Андертонский судовой лифт: История и восстановление уникального сооружения

Введение

Двухкассионный подъемный шлюз возле Андертона, Чешир, Англия.

Подъемный шлюз Андертон – это двухкассионный подъемный шлюз, расположенный недалеко от деревни Андертон в графстве Чешир, на северо-западе Англии. Он обеспечивает вертикальную связь высотой в 50 футов (15 м) между двумя судоходными водными путями: рекой Уивер и каналом Трент и Мерси. Эта конструкция имеет статус памятника и включена в Национальный реестр наследия Англии; она также известна как одно из Семи чудес водных путей. Построенный в 1875 году, подъемник для лодок использовался более 100 лет, пока в 1983 году не был закрыт из-за коррозии. Реставрационные работы начались в 2001 году, а в 2002 году подъемник был вновь открыт. Подъемником и сопутствующим центром для посетителей и выставкой управляет организация Canal & River Trust. Это один из всего двух функционирующих подъемников для лодок в Соединенном Королевстве; второй – колесо Фолкирка в Шотландии.

Экономическая основа

Соль добывается из залежей каменной соли под Чеширской равниной со времен римлян. К концу XVII века вокруг "соляных городов" Чешира – Нортвича, Миддлвича, Нантвича и Винсфорда – развилась крупная соляная промышленность. Завершение строительства судоходного канала реки Уивер в 1734 году обеспечило судоходный путь для транспортировки соли из Винсфорда через Нортвич в Фродшем, где Уивер впадает в реку Мерси. В 1759 году второй закон о судоходстве по реке Уивер учредил Советников по судоходству Уивера и возложил на них ответственность за поддержание и эксплуатацию этого пути. Открытие канала Трент и Мерси в 1777 году предоставило второй маршрут, пролегавший параллельно каналу Уивер на протяжении части его длины, но простирающийся южнее к угольным шахтам и керамической промышленности в районе Стоука-на-Тренте. Вместо конкуренции владельцы двух водных путей решили, что совместная работа будет более прибыльной. В 1793 году на северном берегу реки Уивер в Андертоне был вырыт бассейн, который подвел реку к подножию склона канала, находящегося на высоте 15 метров. Бассейн Андертона принадлежал и управлялся Советом по судоходству Уивера. Были построены сооружения для перевалки грузов между водными путями, включая два крана, два соляных желоба и наклонную плоскость, которая, возможно, была вдохновлена гораздо более крупной наклонной плоскостью Хей в Коалпорте. Комплекс был расширен с постройкой второго причала в 1801 году и второго входа в бассейн в 1831 году.

Планирование и проектирование

К 1870 году бассейн Андертона стал крупным перевалочным пунктом для перевозки грузов в обоих направлениях, с обширными складскими помещениями, тремя двойными наклонными плоскостями и четырьмя соляными желобами. Перевалка грузов была трудоемкой и дорогостоящей, и доверенные лица навигации Уивера решили, что необходима связь между водными путями, чтобы суда могли проходить непосредственно от одного к другому. Рассматривалась возможность строительства шлюзов, но от нее отказались, главным образом из-за отсутствия подходящего места и потерь воды, которые могли бы возникнуть при их использовании. В 1870 году доверенные лица предложили построить судоподъемник между водными путями в бассейне Андертона. Доверенные лица обратились к компании North Staffordshire Railway, владельцам канала Трент и Мерси, с просьбой о содействии в финансировании проекта. Когда эта попытка не увенчалась успехом, доверенные лица решили финансировать проект самостоятельно. Доверенные лица попросили своего главного инженера, Эдварда Лидера Уильямса, разработать планы судоподъемника. Он остановился на конструкции, включающей пару заполненных водой кассонов, которые должны были уравновешивать друг друга и требовать относительно небольшого количества энергии для подъема и опускания судов. Подобный судоподъемник на канале Grand Western, завершенный в 1835 году, использовал цепи для соединения кассонов через верхний балансировочный шкив. Он имел прочную каменную надстройку для поддержки веса загруженных кассонов. Лидер Уильямс понял, что если использовать заполненные водой гидравлические цилиндры для поддержки кассонов, то их вес будет приходиться на цилиндры и их цилиндрические корпуса, закопанные в землю, и можно будет использовать гораздо более легкую надстройку. Его, возможно, вдохновил осмотр гидравлического судоподъемника и стапельного бассейна в Королевском Викторийском доке в Лондоне, спроектированного опытным инженером-гидравликом Эдвином Кларком. В нормальном режиме работы цилиндры гидравлических цилиндров соединялись трубой определенного диаметра, позволявшей воде перетекать между ними, тем самым опуская более тяжелый кассон и поднимая более легкий. Для внесения корректировок в начале и конце подъема каждый цилиндр мог работать независимо, приводимый в действие аккумулятором или напорным резервуаром в верхней части конструкции судоподъемника, который поддерживался в рабочем состоянии паровым двигателем. При необходимости паровой двигатель и аккумулятор могли приводить в действие каждый гидравлический цилиндр независимо, поднимая кассоны, хотя в этом режиме на подъем кассона уходило около 30 минут, по сравнению с тремя минутами в нормальном режиме работы. Объем перевозок через судоподъемник неуклонно рос в 1880-х и 1890-х годах, но гидравлические цилиндры продолжали вызывать проблемы. Уплотнение одного цилиндра (где поршень перемещался по стенке цилиндра) было временно отремонтировано в 1887 году и заменено в 1891 году, а уплотнение другого цилиндра было заменено в 1894 году. Основной причиной для беспокойства была коррозия поршней. Использование канальной воды в качестве рабочей жидкости в гидравлической системе и погружение поршней в мокрый док на уровне реки приводило к коррозии и образованию "борозд" на поршнях. Попытки заделать эти борозды медью только усугубляли ситуацию, поскольку медь вступала в электролитическую реакцию с кислой водой из канала и ускоряла коррозию окружающего железа. В 1897 году судоподъемник был переоборудован для использования дистиллированной воды в качестве рабочей жидкости, что замедлило коррозию, но не остановило ее полностью. В течение следующих нескольких лет техническое обслуживание и ремонт проводились все чаще и чаще, что требовало полной остановки судоподъемника на несколько недель или периода сокращенной и более медленной работы с использованием только одного кассона.

By 1870 the Anderton Basin was a major interchange for trans shipping goods in both directions, with extensive warehousing, three double inclined planes and four salt chutes. Trans shipment was time consuming and expensive, and the Trustees of the Weaver Navigation decided a link between the waterways was needed to allow boats to pass directly from one to the other. A flight of locks was considered but discarded, mainly because of the lack of a suitable site and the loss of water that would have resulted from using them. In 1870 the Trustees proposed a boat lift between the waterways at the Anderton Basin. The Trustees approached the North Staffordshire Railway Company, owners of the Trent and Mersey Canal, to ask for a contribution towards the cost. When this approach was unsuccessful the Trustees decided to fund the project themselves. The Trustees asked their Chief Engineer, Edward Leader Williams, to draw up plans for a boat lift. He settled on a design involving a pair of water filled caissons that would counterbalance one another and require relatively little power to lift boats up and down. A similar boat lift on the Grand Western Canal, completed in 1835, used chains to connect the caissons via an overhead balance wheel. It had a solid masonry superstructure to support the weight of the loaded caissons. Leader Williams realised that if he used water filled hydraulic rams to support the caissons their weight would be borne by the rams and their cylinders, buried underground and a much lighter superstructure could be used. He may have been inspired by inspecting a hydraulic ship lift and graving dock at the Royal Victoria Dock in London, designed by experienced hydraulic engineer Edwin Clark. In normal operation the cylinders of the hydraulic rams were connected by a diameter pipe that allowed water to pass between them, thus lowering the heavier caisson and raising the lighter one. To make adjustments at the start and end of a lift either cylinder could be operated independently, powered by an accumulator or pressure vessel at the top of the lift structure, which was kept primed by a steam engine. If necessary, the steam engine and accumulator could operate either hydraulic ram independently to raise the caissons, although in this mode it took about 30 minutes to raise a caisson, as opposed to three minutes in normal operation. The volume of traffic through the lift grew steadily through the 1880s and 90s but the hydraulic cylinders continued to cause problems. The gland of one cylinder (where the piston travelled through the cylinder wall) was temporarily repaired in 1887 and replaced in 1891, and the gland of the other cylinder was replaced in 1894. The main cause for concern was corrosion of the pistons. The use of canal water as a working fluid in the hydraulic system and the immersion of the pistons in the wet dock at river level led to corrosion and "grooving" of the pistons. Attempts to repair the grooves with copper made matters worse as it reacted electrolytically with the acidic canal water and hastened corrosion of the surrounding iron. In 1897 the lift was converted to use distilled water as its working fluid, slowing corrosion, but not stopping it completely. Over the next few years maintenance and repairs took place with increasing frequency, requiring complete closure of the lift for several weeks or a period of reduced and slower operation with a single caisson.

Переход на электрическую работу

К 1904 году траст Weaver Navigation Trustees столкнулся с перспективой закрытия шлюзового лифта на значительный срок для ремонта гидравлических домкратов. Они попросили своего главного инженера, полковника Дж. А. Санера, изучить альтернативы гидравлическому приводу. Санер предложил использовать электродвигатели и систему противовесов и надголовных шкивов, которая позволила бы кассонам работать независимо друг от друга. Хотя это решение включало в себя гораздо больше движущихся частей, чем гидравлическая система, все они находились бы над землей и были бы доступны для обслуживания, что упростило и удешевило его, а также увеличило срок службы. Среди других преимуществ модернизации, перечисленных Санером, было сокращение числа обслуживающего персонала на одного человека и отсутствие необходимости в дорогостоящем ремонте котлов. Санер пообещал выполнить модернизацию всего за три коротких периода закрытия судоходства. Это было важно, поскольку минимизировало перебои в движении и потерю доходов во время модернизации. В результате вес кассонов и противовесов теперь приходился бы на надстройку лифта, а не на домкраты. Поэтому надстройка была усилена и установлена на более прочный фундамент. Новая надстройка была построена вокруг оригинальной рамы лифта, чтобы избежать необходимости в его разборке, что привело бы к длительному простою. Новая надстройка состояла из десяти стальных А-образных рам, по пять с каждой стороны, поддерживающих машинное отделение на высоте 60 футов (18 м) над уровнем реки, где были установлены электродвигатели, приводные валы и чугунные шкивы. Стальные канаты, прикрепленные к обеим сторонам каждого кассона, переходили через шкивы к 36 чугунным противовесам, каждый весом в [указать вес, если он есть в оригинале], по 18 с каждой стороны, для балансировки веса каждого загруженного кассона. Электродвигателю приходилось преодолевать трение между шкивами и их подшипниками. Был установлен двигатель большей мощности, но для нормальной работы требовалось лишь около половины этой мощности. Помимо новых фундаментов и надстройки, мокрый док на уровне реки также был преобразован в сухой док, а акведук между лифтом и каналом был укреплен. Оригинальные кассоны были сохранены, но модифицированы для крепления стальных канатов, которые теперь поддерживали их с каждой стороны. Модернизация проводилась в период с 1906 по 1908 год. Как и обещал Санер, лифт был закрыт всего три раза за эти два года, в общей сложности на 49 дней. Модернизированный лифт был официально открыт 29 июля 1908 года (хотя один кассон перевозил суда на электрической тяге с мая 1908 года, пока второй кассон проходил модернизацию). В 1950-х и 1960-х годах коммерческое судоходство на британских каналах пришло в упадок. К 1970-м годам движение на лифте было почти полностью рекреационным, и зимой лифт практически не использовался. Новая надстройка была подвержена коррозии, и весь лифт был окрашен защитным составом на основе дегтя и резины, который приходилось обновлять примерно каждые восемь лет. В 1983 году во время перекраски в надстройке была обнаружена обширная коррозия, и она была признана несущей конструкцией небезопасной и закрыта.

By 1904 the Weaver Navigation Trustees faced the prospect of closing the boat lift for a considerable period to repair the hydraulic rams. They asked their Chief Engineer Colonel J. A. Saner, to investigate alternatives to hydraulic operation. Saner proposed electric motors and a system of counterweights and overhead pulleys that would allow the caissons to operate independently of each other. Although this solution involved many more moving parts than the hydraulic system these would be above ground and accessible thus making maintenance easier and cheaper and have a longer working life. Other advantages of the conversion listed by Saner included a reduction in the number of operating attendants by one and the avoidance of costly boiler repairs. Saner promised to achieve the conversion with only three short periods of closure to traffic. This was important because it minimised disruption to traffic and the loss of revenue during conversion. As a result, the weight of the caissons and counterweights would now be borne by the lift superstructure instead of by the rams. The superstructure was therefore strengthened and put on stronger foundations. The new superstructure was built around the original lift frame in order to avoid the need to dismantle the original lift, which would have taken it out of service for a long period. The new superstructure consisted of ten steel A frames, five on each side, supporting a machinery deck 60 ft (18 m) above the river level where the electric motors, drive shafts and cast iron headgear pulleys were mounted. Wire ropes attached to both sides of each caisson passed over the pulleys to 36 cast iron counterweights weighing each, 18 on each side to balance the weight of each loaded caisson. The electric motor had to overcome friction between the pulleys and their bearings. A motor was installed, but normal operation only required about half of this power. In addition to the new foundations and superstructure, the wet dock at river level was also converted into a dry dock and the aqueduct between the lift and the canal was strengthened. The original caissons were retained but were modified to take the wire ropes that now supported them on each side. Conversion was carried out between 1906 and 1908. As Saner had promised, the lift was only closed for three periods during these two years, for a total of 49 days. The converted lift was formally opened on 29 July 1908 (although one caisson had been carrying traffic on electrical power since May 1908 while the second caisson was converted). During the 1950s and 1960s commercial traffic on British canals declined. By the 1970s the lift's traffic was almost entirely recreational and the lift was hardly used during winter months. The new superstructure was susceptible to corrosion and the entire lift was painted with a protective solution of tar and rubber that had to be renewed every eight years or so. In 1983, during repainting, extensive corrosion was found in the superstructure and it was declared structurally unsound and closed.

Реставрация

В 1990-х годах British Waterways провела предварительные исследования перед подачей заявки на восстановление. Изначально планировалось восстановить работу лифта на электричестве, но после консультаций с English Heritage в 1997 году было решено восстановить гидравлическую систему лифта с использованием гидравлического масла. Для привлечения 7 миллионов фунтов стерлингов на восстановление было сформировано партнерство между Waterways Trust, Inland Waterways Association, Anderton Boat Lift Trust, Friends of Anderton Boat Lift, Association of Waterways Cruising Clubs, British Waterways и Trent and Mersey Canal Society. Фонд лотереи наследия выделил 3,3 миллиона фунтов стерлингов, а более 2000 частных лиц внесли свой вклад в проект, собрав дополнительно 430 000 фунтов стерлингов. Реставрационные работы начались в 2000 году, а в марте 2002 года лифт вновь открылся для судоходства. На территории комплекса теперь располагается двухэтажный центр для посетителей и выставочное здание с кафе, а также информация и фильмы об истории лифта. В центр для посетителей интегрирован новый пункт управления лифтом. Хотя была восстановлена модифицированная версия оригинальной гидравлической системы, внешняя рама и шкивы, датируемые 1906–1908 годами, были сохранены в декоративных целях. Противовесы, использовавшиеся для балансировки камер, не были возвращены на место, но были использованы для создания лабиринта на территории центра для посетителей.