閘門
閘門の最新ニュースをまとめて検索！
閘門（こうもん）は、水位の異なる河川や運河、水路の間で船を上下させるための装置である。閘門の特徴は、固定された閘室（前後を仕切った空間）の水位を変えられることで、これに対してケーソンロック（Caisson lock）、ボートリフト、運河用のインクライン（Canal inclined plane）などでは閘室自体を上下させる。
閘門は、川をより航行しやすくしたり、平坦でない土地に運河を建設したりするために用いられる。
目次 |
[編集] 河川航行用の閘門
河川では、急流やダム、堰などの河川の水位が大きく変化する障壁を迂回して船が航行可能なようにするために閘門が用いられる。
大規模な河川航行用の改修では、堰と閘門が組み合わせて用いられる。河川が浅くなっている箇所に堰を設けて深さを増し、堰によって生じる段差か、堰を迂回する人工的な水路の終端に閘門を設置する。このような方法で改修された河川はしばしば水路と呼ばれる。 航行可能な河川で最下流にある閘門は、潮の干満のある区間とない区間を隔てている。しばしば、河口部に直接河口堰を建設することで川に干満が生じないようにされることがある。
さらに進んだ河川航行では、より多くの閘門が必要とされる。
- 川が遠回りしているところをバイパスする水路を建設した場合、上流側の接続点に洪水対策の閘門が造られることがある。
- 水路が長くなるほど水位の差が大きくなるため、さらにいくつかの閘門が必要とされることがある。このような水路は実質的には運河となる。
[編集] 運河用の閘門
初期の運河で平坦な場所を通っていたものは、丘や窪地があるとそれを避けて迂回して通っていた。技術者が克服できると考える地形が野心的になるにつれて、建設コストや通行時間の点で不利な迂回なしに水位の差を克服するために閘門が普及した。後に建設技術が改善されると、長いトンネルや掘割、用水路、築堤やさらにインクライン、ボートリフトなどの機械的な装置を建設して、障壁を直接的に横断しようとするようになった。しかしながら、閘門はこれらの方式の補完として建設され続け、現代的な運河においても本質的な要素となっている。
[編集] 基本的な建設と運用
全ての閘門には3つの要素がある。
- 閘室（こうしつ）: 運河の上流側と下流側をつなぎ、1隻あるいはそれ以上の船を収容するために十分な大きさがある。閘室の位置は固定されているが、その中の水位は変えられるようになっている。
- 水門: 2枚に分割された扉でできていることが多く、閘室の両端にある。船が閘室に出入りする際に水門が開けられ、閉じられると防水構造となる。
- 閘門装置: 閘室に必要に応じて水を入れたり抜いたりする装置。通常は単純なバルブで、伝統的にはラック・アンド・ピニオンの機構により手動で上げ下げされるパネルであった。大きな閘門ではポンプを用いることもある。
閘門の基本的な運用はとても単純である。下流へ向かって航行している船が、既に満水状態の閘門にたどり着いた場合には以下の通りである。
- 入口の水門を開けて船が入る。
- 入口の水門を閉じる。
- バルブが開けられて、閘室の水が抜かれ、船の位置が下がる。
- 出口の水門を開けて船が出る。
備考
- 船がたどり着いた時点で閘室に水が入っていなかった場合、水が満たされるまで5分から10分程度待つ必要がある。
- 上流へ向かって航行している船に対しては、この逆の操作となる。異なるバルブを開けて上流側からの水を閘室に流し込むことで水位を上昇させる。
- 一連の操作は、閘門の大きさと船が到達した時点での閘門の状態に依存するが、10分から20分程度掛かる。
- 閘門に船が差し掛かる時にちょうど対向してくる船に出会うことは、その船が閘門から出てきた直後で、閘門の水位が自分にとって適当な側になっていて5分から10分程度の待ち時間が短縮されることを意味するので歓迎される。ただし階段状に閘門が連なっている場合にはこの限りではなく、同じ方向に一群の船が連続していく方が所要時間が短い。
1-3. 空の状態の閘門に船が入る
4. 下流の水門と弁が閉じられ、上流側の弁が開けられて閘門に水が入り始める
5. 閘門が水で満たされて船が上流側の水位まで持ち上げられる
[編集] 詳細と用語
単純のため、この節では閘室の両端に水門を備え、係員が手動で動かす巻き上げ機によりラック・アンド・ピニオンの原理で動作する弁を備えた、基本的な方式の閘門について説明する。この方式の閘門は世界中で使われているが、ここで示す用語はイングランドの運河においで使われているものである。後の節でその派生形を説明する。
※訳注: 閘門を利用した運河水運は現代の日本ではあまり一般的ではないため、これらの用語について正確な日本語が判明しない、あるいは存在しないものがあります。ここでは訳が判らなかったものについて原文の英単語をカナ表記したものを示し、一部に参考訳を鍵カッコ内に付記してありますが、参考訳が正しいとは限りません。
[編集] ライズ
ライズ（rise、「水位差」）は、閘門によって実現される水位の差のことである。イングランドの運河にある閘門の中でもっともライズが大きいのは、ケネット・アンド・エイボン運河（Kennet and Avon Canal）にあるバス閘門（Bath Locks）[1][2]と、ロッチデール運河（Rochdale Canal）にあるトゥエル・レーン閘門（Tuel Lane Lock）で、およそ20フィートある。文献により正確な高さに差があるため、どちらがより大きなものであるかを保証することはできない。どちらの閘門も2つの閘門の組み合わせとなっており、交差する道路の変化に応じて運河が修理された時に組み合わされたものである。もっとも水位差の大きい建設された当初のままのイングランドの閘門はトレント・アンド・マージー運河（Trent and Mersey Canal）にあるエトルリア・トップ閘門（Etruria Top Lock）か、オックスフォード運河（Oxford Canal）にあるサマートン・ディープ閘門（Somerton Deep Lock）であると考えられ、どちらも14フィートほどの水位差がある。こちらについても文献により差があり、特にエトルリア閘門は地盤沈下に対処するために次第に深くなってきているため、どちらがより高低差が大きいかを確定することはできない。イングランドにおける典型的な高低差は7から12フィート程度で、それより低い閘門も見かけられる。
[編集] パウンド
2つの閘門間の運河の水平な部分をパウンド（pound、「囲い」）という。一方川ではこれに対応した言葉はリーチ（reach、「流れ」）という。閘門により船は上流側のパウンドと下側側のパウンドの間を移動する。
[編集] 閘室
閘室（chamber）は閘門の主要部分である。石や煉瓦、鋼鉄、コンクリートなどで造られた防水構造の囲いで、両端が水門によってパウンドから区切られている。閘室の大きさは、運河の設計で想定された最大の船舶の大きさに少しの動きの余裕を考えたものになっていることが多く、また時には一度に多くの船を通せるようにするためそれより大きく造られていることもある。上流側と同じ水位にある時にフル（full、「満水」）といい、下流側と同じ水位にある時にエンプティ（empty、「空水」）という。保守作業などのために閘室から完全に水が抜かれている状態もエンプティという可能性があるが、この状態に対する混乱を招かない表現はドレインド（drained）である。
[編集] シル
上流側水門の内側下部から閘室内へ狭く水平な張り出しが出ており、シル（cill）と呼ばれている。シルは上流側のパウンドの底の部分が閘室側に露出しているものである（右の写真を参照）。船の端をこの張り出しに乗り上げさせることは、閘室内の水を抜く時に起きる危険の1つであるので、張り出しの先端の位置が白い線で閘門の脇に描かれている。張り出しの先端部分はカーブを描いていて、中央部分より両端部分が前へ張り出している。
[編集] 水門
水門（gate）は、上流側・下流側のパウンドから閘室を仕切る防水の扉である。単独の扉かあるいは1対の扉が、閘室の両端にそれぞれ備えられている。かつてはカシやニレなどの木材で造られていたが、近年は鋼鉄製が多い。もっと一般的な配置はマイターゲート（mitre gate）と呼ばれ、イタリアのPhilippe Marie Viscontiによって1440年に発明されたものである[3]。マイターゲートは閉じると両側の扉が上流方向に対して山形に角度が付いた状態で合わさり、わずかな水位差でも水圧によって水門がきっちりと閉じられるようになっている。これにより、隙間から水が漏れてくることを防ぎ、また水位差が付いている時に水門が開いてしまうことも防げるようになっている。閘室が完全にフルになっていない時は上流側の水門は完全に閉じられ、閘室が完全にエンプティになっていない時は下流側の水門は完全に閉じられている。つまり通常の運用では、閘室の両側を同時に開けることはできない。下流側の水門は上流側の水門より全体の高さが大きくなっている。これは上流側は上流のパウンドを仕切るだけの高さがあればよいのに対して、下流側は閘室を仕切るだけの高さが必要だからである。上流側の水門は上流側の運河の深さにバランスビームと巻き上げ機構などの分の高さがあればよいが、下流側の水門は上流側の水門の高さに加えて、その閘門で生じる水位差の分の高さが必要である。
[編集] バランスビーム
バランスビーム（balance beam、「釣り合い梁」）は、曳舟道の上を通り陸側から伸びている長い腕である。重い水門を開閉するためのてことなるだけでなく、水門を簡単に開閉できるように水門の重量の釣り合いを取っている。
[編集] パドル
パドル（paddle）は、閘室に水を出し入れする単純なバルブである。パドルはスライドする木材、あるいは近年はプラスチックのパネルで、閘室に上流のパウンドから水を流し込み、あるいは閘室から下流のパウンドに水を流し出すときに持ち上げられる。ゲートパドル（gate paddle）は水門下部にある穴を単純に塞いでいるのに対して、より洗練されたグラウンドパドル（ground paddle）は地下の暗渠を塞いでいる。2つのゲートパドル、2つのグラウンドパドルを上流・下流双方の水門に、最大で8つのパドルが1つの閘門に設置されることがあるが、普通はそれより少ない。1970年代から長い間イギリスの水路では、2つのグラウンドパドルがあれば上流側水門にゲートパドルを備えないことが方針となっていた。これは安全上の問題からで、上流へ進む船が不注意に開けられたゲートパドルから入ってきた水によって水浸しになってしまうことがあるからである。しかしこれにより閘門の運用は遅くなり、あちこちで渋滞を招いて不満が起きていた。1990年代後半からこの方針は緩和されたが、一般的であるとはいえない。
[編集] 巻き上げ装置
巻き上げ装置（winding gear / paddle gear）は、パドルを持ち上げたり下げたりするための機構である。普通は、巻き上げ機の筐体から四角い断面の棒が外に顔を出している。これがピニオンの軸であり、パドルの上側に取り付けられた歯型の棒（ラック）と組み合わせられている。船の陸上側の要員が携帯している四角い受け口のウィンドラスをこの軸に取り付けて回転させる。これにより歯車が回転しパドルが持ち上げられる。ツメをラックに差し込むことで、パドルが持ち上がっている時に不意に落としてしまうことを防ぎ、またウィンドラスを外している間も持ち上げたままにしておいて、要員が同時に他のパドルを操作できるようになっている。ただし船が閘門から出た後もパドルを上げたままにしておくことは失礼で、水の無駄遣いである。パドルを下げるためにはツメを外して、ウィンドラスによって降ろされる。ツメを外していきなりパドルを落とすことは、機構を壊してしまう恐れがある。巻き上げ装置は普通鋳鉄でできており、高いところから落とすと粉砕されたりひびが入ったりする。バーミンガム・カナル・ナビゲーションズのように、いたずらによる水の浪費が問題となっている場所では、巻き上げ機構にいたずら防止の鍵（vandal-proof locks）（近年は当局がより聞こえのよいと考える「水保全装置」（water conservation devices）の名で呼ばれる）が取り付けられ、パドルを操作する前に鍵を開ける必要がある。この鍵は公式には「水保全鍵」（water conservation keys）と呼ばれるが、船乗りからはしばしばその形からT-keysと呼ばれ、また最初に備えられたリーズ・アンド・リバプール運河（Leeds and Liverpool Canal）の鍵の形が手錠に似ていたことから「手錠鍵」（handcuff keys）とも呼ばれる。
[編集] 油圧式巻き上げ装置
1980年代からイギリスの水路では油圧式の巻き上げ装置を、特に操作が重い下流側の水門に導入し始めた。直径1フィートほどの金属シリンダーがバランスビームの上に取り付けられ、小さな油圧ポンプによって動作する。表面から軸が出ており、通常のようにウィンドラスによって操作し、実際のパドルへは小さなパイプによって力が伝達される。このシステムは広く取り付けられ、運河によってはとても一般的なものとなった。しかし2つの重大な欠点が明らかとなった。まず従来の装置に比べて設置・保守に多大な費用が掛かることと、壊れやすいこと、特にいたずらをする人がパイプを切断するということを覚えてしまってからはよく壊れるようになったことである。さらに悪いことに安全上の問題もあり、パドルを一旦上げると、緊急事態でも急に降ろすことはできず通常通りに下げなければならず時間が掛かることである。これらの問題により1990年代後半に油圧式装置廃止の方針となったが、水門の装置を取り替える必要がでるまで置き換えられないため、今でも多くの装置が残っている。装置の取り替えは20年に1度くらい行われる。
[編集] ウィンドラス
ウィンドラス（windlass）は、閘門のパドルを開閉するために用いられる、取り外し可能なクランクハンドルのことである。巻き上げ機構自体のことを指す用語ではない。
もっとも単純なウィンドラスは、半インチほどの直径の円形断面で2フィートほどの長さの鉄棒でできていて、L字形を成すために一部分が曲げられている。短い部分はハンドルと呼ばれ、長い部分はアームと呼ばれる。アームの端に、巻き上げ機から出ている軸にちょうとはまるサイズの方形のソケットが溶接されている。
- ソケット
- 伝統的には、ウィンドラスには1つのソケットがあり、特定の運河用に設計されていた。巻き上げ機の軸のサイズが異なるようないくつもの運河を通じる船の運航をする場合には、いくつも異なったウィンドラスを携行する必要があった。現代のウィンドラスには通常2つのソケットが付いている。小さな方はブリティッシュ・ウォーターウェイズ（British Waterways）標準の軸サイズのもので、1990年代初頭にはほぼ普及した。大きい方は軸サイズを変更できなかったナプトン・ジャンクション（Napton Junction）以北のグランド・ユニオン運河（Grand Union Canal）用のものである。
- ハンドル
- ハンドルは両手で握るために十分な長さを持ち、パドルを上げ下げするために十分なてこの作用を得られるだけのソケットからの距離を持っている。初心者の船乗りがやわらかい手で握って、荒い鉄のハンドルとの摩擦で手を傷めないように、自由に回転できるスリーブが取り付けられていることもある。
- アーム
- 長いタイプのウィンドラスでは、よくてこの作用を効かせて固いパドルを動かせるようにソケットとハンドルが遠く離されている。あまりにアームが長すぎると、回転させる時に一番下側にハンドルが来た時に、こぶしをバランスビームに打ち付けて擦りむく恐れがある。現代のよくできたウィンドラスでは長さを調節できるアームが備えられていることもある。
- 材質
- 初期のウィンドラスは、鍛冶屋により1つ1つ鋳鉄の切れ端から手作業で作られていた。より後の時代には鉄や青銅の鋳造、鍛造、さらに溶接などで作られている。船乗りの中には、自分用のウィンドラスをクロムめっきするなどして使いやすくし、錆を防いでいる人もいた。今日ではウィンドラスは滅多にめっきされることはなく、代わりにアルミニウムを材料にすることが普通である。アルミニウムは滑らかでさびにくい表面を持ち、同じように長持ちして手を傷めないという特徴を持つ上に、とても軽い。このようなウィンドラスの中の1種、ダントン・ダブル（Dunton Double）はソケットを1つだけ持っているが、うまくテーパーを付けて作られているため異なるサイズの軸を回すことができる。
[編集] ターニング・ア・ロック
英語でターニング・ア・ロック（turning a lock、「閘門を回す」）とは、フルの閘門をエンプティにする、あるいはエンプティの閘門をフルにするということを指す。
[編集] ロック・ムーアリング
ロック・ムーアリング（lock mooring、「閘門繋留」）は、上流へ向かう船が閘門に進入する時によく使われる方法である。船が水門のところに来た時に片側のよどみに向けて船を進め、閘門内の水の量が減少するにつれて水流により船がよどみから水門の正面へと押し出される。これにより、水門の正面に船を正確に誘導する苦労をしなくて済むようになる。
[編集] 派生形
言葉は変化しているため上述した内容で全ての閘門を説明できているわけではない。
- 狭小運河における1枚扉（閘門幅 約7フィート/2.1メートル）
- ボスリー運河（Bosley）、マックルスフィールド運河（Macclesfield Canal）のように、閘室両端に2枚扉を備えている運河もあるが、これは少ない。
- ほとんどのイングランドの狭小運河では、上流側の水門は1枚扉になっている。1枚扉の方が建設費が安く、1枚のみ動かせばよいので操作も速い。
- バーミンガム・カナル・ナビゲーションズのようにさらに節約し、下流側の水門も1枚扉にしているところがある。これは速く通過できるが、下流側の扉は上流側の扉より高さが大きいためより重くなり、また下流側の扉は閘室内側へ開くため、2枚扉ならば扉の開く範囲を狭くできるのに対して1枚扉は大きく開き、その分閘室を長く造らなくてはならない。
- 鋼鉄製の扉、鋼鉄製の扉やバランスビームは近年よく用いられている一方、木製のものもそれが適切な場所にはよく用いられている
- スイングゲート（swinging gates）: かなり大きな鋼鉄製の扉を用いた閘門でも、250年前の小さな閘門の設計と同じようにスイングゲートを使うことができる。イングランドの運河では、鋼鉄製の扉は防水性をよくするために合わせ目のところに木材を使っている。
- スライドゲート（sliding gates）: 高さの低い閘門の中にはスライド式の水門を使っている（キール運河を参照）。
- ギロチンゲート（guillotine gates）: 垂直に動く鋼鉄製の水門を備えている閘門もある。イースト・アングリアの河川水運で特に一般的である。スイングゲートの水門のうち一方だけがギロチンゲートに置き換えられることもある。例えばサルターヘッブル閘門（Salterhebble Locks）では、最下流側の閘門の下流側の水門のバランスビームの動作する空間が、橋の拡幅によって制限されることになったためギロチンゲートに置き換えられた。ニーン川（River Nene）では、多くの閘門がこの配置となっており、洪水の時には上流側のマイターゲートを開け、下流側のギロチンゲートも開けた状態にして、閘室がオーバーフロー対策の水門として機能するようにする。
- 垂直回転式ゲート（vertically-rotating gates）: 開けた時には運河の底に横倒しになり、持ち上げて閉じる水門（ロンドン洪水堰 London Flood Barrierなど）
- 回転セクターゲート（rotating-sector gates）: 古典的なスイングゲートによく似た動きをするが、水門は扇形をしている。閘門の壁から回転してせり出してきて閘室中央で合わさって閉じる。イングランドにおける例は、リッブル・リンク（Ribble Link）の海側の閘門と、ライムハウス・ベースン（Limehouse Basin）のテムズ川へ通じる閘門である。かなり巨大なものとしてはロッテルダムの洪水防止用のものがある。
- 巻き上げ装置の代替
- 手動で動かすパドルの中には、ハンドルが常時取り付けられているため取り外し可能なハンドル（ウィンドラス）が必要ないものもある。
- リーズ・アンド・リバプール運河では、異なる種類の巻き上げ装置が多数ある。パドルの上部に取り付けられた、ねじを通された棒を水平で大きな蝶ネジを回すことによって開けるようになっているものがある。他には長い木製の棒を持ち上げて、暗渠を塞いでいる木板を操作するようになっているものもある。これはジャック・クラフス（jack cloughs）と呼ばれている。下流側の水門のパドルには、一般的な垂直に持ち上げるものではなく、水平なラチェットによって木板を横にスライドさせるものもあった。これらの多くの特異なパドルは次第に「近代化」されて、稀なものになってきている。
- コールダー・アンド・ヘッブルナビゲーション（Calder and Hebble Navigation）では、コールダー・アンド・ヘッブル・ハンドスパイク（長さ4インチ中2インチが硬い木でできている）という棒を地面の高さの溝付き歯車に繰り返し挿し込み、下に押し出すことで水平な軸に沿って歯車を回転させることでパドルを操作するようになっているものがある。
- モンゴメリー運河（Montgomery Canal）の一部分では、底のパドルが側面パドルの位置で操作できるようになっている。水門の脇を迂回して暗渠が閘室内に通じているのではなく、運河の底に埋められた暗渠を通じて水が流れるようになっている。このパドルは水平にスライドする。
- 閘門管理者: 閘門によっては、専門の閘門管理者によって操作されるか監督されている。これは商用の水路に顕著で、またあるいは閘門が大きかったり複雑な機能を備えていたりして、通常のレジャー目的の利用者がうまく操作することができないようなものもそうである。例えば、テムズ・アバブ・テディントン（Thames above Teddington）はほぼレジャー目的の水路であるが、閘門には通常人が配置されている。近年になってようやく船乗りは管理者がいない時に油圧式装置を限定的ながら操作することが許されるようになった。
- 動力操作: 特に大きな現代の運河、海洋を航行するような大型の船が通過するようなものでは、水門とパドルは人手で操作するにはあまりに大きいため、油圧式または電気式の装置で操作される。小さな運河でも電気で操作するものがあり、閘門管理者が常駐しているような閘門は特にそうである。テムズ川のオックスフォードでは、全ての閘門に人が配置され動力操作である。動力操作式の閘門でも、水の流入・流出は通常重力式であるが、とても大きな閘門ではポンプを使ってスピードアップしていることもある。
- 魚道: 川に堰を建設することは魚や船の通行を阻害する。マスやサケなどの魚は産卵のために遡上するので、魚道を設置してこれらを阻害しないようにする。
[編集] 特殊例
[編集] フライト・ロック
フライト・ロック（flight lock、「連続閘門」）は、同一のグループとみなされるくらい十分近接して配置された一連の閘門のことである。多くの点から、フライト・ロックは同じ数の閘門が広く散在しているよりも好まれている。閘門を操作する人を上陸させ、再び拾い上げる手間が1回で済むこと、何度も繰り返し船旅を閘門に遮られるよりは、1回でまとめて閘門操作の作業を済ませてしまえること、閘門管理者が常駐していることがあり、船に乗っている人を助けられること、また水の供給が少なくポンプで汲み上げて「リサイクル」しているところでは、1つのポンプで一番下から一番上まで汲み上げられること、などである。フライト・ロックの必要性は純粋に地形によって判断されるが、掘割や築堤によって高度の変化する位置をずらすことにより、意図的に複数の閘門をフライト・ロックにまとめてしまうことがある。デバイジズ（Devizes）のカン・ヒル閘門（Caen Hill locks）がその例である。
フライト・ロックはステアケース・ロックと混同してはならない。フライト・ロックでは、各閘門はそれぞれ上流側水門と下流側水門を備えており、各閘門間に短いがパウンドがある。各閘門は、通常のやり方で操作される。
[編集] ステアケース・ロック
とてもきつい勾配を登る必要がある時には、ステアケース・ロック（staircase lock、「階段閘門」）が用いられる。ステアケース・ロックには2種類ある。「本当の」（real）ステアケース・ロックは、フライト・ロックを圧縮して中間のパウンドがなくなり、上流側の水門が1つ上の段の閘門の下流側の水門を兼ねているものとみなすことができる。しかしながら、ステアケース・ロックとフライト・ロックという言葉を互換なものとして使うのは誤りである。中間のパウンドがなくなったことにより、ステアケース・ロックを操作するのはフライト・ロックを操作するのと全く違うやり方になるためである。ステアケース・ロックは、1つの閘門に中間段階があると考えた方がよい。一番上流側の水門は通常の水門で、中間の水門は全て最下流の水門と同じ高さになっている。中間のパウンドがないため、閘室に水を流し入れるためには1つ上流側の閘室から水を流し出すしかない。また閘室の水を流し出すためには1つ下流側の閘室に水を流し込むしかない。それゆえ、船が登り始める前には一番下の閘室以外は全てフルの状態にしておく必要があり、また降り始める前には一番上の閘室以外は全てエンプティの状態にしておく必要がある。
「外見上の」（apparent）ステアケース・ロックでは、各閘室は隣の閘室と水門を兼用している（スタッフォードシャー・アンド・ウーセスターシャー運河のブラッチ閘門は例外）が、水は直接閘室から下流の閘室へ流れ込まず、サイド・パウンドに流れ込む。これにより、使用する前に一連の閘門が全てフルになっているかエンプティになっているかを保証しておく必要はない。
イングランドにおける有名な「本当の」ステアケース・ロックにはビングリー（Bingley Five Rise Locks）のものがある。2段のステアケース・ロックはより一般に見られる。ドリッフィールドナビゲーション（Driffield Navigation）のスネークホルム閘門（Snakeholme Lock）、ストランチオン・ヒル閘門（Struncheon Hill Lock）では、下流側の水位が低くすぎて下流側水門を通過する時に水門の底が支えて船の航行を妨げたため、下流側に閘室を付け足してステアケース・ロックに改造された。中国で近年完成した三峡ダムには2つの5段のステアケース・ロックがあり3000トン以下の船を通すことができる。「外見上」のステアケース・ロックの例としては、グランド・ユニオン運河のレスター支線（Leicester Branch）にある、フォクストン閘門（Foxton Locks）とワトフォード閘門（Watford Locks）などがある。
中間のパウンドがないことにより、「本当の」ステアケース・ロックは、同じ高低差のフライト・ロックに比べて船を運ぶためにより多くの水を消費する。「外見上の」ステアケース・ロックはこの問題がなく、この設計が考案された主な理由となっている。
ステアケース・ロックの操作はフライト・ロックに比べて複雑である。経験のない人にとってはステアケース・ロックの操作は難しくみえる。単に優柔不断で操作できないといった問題を除けば、主な難点は、下流側の閘室が受け入れることができる以上の水を流し込んで溢れさせたり下流に大波を起こしてしまったり、逆に上流側の中間閘室を完全に空にしてしまったり（これは緊急時にはステアケース・ロックを乾ドックの代わりに使うことができるということを示しているが）というところにある。こうした事故を防ぐために、最初の閘室以外の全ての閘室を下る時には空に、上る時には一杯にしておくことが大事である。
単独の閘門やフライト・ロックと比べて、ステアケース・ロックの使い方で大きな違いは、船を通過させるもっともよい順番にある。単独の閘門や、中間の水域で船の行き違いができるようなフライト・ロックでは、双方向の船が交互に通るのが明らかに最良である。一方ステアケース・ロックでは、同じ方向に続けて船を進める方が効率的である。こうした理由もあって、グリンドリー・ブルック（Grindley Brook）、フォクストン、ワトフォード、ブラッチなどのステアケース・ロックは少なくとも主なクルージングシーズンには閘門管理者に管理されており、多くの船を一度に上げ、続いて多くの船を一度に下げるという規則を適用している。
フライト・ロックと同様に、広い運河ではステアケース・ロックに複数の船を同時に入れることができる。しかし水を無駄にせずこれをうまく管理するには経験が必要である。イングランドの運河では、閘室が2つ以上あるステアケース・ロックには普通人が配置されている。ビングリー閘門で5段閘門と3段閘門の両方の面倒をみている管理人は、問題となる事件を20年以上にわたって特に発生させることなく船を迅速に、効率的に運航させている。このようなエキスパートになると、対向する船を同時に中間まで進めてお互いに行き違いをさせたり、ピーク時には全ての閘室に同一方向へ向かう船を入れたりと、船をサーカスのように運航させることができる。
[編集] 対になった閘門
閘門を横に並べて建設することがある。これはdoubling、pairing、twinningなどと呼ばれる。トレント・アンド・マージー運河のヘアカッスルトンネル（Harecastle Tunnel）以北にいくつか例がある。二重化することでスピード面で利点がある。混雑時の待機時間を短くしたり、自分にとって都合のよい状態になっている閘室を見つけやすかったりする。また水の節約をすることもできる。2つの閘門で異なるサイズにすることで、小さな船を動かすために大きな閘門を使わなくて済むようにしたり、お互いの閘室をもう一方の水節約用のサイド・パウンドとして使ったりできる。後者ではtwinnedという言葉が普通使われ、閘門の操作を協調させてある閘室から吐き出した水を他の閘室を満たすために使うことにより水の節約を図ることができることを表している。この方式はイングランドではもう長く使われていないが、オックスフォード運河のヒルモートン（Hillmorton）に使われなくなった巻き上げ装置がみられる。
かつて有名であった、ニューヨーク州ロックポート（Lockport）のステアケース・ロックも対になった閘門であった。5段の対になった閘門で、ナイアガラ・エスカープメント（Niagara Escarpment）の60フィート（18メートル）の斜面を東行・西行の船を上下させており、19世紀の技術上の偉業である。ロックポートでは今日では2つの大きな鋼鉄製の閘門になっているが、旧階段閘門の半分は排水路として使われており、水門扉を取り外された状態ではあるが見ることができる。
この言葉は、2段のステアケース・ロックという意味で使われることもある。チェスターフィールド運河のターナー・ウッド・ダブル閘門（Turner Wood Double Locks）の例がある。同じ運河にはソープ・ロー・トレブル閘門（Thorpe Low Treble locks、trebleは「3段の」という意味）もある。また2段のフライト・ロックを指すこともある。コールダー・アンド・ヘッブルナビゲーションのソーンヒル・ダブル閘門（Thornhill Double Locks）の例がある。また初心者はイングランドの運河にある14フィート幅の閘門をダブル・ロックと呼ぶことがあり、これはおそらく狭い幅の閘門の2倍の幅があってナロウボートを2隻同時に同一方向に運航させることができるからである。これはより適切にはブロード・ロック（広幅閘門）と呼ばれる。
[編集] ストップ・ロック
ストップ・ロック（stop lock、「遮断閘門」）は、2つの異なる互いに競合する運河の交点に建設されて、水が流出してしまうのを防ぐ、とても小さな落差の閘門である。
イギリスの運河システムが競争的だった時代には、既に存在する運河会社はしばしば新しい隣接運河が接続することを拒否した。このためにバーミンガムのウースター・バー（Worcester Bar）では、ほんの1フィートしか離れていないのに競合運河の船へ貨物を積み替えなければならなかった。
既存の運河会社が接続に利点を見出したり、新設の運河会社が設立認可の法案に接続を必須とする条項を押し込むことに成功したりして、運河が接続されることになると、既存の会社は水源を守り、あるいは場合によっては拡張しようと考え始める。通常、交点では新しい側の運河は既存の運河より高い位置になるように指定された。新旧運河の水位差がわずか数インチであっても、ストップ・ロックと呼ばれる閘門が必要とされた。なぜなら、新しい運河から既存運河へ水が流れ出し続けるのを防ぐ必要があるからである。この閘門は新設の会社の管理下に置かれ、当然ながら新設運河側が上流になっている。これにより新しい運河の水源を守るが、しかしながら必然的に船が通行するたびに既存の運河会社に閘門1杯分の水を差し出すことになる。水が過剰な時には当然ながら既存運河に対して水を連続的に流したままにする。
状況が変化するために常に新設運河の水位が高いことが保証できない場合には、既存会社も同じようにストップ・ロックを、独自の管理下で自分の運河側が上流になるような向きで建設し、新設運河の水位が下がった時には閉鎖するようになっていた。これにより、互いに異なる向きになっている閘門が連続して現れることになる。マックルスフィールド運河の南端が先に存在していたトレント・アンド・マージー運河のホール・グリーン支線（Hall Green Branch）に合流するキッズグラブ（Kidsgrove）近郊のホール・グリーン（Hall Green）に例がある。ストラットフォード＝アポン＝エイボン運河（Stratford-upon-Avon Canal）とウースター・アンド・バーミンガム運河（Worcester and Birmingham Canal）の間のキングス・ノートン接続点（Kings Norton Junction）の4つの水門を持つストップ・ロックは、どちらの水位が高くても水を遮断するギロチンロックの組み合わせに1914年に置き換えられた。これらのゲートは国有化に伴って常時開けた状態にされている[4]。
1948年の国有化後、多くのストップ・ロックは撤去されたり、単独の水門に改造されたりした。ホール・グリーンのストップ・ロックは残ったが、単独の閘門となった。トレント・アンド・マージー運河の頂点にある水路の水位が、ヘアカッスルトンネルの水面上の高さを改善するために下げられて、マックルスフィールド運河より常に低いことが保証されたため、余分の閘門は撤去された。ホール・グリーン支線は現在ではマックルスフィールド運河の延長であると考えられるようになっており、トレント・アンド・マージー運河とヘアカッスルトンネルの北側出口のすぐ近くにあるハーディングス・ウッド接続点（Hardings Wood Junction）で合流する。
新しい運河の側が高く、というルールは鉄則ではないことは注意しなければならない。例えば、1835年に建設されたバーミンガム・アンド・リバプール運河（Birmingham and Liverpool canal）（現在はシュロップシャー・ユニオン運河（Shropshire Union Canal）の一部）が、1772年に建設されたスタッフォードシャー・アンド・ウーセスターシャー運河に合流するとても浅いオーサーリー合流点（Autherley Junction）などがある。水路に関するニコルソン・ガイドによれば、シュロップシャー・ユニオン運河側から来る船は、より古いスタッフォードシャー・アンド・ウーセスターシャー運河に入る時に閘門を上る方向に通過するので、新しい運河であるシュロップシャー・ユニオン運河の方が船を通過させるたびに閘門1杯分ずつの水を受け取ることになる。しかしながら、両方の水門を同時に開けることもできるくらい水位差はとても小さいので、得られる水はとても少量である。
[編集] ドロップ・ロック
ドロップ・ロック（drop lock、「降下閘門」）は、高さの低い橋のような障害物の下を船が通過する間だけ運河の短い区間の水位を下げておくような目的で使われる。使われていなかった運河を修復する際に、運河が使われなくなってから建設された構造物を取り除いたり持ち上げたりすることが不可能であったり高価であったりして、かつ運河の経路変更が不可能なような場合には、ドロップ・ロックを使うことに議論の余地がある。
ドロップ・ロックは2つの通常型閘門を、排水池側を下にして配置したものか、あるいは1つの長い排水池を備えた閘室を持った閘門で構成されている。正式には後者の方がドロップ・ロックである。ドロップ・ロックの両端は同じ水位なので、この閘門の中の水を抜くためには閘室内から水をより下流の川や運河へ流しだしてしまう他ない。あるいはより水の消費を少なくするためには、汲み上げて元の運河に戻す必要がある。2つの閘門を持った方式では、バイパス排水管を造って遮られている区間を迂回して水を流し、より下流の閘門に水を供給できるようにする必要がある。単一閘門タイプでは、閘門内を水で満たして、使わない間は水門を開けたままにしておくことでこれを実現できる[5]。
多くの場合でドロップ・ロックの考えが提唱されてきたが、世界で唯一実際に建設されたドロップ・ロックはスコットランドのフォース・アンド・クライト運河（Forth and Clyde Canal）のダルムア（Dalmuir）にあるものである[6]。この単独閘門タイプのドロップ・ロックは運河の修復に際して、交通量の多い道路にあった跳ね橋が頻繁に使われて交通を妨害するという批判に応えて、跳ね橋を固定橋に取り替えることを可能にするために導入された。閘門の排水はポンプで行うことができるが、かなりの電気を使うので、水の供給量が十分な時は近くの川に水を流しだすことで排水している。このページでドロップ・ロックの操作の様子の一連の写真を見ることができる。同じようなものが、ドロイトウィッチ運河（Droitwich Canal）の一部区間の復旧に際して建設される予定である。
[編集] フラッド・ロック
フラッド・ロック（flood lock、「洪水閘門」）は、川に接続された水路を洪水から守るためのものである。通常、川から運河が分岐する地点に建設される。通常の川の水位では、水門は常に開けた状態になっており、運河の水位は川の水位と共に上下する。
運河の安全上の限界を超えて川の水位が上昇すると、川の水位が下がるまで水門が閉鎖されて閘門となる。これは通常の閘門であるので、水位差があっても運河から洪水になっている川へ（あまり賢明なことではないが）船を乗り出すことができ、また逆に洪水になっている川から運河へ船を避難させることもできる。
運河が同じ川の2箇所をつないでいる航行用水路である場合には、フラッド・ロックは運河の上流側に設置され、下流側には通常の閘門が設置される。
単なるフラッド・ゲートとして使われているフラッド・ロックは、修理しなければ機能しなくなっていることが多い。実際の商業目的に使われていない水路のように、洪水が起きている川に船を出し入れするような目的に費用を投じる必要がない水路では、外側の水門だけが洪水に際して閉鎖されることが多く、その場合内側の水門はすぐに保守されなくなって動作しなくなる。例としてはコールダー・アンド・ヘッブル・ナビゲーションがあり、ボート・ガイドにはフラッド・ロックと記載されているが、単に洪水を防ぐ目的にのみ使われており、洪水が起きている時に船を出し入れするために使うことはできない。
[編集] フラッド・ゲート
フラッド・ゲート（flood gate、「洪水水門」）、あるいはストップ・ゲート（stop gate）は、フラッド・ロックより安価な同等物である。1つの水門だけがあり、川の水位が高くなると閉鎖されて船の通行はできなくなる。これはフランスの内陸水路では一般的である。フラッド・ゲートは長い運河を複数の区間に分割する目的に使われたり、あるいは堤防が決壊した時に運河の水位より低い周辺地域に浸水することを防ぐために使われたりする。長い築堤や高架水路の両端によく見られる。こうした水門は、バランスビームを備えてなく運河の水位よりちょっと高い程度なので、しばしば見落とされる。
[編集] 双方向閘門・水門
閘門の一方側が海の潮汐により水位が変わるような場合、あるいは水位が変わることがある川に運河が合流するような場合、水位の変わる側が通常は下流側でも、上流側より水位が高くなることがありえる。この場合、上流側に向けて造られた水門は機能を失って開いてしまう。閘門から正しくない方向に水が流れてしまうことを防ぐために、通常とは逆方向に向けて造られた水門が必要となる。そのような状況下でも船の運航を続けたい場合には、閘室の両側に両方向に向けた水門を設置する必要がある。閘室の両側に互いに反対を向いた水門を設置するのが通常の方法であるが、代わりに連続した異なる向きの閘門を設置する方法もある。しかしこれは1つ余計な閘室が必要になる。航海を続けることが必要がない、あるいはできない場合には、双方向水門は1つだけ設置すればよい。
[編集] シー・ロック
運河や川を直接入り江や浜と接続しているのがシー・ロック（sea lock、「海洋閘門」）である。シー・ロックは全て潮汐がある。
[編集] ティダル・ロック
ティダル・ロック（tidal lock、「潮汐閘門」）は、潮汐のある水域とない水域を結ぶ閘門である。これには、潮汐のある川とない川の間のもの、潮汐のある川と運河の間のもの、シー・ロックなどがある。しかしながら、普通はこの言葉は潮汐の状態によって運用に影響があるような閘門のことを特に指す。例としては、
- 運河と川が合流する地点で、川の方が常に水位が低い場合。必要とされるのは通常の閘門で、運河側を上流とする。潮が満ちていて船が下流側の水門を通過できる時は通常通り運用される。潮が引いて閘門が使えなくなると、水門は閉鎖されて運河に水を留める逆向きのフラッド・ゲートになる。この配置はシー・ロックでも使われる（例: ブード運河（Bude Canal））。
- 通常は運河より水位が低い川に運河が合流するが、満潮の時や雨の後など、川の方が水位が高くなることがある場合。水門のうち1つは双方向に機能するように建設される。運河より川の方が水位が高くなると、通常の水門は開いてしまうが、追加した水門が閉鎖されて運河を守り、また川との航行は停止される。機能的にはフラッド・ゲートである。
- 上と同様であるが、川の方が水位が高い時であっても航行できるもの。閘門は両端の水門とも双方向に設計されており、川の水位が通常のどの段階にあっても船を通すことができる。川の水位が非常に高く、あるいは低くなって航行に不適切な時は、水門が閉鎖されて航行は停止される。
[編集] 非常に大規模な閘門
世界最大の運河閘門は、ベルギー、アントウェルペンにあるBerendrecht閘門である。全長500メートル（1,640フィート）、幅68メートル（223フィート）、水位差13.5メートル、4つのスライド式水門を備えている。閘門のサイズは、設計上の運用水位差の違いを考慮せずに比較することはできない。例えば、ローヌ川のBollène閘門は最低23メートルの水位差があり、アゼルバイジャンのオスケメン閘門は42メートルの水位差がある。閘門の総水量は長さ×幅×水位差で計算される。ステアケース・ロックはなされる有効な仕事に対して必要とされる総水量を削減するために用いられる。有効な仕事は、船の重量と持ち上げられる高さに関係している。船が下がる時には、消費された水が失った位置エネルギーが考慮される。閘門の代替物としては、アンダートン船舶昇降機（Anderton Boat Lift）や、ベルギーのStrépy-Thieu boat liftなどでは、水の消費を主要なエネルギー源としては用いず、電動機によって駆動されて水の消費を最小限にするように設計されている。
ミシシッピ川にある29の閘門は、典型的には600フィート（180メートル）の長さで、一方タグボートと艀の組み合わせは、15隻の艀と1隻のタグボートで全長1,200フィート（360メートル）にもなる。この場合、一部の艀を切り離して閘門に入れて、閘門の弁を部分的に開けることで水流を作り出して動力のない艀を閘門から押し出し、後から閘門を通過してくるタグボートと艀の組み合わせと再結合するという手順で通過する。1時間半ほど通過に時間が掛かる。
[編集] ハイラム・M・チッテンデン閘門
2004年11月、ハイラム・M・チッテンデン閘門（Hiram M. Chittenden Locks）の1つが、下に示した写真のように保守のために完全に空にされた。これは閘門の底の不透明な水のない状態で閘門の仕組みを見るよい機会となった。参考として、一番左の写真は、タグボートと砂や砂利を載せた艀が水門の開くのを待っている、運用中の閘門を示している。この写真の左下には、水門が開いた時に扉の収まる窪みが側壁に見られる。
この閘門には3組の水門があり、閘門の両端に1つずつと中央に1つあり、閘門の長さ全部を必要としない時は中央のものを使うことで水を節約することができる。左から2番目の写真には底を歩いている人が映っており、この閘門の巨大さが分かる。水門の写真には、底の両側に沿って給排水管の口が一列に並んでいるのが見える。閘門に重力によって流れ込み、流れ出す水はこの給排水管を通っている。閘門を満たし、あるいは空にするためには15分ほど掛かる。
 タグボートと艀が通行中の満水状態のハイラム・M・チッテンデン閘門 |
 保守のために空にされた閘門、下流側の水門 |
 保守のために空にされた閘門、中央の水門 |
 保守のために空にされた閘門、上流側の水門 |
[編集] 歴史と開発
[編集] ダムと堰
古代には、河川交通が一般的であったが、河川にはもっとも小さな船でもなければ運ぶことが困難なほど浅い場所がしばしばあった。古代の人々は、ダムを建設して川の水位を上げることで、より大きな船を運航できるようになることを発見した。ダムの背後の水は、ダムの上を水がこぼれ落ちて堰になるところまで深くなる。そして大きな船を運航できるくらい水深が深くなる。このダム構造物は川に沿って、十分な水深が確保できるまで繰り返し造られた。
[編集] フラッシュ・ロック
しかしながら、これは船を水の段差を越えてどうやって移動させるかという問題を生み出した。初期にはフラッシュ・ロック（Flash lock）という粗雑なやり方でこれに対処した。フラッシュ・ロックはダムに小さな裂け目を作り、それを素早く開けたり閉めたりするものである。イングランドのテムズ川では、裂け目に垂直な柱を立てて、これに裂け目を塞ぐ板を置いていた。
裂け目が開けられると、水がどっと流れ出し、下る方向の船が水流によって引き出され、逆に上る方向の船は人が引っ張ったりウィンチを使ったりして流れに逆らって上った。船が通過すると裂け目はすぐに塞がれた。水門は、奔流を作り出して岸に乗り上げている船を離岸させるためにも使われ、その名前の由来となった。
この仕組みは特に古代の中国でよく使われ、世界中の他の多くの地域でも見られた。しかしこの方法は危険で、多くの船が奔流によって沈んでしまった。この方法では必然的に堰の上流の水位の低下をもたらすために、水流に頼っていた製粉業者にとっては不評であった。これは法的にも物理的にも、川の流れを船の航行に使いたい側と製粉に使いたい側とで紛争を引き起こし、水が不足すると河川航行は停止されることになった。中国やイングランドでは、主としてこの紛争が原因で、少ない水の消費で航行ができるパウンド・ロックが適用されることになった。
[編集] ストーンチ
より洗練された装置は、ストーンチ（staunch）とかウォーター・ゲート（water gate）と呼ばれるもので、水門かマイター・ゲートの対でできていて、川の水位が低い時は閉鎖して水圧により閉めたままにしておくことができ、水位が低い時でも上流の浅い場所で船を浮かせることができるようにする。しかしながら、船が通過する時には上流側の水は排水管など何らかの補助装置により前もって抜く必要がある。製粉用の堰が通過すべき障害である時にはこの方法は用いられなかった。
[編集] パウンド・ロック
ストーンチの自然な拡張は、上流側に水門を追加して、船が通過する時にそこだけ空にすれば済むようにすることである。この方式の閘門はパウンド・ロックと呼ばれ、古代の中国や中世のヨーロッパ、間接的な証拠によればローマ帝国でも使われていた可能性がある[7]。言葉の変化について注意すれば、イギリスの運河では、閘門の間の運河の区間のことをパウンドと呼ぶ。
[編集] 水利用
閘門を使うことの主な問題は、1回の満水-空水のサイクルを繰り返すごとに、閘室1杯分の水（何万ガロンから何十万ガロンにもなる）が下流に放流されることである。簡単に言えば、ちょうど船に適した大きさの閘門を持つ運河で、船が最上流部から最下流部へ航行する際には、その船旅に閘室1杯分の水を伴っていることになる。反対方向へ航行する船もまた、閘室1杯分の水を上流側から下流側へ移動させる。運河が干上がってしまうのを防ぐためには、水が下流に放流されていく速度で常に水を運河最上流部へ補給できることを何らかの手段で保証しなくてはならない。これは当然ながら、河川水運に比べると分水界を越える人工的な運河により大きな問題となる。
[編集] 設計
運河を計画する際には、設計者は最高地点に大きな貯水池か、異なる水源から水を導く人工水路、湧き水や川ができるだけくるように試みる。
[編集] 汲み上げ
水の消費量に見合う自然の水補給量が得られないことが明らかな場合や、予想外の干ばつに備えるために、設計者は水を上流部へ汲み上げられるように計画することがある。当然ながらこうした対策は、設計の失敗が明らかになったり、予想以上の交通量の増加があったり、雨が不足したりといった場合に後から取られる事もある。より小規模には、このような汲み上げがある特定の場所で行われる。ケネット・アンド・エイボン運河では水を常にリサイクルしている閘門がある。
[編集] 水節約用ため池
水を節約する方法として採られる方法が、閘門の上流側と下流側の中間にため池を造ることである。このため池は、船が下流に向かう時に吐き出される水を蓄え、次に船が上流へ向かう時に閘室へ吐き出す。これにより1回の充排水サイクルで水が下流へ放流される量を減らすことができる。一般的にこのため池はセービング・ベースン（saving basin）と呼ばれる。例えば、1919年から1928年に掛けてドイツ、ハノーファーに建設されたヒンデンブルク閘門（Hindenburg-lock）では、全長225メートルの2つの閘室を持ち、1回の充排水サイクルで42,000立方メートルの水を消費する。10個のセービング・ベースンを使うことにより、10,500立方メートルの消費量で済むようになる。
イングランドの運河では、このため池はサイド・パウンド（side pound）と呼ばれ、これを操作する装置はしばしば赤く塗られている。これが有名な言葉、「赤の後に白を使えば大丈夫、白の後に赤を使うとあなたは死ぬ」（Red before white, you're alright; white before red, you're dead）の元になっている。ただしこの言葉にある「死ぬ」ということは、機構自体の本質的な問題を指しているのではなく、（水を浪費してしまうことで）閘門管理者の怒りを招くということを指している。中間のパウンドが短いフライト・ロックの中には、パウンドが空になってしまわないように保証するため池とするために、脇にパウンドを延長してあるものがある。この拡張された中間パウンドは、しばしばサイド・パウンドと混同される。
[編集] 代替物
上述した、迂回・掘割・高架などの静的な方法だけでなく、巧妙な動的な解決方法もたくさんある。多くはボート・リフトやインクラインといった装置の派生形である。これらは建設にも運用にもより多額の費用が掛かるが、高速で水の消費が少ない。
[編集] インクライン
桶や箱のような構造物に水を入れてそこに艀を浮かべ、レールに構造物を載せて坂を上下し水路と水路を結ぶのがインクライン（inclined plane）である。構造物に水を入れていない方式のものは後述する。
箱に水を入れている場合、アルキメデスの原理により、艀の重さに関わらず、そして艀を載せていなくて水だけで一杯になっている場合でも、常に箱全体の重さは同じになることが保証される。これにより、錘を取り付けたりもう1つの箱を使ったりしてカウンターウェイトにすることが容易である。動力は蒸気力、水圧、あるいは上から下ろすカウンターウェイト側の箱に上の水路から余分に水を入れるといった手段による。
イギリスには現在稼動しているインクラインは存在しないが、グランド・ユニオン運河のレスター支線のレスターシャーにある、フォクストン閘門に残存物がある。このインクラインはフライト・ロックに置き換えられたが、これを復元する計画がある。
[編集] 引き上げ船台
引き上げ船台（marine railway、patent slip）は、レールに沿って船を坂を越えて上げ下ろしするという点でインクラインとよく似ている。しかし、引き上げ船台では水を入れた箱ではなく、水のない台枠などに船を載せて運ぶ。保守作業のために水から船を引き上げるために用いるものと同じ原理である。
使う時には、水の中に沈められている輸送用台枠に船が進入する。船体下のスリングを使って船が台枠に固定され、台枠がケーブルで引っ張られて水から出て坂を上っていく。坂の頂点では、上流側の水路に台枠が下ろされ、船が解放される。船は水に浮かんでいないので、アルキメデスの原理は適用されず、台枠上の重量は変化して、カウンターウェイトを利用することはより難しくなる。
カナダ、オンタリオ州のトレント-セバーン水路にあるビッグ・チュート引き上げ船台（Big Chute Marine Railway）のように、従来方式のフライト・ロックが計画されていた場所に、引き上げ船台が一時的な手段として建設されたことがある。ビッグ・チュートやその他のいくつかの場合、閘門は結局建設されず、引き上げ船台が恒久的に使われ続けている。
日本の琵琶湖疏水で、蹴上および伏見のインクラインで採用されたのは、こちらの形式である。蹴上の設備は一部が形態保存されている。
[編集] ボート・リフト
世界で最初の回転式ボート・リフト（boat lift）である、ファルカーク・ホイールは、ユニオン運河（Forth and Clyde Canal）とフォース・アンド・クライド運河を修復する上で最重要項目となった。劇的な「ホイール」は、かつて双方の運河を結び1930年に埋め戻されたフライト・ロックを代替する21世紀の解決策を示した。フォールカーク・ホイールは、新しい閘門を設計するコンペで勝った設計であった。もともとのステアケース・ロックが運航されていた時に比べ、ホイールを使った船旅では100フィートの高さをわずか数分で移動できるようになった。
ビクトリア朝時代に世界で最初に建設された垂直ボート・リフトである、トレント・アンド・マージー運河とチェシャーのウィーバー川（River Weaver）を結ぶ、アンダートンボート・リフトは、近年修理されている。世界で一番高いボート・リフトであるベルギーのStrépy-Thieu boat liftは、1,350トンの船を73.15メートル上げ下げする。
[編集] ケーソン・ロック
1800年頃、イングランドのサマーセット・コール運河（Somerset Coal Canal）にケーソン・ロック（Caisson lock）を使うことが、ロバート・ウェルドン（Robert Weldon）によって提案された。この水中リフトは、閘室の長さが80フィート、深さが60フィートで、中に艀を運べる大きさの完全に密封された木製の箱が収められていた。この箱がプールの中を60フィート（18.2メートル）上下する。避けられない水漏れを除けば、閘室内から水が出て行くことはなく、運用することによる水の消費はない。その代わりに、船は箱に進入してドアを閉めて密封し、箱自体が水中を上下する。閘室の底に箱が到達した時、箱は60フィートの水の底にあり、およそ3気圧の水圧が掛かることになる。この閘門の1つはプリンス・リージェント（摂政、後のジョージ4世）に披露するために建設されたが、多くの技術的な問題があり、サマーセット・コール運河に実際に用いられることはなかった[8][9]。しかしながら、1817年頃、リージェンツ運河（Regents Canal）の、ロンドンの北のこんにちカムデン閘門（Camden Lock）のある位置にこのケーソン・ロックが建設された。ここでも水の補給問題が動機となった。サマーセットの例に比べれば水位差はずっと小さかったものの、このシステムは間もなく通常方式の閘門に置き換えられた[10]。商業的に成功したケーソン・ロックは今までのところ存在していない。
[編集] ダイアゴナル・ロック
この新しいダイアゴナル・ロック（diagonal lock、「対角閘門」）という閘門の設計は、まだどの水路にも設置されていない。この提案は、運ぼうとする船に合わせられた大きさの強化コンクリートで造られた長いチューブを傾斜に沿って上流側と下流側を結ぶように建設する。チューブの下流側には強力な防水ドアを備え、上流側にはチューブの奥側の壁から船の長さ分だけ離れた位置に通常の水門を備えている。船の上下はチューブに上流側から水を流し込み、あるいは流しだすことで行われる。船は、ガイド用のチューブの形に合わせられた浮きやポンツーンと一緒に水の表面に浮いており、チューブの表面からの距離を保って浮くようになっている。メインのチューブから配管されているサイド・パウンドが協力して水を節約する仕組みになっている。従来のフライト・ロックやステアケース・ロックを置き換えることで、かなりの時間節約となることが期待されている。信頼性に疑問のあるケーソン・ロックの設計と比べて、水中に潜るケーソンの中に船を入れて運ばないというところが違っている。
ダイアゴナル・ロック・アドバイザリー・グループ（Diagonal Lock Advisory Group）がイギリスにおいて、新しい水路や従来の運河の修復の両方で、この新しい仕組みを設置できる場所をいくつかイギリスで発見している[11]。ランカスター運河（Lancaster Canal）のケンダル（Kendal）への修復や、グランド・ユニオン運河のベドフォード（Bedford）とミルトン・キーンズ（Milton Keynes）の間の新しく提案されている支線などで計画が検討されている。
[編集] 組み合わせのシステム - 三峡ダム
中国の長江にある三峡ダムでは、2つの5段階段式閘門がある。これに加えて1回の動作で3000トンの船を垂直に動かすことのできる船舶用エレベーターが計画されている。
[編集] 閘門の大きさによる船型の名前
閘門により通航可能な船の最大サイズが制約されるため、重要な運河が標準的な船型の名前となっている。
- パナマックス — パナマ運河を通航可能な最大の船型
- シーウェイマックス — セントローレンス海路を通航可能な最大の船型
[編集] 脚注
- ^ "Second Lock". Images of England. 2006-09-04 閲覧。
- ^ Allsop, Niall (1987). The Kennet & Avon Canal. Bath: Millstream Book. ISBN 0-948975-15-6.
- ^ L.T.C. Rolt (1973/1994). From Sea to Sea. Euromapping, Seyssinet, France.
- ^ Birmingham's Canals, Ray Shill, 1999, 2002, ISBN 0-7509-2077-7
- ^ "Dalmuir Drop Lock". 2007-10-22 閲覧。
- ^ voltimum. "Mitsubishi helps breath new life into important canal routes". 2007-10-23 閲覧。
- ^ Frank Gardner Moore "Three Canal Projects, Roman and Byzantine." American Journal of Archaeology, 54, (1950), 97-111 (99)
- ^ "The Somerset Coal Canal". Bath Royal Literary and Scientific Institution. 2006-10-06 閲覧。
- ^ "History of the Caisson Lock On the Somersetshire Coal Canal". The Somersetshire Coal Canal (Society). 2006-10-06 閲覧。
- ^ Faulkner, Alan (2005): The Regent’s Canal: London’s Hidden Waterway. Waterways World Ltd. ISBN 1-870002-59-8.
- ^ Fogarty, Terry (2008), [Lock How It Works] 2008-06-18 閲覧。
[編集] 関連項目
[編集] 外部リンク
- Deepest Canal Locks in England （英語）
- ロックの操作 — イギリスの運河の船旅に関するページで閘門の操作を説明しているページ （日本語）
