ケーソンロック

ケーソン閘門は運河閘門の一種で、密閉された防水箱の中にナローボートを浮かべ、運河の2つの異なる水位の間で上げ下げする。これは、従来の閘門が大きな高低差で運河船を上げ下げするのに使用されていたときに水が過剰に必要になることによる問題の解決策として、18世紀後半に発明された。このような閘門は、それぞれ数フィートの小さな高低差で船を上げ下げするだけなので、大きな高低差に対処する必要がある場合や水が不足している場合には十分ではなかった。ケーソン（またはケーソン）が1つの解決策であると考えられていたが、当時の技術ではこの種の建設を経済的に実現できないことが判明した。

これは主に節水対策として設計されたもので、当時の他の工学的解決策と比較して建設コストを最小限に抑える試みでもありました。使用時には、最大7つの従来の閘門を置き換えることができました。^[1]その他の設計上の利点は、ボートの昇降速度が速く、従来のボート閘門と比較して操作時の水の損失がわずかであることです。

ケーソン閘門は、 1792年にシュロップシャー運河の現在は失われた区間のオーケンゲイツで初めて実演され、発明者のロバート・ウェルドン（1754年生まれ、1810年没）が半分の大きさの模型を製作した。彼は、自分の設計は乾期や高所での給水問題を解決し、導水路やトンネルを建設するよりも安価で、自分の設計で置き換えることのできる地上閘門の数よりも操作が迅速であると主張した。^[2]彼はこの発明を「ハイドロスタティックケーソン閘門」として特許を取得した。フルサイズの箱、または「トランク」^{[2] は}、おそらく排水量が約270 トン、水を含めて重量が約170トンであったため、中性浮力を得るには約100トンのバラストが必要であった。この箱は、50フィート（15メートル）の水圧、つまりチャンバーの底部で約22psi（150kPa）のゲージ圧に耐えられるだけの強度が必要だっただろう。^[3]

最初の閘門はウェルドンの監督の下、1797年に完成した。この装置は摂政王子（後のジョージ4世）に披露されたが、この地域の軟らかいフラー土の岩層が原因と思われるさまざまな技術的問題を抱えていることが判明した。^{[4] [5] [6]}

このシステムは、水中に沈められた密閉箱（「ケーソン」、フランス語で「大きな箱」を意味する^[7]）に大量のバラストを積み、中性浮力を実現していたため、通常の操作では、降下するボートが浮かぶように箱を水面まで持ち上げることは不可能だった。代わりに、最上部の水位よりも高い壁を持つ石造りの部屋（「シスタン」）が建設され、それ自体が完全に水で満たされていたため、箱は上部でも水面下にあるままだった。^[8]

1799 年 5 月のテストは、投資家の一団が船に乗っていたときに発生し、解放される前に彼らは窒息しそうになった。2 番目の閘門の工事は中断され (3 番目の閘門はまだ着工されていなかった)、翌年の初めに、代わりに車輪付きの桶で船の積み荷を運ぶためのインクラインが建設された。最終的に、斜面を上る長い直線上に 19 の閘門が建設され、水を再循環させるために 12 時間で 5,000トンの水を汲み上げることができるBoulton & Watt蒸気ポンプ場が使用された。^[9]

1815 年 4 月、リージェント運河会社は、北ロンドンの現在のハムステッド ロード閘門の場所に、二重ケーソン閘門 (または「ハイドロニューマチック閘門」^{[10] ) を建設しました。設計者は軍事技術者の}ウィリアム コングリーブでした。ここでの目的は、主に給水の問題でしたが、反対方向に向かう船舶が閘門を通過できるため、船舶の通過を迅速化することでもありました。ケーソンは、コンブ ヘイと同様に常に水中に沈んでおり、底がなく、側面が主壁の内側の「副壁」によって形成された深い水中チャネルに落ちるように配置されていました。 2 つのケーソンの垂直方向の動きは、閘門床の下を通って 2 つのケーソン室の間を通るバランス パイプ (「連絡通路」) によって行われ (ただし、水面より上まで届くようにわずかに上向きになっている)、一方のケーソン (「圧縮水」) の水位が上昇すると、パイプ内の空気が移動し、もう一方のケーソンの水位がそれに応じて低下する。これにより、後者のケーソンの浮力が増大し、最初のケーソンが沈むと、それに応じて浮力が上昇する。ローラーを通過する接続水中チェーンは、それ自体は何も動作しないが、相対的な位置を制御する。ボートは二重ゲートを通って入港でき、ケーソンの内側のゲートは「外側のゲートにぴったり合うように調整」されている。[ ^{11]コングリーブの特許では、}ラック アンド ピニオン、取り外し可能な重り、または小型ウインチで「絶対平衡」(中性浮力)を達成すれば、慣性を克服してケーソンを移動できると想定されていた。ハムステッド ロードでの実演では、コングリーブは後に、 1 つのケーソンに空気を放出する空気圧縮機を配置することを決定し、1 人の作業員が 3 分で上げ下げできると見積もった。会社の設立許可証では、固定式蒸気エンジンの設置は許可されていなかった。 ^[12]しかし、全体で最速の時間は 6 分であり、必要な労力により、オペレーターは「それ以上の労力を費やすことができない」ことが判明した。さらに、この装置の作動はケーソン内の空気圧に依存していたため (ケーソンを動かす手段が空気圧を変えることであったかどうかに関係なく)、請負業者のヘンリー モーズレイがケーソンを納品したときに空気が漏れていることが判明し、計画は失敗した。1818 年、何度も修理を試みたが失敗に終わり、会社は従来の水門に取り替えた。^{[13] [14]}

1828 年 5 月 1 日にシェフィールドの刃物職人ジョナサン ブラウニルに与えられた特許は、原理的にはオープンエアのバランス ロックとして機能しながらも、3 つのケーソンを使用するものと説明されていました。メイン ケーソンは、溝付き滑車を通過するロープによって 2 つの小さなカウンターバランス ケーソンに接続されていました。ブラウニルの革新は、上部と下部の固定開口部の反対側にくさび (「傾斜面」) を配置し、カウンターバランス ケーソンから追加または放出される水によってメイン ケーソンが所定の位置に移動すると、くさびに作用するローラーが開口部を囲むパッド付きフレームにメイン ケーソンを押し付けるというものでした。「指揮者」は、次の上昇または下降のために垂直ゲートがスライドして閉じられるときに、レバーを制御してローラーを解放することになっていました。^[15]

• バランスロック
• 運河の斜面
• ボートリフト
• 斜めロック
• ケーソン（水上輸送）

• クルー、ケネス R (1977):サマセットシャー石炭運河と鉄道。デイビッドとチャールズ、ニュートンアボット、イギリス。ISBN 0-7153-4792-6 。
• Uhlemann, Hans- Joachim (2002)：「Canal Lifts and Inclines of the World」Internat、ホーシャム、イギリス。ISBN 0-9543181-1-0。 

• サマセット炭鉱協会