Schleuse (Wasserschifffahrt)

Eine Schleuse ist eine Vorrichtung zum Anheben und Absenken von Booten , Schiffen und anderen Wasserfahrzeugen zwischen Wasserabschnitten mit unterschiedlichem Wasserstand auf Flüssen und Kanälen . Charakteristisch für eine Schleuse ist eine fest installierte Kammer, in der der Wasserstand verändert werden kann. Bei einer Senkkastenschleuse , einem Schiffshebewerk oder einer geneigten Ebene in einem Kanal hebt und senkt sich die Kammer selbst (in diesem Fall meist Senkkasten genannt ). ^{[ 1 ]}

Schleusen dienen dazu, Flüsse besser schiffbar zu machen oder Kanäle über unebenes Gelände zu führen. ^{[ 2 ]} Im Laufe der Zeit wurden in Kanälen immer mehr und größere Schleusen eingesetzt, um direktere Routen zu ermöglichen.

Im Alten Ägypten waren Schleusen wahrscheinlich Teil des Pharaonenkanals . Diodorus Siculus schreibt den Ingenieuren Ptolemaios’ II. zu, als Erste das Problem der Salzwasserableitung aus dem Nil gelöst zu haben, indem sie um 274–273 v. Chr. die Schleuse erfanden. ^{[ 3 ]}

Zwischen 960 und 1279 n. Chr. bestand die natürliche Weiterentwicklung der Schnellschleuse darin, ein oberes Tor (oder ein Torpaar) einzuführen, um ein Zwischenbecken zu bilden, das beim Passieren eines Schiffes geleert werden musste. Diese Art von Schleuse, die sogenannte Zwischenbeckenschleuse, wurde erstmals im mittelalterlichen China während der Song-Dynastie (960–1279 n. Chr.) verwendet. Die Songshi oder Geschichte der Song-Dynastie, Band 307, Biografie 66, berichtet, wie Qiao Weiyue, ein hochrangiger Steuerbeamter, über die häufigen Verluste frustriert war, die ihm durch das Kentern seiner Getreidekähne auf dem Westfluss nahe Huai'an in Jiangsu entstanden . Die Soldaten an einer Doppelrampe, so entdeckte er, hatten sich mit Banditen verschworen, um schwere kaiserliche Kähne zu rammen und das verschüttete Getreide zu stehlen. ^{[ 4 ]}

Im Jahr 984 installierte Qiao zwei Schleusentore im Abstand von 250 Fuß; die gesamte Anlage war wie ein Gebäude überdacht. Durch die Anordnung der beiden massiven Tore in unmittelbarer Nähe schuf Qiao einen kurzen Kanalabschnitt, der im Prinzip eine Art Schleuse war. Das Wasser wurde vom darüberliegenden Kanal durch Anheben einzelner Holzriegel im oberen Tor gespeist und durch Absenken von Riegeln im oberen und Anheben im unteren Tor in den darunterliegenden Kanal abgelassen. ^{[ 5 ]}

Im Jahr 1385 wurde im mittelalterlichen Europa in Vreeswijk (Niederlande) eine Art Schleuse mit mehreren Becken errichtet . ^{[ 6 ]} Diese Schleuse ermöglichte die gleichzeitige Abfertigung vieler Schiffe in einem großen Becken . Die erste echte europäische Schleuse mit mehreren Becken wurde jedoch erst 1396 in Damme bei Brügge (Belgien) gebaut. ^{[ 6 ]} Der Italiener Bertola da Novate (ca. 1410–1475) errichtete zwischen 1452 und 1458 18 Schleusen mit mehreren Becken am Naviglio di Bereguardo (Teil des von Francesco Sforza geförderten Mailänder Kanalsystems ). ^{[ 7 ]}

Funktionsprinzip eines Pfandschlosses

Für ein Boot, das flussaufwärts fährt:			Für ein flussabwärts fahrendes Boot:
1–2.	Das Boot fährt in die Schleuse ein.		8–9.	Das Boot fährt in die Schleuse ein.
3.	Die unteren Tore sind geschlossen.		10.	Die oberen Tore sind geschlossen.
4–5.	Die Schleuse wird von flussaufwärts mit Wasser gefüllt.		11–12.	Die Schleuse wird entleert, indem das Wasser flussabwärts abgelassen wird.
6.	Die oberen Tore sind geöffnet.		13.	Die unteren Tore sind geöffnet.
7.	Das Boot verlässt die Schleuse.		14.	Das Boot verlässt die Schleuse.

Alle Pfundschlösser bestehen aus drei Elementen:

• Eine wasserdichte Kammer verbindet den oberen und unteren Kanal und ist groß genug, um ein oder mehrere Boote aufzunehmen. Die Position der Kammer ist fest, ihr Wasserstand kann jedoch variieren.
• An jedem Ende der Kammer befindet sich ein Tor (oft ein Paar spitz zulaufender Halbtore). Ein Tor wird geöffnet, damit ein Boot in die Kammer ein- oder ausfahren kann; im geschlossenen Zustand ist es wasserdicht.
• Ein Schleusenmechanismus dient zum Befüllen oder Entleeren der Kammer nach Bedarf. Üblicherweise handelt es sich dabei um ein einfaches Ventil (traditionell eine flache Klappe, die durch manuelles Aufziehen eines Zahnstangenmechanismus betätigt wird), das den Wasserabfluss in die Kammer bzw. aus ihr heraus ermöglicht. ^{[ 8 ]} Größere Schleusen können Pumpen verwenden. ^{[ 9 ]}

Das Funktionsprinzip einer Schleuse ist einfach. Für ein flussabwärts fahrendes Boot läuft der Vorgang wie folgt ab:

• Ist der Wasserstand in der Kammer niedrig, wartet das Boot, bis die Kammer durch das stromaufwärts gelegene Ventil wieder aufgefüllt ist.
• Die stromaufwärts gelegenen Schleusentore werden geöffnet und das Boot fährt hinein.
• Die stromaufwärts gelegenen Schleusentore sind geschlossen.
• Die Kammer wird über das nachgeschaltete Ventil entleert, bis der Wasserstand dem Wasserstand im nachgeschalteten Ventil entspricht.
• Die Schleusentore flussabwärts werden geöffnet und das Boot fährt hinaus. ^{[ 8 ]}

Für ein flussaufwärts fahrendes Boot verläuft der Vorgang umgekehrt. Der gesamte Vorgang dauert in der Regel zwischen 10 und 20 Minuten, abhängig von der Größe der Schleuse und davon, ob der Wasserstand in der Schleusenkammer bei Ankunft des Bootes auf dem gleichen Niveau wie das Boot oder auf einem anderen Niveau lag. ^{[ 8 ]}

Bootsfahrer, die sich einer Schleuse nähern, freuen sich in der Regel über ein entgegenkommendes Boot, da dieses die Schleuse gerade auf ihrer Ebene verlassen hat und die Schleuse somit zu ihren Gunsten eingestellt hat – was etwa 5 bis 10 Minuten spart. Dies gilt jedoch nicht für Treppenschleusen, bei denen die Durchfahrt im Konvoi schneller geht und zudem weniger Wasser verbraucht wird. ^{[ 10 ]}

Historische Schlosskonstruktionen, die nicht mehr für die Herstellung neuer Schlösser verwendet werden, da sie durch neuere und bessere Konstruktionen ersetzt wurden, sind folgende:

Um 1800 schlug Robert Weldon ^{[ 11 ]} die Verwendung von Senkkastenschleusen für den Somerset-Kohlekanal in England vor. Bei dieser Unterwasserhebeanlage war die Kammer 24,4 m lang und 18,3 m tief und enthielt einen vollständig geschlossenen Holzkasten, der groß genug für ein Lastkahn war. Dieser Kasten bewegte sich in dem 18,3 m tiefen Wasserbecken auf und ab. Abgesehen von unvermeidlichen Leckagen verließ das Wasser die Kammer nicht, und die Schleusenanlage verschwendete kein Wasser. Das Boot fuhr in den Kasten ein und wurde durch das Schließen der Tür hinter sich abgedichtet, während der Kasten selbst im Wasser auf und ab bewegt wurde. Am Boden der Kammer befand sich der Kasten unter fast 18,3 m Wasser – bei einem Gesamtdruck von 3  atm (304  kPa ; 44,1  psi ). Eine dieser Schleusen wurde gebaut und dem Prinzregenten (dem späteren Georg IV. ) vorgeführt, wies jedoch verschiedene technische Mängel auf, und die Konstruktion wurde nicht am Kohlekanal eingesetzt. ^{[ 12 ] [ 13 ]}

Um Kosten zu sparen, insbesondere dort, wo gutes Gestein unerschwinglich teuer oder schwer zu beschaffen war, wurden Kompositschleusen gebaut. Das heißt, sie wurden aus Bruchstein oder minderwertigem Gestein errichtet, wobei die Innenwände der Schleuse mit Holz verkleidet wurden, um die Boote nicht zu beschädigen. Dies wurde beispielsweise am Chesapeake-und-Ohio-Kanal bei den Schleusen in der Nähe des Paw-Paw-Tunnels ^{[ 14 ]} und auch am Chenango-Kanal ^{[ 15 ] praktiziert.}

Möglicherweise inspiriert von Weldons Senkkastenschleuse, patentierte William Congreve 1813 eine „hydropneumatische Doppelausgleichsschleuse“. Dabei konnten zwei benachbarte Schleusen mit pneumatischen Senkkästen durch die Bewegung von Druckluft von einem Senkkasten zum anderen im Gegengewicht angehoben und abgesenkt werden. Um 1817 errichtete die Regents Canal Company eine dieser Schleusen am Standort der heutigen Camden Lock in Nordlondon. Auch hier waren Wasserversorgungsprobleme der Grund. Das Unternehmen bestand auf verschiedenen Änderungen an Congreves Konstruktion; die so entstandene Anlage erwies sich als unbefriedigend und wurde bald durch konventionelle Schleusen ersetzt. ^{[ 16 ] [ 17 ]}

Die geneigte Ebene ermöglichte es breiten Schiffen, die Schleusentreppe mit zehn schmalen Schleusen zu umfahren. Da jedoch am anderen Ende des Kanalarms keine Verbesserungen vorgenommen wurden und die Betriebskosten hoch waren, wurde sie frühzeitig stillgelegt. Derzeit gibt es in Großbritannien keine betriebsbereiten geneigten Ebenen mehr, aber die Überreste einer bekannten Anlage können in Foxton in Leicestershire am Leicester-Arm des Grand-Union-Kanals besichtigt werden . ^{[ 18 ]} Es gibt Pläne für ihre Restaurierung, und die Finanzierung ist teilweise gesichert. ^{[ 19 ]}

Äußerlich ähnelt die Schachtschleuse der Senkkastenschleuse. Schachtschleusen bestehen aus einem tiefen Schacht mit herkömmlichen oberen Toren. Die unteren Tore sind über einen kurzen Tunnel erreichbar. Die Tore verschließen nur diesen Zufahrtstunnel und müssen daher nicht die gesamte Höhe der Schleuse erreichen. Bekannte Beispiele wurden in Saint-Denis (Paris, Frankreich), Horin (bei Melnik, Tschechische Republik) und Anderten (Hannover, Deutschland) errichtet. ^{[ 20 ]}

Die Schachtschleuse in Minden (52°18′23″N 8°55′11″E) / 52,30639°N 8,91972°E / 52.30639; 8.91972 überwindet einen Höhenunterschied von 12,7 Metern und verfügt über acht paarweise mit der Schleusenkammer verbundene Becken. ^{[ 21 ]} Beim Entleeren der Schleuse wird Wasser nacheinander in die einzelnen Kammern geleitet; zum Befüllen wird Wasser aus den Kammern abgelassen, wodurch die Verschwendung einer kompletten Schleusenfüllung vermieden wird. Ein früherer Versuch mit einer Schachtschleuse wurde in Trollhättan in Schweden entlang des heutigen Göta-Kanals unternommen. Der Höhenunterschied betrug dort 16 Meter, was 1749 erstaunlich war. Der Zufahrtstunnel erwies sich jedoch bei Hochwasser als unbrauchbar, und die Schachtschleuse wurde 1768 durch eine zweistufige Treppe ersetzt. ^{[ 22 ]}

Eine Schleuse mit Rasenwänden ist eine frühe Form der Kanalschleusenkonstruktion. Dabei werden Erdwälle zur Bildung der Schleusenkammer genutzt, wodurch Gräser und andere Vegetation angesiedelt werden, anstatt der heute üblicheren und weit verbreiteten Schleusenwände aus Ziegeln, Stein oder Beton. Diese frühe Schleusenbauweise wurde vor dem Bau von Kanälen in Großbritannien im frühen 18. Jahrhundert vorwiegend auf Flüssen eingesetzt. Die Wände der Rasenschleuse sind geneigt, sodass die Schleuse im vollen Zustand recht breit ist. Folglich benötigt diese Schleusenart mehr Wasser zum Betrieb als Schleusen mit senkrechten Ziegel- oder Steinwänden. An britischen Kanälen und Wasserstraßen wurden die meisten Schleusen mit Rasenwänden später durch Ziegel- oder Steinschleusen ersetzt, sodass nur wenige gut erhaltene Beispiele wie die Garston-Schleuse und die Monkey-Marsh-Schleuse am Kennet-und-Avon-Kanal erhalten geblieben sind . ^{[ 23 ]}

Eine Schleuse mit Gefälle wird heutzutage am häufigsten auf Kanälen und Flüssen eingesetzt . ^{[ 24 ]} Eine Schleuse mit Gefälle besteht aus einer Kammer mit Toren an beiden Enden, die den Wasserstand in der Kammer regulieren. Im Gegensatz dazu wurde eine frühere Bauart mit nur einem Tor als Blitzschleuse bezeichnet . ^{[ 4 ]}

Die ersten Schleusen mit Doppelrampe wurden in China während der Song-Dynastie (960–1279 n. Chr.) eingesetzt. Pionierarbeit leistete der Song-Politiker und Marineingenieur Qiao Weiyue im Jahr 984. ^{[ 25 ]} Sie ersetzten frühere Doppelrampen , die Probleme bereitet hatten, und werden von dem chinesischen Universalgelehrten Shen Kuo (1031–1095) in seinem Buch „Traumteich-Essays“ (veröffentlicht 1088) erwähnt ^{[ 26 ]} und ausführlich im chinesischen historischen Text „Song Shi“ (zusammengestellt 1345) beschrieben: ^{[ 5 ]}

Die beiden Schleusen lagen gut 50 Schritte voneinander entfernt, und der gesamte Bereich war von einem großen, hallenartigen Dach überdacht. Es handelte sich um Hängeschleusen; wenn sie geschlossen waren, staute sich das Wasser wie eine Flut, bis der erforderliche Pegelstand erreicht war, und dann, wenn die Zeit reif war, konnte es abfließen.

Der Wasserstand konnte an jeder Schleuse um 1,2 oder 1,5 Meter (4 oder 5 Fuß) variieren, und im Canal Grande wurde der Wasserstand auf diese Weise um 42 Meter (138 Fuß) angehoben. ^{[ 5 ]}

Dies ähnelt einer Schachtschleuse, jedoch ist der Schacht schräg angelegt. Boote werden an schwimmenden Pollern festgemacht, die sie beim Füllen oder Entleeren des Schachts leiten. Die „Diagonal Lock Advisory Group“ hat mehrere Standorte in Großbritannien identifiziert, an denen die neue Konstruktion installiert werden könnte, entweder an neuen Wasserstraßen oder an Kanälen, die restauriert werden. ^{[ 27 ]} Zu den in Betracht gezogenen Projekten gehören die Restaurierung des Lancaster-Kanals nach Kendal und der geplante neue Zweig des Grand-Union-Kanals zwischen Bedford und Milton Keynes .

Eine Fallschleuse kann aus zwei herkömmlichen Schleusenkammern bestehen, die in ein Sammelbecken münden, oder aus einer einzigen langen Kammer, in der das Sammelbecken integriert ist – wobei die Bezeichnung eigentlich nur für den zweiten Fall gilt. Da die Becken an beiden Enden der Schleuse auf gleicher Höhe liegen, kann die Schleuse nur entleert werden, indem das Wasser entweder aus dem Sammelbecken in einen tiefer gelegenen Bach oder Abfluss abgelassen wird oder (wassersparender) indem das Wasser zurück in den Kanal gepumpt wird. Insbesondere bei der Zweikammer-Variante ist ein Umleitungsrohr erforderlich, damit das Wasser durch das unterbrochene Becken fließen und so weiter flussabwärts liegende Schleusen versorgen kann. Bei der Einkammer-Variante kann dies erreicht werden, indem die Schleuse gefüllt gehalten und die Tore bei Nichtgebrauch geöffnet gelassen werden. ^{[ 28 ]}

Obwohl das Konzept bereits mehrfach vorgeschlagen wurde, ist das weltweit einzige tatsächlich realisierte Fallschleusensystem das in Dalmuir am Forth- und Clyde-Kanal in Schottland. ^{[ 29 ]} Diese Einkammerschleuse wurde im Zuge der Kanalsanierung eingebaut, um eine Drehbrücke (an einer stark befahrenen Hauptstraße) durch eine feste Brücke zu ersetzen und so der Kritik zu begegnen, dass die Kanalsanierung häufige Unterbrechungen des Straßenverkehrs zur Folge haben würde. Sie kann durch Pumpen entleert werden – da dies jedoch viel Strom verbraucht, wird bei ausreichender Wasserversorgung das Wasser in einen nahegelegenen Bach geleitet . ^{[ 30 ]}

Schleusen können nebeneinander auf derselben Wasserstraße gebaut werden. Dies wird unterschiedlich als Doppelschleusenanlage , Paarung oder Zwillingsbau bezeichnet . Der Panamakanal verfügt über drei Doppelschleusenanlagen. Die Doppelschleusenanlage bietet Vorteile hinsichtlich der Geschwindigkeit, vermeidet Staus zu Stoßzeiten und erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass ein Schiff eine für es günstige Schleuseneinstellung findet. Es können auch Wassereinsparungen erzielt werden: Die Schleusen können unterschiedliche Größen haben, sodass ein kleines Schiff keine große Schleuse leeren muss; oder jede Schleuse kann als Seitenbecken (Wassersparbecken) für die andere dienen. In diesem letzteren Fall wird üblicherweise der Begriff „Zwillingsschleusenanlage“ verwendet: Hier wird die Möglichkeit der Wassereinsparung durch Synchronisierung des Betriebs der Kammern bezeichnet, sodass ein Teil des Wassers aus der zu leerenden Kammer dazu beiträgt, die andere zu füllen. Diese Einrichtung wurde auf den englischen Kanälen längst abgeschafft, obwohl die stillgelegten Schaufelradantriebe manchmal noch zu sehen sind, wie beispielsweise in Hillmorton am Oxford-Kanal . Anderswo sind sie noch in Betrieb. Im Jahr 2014 wurde am Dortmund-Ems-Kanal bei Münster ein Paar Zwillingsschleusen eröffnet . ^{[ 31 ]}

Die Schleusenanlage von Sault Ste. Marie umfasst die beiden amerikanischen Schleusen, die MacArthur-Schleuse (240 m lang, 24 m breit und 9 m tief) und die Poe-Schleuse (370 m lang, 34 m breit und 9,8 m tief), sowie die kanadische Schleuse (77 m lang, 15,4 m breit und 13,5 m tief). Die MacArthur-Schleuse dient Schiffen, die durch die kleineren Schleusen des Wellandkanals passen , während die Poe-Schleuse größere Seeschiffe aufnimmt, die nur auf den oberen vier Großen Seen verkehren können . Die kanadische Schleuse wird von Freizeit- und Ausflugsbooten genutzt.

Die Schleusentreppe in Lockport, New York , war ebenfalls eine doppelte Schleusenanlage. Fünf Zwillingsschleusen ermöglichten es Schiffen in Richtung Osten und Westen, die 18 Meter (60 Fuß) hohe Niagara-Schichtstufe zu überwinden – eine beachtliche Ingenieurleistung im 19. Jahrhundert. Obwohl Lockport heute über zwei große Stahlschleusen verfügt, dient die Hälfte der alten Zwillingsschleuse als Notüberlauf und ist noch immer zu besichtigen. Die ursprünglichen Schleusentore wurden Anfang 2016 restauriert. ^{[ 32 ]}

Das bekannteste Beispiel einer Rundschleuse ist die Rundschleuse von Agde am Canal du Midi in Frankreich. Sie dient als Schleuse im Hauptkanal und ermöglicht den Zugang zum Fluss Hérault . ^{[ 33 ]}

Eine zweite französische Rundschleuse findet sich in Form der heute stillgelegten Écluse des Lorraines , die den Canal latéral à la Loire mit dem Fluss Allier verbindet . ^{[ 34 ]}

Vereinfacht gesagt, ist eine Schleusentreppe eine Reihe von Schleusen, die so nah beieinander liegen, dass sie als eine Einheit betrachtet werden können. Aus vielen Gründen ist eine Schleusentreppe einer größeren Anzahl von Schleusen, die weit voneinander entfernt liegen, vorzuziehen: Die Besatzungen müssen nur einmal an Land gehen und wieder abgeholt werden, anstatt mehrmals; der Übergang erfordert eine konzentrierte Anstrengung anstatt einer ständig unterbrochenen Fahrt; ein Schleusenwärter kann stationiert werden, um die Besatzungen schnell durch die Schleusentreppe zu führen; und bei Wasserknappheit kann eine einzige Pumpe Wasser bis zum oberen Ende der gesamten Schleusentreppe umwälzen. Die Notwendigkeit einer Schleusentreppe kann sich allein aus der Topografie ergeben, es ist aber auch möglich, Schleusen gezielt zu Schleusentreppen zusammenzufassen, indem man Einschnitte oder Dämme verwendet, um den Höhenunterschied zu verringern. Beispiele: die Schleusen von Caen Hill, Devizes .

„Schleusentreppe“ ist nicht gleichbedeutend mit „Schleusensystem“ (siehe unten). Eine Schleusenanlage bildet nur dann ein Schleusensystem, wenn aufeinanderfolgende Schleusenkammern ein gemeinsames Tor besitzen (d. h. keine separaten oberen und unteren Tore mit einem dazwischenliegenden Schleusenbecken haben). Die meisten Schleusentreppen sind jedoch keine Schleusensysteme, da jede Kammer eine separate Schleuse darstellt (mit eigenen oberen und unteren Toren), zwischen je zwei Schleusen ein befahrbares Schleusenbecken (wenn auch nur kurz) liegt und die Schleusen auf herkömmliche Weise betrieben werden.

Einige Kanaltreppen bestehen jedoch aus Treppen (oder sogar ausschließlich daraus). Auf dem Grand-Union-Kanal (Leicester-Kanal) besteht die Watford-Kanaltreppe aus einer vierkammerigen Treppe und drei separaten Schleusen; die Foxton-Kanaltreppe besteht hingegen ausschließlich aus zwei nebeneinanderliegenden fünfkammerigen Treppen.

Wo ein sehr steiles Gefälle überwunden werden muss, kommt eine Schleusentreppe zum Einsatz. Es gibt zwei Arten von Treppen: die „echte“ und die „scheinbare“.

Eine „echte“ Schleusentreppe kann man sich als eine Art „komprimierte“ Schleusentreppe vorstellen, bei der die Zwischenkammern entfallen und das obere Tor einer Schleuse gleichzeitig das untere Tor der darüberliegenden ist. Es ist jedoch nicht korrekt, die Begriffe „ Schleusentreppe“ und „Schleusentreppe“ synonym zu verwenden: Aufgrund des Fehlens von Zwischenkammern unterscheidet sich die Bedienung einer Schleusentreppe grundlegend von der einer Schleusentreppe. Es ist sinnvoller, sich eine Schleusentreppe als eine einzige Schleuse mit Zwischenebenen vorzustellen (das oberste Tor ist ein normales oberstes Tor, und die Zwischentore sind alle so hoch wie das unterste Tor). Da es keine Zwischenkammer gibt, kann eine Kammer nur gefüllt werden, indem die darüberliegende entleert wird, oder entleert werden, indem die darunterliegende gefüllt wird: Daher muss die gesamte Schleusentreppe (bis auf die unterste Kammer) mit Wasser gefüllt sein, bevor ein Schiff aufsteigt, oder leer sein (bis auf die oberste Kammer), bevor ein Schiff absteigt.

In einer scheinbaren Treppenanlage besitzen die Kammern zwar gemeinsame Tore, das Wasser fließt jedoch nicht direkt von einer Kammer zur nächsten, sondern über seitliche Becken. Daher ist es nicht notwendig, vor Beginn der Anlage zu prüfen, ob die Anlage voll oder leer ist.

Bekannte Beispiele für echte Schleusentreppen in England sind Bingley und Grindley Brook . Häufiger sind jedoch zweistufige Schleusentreppen: Die Schleusen Snakeholme und Struncheon Hill an der Driffield Navigation wurden zu Schleusentreppen umgebaut, nachdem Niedrigwasser die Schifffahrt über die untere Schwelle bis auf die Hochwasserzeit unmöglich gemacht hatte – die neue untere Kammer hebt sich gerade so weit an, dass das Schiff die ursprüngliche Schleusenschwelle überwinden kann. In China verfügt der kürzlich fertiggestellte Drei-Schluchten-Damm über eine doppelte fünfstufige Schleusentreppe für große Schiffe und einen Schiffshebewerk für Schiffe unter 3000 Tonnen. Beispiele für scheinbare Schleusentreppen sind die Schleusen Foxton und Watford am Leicester Branch des Grand Union River .

Die Bedienung einer Schleusentreppe ist komplexer als die einer Schleusentreppe. Unerfahrene Bootsführer können Schwierigkeiten beim Bedienen von Schleusentreppen haben. Hauptgefahren bestehen darin, entweder mehr Wasser abzuleiten, als die unteren Kammern aufnehmen können (wodurch der Treidelpfad überflutet oder eine Welle im Kanal erzeugt wird), oder eine Zwischenkammer vollständig zu entleeren (was jedoch zeigt, dass eine Schleusentreppe als Notdock genutzt werden kann). Um diese Zwischenfälle zu vermeiden, ist es üblich, die gesamte Schleuse vor Beginn der Abwärtsfahrt zu entleeren bzw. vor Beginn der Aufwärtsfahrt zu füllen, mit Ausnahme der ersten Kammer.

Ein Unterschied zwischen Treppenschleusen (im Vergleich zu einer einzelnen Schleuse oder einer Schleusentreppe) liegt in der optimalen Reihenfolge der Schiffsdurchfahrt. In einer einzelnen Schleuse (oder einer Schleusentreppe mit ausreichend Platz für Schiffe) sollten die Schiffe idealerweise abwechselnd die Fahrtrichtung wechseln. In einer Treppenschleuse hingegen ist es schneller, wenn ein Schiff einem vorausfahrenden Schiff in derselben Richtung folgt. Auch deshalb werden Treppenschleusen wie Grindley Brook, Foxton, Watford und Bratch, zumindest während der Hauptsaison für Kreuzfahrtschiffe, von Schleusenwärtern überwacht. Diese versuchen, so viele Schiffe wie möglich abwechselnd hinauf- und hinunterzulassen, solange die Schleusentreppe Kammern hat.

Wie bei einer Schleusentreppe können sich auf einem breiten Kanal mehrere Boote gleichzeitig in einer Schleusentreppe befinden. Dies wassersparend zu bewerkstelligen, erfordert jedoch Fachkenntnisse. Auf englischen Kanälen sind Schleusentreppen mit mehr als zwei Kammern in der Regel besetzt: Die Schleusenwärter in Bingley (zuständig für die Fünf- und die Dreistufenschleuse) sorgen für einen reibungslosen Ablauf und einen möglichst schnellen und effizienten Schiffsverkehr. Dank dieser Erfahrung sind ungewöhnliche Manöver möglich: Boote, die in entgegengesetzte Richtungen fahren, können sich auf halber Höhe der Schleuse durch seitliches Umfahren passieren; oder zu Stoßzeiten können alle Kammern gleichzeitig mit Booten belegt sein, die in dieselbe Richtung fahren.

Wenn aufgrund schwankender Bedingungen ein höherer Wasserstand im neuen Kanal nicht gewährleistet werden konnte, errichtete das ältere Unternehmen zusätzlich eine Schleuse (in eigener Hand, mit Toren, die zum eigenen Kanal zeigten), die bei niedrigem Wasserstand im neuen Kanal geschlossen werden konnte. So entstanden zwei Schleusen hintereinander, deren Tore in entgegengesetzte Richtungen zeigten: Ein Beispiel hierfür war Hall Green bei Kidsgrove , wo der südliche Endpunkt des Macclesfield-Kanals in den Hall-Green-Zweig des früheren Trent-und-Mersey-Kanals mündete . Die Schleuse mit vier Toren nahe Kings Norton Junction, zwischen dem Stratford-upon-Avon-Kanal und dem Worcester-und-Birmingham-Kanal , wurde 1914 durch zwei Falltore ersetzt , die den Wasserfluss unabhängig vom Wasserstand des jeweiligen Kanals stoppten. Diese Tore sind seit der Verstaatlichung dauerhaft geöffnet. ^{[ 36 ]}

In Gebieten mit ausgeprägten Gezeiten ermöglicht eine Schleuse dem dahinterliegenden Yachthafen den Einsatz fester Liegeplätze anstelle der sonst notwendigen schwimmenden Liegeplätze mit langen Rampen. Beispiele hierfür sind die St. Katharine Docks in London, England; der Yachthafen des Hafens von Québec in Québec City, Québec; und der Cullen Bay Marina in Darwin, Australien.

Schleusen werden dort installiert, wo in einem offenen Fahrwasser aufgrund unterschiedlicher Gezeiten auf beiden Seiten einer Barriere eine starke Strömung entstünde. Die Schleuse im Canso-Kanal ist ein Beispiel dafür.

Die Schleusenschwelle (auch Schwelle geschrieben ) ist eine schmale, horizontale Leiste, die unterhalb der oberen Tore ein kurzes Stück in die Schleusenkammer hineinragt. Die größte Gefahr beim Schleusenabstieg besteht darin, dass das Heck des Bootes an der Schwelle hängen bleibt. Die Position der Vorderkante der Schwelle ist üblicherweise schleusenseitig mit einer weißen Linie markiert. Die Schwellenkante ist in der Regel gebogen und ragt in der Mitte weniger weit hervor als an den Rändern. In manchen Schleusen schützt ein etwa 23 cm dickes Eichenholzstück den massiven Teil der Schleusenschwelle. Im Oxford Canal wird dieses Stück „ Babbie“ genannt , im Grand Union Canal „ Cill Bumper“ . Einige Kanalbetreiber, vor allem in den USA und Kanada, bezeichnen die Leiste als „ Mitre Sill“ (in Kanada: „Mitre Sill“). ^{[ 37 ]}

Der Bau von Schleusen (oder Wehren und Dämmen) an Flüssen behindert den Fischzug. Einige Fische wie Neunaugen, Forellen und Lachse wandern zum Laichen flussaufwärts. Um dem entgegenzuwirken, werden häufig Maßnahmen wie Fischtreppen eingesetzt. Schifffahrtsschleusen bieten zudem das Potenzial, als Fischpässe zu fungieren und so den Zugang für eine Vielzahl von Lebewesen zu verbessern. ^{[ 38 ]}

Tore sind die wasserdichten Türen, die die Kammer von den oberen und unteren Becken abtrennen. Jedes Ende der Kammer ist mit einem Tor oder einem Paar Halbtoren ausgestattet, die traditionell aus Eiche oder Ulme , heute aber meist aus Stahl gefertigt sind . Die gebräuchlichste Anordnung, üblicherweise als Gehrungstore bezeichnet, wurde von Leonardo da Vinci gegen Ende des 15. Jahrhunderts erfunden . ^{[ 39 ]}

Auf dem alten Erie-Kanal bestand beim Bedienen der Schaufelräder Verletzungsgefahr: Das Wasser drückte die Schaufelräder ab einer bestimmten Position mit solcher Wucht nach unten, dass die Ankerwinde (oder der Griff) aus den Händen gerissen werden konnte, oder, wenn man an der falschen Stelle stand, in den Kanal geschleudert werden konnte, was zu Verletzungen und Ertrinken führte. ^{[ 40 ]}

Ein Pound ist der ebene Wasserabschnitt zwischen zwei Schleusen (auch als Reach bezeichnet ). ^{[ 41 ]}

Auf großen, modernen Kanälen, insbesondere sehr großen wie Schifffahrtskanälen , sind die Schleusentore und Schaufelräder zu groß für die manuelle Bedienung und werden hydraulisch oder elektrisch betätigt . Auf dem Kaledonischen Kanal wurden die Schleusentore mit handbetriebenen Spillwinden bedient , wobei eine über Ketten zum Öffnen und eine andere zum Schließen des Tores verbunden war. Bis 1968 wurden diese durch hydraulische Antriebe mit Stahlzylindern ersetzt. ^{[ 42 ]}

Der Wasserstandsanstieg bezeichnet die Veränderung des Wasserstands in der Schleuse. Die beiden tiefsten Schleusen des englischen Kanalsystems sind die Bath Deep Lock ^{[ 43 ] [ 44 ]} am Kennet-und-Avon-Kanal und die Tuel Lane Lock am Rochdale-Kanal , die beide einen Wasserstandsanstieg von fast 6,1 m (20 Fuß) aufweisen. Beide Schleusen entstanden durch die Zusammenlegung zweier separater Schleusen, die im Zuge der Kanalsanierung aufgrund geänderter Straßenquerungen zusammengelegt wurden. Zum Vergleich: Die Schleusen von Carrapatelo und Valeira am Douro in Portugal sind 85 m (279 Fuß) lang und 12 m (39 Fuß) breit und weisen maximale Wasserstandsanstiege von 35 m (115 Fuß) bzw. 33 m (108 Fuß) auf. ^{[ 45 ]}

Die beiden Ardnacrusha- Schleusen bei Limerick an der Shannon-Schifffahrtsstraße in Irland weisen einen Höhenunterschied von 30 Metern (100 Fuß) auf. Die obere Schleusenkammer überwindet einen Höhenunterschied von 18 Metern (60 Fuß) und ist durch einen Tunnel mit der unteren Kammer verbunden, der beim Absenken erst sichtbar wird, wenn die Kammer fast leer ist. ^{[ 46 ]}

Auf von Pferden und Maultieren gezogenen Kanälen wurden Schleusenpfosten eingesetzt, um Boote in der Schleuse zu verlangsamen oder anzuhalten. Ein 200 Tonnen schweres Boot, das sich mit wenigen Kilometern pro Stunde bewegte, konnte das Schleusentor zerstören. Um dies zu verhindern, wurde beim Einfahren des Bootes in die Schleuse ein Seil um den Schleusenpfosten gewickelt. Durch das Ziehen am Seil wurde das Boot aufgrund der Reibung des Seils am Pfosten abgebremst. ^{[ 47 ]} Ein Seil 2+Ein etwa 1/2 Zoll (6,4 cm) im Durchmesser und ungefähr 60 Fuß (18 Meter) lang war typischerweise auf dem Erie-Kanal zum Absperren eines Bootes in einer Schleuse verwendet worden. ^{[ 48 ]}

Ein Vorfall ereignete sich im Juni 1873 auf dem Chesapeake-und-Ohio-Kanal und betraf das Schiff „ Henry C. Flagg“ und seinen betrunkenen Kapitän. Das Schiff war bereits leckgeschlagen; die Besatzung hatte das Wasser teilweise abgepumpt und fuhr in die Schleuse 74 ein, wobei sie einem anderen Schiff den Weg versperrte. Da sie es versäumten, das Schiff auszuweichen, rammte es die Schleusentore und riss sie heraus. Der Wasserausstoß aus der Schleuse ließ die Schleusentore stromaufwärts zuknallen, wodurch auch diese brachen und eine Wasserflut über das Schiff schwappte und es versenkte. Die Schifffahrt auf dem Kanal war dadurch für 48 Stunden unterbrochen, bis die Schleusentore ersetzt und das Schiff aus der Schleuse geborgen werden konnte. ^{[ 49 ]}

Eine Dünung entstand durch das plötzliche Öffnen der Schieber in den Schleusentoren oder beim Entleeren einer Schleuse. ^{[ 50 ]} Um flussabwärts fahrenden Booten das Verlassen einer Schleuse zu erleichtern, öffnete der Schleusenwärter manchmal die Schieber, um eine Dünung zu erzeugen, die das Boot aus der Schleuse „spülte“. Ein Bootsmann konnte eine Gegendünung anfordern, d. h. die Schieber einige Male öffnen und schließen lassen, um Wellen zu erzeugen und sich so vom Ufer zu lösen, an dem er festsaß. ^{[ 51 ]} Wenn Boote (aufgrund von Überladung) auf Grund liefen, baten sie manchmal vorbeifahrende Besatzungen, die flussaufwärts gelegene Schleuse aufzufordern, eine besonders starke Dünung zu erzeugen. Dies geschah durch das Öffnen aller Schieber am Schleusentor, wodurch eine Welle entstand, die das gesamte darunter liegende Becken beeinflusste. ^{[ 52 ]}

Auf dem Erie-Kanal benötigten manche beladene Boote eine Dünung, um aus der Schleuse zu gelangen. Besonders Holzfrachter, die kopflastig waren, neigten sich zur Seite und blieben in der Schleuse stecken; eine Dünung half ihnen dann weiter. Manche Schleusenwärter gaben jedem, der ihnen half, eine Dünung, andere verlangten dafür Geld. ^{[ 50 ]}

Die Kanalverwaltung des Erie-Kanals war aus zwei Gründen gegen die Wasseransammlungen. Erstens wurde zu viel Wasser verwendet, wodurch der Wasserstand im darüberliegenden Becken sank und Boote mitunter auf Grund liefen. Zweitens stieg der Wasserstand im darunterliegenden Becken an, was dazu führte, dass einige Boote Brücken rammten oder festsaßen. ^{[ 50 ]}

Auf englischen Kanälen werden diese Rückhaltebecken als „Seitenteiche“ bezeichnet. Der 2011 wiedereröffnete Droitwich-Kanal verfügt in Hanbury über eine Schleusentreppe mit drei Schleusen, die alle über betriebsbereite Seitenteiche verfügen. ^{[ 53 ]}

Am Chesapeake- und Ohio-Kanal waren die Schleusenwärter verpflichtet, nachts die Winden von allen Schleusenschaufeln zu entfernen, um unbefugte Benutzung zu verhindern. ^{[ 54 ]}

Dies ist eine unvollständige Liste der größten Schleusen (bitte helfen Sie mit, sie zu erweitern). Die Größe von Schleusen lässt sich nicht vergleichen, ohne den jeweiligen Wasserstand zu berücksichtigen, für den sie ausgelegt sind. Beispielsweise weist die Bollène -Schleuse an der Rhône einen Höhenunterschied von mindestens 23 m auf, die Schleusen Leerstetten, Eckersmühlen und Hilpoltstein am Rhein-Main-Donau-Kanal jeweils 24,67 m und die Öskemen- Schleuse am Irtysch in Kasachstan 42 m. ^{[ 55 ] [ 56 ] [ 57 ]}

Im Jahr 2016 löste die Kieldrecht-Schleuse im Hafen von Antwerpen (Belgien) die Berendrecht-Schleuse im selben Hafen als größte Schleuse der Welt ab und hält weiterhin den Rekord für das größte Durchlassvolumen. 2022 wurde die IJmuiden-Seeschleuse im Hafen von Amsterdam zur flächenmäßig größten Schleuse der Welt. Sie ist 500 m lang, 70 m breit und verfügt über Schiebetore, die eine nutzbare Wassertiefe von 18 m ermöglichen.

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  Ein Gate im Hatton-Flughafen in England.
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  Iroquois-Schleuse am Sankt-Lorenz-Seeweg
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  Modell einer frühen Schleuse, errichtet im Wasserpark Lankheet in den Niederlanden.
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  Die mit Rasen eingefasste Schleuse Monkey Marsh am Kennet & Avon Kanal bei Thatcham .
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  Die freigelegte Schwelle der tiefen Schleuse Pont de Flandre am Canal Saint-Denis in Paris.
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  Die für viele Schleusen an der oberen Themse typischen Balancierbalken an der Eynsham-Schleuse in Eynsham , Oxfordshire , England. An den Toren sind die Schaufelrad-Wickelmechanismen sichtbar, die zum Betätigen der Schleusentore dienen .
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  Die oberen Tore der Jesus-Schleuse , einer Balkenschleuse am Fluss Cam in Cambridge , England.
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  200 Jahre alte Paddelausrüstung auf dem Wiener Neustädter Kanal , Österreich.
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  Wasserspareinrichtungen auf den Wasserstraßen des Birmingham-Kanals .
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  Schleusensteuerung an einem Kanal .
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  Die Schleuse Caversham an der Themse, deren Kammer fast gefüllt ist. Auf den Toren sind die hydraulischen Mechanismen zu sehen , die die Schleusentore in ihrer geöffneten Position heben und senken. Rechts davon befindet sich eines der beiden Podeste, mit denen die Tore und Schleusentore sowie das Schleusenwärterhaus bedient werden.

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• Die tiefsten Kanalschleusen Englands
• Interaktive Simulation der Schlossfunktion – diese Demonstration zeigt zur Verdeutlichung Falltürschleusen.
• Interaktives Schleusenspiel für Schüler mit ein- und zweifädigen Schleusen und Unterrichtsplänen
• Videoaufnahmen der einzigartigen Fallschleuse in Dalmuir am Forth & Clyde Canal