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パナマ運河閘門（スペイン語：Esclusas del Canal de Panamá）は、船をパナマ運河の主水面まで85フィート（26メートル）持ち上げ、再び下ろす閘門システムです。元の運河には、船の通過用に合計6段（上り3段、下り3段）の階段がありました。閘門構造の全長は、アプローチ壁を含めて1.9マイル（3キロメートル）を超えます。この閘門は、1914年に開通した当時、史上最大の土木工事の1つでした。これと同等の規模のコンクリート構造物は、1930年代のフーバーダムまで着工されませんでした。
各閘門は二重構造になっているため、独立した通行レーンが2つある。元の閘門の大きさによって運河を通行できる船舶の最大サイズが制限されており、このサイズはパナマックスと呼ばれている。パナマ運河拡張プロジェクトの建設には3つ目の閘門も含まれており、2007年9月に始まり、2016年5月に完了し[1]、2016年6月26日に商業運転を開始した。新しい閘門では、以前の閘門よりも大きな貨物積載量を持つ、より大型のニューパナマックス船の通行が可能となっている[2] 。
デザイン
合計で 12 の閘門 (6 対) がある。ミラフローレスの 2 段閘門とペドロミゲルの 1 対の閘門が太平洋からガトゥン湖まで船を持ち上げ、ガトゥンの 3 段閘門が船を大西洋側へ降ろす。3 組の閘門はすべて対になっており、つまり 3 つの閘門のそれぞれに 2 つの平行閘門がある。これにより、原理的には船が同時に反対方向に通過できる。しかし、大型船はクレブラ カットを高速で安全に横断できないため、実際には船はしばらく一方向に通過し、次に反対方向に通過し、一度に一方向に両方の閘門「レーン」を使用する。この使用パターンでは、対になった閘門はメンテナンス中や機械的な問題が発生した場合に冗長性を提供する。[3]
閘門室は幅110フィート（33.53メートル）、長さ1,050フィート（320メートル）で、使用可能長さは1,000フィート（305メートル）です。[4]これらの寸法によって運河を通行できる船舶の最大サイズが決まり、このサイズはパナマックスとして知られています。3段のガトゥン閘門の合計揚程（船舶の上げ下げ量）は85フィート（25.9メートル）です。2段のミラフローレス閘門の揚程は54フィート（16メートル）です。1段のペドロミゲル閘門の揚程は31フィート（9.4メートル）です。ミラフローレス閘門の揚程は太平洋側の極端な潮汐の影響で実際には変化し、極端に高い潮位では43フィート（13メートル）大西洋側の潮汐差は非常に小さい。[5] : 195ff
閘門室は巨大なコンクリート構造物である。側壁は基部で厚さ 45 ～ 55 フィート (14 ～ 17 m) あり、強度がそれほど必要のない上部に向かって、8 フィート (2.4 m) まで段階的に薄くなっている。閘門室間の中央壁は厚さ 60 フィート (18 m) あり、その全長にわたって 3 つのギャラリーがある。これらのギャラリーの最も低い部分は排水トンネルで、その上には電気ケーブル用のギャラリーがあり、上部には操作員が閘門の機械にアクセスするための通路がある。[6]
充填と排出
各閘門室を下げた状態から上げた状態まで満たすには、 26,700,000 US ガロン (101,000 m 3 ) の水が必要であり、再び下げるには同じ量の水を排水しなければならない。 [7]側壁と中央壁には 3 つの大きな水門が埋め込まれており、湖から水を閘門に運んで上げ、各閘門から次の閘門または海に運んで下げるために使用される。これらの水門は直径 22 フィート (6.71 m) から始まり、列車が通れる大きさの 18 フィート (5.49 m) まで小さくなる。横断暗渠はこれらの主暗渠から分岐し、閘門室の下を通って床の開口部まで伸びている。各閘門には 14 の横断暗渠があり、それぞれに 5 つの開口部がある。側壁の主暗渠からの横断暗渠 7 つと、中央壁の暗渠からの横断暗渠 7 つが交互に配置されている。[8]
水は重力によって移動し、暗渠内の巨大なバルブによって制御されます。各横断暗渠は独立して制御されます。[8]閘門室はわずか10分で満水になります。[9]
ゲイツ
各閘門の区画を隔てるゲートは、相当の量の水をせき止める必要があり、また、ゲートが故障すると下流に洪水が流れ出す恐れがあるため、事故に耐えられるほど信頼性が高く、かつ強度も十分でなければならない。これらのゲートの高さは、位置によって 47 ～ 82 フィート (14.33 ～ 24.99 メートル) で、厚さは 7 フィート (2.13 メートル) である。最も高いゲートは、ミラフローレスにあるが、これは、そこが大きな潮汐の差があるためである。最も重いゲートの重量は 662 トン (730 米トン、652 英トン) で、ヒンジ自体の重量はそれぞれ 16.7 トン (36,817 ポンド) である。各ゲートには幅 65 フィート (19.81 メートル) のゲートが 2 つあり、先端が上流にあると「V」字型になる。この配置により、高い側からの水の力でゲートの端がしっかりと押し付けられる。ゲートは、運転サイクルにおいて両側の水位が等しい場合にのみ開くことができる。[8]
元々のゲートの機械は、電動モーターで駆動する巨大な駆動輪と、それに連結棒が取り付けられ、連結棒がゲートの中央に取り付けられていました。[8]ゲートは船体のように中が空洞で浮力があり、バランスが非常に良いため、19kW (25馬力) のモーター 2 つで各ゲートの扉を動かすのに十分です。1 つのモーターが故障しても、もう 1 つのモーターが低速でゲートを操作できます。[9]
1つを除くすべての閘室には、補助ゲートが2つあり、これを使って閘室を2つに分割することができます。この設計により、運河タグボートなど、全長600フィート（183メートル）未満の小型船舶が、水の全量を使用せずに通過することができます。[6]補助ゲートが最初に組み込まれたのは、1900年代初頭の船舶の圧倒的多数が全長600フィート（183メートル）未満であり、閘門の全長を必要としなかったためです。[10]
ラバ
当初から、閘門の壁面を走る電気機関車「ミューラ」（パナマ地峡を渡るのに伝統的に使われてきた動物にちなんで名付けられた）で船を閘門室に誘導することが、重要な安全対策と考えられていた。これらのミューラは、現代の船に比べて狭い閘門内での左右方向の操縦やブレーキ操作に用いられる。閘門内および閘門通過の前進は、実際には船のエンジンによって行われ、ミューラは行われない。閘門に近づく船は、まず閘門の中央壁の延長であるガイド壁まで引き寄せられ、閘門内に進む前に壁のミューラに操縦される。船が前進するにつれ、追加のロープが反対側の壁のミューラに引き渡される。大型船の場合、船首の両側に2台ずつ、船尾の両側に2台ずつ、合計8台のミューラがいて、船を正確に操縦できる。[8]新しい拡張閘門ではミューラは使用されない。[11]
ラバ自体は、幅5 フィート( 1,524 mm )の広軌鉄道の線路の上を走行します。運河に最も近い線路は牽引に使用され、ギア操作用のラック トラックがあります。内陸の線路はラバを出発点に戻すために使用され、閘門室間の急勾配を除いてラックはありません。[10] : 23 牽引は電力で行われ、[12]陸側の地表レベルより下に敷設された第 3 レール から供給されます。 [13]各ラバには強力なウインチがあり、これはケーブルを巻き取ったり繰り出したりして、船を閘門室から閘門室へと移動させるときに船を閘門の中央に保つために使用されます。[10] : 23
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ミラフローレス閘門で活動するラバ。 -
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安全機能
閘門の故障（例えば暴走船が閘門に衝突するなど）は、閘門の上流にある湖（ガトゥン湖またはミラフローレス湖）の水が閘門システムを通って流れ込むため、閘門下流の土地に洪水を引き起こす可能性がある。これに対する特別な予防策として、各閘門の上部室の両端のゲートを二重にすることで、水位が上昇しても下流に水が流れないように各閘門に少なくとも 2 つのゲートが故障するようにしている。追加のゲートは、稼働中のゲートから 70 フィート（21 メートル）離れている。[8]
もともと閘門にはチェーンバリアーも備えられており、船が制御不能になって閘門に衝突するのを防ぐために閘門室に張られ、船が通過できるように閘門床に降ろされた。これらのフェンダーチェーンには、最大10,000トンの船を安全に停止させることができる精巧なブレーキ機構が備わっていた。[8]しかし、ラバによって可能になった船の正確な制御を考えると、これらのチェーンが必要になる可能性は非常に低かった。現代の運河利用者の多くは体重が60,000トンを超えており、フェンダーチェーンの維持費が高額であることから、1976年にフェンダーチェーンの数は削減され、1980年にようやく撤去された。[6]
これに加えて、閘門の当初の設計には、さらに別の安全機能、つまり各段の上部にある閘門を横切って旋回できる緊急用ダムがありました。これは旋回橋で構成され、そこから閘門の床まで桁が降ろされ、鋼鉄のシャッターが桁から下ろされて水の流れを遮断します。[8]一度も使用されることなく、1950年代に撤去されました。[6]
1930 年代後半、元のダムは新しいダムに置き換えられ、水圧または圧縮空気によって閘門室の底の溝から持ち上げられました。新しいダムは 1980 年代後半に廃止され、今日では緊急用ダムは設置されていません。[引用が必要]
コントロール
閘門設備はすべて電気的に操作されるため、船の閘門開閉のプロセスは、閘門上部の中央壁にある中央制御室から制御できます。制御は、オペレーターのミスを最小限に抑えるように最初から設計されており、閘門の完全なモデルが含まれており、可動部品は実際の閘門のゲートとバルブの状態を反映しています。これにより、オペレーターは閘門と水バルブの状態を正確に確認できます。制御には機械式インターロックが組み込まれており、たとえば、排水口を開き、同時に閘門室のバルブに水を入れるなど、他のコンポーネントが誤った状態にあるときにコンポーネントを移動できないようにします。[8] [6]
工事
閘門の建設は、1909 年 8 月 24 日にフィラデルフィアを拠点とするデイ & ツィンマーマン社(旧称ドッジ & デイ社) によってガトゥンに最初のコンクリートが敷かれたことから始まりました。
ガトゥン閘門は湖に隣接する丘に掘られた切り込みに建設されており、5,000,000 立方ヤード (3,800,000 立方メートル) の材料 (主に岩石) の掘削が必要でした。閘門自体は 2,046,100 立方ヤード (1,564,000 m 3 ) のコンクリートで作られました。
閘門建設には大量の資材が必要だったため、石材とセメントを取り扱うための大規模な対策が必要だった。石材はポルトベロからガトゥン閘門に運ばれ、太平洋側の工事ではアンコンヒルから採掘された石材が使用された。[8]
ガトゥンでの建設工事にコンクリートを運ぶために、巨大な高架ケーブルウェイが建設された。運河の岸に高さ85フィート（26メートル）の塔が建てられ、その間に2.5インチ（6センチ）の鋼線のケーブルが張られ、閘門をまたいだ。これらのケーブル上を走るバケットは、一度に最大6トンのコンクリートを閘門に運んだ。ドックからコンクリートミキサーまで石、砂、セメントを運ぶために電気鉄道が建設され、そこから別の電気鉄道が一度に2つの6トンのバケットをケーブルウェイに運んだ。ペドロミゲルとミラフローレスの小規模な建設工事でも、同様にクレーンと蒸気機関車が使用された。[8]
太平洋側の閘門が最初に完成し、ペドロ・ミゲル閘門は1911年に、ミラフローレス閘門は1913年5月に完成した。 [6]
大西洋に出入りしてはしけを牽引する作業用タグボートである航洋タグボート「ガトゥン」は、1913年9月26日にガトゥン閘門の最初の試験閘門を実施した。中央制御盤がまだ準備できていなかったため、すべてのバルブは手動で制御されたが、閘門は完璧に機能した。[6]
地図
参考文献
- ^ 「パナマ運河拡張プロジェクト報告書 - 2012年10月」(PDF)。パナマ運河庁。2013年3月10日時点のオリジナル(PDF)よりアーカイブ。
- ^ ab 「パナマ運河が50億ドルの閘門を開設、海運不況にもかかわらず強気」AP通信。2016年6月26日。 2016年6月26日閲覧– The New York Times経由。
- ^ 「MRの海運に関する勧告第A-42-2004号 - 件名：閘門レーンの停止」（PDF）（プレスリリース）。パナマ運河庁。2004年8月20日。 2023年6月7日閲覧。
- ^ 「パナマ運河 - 閘門 | ブリタニカ」。
- ^ ミルズ、J.サクソン（1913年）。パナマ運河—事業の歴史と説明。プロジェクトグーテンベルク無料電子書籍。2022年10月2日閲覧。
- ^ abcdefg 「ロックのデザイン」.パナマ運河。2022 年10 月 2 日に取得。
- ^ 「パナマ運河局 FAQ」。パナマ運河局。
- ^ abcdefghijk Bennett, Ira E. (1915). 「第26章：閘門の物語」。パナマ運河の歴史。ワシントンD.C.：Historical Publishing 。 2023年6月7日閲覧– Google Books経由。
- ^ ab Haswani, Bhavesh (2021年8月14日). 「パナマ運河を初めて通った旅 – 4th Engineerがその体験を語る」. 2023年1月24日閲覧。
- ^ abc 地峡運河委員会長官 (1913)。パナマ運河公式ハンドブック(PDF) (第 4 版)。
- ^ パナマ運河の機関車、当時と現在、パナマ運河博物館
- ^ 「パナマ運河の機関車」。panamarailroad 。 2012年12月11日閲覧。
- ^ パナマ運河：ラバのための電力供給路、2009年
- ^ ab 「パナマの水力発電所」2015年7月5日。 2016年6月26日閲覧。
外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、パナマ運河の閘門に関連するメディアがあります。
- パナマ運河の歴史（パナマ運河庁より）