أهوسة قناة بنما

سلسلة من الأقفال والممرات التي تمر بها السفينة أثناء عبورها قناة بنما

أهوسة جاتون، باتجاه الشمال نحو المحيط الأطلسي

أهوسة قناة بنما ( بالإسبانية : Esclusas del Canal de Panamá ) هي نظام أهوسة يرفع السفن 26 مترًا (85 قدمًا) إلى مستوى القناة الرئيسي ، ثم يخفضها إلى أسفل. كانت القناة الأصلية تتألف من ست مراحل (ثلاث صعودًا وثلاث هبوطًا) لعبور السفن. يبلغ الطول الإجمالي لهياكل الأهوسة، بما في ذلك جدران الاقتراب، أكثر من 3 كيلومترات (1.9 ميل) . كانت الأهوسة من أعظم المشاريع الهندسية التي شُيّدت على الإطلاق عند افتتاحها عام 1914. ولم يُنفّذ أي بناء خرساني آخر بحجم مماثل حتى بناء سد هوفر في ثلاثينيات القرن العشرين. 

يوجد مساران عبور مستقلان، حيث بُني كل قفل مزدوجًا. يحد حجم الأقفال الأصلية من الحد الأقصى لحجم السفن التي يمكنها عبور القناة؛ ويُعرف هذا الحجم باسم باناماكس . بدأ العمل في مشروع توسعة قناة بنما ، والذي تضمن مجموعة ثالثة من الأقفال، في سبتمبر 2007، وانتهى بحلول مايو 2016 ^{[ 1 ]} ، وبدأ التشغيل التجاري في 26 يونيو 2016. تسمح الأقفال الجديدة بعبور سفن باناماكس الجديدة الأكبر حجمًا ، والتي تتمتع بقدرة شحن أكبر مما كانت الأقفال السابقة قادرة على استيعابه. ^{[ 2 ]}

يوجد اثنا عشر هويسًا (ستة أزواج) إجمالًا. يرفع مساران في ميرافلوريس وزوج واحد في بيدرو ميغيل السفن من المحيط الهادئ إلى بحيرة جاتون ؛ ثم يخفضها مسار ثلاثي في ​​جاتون إلى جانب المحيط الأطلسي . جميع مجموعات الهويس الثلاث مزدوجة؛ أي يوجد مساران متوازيان من الهويس في كل موقع من مواقع الهويس الثلاثة. يسمح هذا، من حيث المبدأ، بمرور السفن في اتجاهين متعاكسين في وقت واحد؛ ومع ذلك، لا تستطيع السفن الكبيرة العبور بأمان وبسرعة في ممر كوليبرا ، لذلك عمليًا تمر السفن في اتجاه واحد لفترة، ثم في الاتجاه الآخر، مستخدمةً كلا "المسارين" من الهويس في اتجاه واحد في كل مرة. في نمط الاستخدام هذا، توفر الهويس المزدوجة نظامًا احتياطيًا أثناء الصيانة أو في حالة حدوث أعطال ميكانيكية. ^{[ 3 ]}

يبلغ عرض غرف الأقفال 33.53 مترًا ( 110 أقدام) وطولها 320 مترًا (1050 قدمًا) ، مع طول صالح للاستخدام يبلغ 305 أمتار (1000 قدم) . ^{[ 4 ]} تحدد هذه الأبعاد الحد الأقصى لحجم السفن التي يمكنها استخدام القناة؛ ويُعرف هذا الحجم باسم باناماكس. يبلغ إجمالي الرفع (المقدار الذي ترتفع به السفينة أو تنخفض به) في المراحل الثلاث لأقفال جاتون 25.9 مترًا (85 قدمًا) ؛ ويبلغ رفع أقفال ميرافلوريس ذات المرحلتين 16 مترًا (54 قدمًا) . أما أقفال بيدرو ميغيل ذات المرحلة الواحدة، فيبلغ رفعها 9.4 مترًا (31 قدمًا) . ويتفاوت الرفع في ميرافلوريس فعليًا بسبب المد والجزر الشديدين على جانب المحيط الهادئ، حيث يتراوح بين 13 مترًا (43 قدمًا) عند أعلى مستوى للمد و 20 مترًا ( 64.5 قدمًا ) عند أدنى مستوى للجزر. الفروقات في المد والجزر على الجانب الأطلسي ضئيلة للغاية. ^{[ 5 ] : 195 وما بعدها}                

غرف الأقفال عبارة عن هياكل خرسانية ضخمة. يبلغ سمك الجدران الجانبية من 14 إلى 17 مترًا عند القواعد، وتتناقص تدريجيًا نحو الأعلى، حيث تقل الحاجة إلى المتانة، لتصل إلى 2.4 متر . أما الجدار المركزي بين الغرف فيبلغ سمكه 18 مترًا ، ويضم ثلاثة ممرات تمتد على طوله. الممر السفلي منها هو نفق تصريف، وفوقه ممر لتمديدات الكابلات الكهربائية، وفي الأعلى ممر يسمح للمشغلين بالوصول إلى آلات الأقفال. ^{[ 6 ]}      

تتطلب كل غرفة من غرف القفل 26,700,000 جالون أمريكي (101,000 متر ^مكعب ) من الماء لملئها من الوضع المنخفض إلى الوضع المرتفع؛ ويجب تصريف نفس الكمية من الماء من الغرفة لخفضها مرة أخرى. ^{[ 7 ]} توجد في الجدران الجانبية والمركزية ثلاث قنوات مائية كبيرة تُستخدم لنقل المياه من البحيرة إلى الغرف لرفعها، ومن كل غرفة إلى الغرفة التالية، أو إلى البحر، لخفضها. تبدأ هذه القنوات بقطر 22 قدمًا (6.71 مترًا) وتتقلص إلى 18 قدمًا (5.49 مترًا) ، وهو قطر كبير بما يكفي لاستيعاب قطار. تتفرع قنوات عرضية من هذه القنوات الرئيسية، وتمتد أسفل غرف القفل إلى فتحات في الأرضيات. يوجد أربعة عشر قناة عرضية في كل غرفة، لكل منها خمس فتحات؛ تتناوب سبع قنوات عرضية من القنوات الرئيسية للجدار الجانبي مع سبع قنوات من قناة الجدار المركزي. ^{[ 8 ]}       

تتحرك المياه بفعل الجاذبية ويتم التحكم بها بواسطة صمامات ضخمة في العبارات. كل عبارة عرضية يتم التحكم بها بشكل مستقل. ^{[ 8 ]} يمكن ملء حجرة القفل في غضون عشر دقائق فقط. ^{[ 9 ]}

يجب أن تتحمل البوابات التي تفصل بين حجرات كل مجموعة من الأقفال كمية كبيرة من الماء، وأن تكون موثوقة وقوية بما يكفي لتحمل الحوادث، إذ أن تعطل أي بوابة قد يؤدي إلى فيضان هائل في اتجاه مجرى النهر. يتراوح ارتفاع هذه البوابات بين 14.33 و24.99 مترًا ( 47 إلى 82 قدمًا ) حسب موقعها، ويبلغ سمكها 2.13 مترًا ( 7 أقدام) . تقع أطول البوابات في ميرافلوريس ، نظرًا لنطاق المد والجزر الكبير هناك. يبلغ وزن أثقل أجزاء البوابة 730 طنًا أمريكيًا (662 طنًا) ، بينما يبلغ وزن كل مفصل 16.7 طنًا (36,817 رطلًا) . تتكون كل بوابة من جزأين، عرض كل منهما 19.81 مترًا ( 65 قدمًا) ، ويغلقان على شكل حرف "V" بحيث تكون النقطة المدببة في اتجاه مجرى النهر. يؤدي هذا الترتيب إلى دفع قوة الماء من الجانب الأعلى طرفي البوابة معًا بقوة. لا يمكن فتح البوابات إلا عندما يكون مستوى الماء متساوياً على كلا الجانبين خلال دورة التشغيل. ^{[ 8 ]}         

كانت آلية البوابة الأصلية تتألف من عجلة قيادة ضخمة، تعمل بمحرك كهربائي، موصولة بقضيب توصيل، والذي بدوره موصول بمنتصف البوابة. ^{[ 8 ]} البوابات مجوفة وعائمة، تشبه إلى حد كبير هيكل السفينة، وهي متوازنة للغاية بحيث يكفي محركان بقوة 19 كيلوواط (25 حصانًا) لتحريك كل ضلفة من ضلفات البوابة. في حال تعطل أحد المحركين، يستطيع الآخر تشغيل البوابة بسرعة منخفضة. ^{[ 9 ]}  

تحتوي جميع الحجرات، باستثناء واحدة، على زوج من البوابات المساعدة، والتي يمكن استخدامها لتقسيم الحجرة إلى قسمين. يسمح هذا التصميم بمرور السفن الصغيرة التي يقل طولها عن 183 مترًا (600 قدم) ، مثل قاطرات القنوات، دون استخدام كامل كمية المياه. ^{[ 6 ]} أُضيفت البوابات المساعدة في الأصل لأن الغالبية العظمى من سفن أوائل القرن العشرين كانت أقل من 183 مترًا (600 قدم)، وبالتالي لم تكن بحاجة إلى الطول الكامل لحجرة القفل. ^{[ 10 ]}    

منذ البداية، اعتُبرت ميزة أمان بالغة الأهمية توجيه السفن عبر غرف الأقفال بواسطة قاطرات كهربائية تُعرف باسم "مولا" ( نسبةً إلى البغال التي كانت تُستخدم تقليديًا لعبور برزخ بنما)، تسير على جدران الأقفال. تُستخدم هذه "البغال" للتحكم في حركة السفينة الجانبية وكبحها داخل الأقفال، التي تُعد ضيقة نسبيًا مقارنةً بالسفن الحديثة. في الواقع، تُوفر محركات السفينة الحركة الأمامية داخل الأقفال وعبرها، وليس "البغال". عند اقتراب السفينة من الأقفال، تقترب أولًا من جدار التوجيه، وهو امتداد للجدار المركزي للأقفال، حيث تتولى "البغال" الموجودة على الجدار توجيهها قبل دخولها إلى القفل. أثناء تقدمها، تُسحب حبال إضافية إلى "البغال" الموجودة على الجدار الآخر. في السفن الكبيرة، يوجد "بغلان" على كل جانب عند المقدمة، و"بغلان" على كل جانب عند المؤخرة - أي ثمانية في المجموع، مما يسمح بالتحكم الدقيق في السفينة. ^{[ 8 ]} لا تُستخدم "البغال" في أقفال التوسعة الجديدة. ^{[ 11 ]}

تسير العربات على خطوط سكك حديدية مزدوجة بعرض 1524 مم ( 5  أقدام ) . يُستخدم الخط الأقرب إلى القناة للقطر، وهو مزود بمسارات مسننة للتشغيل الآلي . أما الخط الداخلي فيُستخدم لإعادة العربات إلى نقطة انطلاقها، وهو خالٍ من المسارات المسننة إلا على المنحدرات الشديدة (بميل 50% ^{[ 12 ]} ) بين غرف الهويس. ^{[ 10 ] : 23} يتم توليد الطاقة الكهربائية ^{[ 13 ]} عبر سكة ثالثة موضوعة تحت مستوى سطح الأرض على الجانب البري. ^{[ 14 ]} تحتوي كل عربة على ونش قوي ؛ تُستخدم هذه الونشات لسحب الكابلات أو إرخائها للحفاظ على مركزية السفينة في الهويس أثناء نقلها من غرفة إلى أخرى. ^{[ 10 ] : 23} 

• 
  بغل أثناء العمل عند أهوسة ميرافلوريس
• 
  بغل على منحدر . الرف موجود داخل سكة التشغيل على يسار المسار ، والسكك الثالثة على يمين المسار.

قد يؤدي تعطل بوابات الأهوسة - على سبيل المثال، نتيجة اصطدام سفينة هاربة بإحدى البوابات - إلى حدوث فيضان على الأراضي الواقعة أسفل الأهوسة، حيث تصب مياه البحيرة الواقعة فوق الأهوسة ( بحيرة جاتون أو بحيرة ميرافلوريس ) عبر نظام الأهوسة. ولزيادة الاحتياط ضد ذلك، تم مضاعفة البوابات عند طرفي الحجرة العلوية في كل مجموعة من الأهوسة؛ وبالتالي، يوجد دائمًا بوابتان على الأقل في كل مجموعة من الأهوسة يجب أن تتعطلا للسماح بمرور المياه الزائدة إلى أسفل المجرى. تقع البوابات الإضافية على بُعد 21 مترًا (70 قدمًا) من البوابات العاملة. ^{[ 8 ]}  

كانت الأقفال في الأصل مزودة بحواجز سلاسل تمتد عبر غرف القفل لمنع السفن من الخروج عن السيطرة والاصطدام بالبوابة، وكانت تُخفض في أرضية القفل للسماح بمرور السفينة. احتوت هذه السلاسل الواقية على آليات كبح متطورة تسمح بإيقاف سفينة يصل وزنها إلى 10,000 طن بأمان. ^{[ 8 ]} ومع ذلك، ونظرًا للتحكم الدقيق في السفن الذي توفره البغال، كان من المستبعد جدًا الحاجة إلى هذه السلاسل. ومع وجود العديد من مستخدمي القناة الحديثة الذين يزيد وزنهم عن 60,000 طن، ونظرًا لتكلفة صيانتها، تم تقليل عدد السلاسل الواقية في عام 1976 وإزالتها نهائيًا في عام 1980. ^{[ 6 ]}

إضافةً إلى ذلك، تضمن التصميم الأصلي للأهوسة ميزة أمان أخرى، وهي سدود طوارئ يمكن تحريكها عبر الأهوسة عند الطرف العلوي لكل مجموعة. وتتكون هذه السدود من جسور متأرجحة، تُنزل منها عوارض إلى أرضية الهويس؛ ثم تُنزل مصاريع فولاذية على هذه العوارض لإيقاف تدفق المياه. ^{[ 8 ]} لم تُستخدم هذه السدود قط، وأُزيلت في خمسينيات القرن العشرين. ^{[ 6 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]}

بما أن جميع معدات الأقفال تعمل كهربائياً، يمكن التحكم بعملية فتح أو إغلاق السفينة من غرفة تحكم مركزية تقع على الجدار الأوسط للجزء العلوي من الأقفال. صُممت أدوات التحكم منذ البداية لتقليل احتمالية خطأ المشغل، وتتضمن نموذجاً كاملاً للأقفال، مع مكونات متحركة تحاكي حالة بوابات وصمامات الأقفال الحقيقية. وبهذه الطريقة، يستطيع المشغل رؤية حالة الأقفال وصمامات المياه بدقة. كما زُودت أدوات التحكم بأقفال ميكانيكية لضمان عدم تحريك أي مكون في حين أن مكوناً آخر في حالة غير صحيحة، كفتح صمام التصريف وملء صمامات غرفة القفل في آن واحد. ^{[ 8 ] [ 6 ]}

بدأ بناء الأقفال بوضع أول خرسانة في جاتون، في 24 أغسطس 1909، من قبل شركة داي وزيمرمان (المعروفة سابقًا باسم دودج وداي) ومقرها فيلادلفيا.

شُيِّدت أهوسة جاتون في نفقٍ محفورٍ في تلٍّ يُطلُّ على البحيرة، الأمر الذي استلزم حفر 3.8 مليون متر مكعب من المواد، معظمها من الصخور. أما الأهوسة نفسها، فقد بُنيت من ^1.564 ألف متر مكعب من الخرسانة .   

تطلبت كمية المواد اللازمة لبناء الأهوسة اتخاذ تدابير مكثفة للتعامل مع الحجارة والأسمنت. تم جلب الحجارة من بورتوبيلو إلى أهوسة جاتون، بينما استخدمت الأعمال على الجانب المطل على المحيط الهادئ حجارة مستخرجة من تل أنكون. ^{[ 8 ]}

شُيِّدت خطوط نقل علوية ضخمة بواسطة كابلات لنقل الخرسانة إلى موقع البناء في جاتون. بُنيت أبراج بارتفاع 26 مترًا على ضفاف القناة ، ووُضعت بينها كابلات من أسلاك فولاذية بقطر 6 سم لعبور الأهوسة. حملت دلاء تعمل على هذه الكابلات ما يصل إلى ستة أطنان من الخرسانة في المرة الواحدة إلى الأهوسة. كما شُيِّدت خطوط سكك حديدية كهربائية لنقل الحجارة والرمل والأسمنت من الأحواض إلى آلات خلط الخرسانة، ومنها نقلت سكة حديدية كهربائية أخرى دلوين، يزن كل منهما ستة أطنان، إلى خطوط النقل العلوية. استخدمت المنشآت الأصغر في بيدرو ميغيل وميرافلوريس الرافعات وقاطرات البخار بطريقة مماثلة. ^{[ 8 ]}    

تم الانتهاء من الأقفال على جانب المحيط الهادئ أولاً - الرحلة الفردية في بيدرو ميغيل في عام 1911 وميرافلوريس في مايو 1913. ^{[ 6 ]}

قامت القاطرة البحرية جاتون ، وهي قاطرة عاملة لدخول المحيط الأطلسي وتستخدم لسحب الصنادل، بأول تجربة لإغلاق أهوسة جاتون في 26 سبتمبر 1913. وقد سارت عملية الإغلاق على أكمل وجه، على الرغم من أن جميع الصمامات كانت تُتحكم يدويًا نظرًا لأن لوحة التحكم المركزية لم تكن جاهزة بعد. ^{[ 6 ]}

• تاريخ قناة بنما ( مؤرشف في 25 مارس 2006، على موقع Wayback Machine ، من هيئة قناة بنما)