходили к следующему ряду, для чего башни подвесной дороги соответственно перемещались. Общий вид постройки представлен на вкл. листе. Кладка производилась из бетона 1 : 3 : 6, кроме стенок главных водяных каналов, для которых применялся состав 1:2:4. Горизонтальные поверхности покрывались цементным раствором 1:3.
Установка ворот представляла значительные трудности в виду необходимости обеспечить правильное распределение напряжений, точную навеску и водонепроницаемость. Все клепаные балки, из к-рых составлялись остовы створок, а также и остальные детали доставлялись на места работ в готовом виде. Вследствие большого веса отдельных частей потребовалось много механич. Средств для их перемещения. Было устроено 8 специальных мостов для одновременной сборки 16 створок. На подъеме и переноске частей работали 10 передвижных паровых кранов. Сборка остова производилась с большой тщательностью, в результате чего отклонение вертикальных стоек от правильного положения не превышало 3,18 мм, а разница с чертежем по высоте была не более 6,35 мм.К собранному скелету пригонялись и временно прикреплялись обшивочные листы для того, чтобы освободить мост на другую установку. После этого обшивка приклепывалась, причем все дыры для заклепок развертывались на месте пневматич. развертками. Во всех воротах было поставлено около 4млн. заклепок. После очень сложной работы по установке опорных частей, потребовавшей большого количества предосторожностей и чрезвычайной точности, ворота навешивались при помощи специального приспособления (фиг. 20).
Оно состояло из двух ферм, прикрепляемых к створке вороте обеих сторон. Фермы были укреплены на рамах, стоящих на роликах. При помощи клиновых устройств в рамах фермы приподнимались, отделяя створку ворот от подставок, на к-рых производилась сборка. После этого створку передвигали к месту навески, опускали на подпятник и устанавливали петлю на верхнем шипе.
Постройка шлюзов в Педро-Мигуэле и Мирафлоресе производилась тем же способом, как и в Гатуне, только с некоторыми изменениями в организации бетонных работ соответственно местным условиям. В Педро-Мигуэле склады щебня и песка пришлось отодвинуть от места постройки в продольном направлении, расположив их по обеим сторонам параллельно оси шлюза. Материалы подвозились поездами по эстакадным путям. Подача щебня и песка на бетонный з-д производилась при помощи двух специальных кранов с вылетами в обе стороны по 45,7 м. В башнях кранов были установлены бетономешалки. Цемент подавался по элеватору на площадки в башнях. Готовый бетон спускался в вагонетки, к-рые отвозили его по узкоколейному пути к месту работ. В виду значительной разницы уровня пола шлюза и места заготовки бетона узкоколейные пути были уложены на эстакадах с уклоном в 0,023.
На фиг. 21 показаны краны, применявшиеся для укладки бетона в стены шлюза. Таких кранов было 4. Кладку бетона производили в деревянных формах, которые постепенно перемещали вверх после заполнения слоя в 1,83 м. В Мирафлоресе склады материалов можно было расположить по обоим берегам шлюзов. Краны для подачи на бетонный з-д были совершенно такой же конструкции, как и в Педро-Мигуэле, но лишь с одним вылетом (фиг. 22). Бетон с завода отправлялся по крановой ферме, один конец к-рой можно было поднимать вверх на 15,25 м по мере возведения постройки. Бетон выгружался или непосредственно на боковую стену шлюза или перегружался в бадью на кране для средней стены. Общее количество бетонной кладки шлюзов в Педро-Мигуэле и Мирафлоресе ок. 1530 000 м3.
К у л е б р с к и й канал . Самой значительной статьей расходов по сооружению П. к. были работы по устройству выемки для Кулебрского канала, составлявшие почти половину всей стоимости. В основном эта задача была такой, какой она является при всякой выемке для постройки ж. д. и других целей. Однако громадный объем работ в связи с оползнями в Кулебрской выемке придает панамским земляным работам большой интерес. Глубина выемки в перевальной точке достигала 83 м по оси канала, а по крутому склону Гольдхилла работы восходили до 157 м над дном канала. Рисунок, данный на вкл. л., представляет Кулебрскую выемку во время производства работ. По первоначальным подсчетам в Кулебрской выемке предполагалось 41 млн. м3 земляных работ. Вследствие решенного в 1908 г. уширения дна канала на 30,5 м количество работ д. б. увеличиться на 10 млн. м3. Но благодаря оползням оно возросло в большой степени, и борьба с оползнями не прекращалась в течение всего времени эксплоатации канала. Оползни происходили на протяжении немного более 1,5 км по обеим сторонам Гольдхилла. До открытия канала в конце 1914 г. было удалено около 40 млн. м3 оползней и за время эксплоатации до 1924 г. было вынуто еще 30,6 млн. м3,полученных главным образом от оползней. В конце 1915 года большой оползень завалил канал на 75 м шириной и на 20 м выше уровня воды и вызвал прекращение навигации на полгода.
Кулебрская выемка представляла собой самый низкий участок на много км2 и сливалась с долиной р. Обиспо на значительном протяжении. Поэтому Обиспо была отведена в новое русло и спущена в р. Чагрес. То же самое было сделано с р. Камачо. Протекавшая по местности, предназначенной для выемки, р. Рио-Грандо также была переведена в новое русло и для защиты от нее была выстроена длинная дамба вдоль южного берега канала. Кроме того потребовалось устройство временной плотины для заграждения от вод р. Чагрес, так как дно выемки было на 12 м ниже уровня реки. Для удаления местной воды, собиравшейся в выемке протяжением в 13 км, перед началом разработки каждого слоя пробивали траншею по всей длине канала. Собиравшаяся в траншею вода стекала к концам выемки и ее откачивали центробежными насосами через плотины. Около 70% выемки было сделано взрывными работами в скале. Общая длина шпуров составляла ок. 6 500 км, и было израсходовано до 13 600 т взрывчатых веществ. Подорванный грунт убирали и нагружали в вагоны паровыми лопатами и по путям, соединенным с Панамской ж. д., отвозили в места, предназначенные для свалки или на другие работы. Средняя месячная производительность колебалась по годам от 765 000 до 1 200 000 м3 и доходила в отдельные месяцы до 1 500 000 м3. Средняя стоимость земляных работ по всему центральному участку Панамского канала от Гатуна до Педро-Мигуэля получилась ок. 1 р. 80 к. за 1 м3.
П р и о к е а н с к и е у ч а с т к и канала.
Вследствие изменений в устьях канала, могла быть использована только небольшая часть работ, произведенных франц. компанией в обеих приокеанских частях канала. Франц. канал от Колона до Гатуна был временно использован для перевозки материалов при сооружении шлюзов, но вход в канал был совершенно изменен. На тихоокеанском берегу могло быть использовано лишь около 2 500 000 м3 франц. земляных работ. Общая длина обеих приокеанских частей канала составляет 25 км, т.е.около 1/3 длины всего канала. Ширина в этих участках 152,5 м с глубиной на тихоокеанской стороне в 13,7 м и на атлантич. берегу--12,5 м ниже среднего уровня моря. Общий объем выемок на тихоокеанском берегу, включая ок. 5 350 000 м3 для устройства гавани и доков в Бальбоа, достигает 36 500 000 м3, а на атлантич. берегу около 30 000.000 м3. Для защиты от господствующих сев. ветров и от заноса грунтом устьев канала построены два брекватера, общей длиной ок. 5 км вЛимонной бухте и один брекватер также ок. 5 кмдлиной, параллельный устью канала, от Бальбоа до острова Наос. Последнее сооружение содержит ок. 14 000 000 м3. Материал доставлялся из Кулебрской выемки. Постройка атлантич. участка канала производилась преимущественно подводными работами, но часть работ (ок. 10%) представилось возможным сделать сухим способом. Как видно из продольного профиля канала, местность около Минди-Хилла значительно возвышается над уровнем моря. Благодаря незначительному просачиванию грунтовых вод экскаваторы работали на этом участке значительно ниже уровня моря, и сухая выработка была прекращена лишь за год до окончания всех работ на атлантич. участке. Подводные работы были оборудованы одним мощным землесосом производительностью ок. 17 000 м3 в сутки, 4 землечерпалками, к к-рым были добавлены еще две после того как в сделанную сухим способом выемку была пущена вода, и одним судном с 4 буровыми установками для взрывных работ.
На тихоокеанском участке все работы производились подводным способом и с таким же оборудованием, как и на атлантич. участке. Исключение составили лишь работы на небольшом участке в 2 1/2 км от Мирафлореса, где в намеченном русле канала оказалась выступающая скала ок. 1 100 000 м3, покрытая в среднем на 11,6 м наносным грунтом. Удаление этого грунта было произведено гидравлич. способом, состоявшим в размывании грунта сильными струями воды под давлением в 8 atm и откачивании насосами жидкой грязи, к-рая была использовала для завалки окрестных болот и преимущественно для образования непроницаемого ядра плотины в Мирафлоресе. Всего было удалено таким образом ок. 1200000 м3 грунта. Все земляные работы на приокеанских участках стоили ок. 60--65 коп. за 1 м3.
Стоимость к а н а л а и статистика п е р е в о з о к . Канал был открыт для движения в конце 1914 г., но его достройка и улучшение продолжали вызывать дополнительные затраты. На 1 июня 1918 г. стоимость П. к. составлялась из следующих статей расходов (в млн. долл.).
К этой сумме нужно прибавить значительные дополнительные расходы с 1914 года на удаление оползней и на разные другие надобности. Сверх того была назначена сумма в 30 млн. долл. на военные укрепления. Приведенные выше суммы конечно еще возросли на сегодняшний день, т. к. многие статьи удвоились со времени войны. Отчет губернатора зоны канала за 1927 год указывает, что за 1927 фискальный год было сделано 16 941 шлюзование и что 29 декабря 1926 г. было пропущено через Гатунские шлюзы 28 коммерческих судов, что составляет рекордную цифру для Гатунских шлюзов. В отчете приводится сводка пропуска судов в течение 1915--1927 гг. (см. табл.). Новейшие цифры перевозок по П. к. даны Крамером. Он отмечает интересный факт, что хотя Суецкий канал открыт с 1870 г., а П. к. с 1914 г., но за 1927 г. тоннаж в П. к. (28 610 984 т) почти не разнился от тоннажа в Суецком канале (28 965 000 т). Крамер на основании кривых перевозок доказывает, что П. к. в своем современном виде с устройством Алахвельской плотины, к-рая дает дополнительное количество воды, будет справляться с перевозками вплоть до 1970 г., делая излишним сооружение Никарагуйского канала.
Лит.: Т и м о н о в В . Е., Мировой водный путь через Пайамский перешеек, Петербург, 1913 (указана лит. до 1913 г.); F r a n z i u s О., Der Verkehrswasstrbau, В., 1927 (указана лит.)]; Annal Reports of the Isthmian Canal Commission a. the Panama Canal, Wsh., 1906--27; M o r r o w J. J., Maintenance a. Operation of thePanama Canal, Panama, 1923; G i 1 1 e 11 e H. P., The Panama Canal, "Engineering a. Contracting", Chicago, 1914, v. 41, 1, p. 3; International Engineering Congress, v. 1 a. 2, San Francisco, 1915; K r a m e r H., The Isthmian Canal Situation, "Proceedings of the American Society of Civil Engineers", New York, 1928, August. Г. Гольдмарк.
![[]](/img/t/tonina_o_i/te_panamskiy_kanal/image002.jpg)
![[]](/img/t/tonina_o_i/te_panamskiy_kanal/image004.jpg)
![[]](/img/t/tonina_o_i/te_panamskiy_kanal/image006.jpg)
![[]](/img/t/tonina_o_i/te_panamskiy_kanal/image008.jpg)
![[]](/img/t/tonina_o_i/te_panamskiy_kanal/image010.jpg)
![[]](/img/t/tonina_o_i/te_panamskiy_kanal/image012.jpg)
![[]](/img/t/tonina_o_i/te_panamskiy_kanal/image014.jpg)
![[]](/img/t/tonina_o_i/te_panamskiy_kanal/image016.jpg)
![[]](/img/t/tonina_o_i/te_panamskiy_kanal/image018.jpg)
![[]](/img/t/tonina_o_i/te_panamskiy_kanal/image020.jpg)
![[]](/img/t/tonina_o_i/te_panamskiy_kanal/image022.jpg)
![[]](/img/t/tonina_o_i/te_panamskiy_kanal/image024.jpg)
![[]](/img/t/tonina_o_i/te_panamskiy_kanal/image026.jpg)
![[]](/img/t/tonina_o_i/te_panamskiy_kanal/image028.jpg)
![[]](/img/t/tonina_o_i/te_panamskiy_kanal/image030.jpg)
![[]](/img/t/tonina_o_i/te_panamskiy_kanal/image032.jpg)
![[]](/img/t/tonina_o_i/te_panamskiy_kanal/image034.jpg)
![[]](/img/t/tonina_o_i/te_panamskiy_kanal/image036.jpg)
![[]](/img/t/tonina_o_i/te_panamskiy_kanal/image038.jpg)
![[]](/img/t/tonina_o_i/te_panamskiy_kanal/image040.jpg)
![[]](/img/t/tonina_o_i/te_panamskiy_kanal/image042.jpg)
![[]](/img/t/tonina_o_i/te_panamskiy_kanal/image044.jpg)
![[]](/img/t/tonina_o_i/te_panamskiy_kanal/image046.jpg)
![[]](/img/t/tonina_o_i/te_panamskiy_kanal/image048.jpg)
![[]](/img/t/tonina_o_i/te_panamskiy_kanal/image050.jpg)
![[]](/img/t/tonina_o_i/te_panamskiy_kanal/image052.jpg)