파나마 운하 자물쇠

Panama Canal locks
파나마 운하를 통과하는 동안 선박이 통과하는 일련의 자물쇠와 통로.
대서양을 향해 북쪽을 바라보는 가툰 자물쇠.

파나마 운하 잠금 장치(스페인어: Esclusas del Canal de Panama)는 파나마 운하의 주요 고도까지 배를 85피트(26미터) 위로 들어 올리고 다시 아래로 내리는 잠금 장치입니다.원래의 운하는 배를 통과하기 위해 총 6개의 계단(위 3개, 아래 3개)이 있었습니다.접근 벽을 포함한 잠금 구조물의 총 길이는 1.9마일(3km) 이상입니다.그 자물쇠들은 1914년에 열렸을 때 지금까지 수행된 가장 위대한 공학 작업들 중 하나였습니다.1930년대에 후버 댐이 있기 전까지는 비슷한 규모의 다른 구체적인 공사가 진행되지 않았습니다.

각각의 자물쇠가 이중으로 만들어지기 때문에 두 개의 독립적인 환승 차선이 있습니다.원래 자물쇠의 크기는 운하를 통과할 수 있는 선박의 최대 크기를 제한합니다. 이 크기를 파나막스라고 합니다.파나마 운하 확장 공사는 2007년 9월에 착공하여 2016년[1] 5월에 완공하고 2016년 6월 26일에 상업운전을 시작하였습니다.새로운 잠금 장치는 이전 잠금 장치보다 더 큰 화물 용량을 가진 더 큰 뉴 파나막스 선박을 운송할 수 있습니다.[2]

설계.

자물쇠는 총 12개입니다.미라플로레스에서 두 단계로 비행하고 페드로 미겔에서 한 번 비행하면 태평양에서 가툰 호수까지 배를 들어올린 다음 가툰에서 세 번 비행하면 대서양 쪽으로 배를 내립니다.세 세트의 잠금 장치는 모두 쌍으로 구성됩니다. 즉, 세 개의 잠금 위치 각각에 두 개의 평행한 잠금 장치가 있습니다.이것은 원칙적으로 배들이 동시에 반대 방향으로 통과할 수 있게 해줍니다. 그러나 쿨레브라 컷에서는 큰 배들이 안전하게 속도로 건널 수 없기 때문에 실제로 배들은 한 방향으로 한 번에 한 방향으로, 그리고 다른 방향으로 한 방향으로 두 개의 자물쇠 "차선"을 사용하여 통과합니다.이러한 사용 패턴에서 쌍으로 구성된 잠금 장치는 유지 보수 중이거나 기계적 문제가 발생할 경우 이중화를 제공합니다.[3]

미라플로레스 잠금장치 상부챔버의 24시간 시차

잠금 챔버는 가로 110ft(33.53m), 세로 1,050ft(320m)이며 사용 가능한 길이는 1,000ft(305m)입니다.[4]이 치수에 따라 운하를 이용할 수 있는 선박의 최대 크기가 결정됩니다. 이 크기를 파나막스(Panamax.가툰 자물쇠의 세 단계에서 총 양력(배를 올리거나 내리는 양)은 85피트(25.9m)입니다. 두 단계 미라플로레스 자물쇠의 양력은 54피트(16m)입니다.싱글 스텝 페드로 미구엘 자물쇠의 높이는 31피트(9.4m)입니다.미라플로레스의 상승폭은 실제로 태평양 쪽의 극한 조수로 인해 만조 시 43피트(13m)와 간조 시 64.5피트(20m) 사이로 다양합니다. 대서양 쪽의 조수 차이는 매우 작습니다.[5]: 195ff

6층 건물과 비교한 자물쇠 측벽

잠금장치실은 거대한 콘크리트 구조물입니다.측벽은 밑면의 두께가 45~55ft(14~17m)이며, 강도가 덜 필요한 상단으로 갈수록 단계적으로 8ft(2.4m)로 낮아집니다.방들 사이의 중앙 벽은 60피트(18미터) 두께이며, 전체 길이를 달리는 세 개의 갤러리가 있습니다.이 중 가장 낮은 곳은 배수 터널로, 위쪽에는 전기 케이블 연결을 위한 갤러리가 있으며, 위쪽에는 작업자가 잠금 장치에 접근할 수 있는 통로가 있습니다.[6]

충전 및 배수

잠금 챔버 단면

각 잠금 챔버에는 하강 위치에서 상승 위치까지 물을 채우려면 26,700,000 US 갤(101,000m3)의 물이 필요합니다. 다시 하강하려면 챔버에서 동일한 양의 물을 빼야 합니다.[7]측면과 중앙 벽에는 물을 끌어올리기 위해 호수에서 방으로, 각 방에서 다음 방으로, 또는 바다로 물을 내려 보내기 위해 사용되는 세 개의 큰 물 암거가 내장되어 있습니다.이 암거들은 지름 22피트(6.71m)에서 시작하여 기차를 수용하기에 충분한 크기인 지름 18피트(5.49m)로 줄어듭니다.교차 암거들은 이러한 주요 암거들로부터 갈라져 나와, 자물쇠실 아래에서 바닥의 구멍까지 달립니다.각 챔버에는 14개의 교차 암거가 있으며, 각 챔버에는 5개의 개구부가 있습니다. 측벽 메인 암거에서 7개의 교차 암거와 중앙 벽 암거에서 7개의 교차 암거가 번갈아 있습니다.[8]

물은 중력에 의해 움직이고 암거의 거대한 밸브에 의해 조절됩니다.각 크로스 컬버트는 독립적으로 제어됩니다.[8]자물쇠로 된 방은 10분 안에 채워질 수 있습니다.[9]

게이츠

가툰호의 문은 운하의 카리브해 끝까지 내려가는 유람선을 위해 열려 있습니다.상부 챔버의 양쪽 끝에 있는 게이트는 안전을 위해 이중으로 되어 있습니다.
미라플로레스 자물쇠
게이트조작기

각 잠금 장치에서 챔버를 분리하는 게이트는 상당한 무게의 물을 억제해야 하며, 게이트의 고장으로 하류에서 물의 홍수가 발생할 수 있기 때문에 사고에도 견딜 수 있을 정도로 안정적이고 튼튼해야 합니다.이러한 게이트의 높이는 위치에 따라 47~82ft(14.33~24.99m)이며 두께는 7ft(2.13m)입니다.미라플로레스는 조수의 범위가 크기 때문에 가장 높은 문이 있습니다.가장 무거운 잎은 662t (730개의 짧은 톤; 652개의 긴 톤)이고, 경첩은 각각 16.7t (36,817lb)입니다.각 게이트에는 65피트(19.81m) 너비의 두 개의 잎이 있으며, 이 잎은 점이 상류에 있는 "V" 모양에 가깝습니다.이 배열은 높은 쪽에서 물의 힘이 게이트의 끝을 단단히 밀어주는 효과가 있습니다.게이트는 작동 사이클에서 양쪽의 수위가 같을 때만 개방할 수 있습니다.[8]

원래의 게이트 기계는 전기 모터에 의해 구동되는 거대한 구동 바퀴로 구성되어 있었고, 그 바퀴에는 연결봉이 부착되어 있었고, 연결봉은 게이트 중앙에 부착되어 있었습니다.[8]그 문들은 배의 선체처럼 비어있고 부력이 있으며, 두 개의 19kW (25 hp) 모터가 각각의 문 잎을 움직이기에 충분할 정도로 균형이 잘 잡혀 있습니다.모터 하나가 고장날 경우 다른 모터는 게이트를 감소된 속도로 작동시킬 수 있습니다.[9]

한 개의 챔버를 제외한 모든 챔버에는 한 쌍의 보조 게이트가 포함되어 있으며, 이 게이트를 사용하여 챔버를 두 개로 나눌 수 있습니다.이 설계를 통해 물을 충분히 사용하지 않고 운하 예인선과 같이 길이가 600피트(183m) 미만인 작은 선박을 운반할 수 있습니다.[6]1900년대 초반의 모든 배들의 압도적인 대다수가 600피트(183m) 미만의 길이였기 때문에 보조 게이트는 원래 통합되었습니다. 따라서 잠금 챔버의 전체 길이가 필요하지 않았습니다.[10]

노새

처음부터 선박이 잠금 벽을 달리는 물라(mulas, 전통적으로 파나마 지협을 가로지르는데 사용되는 동물의 이름을 따서 명명된 노새)로 알려진 전기 기관차에 의해 잠금실을 통해 안내되는 것은 중요한 안전 기능으로 여겨졌습니다.이 뮬은 오늘날의 선박에 비해 좁은 자물쇠의 측면 및 제동 제어에 사용됩니다.자물쇠로 들어가고 통과하는 전진 운동은 사실 노새가 아니라 배의 엔진에 의해 제공됩니다.자물쇠에 접근하는 배는 먼저 자물쇠 중앙 벽의 연장 부분인 안내 벽까지 끌어올리고, 그곳에서 자물쇠로 진행하기 전에 벽의 노새에 의해 통제됩니다.앞으로 이동하면 다른 벽의 노새로 추가 선이 이동합니다.대형 선박의 경우 뱃머리에 양쪽에 노새가 2개씩, 선미에 각각 2개씩 총 8개가 있어 선박을 정밀하게 조종할 수 있습니다.[8]새 확장 잠금 장치에는 뮬이 사용되지 않습니다.[11]

노새 자체는 5피트(1,524mm) 길이의 광궤 철도 선로에서 운행됩니다.운하에 가장 가까운 선로는 견인용으로 사용되며 기어드 작동을 위한 랙 선로가 있습니다.트랙 내륙은 노새를 출발점으로 되돌리는 데 사용되며, 잠금 챔버 사이의 가파른 경사면을 제외하고는 랙이 없습니다.[10]: 23 트랙션은 접지 측 표면 아래에 [12]놓인 세 번째 레일을 통해 공급되는 전기 동력에 의해 이루어집니다.[13]각각의 노새는 강력한 윈치를 가지고 있는데, 이것은 배를 방에서 방으로 이동시키면서 자물쇠의 중심을 유지하기 위해 케이블을 집어넣거나 지불하는 데 사용됩니다.[10]: 23

  • A mule in action at the Miraflores locks.

    미라플로레스에서 활동중인 노새입니다.

  • A mule on a slope. The rack is inside the running rail at the left of the track, and the third rail is on the right of the track.

    비탈길에 있는 노새.랙은 선로의 왼쪽에 있는 주행 레일 안에 있고, 세 번째 레일은 선로의 오른쪽에 있습니다.

안전기능

예를 들어, 폭주선이 문을 들이받으면서 발생하는 잠금 게이트의 고장은 잠금 장치 위의 호수(가툰 호수 또는 미라플로레스 호수)가 잠금 장치를 통해 빠져나가면서 잠금 장치의 하류에 있는 육지에 홍수를 일으킬 수 있습니다.이에 대한 추가 예방책은 각 잠금 장치에서 상부 챔버의 양쪽 끝에 있는 게이트를 두 배로 늘림으로써 제공됩니다. 따라서 각 잠금 장치에는 항상 더 높은 수준의 물이 하류로 통과할 수 없도록 해야 하는 최소 두 개의 게이트가 있습니다.추가 게이트는 작동 게이트에서 70피트(21m) 떨어져 있습니다.[8]

펜더 체인 (1938년경)

원래 자물쇠는 또한 쇠사슬로 된 장벽이 있는데, 이것은 배가 통제력을 잃고 문을 부수는 것을 막기 위해 자물쇠 방을 가로질러 늘어져 있었고, 배가 지나갈 수 있도록 자물쇠 바닥에 내려져 있었습니다.이 펜더 체인들은 최대 만 톤의 선박이 안전하게 정지될 수 있도록 정교한 제동 장치를 갖추고 있습니다.[8]그러나 노새에 의해 가능해진 배들의 정확한 통제를 고려할 때, 이러한 사슬들이 필요할 것 같지는 않았습니다.많은 현대 운하 사용자들이 60,000톤 이상의 무게를 가졌고, 그것들을 유지하는 비용을 고려하여, 펜더 체인들은 1976년에 숫자가 줄었고 마침내 1980년에 제거되었습니다.[6]

이 외에도, 원래 디자인의 자물쇠에는 또 다른 안전 기능인 비상 댐이 있었는데, 이 댐은 모든 비행의 상단에 있는 자물쇠를 가로질러 흔들 수 있습니다.이 다리들은 거더를 잠금 바닥까지 내려놓은 요동 다리로 구성되어 있었습니다. 강철 셔터는 물의 흐름을 차단하기 위해 이 거더를 따라 내려올 수 있었습니다.[8]한 번도 사용되지 않았던, 그것들은 1950년대에 제거되었습니다.[6]

1930년대 후반에, 원래의 댐은 유압식 또는 압축 공기에 의해 잠금실 바닥의 슬롯에서 솟아오른 새로운 댐으로 대체되었습니다.새로운 댐들은 1980년대 말에 폐기되었고, 현재는 비상용 댐이 설치되어 있지 않습니다.[citation needed]

컨트롤

잠금장치는 모두 전기적으로 작동하기 때문에 잠금장치의 상부비행 중앙벽에 위치한 중앙제어실에서 선박을 위 또는 아래로 잠그는 과정을 제어할 수 있습니다.제어 장치는 처음부터 조작자의 오류 가능성을 최소화하고 실제 잠금 게이트와 밸브의 상태를 반영하는 움직이는 부품과 함께 완전한 잠금 모델을 포함하도록 설계되었습니다.이 방법으로 작업자는 잠금 장치와 워터 밸브의 상태를 정확하게 파악할 수 있습니다.기계적 인터락은 다른 구성 요소가 잘못된 상태에 있을 때 어떤 구성 요소도 이동할 수 없도록 제어 장치에 내장되어 있습니다. 예를 들어, 배수구를 열고 잠금 챔버의 밸브를 동시에 채우는 것입니다.[8][6]

시공

자물쇠 건설은 1909년 8월 24일 필라델피아에 본사를 둔 회사인 데이 앤 짐머만(Day & Zimmermann, 이전에는 닷지 앤 데이로 알려짐)에 의해 가툰에서 처음으로 콘크리트를 깔면서 시작되었습니다.

1913년경 가툰 잠금장치 설치공사
가툰의 중간 벽은 1910년에 건설중에 잠겨있습니다.암거의 아래와 오른쪽에 서 있는 남자는 저울을 보여줍니다.
공사 중에 주요 암거 형태는 이곳의 전경에서 볼 수 있고, 뒤쪽에는 우뚝 솟은 벽 형태가 보입니다.


가툰 자물쇠는 호수와 접한 언덕에 만들어진 절개지에 만들어 졌는데, 이 절개지는 대부분 바위로 이루어진 5,000,000 입방 야드 (3,800,000 입방 미터)의 재료를 발굴해야 했습니다.자물쇠 자체는 2,046,100 큐드 (1,564,000 미터3)의 콘크리트로 만들어졌습니다.

자물쇠를 만드는 데 필요한 재료의 양은 돌과 시멘트를 다루기 위해 광범위한 조치를 취해야 했습니다.포토벨로에서 가툰록으로 돌을 가져왔고, 태평양 쪽의 작업은 안콘 언덕에서 채석한 돌을 사용했습니다.[8]

거대한 머리 위의 케이블웨이는 콘크리트를 가툰의 건설로 운반하기 위해 건설되었습니다. 운하의 둑에는 85피트(26미터) 높이의 타워가 건설되었고, 2.5인치(6센티미터) 강철 와이어의 케이블이 자물쇠에 걸쳐져 있었습니다.이 케이블 위를 달리는 양동이들은 한번에 6톤의 콘크리트를 자물쇠로 운반했습니다.전기 철도는 부두에서 콘크리트 혼합 기계로 돌, 모래, 시멘트를 운반하기 위해 건설되었으며, 다른 전기 철도는 한 번에 6톤짜리 양동이 두 개를 케이블웨이로 운반했습니다.페드로 미겔과 미라플로레스의 작은 구조물들도 비슷한 방식으로 크레인과 증기 기관차를 사용했습니다.[8]

1911년 페드로 미겔과 1913년 5월 미라플로레스에서 단 한 번의 비행으로 태평양 쪽 자물쇠가 먼저 완성되었습니다.[6]

바지선을 끄는 데 사용되는 대서양 입구 작업용 예인선인 해고 예인선 가툰은 1913년 9월 26일 가툰 잠금장치의 첫 시험적인 잠금장치를 만들었습니다.중앙 제어판이 아직 준비되지 않았기 때문에 모든 밸브를 수동으로 제어했지만, 잠금 장치는 완벽하게 작동했습니다.[6]

지도

파나마 운하 가툰 록스 항공 전경위에는 가툰호에서 자물쇠를 넘기 위해 기다리는 여러 척의 배들이 있습니다.하단에는 대서양(카리브해)으로 향하는 출구 운하가 있습니다.기존 자물쇠의 왼쪽에는 2016년 6월 개통된 파나마 운하 확장 프로젝트의 일부인 절수실이 있는 새로운 자물쇠 건설 구역이 있습니다.[2]
파나마 운하
전설
km
미
대서양
(카리브해)
0
 대서양 입구,
만자닐로 만 방파제
8.7
5.4
크리스토발 주 콜론 항 (도시)
8.7
5.4
크리스토발 주 콜론 항 (도시)
크루즈 터미널, 만자닐로(MIT), 자유무역지대, E.A. 히메네스 공항,
대서양 기차역; 화물 터미널
애틀랜틱 브리지
(2019)
1.9
1.2
 가툰 락스
체임버 3개, +26m(85피트)
 아구아 클라라 락스
(2016) 체임버 3개, 절수대 각 3개
가툰댐,
Chagres River, 수력발전 (22.5 MW),[14] 여수로
24.2
15.0
 가툰호
몬테리리오 철도교 코즈웨이 가툰강
8.5
5.3
 감보아
샤그레스 강,
알라후엘라 호 매든 댐
수력발전 (36MW)[14]
12.6
7.8
 쿨레브라 컷
(게일라드 컷)
대륙유역, 정상
센테니얼 브릿지 (범아메리칸 하이웨이, 파나마 시티 경유)
1.4
0.9
 페드로 미겔 락스
챔버 1개, +9.5m(31피트)
 코코리 자물쇠
(2016) 체임버 3개, 절수대 각 3개
1.7
1.1
 미라플로레스 호
1.7
1.1
 미라플로레스 자물쇠
챔버 2개, +16.5m(54ft); 여수로
13.2
8.2
발보아 항구, 발보아 (도시)
디아블로(햄릿), M.A. 젤라버트 공항,
코로잘 역; 화물 터미널
총
아메리카의 다리 (아라이잔-파나마 시티)
77.1
47.9
 퍼시픽 어귀
 태평양
(파나마 만)
전설
 항행 가능 운하
(최대 드래프트: 39.5 피트(12.0 미터)
 비가동수
 도크, 산업 또는 물류 구역
 물흐름방향
 파나마 운하 철도 (여객역, 화물역)
 도시, 마을 또는 마을

참고문헌

  1. ^ "Panama Canal Expansion Project report - October 2012" (PDF). Panama Canal Authority. Archived from the original (PDF) on March 10, 2013.
  2. ^ a b "Panama Canal Opens $5B Locks, Bullish Despite Shipping Woes". The Associated Press. June 26, 2016. Retrieved June 26, 2016 – via The New York Times.
  3. ^ "MR's Advisory to Shipping No. A-42-2004 – Subject: Locks Lane Outages" (PDF) (Press release). Panama Canal Authority. August 20, 2004. Retrieved June 7, 2023.
  4. ^ "Panama Canal - Locks Britannica".
  5. ^ Mills, J. Saxon (1913). The Panama Canal—A history and description of the enterprise. Project Gutenberg free ebooks. Retrieved October 2, 2022.
  6. ^ a b c d e f g "Design of the Locks". Canal de Panamá. Retrieved October 2, 2022.
  7. ^ "Panama Canal Authority FAQ". Panama Canal Authority.
  8. ^ a b c d e f g h i j k Bennett, Ira E. (1915). "Chapter XXVI: The Story of the Locks". History Of The Panama Canal. Washington, D.C.: Historical Publishing. Retrieved June 7, 2023 – via Google Books.
  9. ^ a b Haswani, Bhavesh (August 14, 2021). "My First Journey Through The Panama Canal – 4th Engineer Describes His Experience". Retrieved January 24, 2023.
  10. ^ a b c Secretary of the Isthmian Canal Commission (1913). Official Handbook of the. Panama Canal (PDF) (4th ed.).
  11. ^ 파나마운하 기관차 그때나 지금이나, 파나마운하박물관
  12. ^ "The Panama Canal Locomotives". panamarailroad. Retrieved December 11, 2012.
  13. ^ {http://dewi.ca/trains/2009/panama/mule3.htm 파나마 운하: 뮬을 위한 도관의 힘], 2009
  14. ^ a b "Hydroelectric Plants in Panama". July 5, 2015. Retrieved June 26, 2016.

외부 링크

위키미디어 커먼즈에는 파나마 운하 자물쇠와 관련된 미디어가 있습니다.