Keson kilidi - Caisson lock

İle karıştırılmaması gereken Keson (kilit kapısı).

Keson kilidinin çalışması
Combe Hay'daki kilidin çağdaş gravürü

keson kilidi bir tür kanal kilidi içinde bir dar bot sızdırmaz bir su geçirmez kutu içinde yüzdürülür ve iki farklı kanal suyu seviyesi arasında yükseltilir veya alçaltılır. 18. yüzyılın sonlarında, büyük yükseklik farklarıyla kanal teknelerini kaldırmak ve indirmek için geleneksel kilitler kullanıldığında aşırı su talebinin ortaya çıkardığı soruna bir çözüm olarak icat edildi. Her biri tekneleri yalnızca birkaç fitlik küçük yükseklik farklarıyla kaldırıp alçaltabilen bu tür kilitler, büyük yükseklik farklılıklarının üstesinden gelinmesi gerektiğinde veya su yetersiz olduğunda yeterli olmayacaktı. Kesonun (veya kesonun) bir çözüm olduğu düşünülüyordu, ancak günün teknolojisinin bu tür bir inşaatı ekonomik olarak gerçekleştiremediği ortaya çıktı.

Öncelikle bir su tasarrufu önlemi olarak tasarlanmıştı ve aynı zamanda zamanın diğer mühendislik çözümlerine kıyasla inşaat maliyetlerini en aza indirmeye yönelik bir girişimdi. Kullanım sırasında yedi adede kadar geleneksel kilidi değiştirebiliyordu.[1] Diğer tasarım avantajları, tekne iniş / çıkış hızı ve geleneksel bir tekne kilidine kıyasla çalışırken çok az su kaybıdır.

Tarih

Keson kilidi ilk olarak Oakengates şimdi kayıp bir bölümünde Shropshire Kanalı 1792'de mucidi, Robert Weldon (b:? 1754 ila d: 1810) yarı ölçekli bir model oluşturdu. Tasarımının kuru mevsimlerde veya daha yüksek irtifalarda su temini sorununu çözeceğini, su kemerleri veya tünel inşa etmekten daha ucuz olacağını ve tasarımının yerini alan yüzey kilitlerinin sayısından daha hızlı çalışacağını iddia etti.[2] Buluşunu 'Hydrostatick Caisson Lock' olarak patentledi. Tam boyutlu kutu veya "gövde",[2] muhtemelen 270 civarında yer değiştirirditon ve içindeki su da dahil olmak üzere yaklaşık 170 ton ağırlığındaydı, bu nedenle vermek için yaklaşık 100 ton balast gerekiyordu. nötr yüzdürme. Kutunun, 50 ft (15 m) su basıncına, yani odanın altındaki yaklaşık 22 psi (150 kPa) gösterge basıncına dayanacak kadar güçlü olması gerekirdi.[3]

Sahipleri Kennet ve Avon Kanalı Şirketi Weldon'un cihazını incelemişti. Somerset kömür sahası açılıyordu ve sahipleri bu geliştirmeden büyük ölçüde faydalanacak olan Kennet ve Avon aracılığıyla daha geniş kanal sistemine beslenen bir Somerset Kömür Kanalı tarafından hizmet verecekti. Ancak Somerset Kömür Kanalı su temini konusunda ciddi sorunlar yaşadı Combe Hay; ve Kennet ve Avon Company, Weldon'un yeniliğini çözüm olarak önerdi. Her biri 80 ft (24 m) uzunluğunda ve 60 ft (18 m) derinliğinde ve tekneyi alabilecek kapalı bir ahşap kutu içeren üç keson kilit önerildi. Bu kutu, 60 ft (18 m) derinliğindeki su havuzunda yukarı ve aşağı hareket etti ve kilitten asla ayrılmadı.

İlk kilit Weldon'un gözetiminde 1797'de tamamlandı. Cihaz gösterildi Prens Regent (sonra George IV ), ancak çeşitli mühendislik problemlerinden muzdarip olduğu bulundu, muhtemelen yumuşak Fuller'ın toprağı bölgede kaya tabakası.[4][5][6]

Operasyon yöntemi

Sistem, suya batırılmış, sızdırmaz kutuya ("keson ", Fransızcadan" büyük sandık "için[7]) nötr elde etmek için ağır bir şekilde dengelenmek kaldırma kuvveti, bu nedenle alçalan bir teknenin yüzmesine izin vermek için olağan operasyonda onu su seviyesine çıkarmak asla mümkün değildi. duvarcılık bölme ("sarnıç ") üstteki su seviyesinden daha yüksek duvarlarla inşa edildi pound ve kendisi tamamen suyla doluydu, böylece üst konumunda bile kutu yüzeyin altında kaldı.[8] Dikey olarak kayan bir dış kapı, kilit odasını en üstteki pounddan kapattı ve suyu içeride tuttu.

Mekanizma en üst seviyeden çalıştırıldı. Bir iniş için, kutu önce bir ikili kullanılarak üst konumuna sarıldı. kremayer dişli mekanizma, daha sonra bir kullanarak açıklığın çerçevesine sıkıca çekilir cırcır duvarın üstüne monte edilmiştir. Dış kapı daha sonra başka bir kremayer dişlisi ile çizildi. Bu noktada, üstteki pound ve kutunun içindeki su seviyeleri kabaca eşit olacaktı, ancak iç kapı - kutu kapısı - yatay olarak dışarı doğru salındığında (normal bir tek kilitli kapı gibi), dış seviye açıksa açılmayacaktır herhangi bir ölçüde daha yüksek. Bu nedenle küçük bir dengeleme musluğu sağlandı. Kapı açıldı, tekne yüzdü, kapılar kapandı ve mandal serbest bırakıldı. Giren tekne suyun ağırlığını tekrar poundun içine alacağı için, kutunun toplam ağırlığı her zaman aynıydı ve onu yukarı ve aşağı sarmak için büyük bir çaba gerekmiyordu. Bununla birlikte, operatörler inişe yardımcı olmak için kutuya biraz su bırakabilirler. Su basıncı dışa açılan kapılara karşı onları sıkıca kapalı ve su geçirmez tuttu.

Alt pozisyonda süreç tersine döndü. Burada su basıncı, kutuyu çıkış açıklığına sıkıca bastıracak kadar güçlüydü. Başka bir kremayer ve pinyon (yine yukarıdan çalıştırılır) dış kapıyı kaldırdı, seviyeler yeniden eşitlendi, kutudaki iç kapı döndürülerek açıldı ve tekne dışarı süzüldü. Kaçınılmaz küçük sızıntıların dışında, süreçte önemli miktarda su kullanılmamıştı.

Tekne asansörleriyle karşılaştırma

Daha fazla bilgi: Tekne asansörü

Keson kilidi, batık bir şekli olarak düşünülebilir. tekne asansörü yaklaşık olarak çağdaş olduğu. Bu zamanın mühendisliği için her birinin hem avantajları hem de dezavantajları vardır.

Keson kilidinin dezavantajları, özellikle mürettebat ve hatta yolcular gemide kaldıysa, sızdırmaz, suya daldırılmış ve güvenli bir keson sağlama ihtiyacıdır.

Bununla birlikte, keson kilidine sadece kaldırma kuvveti ile güç sağlanabilir ve keson kaldırılabilir. Kesonun içine ve dışına balast suyunun pompalanması, onu kilit bölmesinde yukarı veya aşağı yüzdürmek için yeterlidir. Balast suyunun ağırlığı yaklaşık olarak kaldırılan kanal mavnasının ağırlığıdır. Tekne asansörü mekanik bir kaldırma sistemine ihtiyaç duyar. Çoğu dikey kaldırma sisteminde, bu aynı zamanda kesonun ağırlığını ve su içeriğini de kaldırmalı veya azaltmalıdır. Bu, tek başına mavnadan önemli ölçüde daha fazladır ve onu kaldırma gücü mekanik olarak sağlanır. Geliştirildikleri sırada, buhar motoru emekleme aşamasındaydı. Buhar motorları su pompaları olarak geliştirildi, ancak henüz mekanik güç sağlamak için geliştirilmedi (bkz. rotatif buhar motoru ). Zamanın mühendislik kısıtlamaları göz önüne alındığında, kapalı bir kesonu kaldırma kuvveti ile kaldırmak, bir tekne asansörü sürmekten daha pratikti.

Küçük tekne asansörleri, su temini veya iki dengeli araba arasında pompalama yoluyla sürülebilirdi. Bunların pratik örnekleri, bir dikey füniküler, küçük maden tramvaylarını kaldırmak için kullanılır.

Yapıldığı haliyle boyutlar

  • yükseklik: 20 metre (66 ft)
  • genişlik: 3 ila 6 metre (9,8 ila 19,7 ft)
  • uzunluk: 27 metre (89 ft)
  • dişli kremayer: 14 metre (46 ft)
  • rotasyon: yaklaşık 7 dakika

Testler

  • Sayı 1: Şubat 1798: çatlaklar
  • No 2: Haziran 1798: Başarı
  • Sayı 3: Nisan 1799: başarı
  • Sayı 4: Nisan 1799: başarı
  • Sayı 5: Nisan 1799: başarı, 60 yolcu taşımacılığı
  • Sayı 6: Mayıs 1799: Çıkıntılı bir taşla sıkışmış kutu

Vazgeçme

Yukarıdaki Mayıs 1799 testi, bir grup yatırımcı gemide olduğunda ve onlar serbest bırakılmadan neredeyse boğulduğunda meydana geldi. İkinci kilitle ilgili çalışmalar askıya alındı ​​(üçüncü kilit başlatılmamıştı) ve ertesi yılın başlarında eğik düzlem yerine teknelerin yüklerini tekerlekli teknelerde taşımak için inşa edildi. Sonunda, eğim üzerinde daha uzun bir hizalamada on dokuz kilitli bir uçuş inşa edildi. Boulton ve Watt 5.000 kaldırma kapasiteli Buhar Pompalama İstasyonu ton 12 saatte su, suyu yeniden dolaştırmak için kullanılır.[9]

Diğer kurulumlar

Nisan 1815'te Regents Canal Company çift ​​kesonlu kilit (veya "hidro-pnömatik kilit")[10]) günümüzün yerinde Hampstead Yol Kilidi, Kuzey Londra. Tasarımcı askeri mühendisti William Congreve. Buradaki motivasyon, esas olarak su temini sorunlarıydı, fakat aynı zamanda zıt yönlere gidenler kilitten geçebildikleri için, gemilerin daha hızlı geçişini sağlamaktı. Combe Hay'da olduğu gibi her zaman su altında kalan kesonlar dipsizdi ve yanları, ana duvarların içinde "küçük duvarlar" tarafından oluşturulan derin su altı kanallarına düşecek şekilde düzenlendi. İki kesonun dikey hareketi, iki keson odası arasındaki kilit tabanının altından geçen bir denge borusu ("iletişim kanalı") ile gerçekleştirildi (ancak su seviyelerinin üzerine ulaşmak için hafif bir yükselme ile), böylece bir artışa neden oldu. Bir kesondaki su seviyesinin ("sıkıştırma suyu") borudaki havanın yerini alması, böylece diğerindeki su seviyesinde buna karşılık gelen bir düşüşe neden olmuştur. Bu, ilk batarken buna göre yükselen ikinci kesonun kaldırma gücünü arttırdı. Silindirlerin içinden geçen bir bağlantı su altı zinciri, kendi başına herhangi bir iş yapmazken, göreceli konumları kontrol etti. Tekneler çift kapıdan içeri alındı; kesondaki iç kısımlar "yakın sığacak şekilde ayarlandı [sic ] dıştakilere ".[11] Congreve'nin patenti daha sonra "mutlak dengeye" (nötr yüzdürme ) bir kremayer dişli çıkarılabilir ağırlıklar veya küçük bir vinç, ataletin üstesinden gelebilir ve kesonları hareket ettirebilir. Hampstead Road Congreve'deki pratik bir gösteride daha sonra bir hava kompresörü tek bir kişinin üç dakika içinde yükseltmeyi ve alçaltmayı başarabileceğini tahmin ederek tek bir kesona bırakarak - şirketin izin veren eylem kurulumuna izin vermedi sabit buhar motorları.[12] Bununla birlikte, en hızlı toplam sürenin altı dakika olduğu ve gerekli çabanın operatörü "daha fazla çaba göstermekten aciz" kıldığı bulundu. Dahası, yüklenici firma çalışırken, cihazın çalışması kesonların içindeki hava basıncına bağlı olduğundan (bunları hareket ettirme araçları bu hava basıncını değiştirerek veya başka türlü) Henry Maudslay onları teslim etti ve hava sızdırdığı tespit edildi, plan başarısız oldu. 1818'de, birçok başarısız onarım girişiminden sonra, şirket geleneksel kilitleri değiştirdi.[13][14]

Jonathan Brownill'e verilen bir patent, kesici Sheffield'den, 1 Mayıs 1828'de, prensipte açık hava olarak çalışırken denge kilidi, üç kullanım olarak tanımlandı kesonlar. Ana keson, yivli kasnakların üzerinden geçen halatlarla iki daha küçük, dengeleyici kesona bağlanmıştır. Brownill'in yeniliği, üst ve alt sabit açıklıkların karşısına takozlar ("eğimli düzlemler") yerleştirmekti, böylece ana keson yerine taşınırken, karşı dengeleme kesonlarından eklenen veya salıverilen sudan güç alarak, kamalara karşı hareket eden silindirler onu açıklığı çevreleyen yastıklı çerçeve. "İletken", dikey kapılar bir sonraki çıkış veya iniş için kaydırılarak kapatıldığında silindirleri serbest bırakmak için bir kolun kontrolüne sahip olacaktı.[15]

Ticari olarak başarılı hiçbir örnek inşa edilmedi.

Ayrıca bakınız

Referanslar

  1. ^ "Rowley Altındaki Seviyeler". Somersetshire Kömür Kanalı Topluluğu. Alındı 6 Eylül 2013.
  2. ^ a b Robert Weldon, alıntı yapılan Billingsley, John (1795). "Robert Weldon's Hydrostatick veya Caisson-Lock". Somerset ilçesinin tarımına genel bakış (1798 ed.). Londra: Charles Dilly. s. 316–318. OCLC  614002204.
  3. ^ "Combe Hay Keson Kilidi". Bath Kraliyet Edebiyat ve Bilim Kurumu. Alındı 8 Ağustos 2016.
  4. ^ "Somersetshire Kömür Kanalı Tarihi". Somersetshire Kömür Kanalı (Toplum). Arşivlenen orijinal 13 Ekim 2006. Alındı 8 Ekim 2006.
  5. ^ "Somerset Kömür Kanalı". Bath Kraliyet Edebiyat ve Bilim Kurumu. Alındı 8 Ağustos 2016.
  6. ^ "Somersetshire Kömür Kanalındaki Keson Kilidinin Tarihi". Somersetshire Kömür Kanalı (Toplum). Arşivlenen orijinal 11 Ekim 2006'da. Alındı 6 Ekim 2006.
  7. ^ Oxford İngilizce Sözlük, İkinci Baskı 1989, Oxford University Press.
  8. ^ Şemaya bakın.
  9. ^ Russell, Ronald (1971): İngiltere ve Galler'deki Kayıp Kanallar. David ve Charles, Newton Abbot, İngiltere. ISBN  0-7153-5417-5
  10. ^ Patent 3670, 23 Mart 1813
  11. ^ "Kanallar, vb. İçin kilitler ve kanallar inşa etme modları için patent." Sanat İmalatı ve Tarım Repertuvarı. 23: 281–285. 23 Mart 1813. OCLC  6994343.
  12. ^ Spencer, Herbert (1961). Londra Kanalı: Regent Kanalı'nın Tarihi. Putnam. s. 36. OCLC  3799561.
  13. ^ Faulkner, Alan (2005): Regent Kanalı: Londra'nın Gizli Su Yolu. Waterways World Ltd. ISBN  9781870002592
  14. ^ Spencer 1961, s. 44–45; 49
  15. ^ "Yeni patentlerin hesabı". Patent Buluşları Repertuvarı. 8: 466. 1 Mayıs 1828. OCLC  7922094.
  • Clew Kenneth R (1977): Somersetshire Kömür Kanalı ve Demiryolları. David ve Charles, Newton Abbot, İngiltere. ISBN  0-7153-4792-6.
  • Uhlemann, Hans-Joachim (2002): "Dünyanın Kanal Asansörleri ve Eğimleri" Internat, Horsham, İngiltere. ISBN  0-9543181-1-0.

Dış bağlantılar