A vízi járművek különböző szintmagasságú vízfelületek közötti felemelésére és lesüllyesztésére akkor van szükség,
- ha a hajózható vízterek szintje eleve különböző magasságban fekszik,
- ha a természetes vizeket visszaduzzasztják,
- ha a mesterséges vízi utakat nem lehet azonos tengerszint feletti magasságban vezetni.

A műveletnek számos megoldása ismert. Ebben az áttekintésben elsősorban a lehetséges változatokat és működési elveket igyekszem bemutatni, nem törekedve a technikai jellemzők részletezésére.

A szintváltoztatás első jól működő megoldása, a ma is használt zsilip alapváltozata Kínában született meg több, mint ezer évvel ezelőtt (984). Közvetett bizonyítékok alapján valószínűleg a rómaiak is ismerték. Alkalmazása ma is világszerte általános, számtalan méretben és technikai megoldással működtetik.
Az alapváltozat működési elvének számítógépes animációja:

A hajózsilip működése, forrás: Youtube

Az alábbiakban a hajóemelés/lesüllyesztés további, többnyire különleges megoldásairól lesz szó, közöttük speciális zsilipekről is.

KÖRZSILIP
A körzsilipek kamrája kettőnél több kijárattal rendelkezik. Pl. a németországi Emden város körzsilipének négy zsilipkapuja négy csatorna találkozását és hajózható összeköttetését teszi lehetővé, amelyek vízszintje is különböző lehet. A szabályos kör alakú kamra megkönnyíti a hajók elfordulását, így azok az egyik csatornából a másikba is át tudnak jutni. Látványos légifotóján jól kivehető a kamra és a csatornák. A zsilipet teljes mértékben a szabadidős hajók és csónakok használják, az áruszállításban nincs szerepe.  

Szerző: Bin im Garten - Eigenes Werk, CC BY-SA 3.0,

Az 1982-1989 között végrehajtott teljes felújítás során kiépítették a zsilipkapuk elektromos vezérlését is.

KESZONZSILIP
A keszonzsilip egyfajta csatornazsilip, melynél egy ún. keskeny hajó egy vízmentesen lezárt kamrába (keszonba) úszik be, aztán a kamrát a csatorna két különböző vízszintje között felemelik, vagy lesüllyesztik. A 18. század végén a csatornahajók hagyományos zsilipekben, nagy szintkülönbségű emelésével és lesüllyesztésével együtt járó nagy vízveszteség kiküszöbölésére fejlesztették ki.

 Forrás: By Ayack and words added by user:geni taken from en:Image:Mod Caisson lock Geni.png author en:user:Old Moonraker - Ici, CC BY 2.5

A keszont megfelelő megoldásnak tekintették, de aztán kiderült, hogy az akkori technológia nem volt elég fejlett egy ilyen szerkezet gazdaságos megvalósításához.

HAJÓLIFTEK / HAJÓEMELŐK

A hajólift vagy hajóemelő (németül: Schiffshebewerk) olyan szerkezet, amely a vízi járműveket két különböző magasság között szállítja, és amely a zsilip és a ferde síkú csatorna alternatívájának tekinthető.

A szállítás történhet vízből kiemelve, és vízen is:

SZÁLLÍTÁS VÍZ NÉLKÜL

A szárazon történő szállításnál a hajót kiemelik a vízről, átszállítják a legyőzendő emelkedőn, majd ismét visszajuttatják a vízre. Ennek előnye, hogy további víz használata nélkül csak a hajó és a rakomány súlyát kell mozgatni, és a művelet nem befolyásolja, azaz nem csökkenti a felvíz mennyiségét. Nagyobb hajóknál hátrány lehet a hajótörzs sérülésének veszélye, amennyiben azt nem kifejezetten a szárazon történő szállításhoz alakították ki. 

A módszer legegyszerűbb megoldása, amikor a hajót a szárazföldön egy siklópályán vontatják a céljához. A súrlódási ellenállás csökkentése érdekében a ferde felületet fagerendákkal rakták ki, vagy görgőket építettek bele. Ilyen megoldást már az ókori Egyiptomban is alkalmaztak.

A hajót egy speciális felépítésű és síneken mozgatott szállítókocsi segítségével is ki lehet húzni a vízből és átvontatni az emelkedőn. Az ilyen megoldást hajóvasútnak is szokták nevezni. Egy ilyen szerkezetet működtetnek pl. Lengyelországban az Elbląski csatornán.
Szerző: Wsombeck in der Wikipedia auf Deutsch - Übertragen aus de.wikipedia nach Commons., Gemeinfrei

SZÁLLÍTÁS VÍZZEL EGYÜTT

A vízzel együtt történő szállítás hátránya, hogy nem csak a hajó tömegét kell felemelni, hanem a hajót hordozó jelentős mennyiségű víz, valamint az azt tartalmazó kád tömegét is. Arkhimédész elve alapján azonban a szállítandó tömeg független a hajó tömegétől, mert az mindig kiszorítja a saját súlyának megfelelő vizet. Emiatt az egyensúlyt egy ellensúly alkalmazásával (pl. ellenkező irányban haladó kádakkal) olyan finoman be lehet állítani, hogy a mozgatott tömeghez képest a meghajtás teljesítményét alacsony szinten lehet tartani.

A keszonzsilipnél, a hajóliftnél, illetve a ferde síkú csatornánál a hajót hordozó kamra/kád maga emelkedik és süllyed.

A hajóliftek csoportosítása a szállítás iránya szerint:

Hosszirányú szállítás

Hosszirányú szállításnál a hajót a lejtős felületen a szokásos haladás irányában vontatott káddal együtt mozgatják. A hosszirányú szállítás a legegyszerűbb megoldás, de csak viszonylag kis emelkedésnél alkalmazható. Példaként a francia Ronquières ferde síkú felvonója szolgálhat.

Forrás: Der ursprünglich hochladende Benutzer war Boerkevitz in der Wikipedia auf Französisch - Übertragen aus fr.wikipedia nach Commons. Transfer was stated to be made by User:Flamenc., CC BY-SA 3.0,

A ferde síkú csatorna speciális megoldása az ún. vízlejtő (water slope), melynél a hajó szintén ferde síkú csatornában mozog, de az előző megoldásnál látott kád nélkül. A hajót és az azt hordozó víztömeget egy, a csatorna keresztmetszetéhez pontosan illeszkedő tolólap tolja fel a csatorna magasabb pontjára, egy felül nyitott dugattyú módjára. A tolólapot a csatorna két oldalán haladó nagy teljesítményű erőgépek mozgatják. Ilyen megoldás látható a franciaországi Montechben, a Garonne csatornán, és Fonserannesban a Canal du Midin, de már egyik sem üzemel.

Keresztirányú szállítás
A hajót hordozó kád egy, az eredeti haladási irányra merőleges lejtős pályán utazik fel és le.

Franciaországban a Saint-Louis/Arzviller hajóemelő a Rajna-Marne csatorna részét képezi. 1969 óta üzemel, és a 44,55 m-es szintkülönbséggel 17 korábbi hagyományos zsilipet helyettesít. A létesítmény lényege egy görgőkre szerelt, vízzel töltött és kötelek által mozgatott kád, melyet két ellensúly tart egyensúlyban. A vízzel töltött kád súlya 900 tonna, a lejtőn elektromos csörlők mozgatják a két csatornaszakasz között. A lejtő tetején a belépéstől az alsó csatornán történő kilépésig mindössze 25 percre van szükség, amiből a kád mozgása mintegy 4 percig tart.

Eredetileg a csatornákon bonyolított teherforgalom gyorsítása érdekében létesítették, de nem sokkal később a teherforgalom nagy részét a vízi szállítástól a gazdaságosabb közúti és a vasúti szállítás vette át. Manapság ezért a létesítményt főleg szabadidős hajók használják, amiből a hajólift tisztességes bevételre tesz szert.

Forrás: Von User Calips on fr.wikipedia - Photographie prise par GIRAUD Patrick, CC BY-SA 1.0,

Függőleges mozgatás

A függőleges működésű hajóemelőkben a hajókat hordozó kádak - az igazi liftekhez hasonlóan - függőlegesen mozognak fel és le. Megjelenésükre jellemző a magas és hosszú betonszerkezet, hiszen nagy szintkülönbségeket kell legyőzniük, és a kádnak akár 100 m hosszú hajót is be kell tudni fogadnia. Az alábbi fotó előterében a németországi Niederfinow 1934-ben üzembe helyezett régi, de még működő, a háttérben pedig a 2022-ben átadott új hajóliftje látható.

Szerző: Ralf Roletschek - Eigenes Werk, GFDL 1.2,

A különböző hajtási megoldások és súlykiegyenlítési módok röviden:
- Vízballaszt-hajtás: a felső kádba több vizet juttatnak, a többletsúly emeli fel a másik kádat, vagy az ellensúlyt
- Hidraulikus hajtás: a kádakat hidraulikus szivattyúk által működtetett dugattyúk mozgatják
- Elektromos hajtás: az 1917 után létesített lifteket már elektromotorok működtetik
- Ellensúlyok: ma már csaknem az összes hajóliftben a kád súlyát ellensúlyokkal egyenlítik ki
- Iker- és kettős hajóemelők: ha az ellensúlyt is egy kád képezi, akkor ikerliftről beszélünk. Ha a két kád egymástól függetlenül mozog, akkor kettős hajólift a neve.

Rotációs mozgatás: a Falkirki kerék Skóciában

A jelenleg egyetlen eddig megépített rotációs hajóemelő kerék Skóciában működik, mely a Forth and Clyde, illetve Union csatorna között létesít összeköttetést. A 2002-ben üzembe helyezett Falkirk kerék különlegessége, hogy nem a teherszállítást, hanem kizárólag a szabadidős hajózást szolgálja, és turisztikai attrakciónak is szánták. A működés elve: a hajó beúszik az alsó gondola kádjába, utána a kád végét lezárják, a kerék 180 fokos elfordulása után a hajó a felső csatornán folytathatja az útját. A művelet fordított irányban is működik. 

Forrás: Famine at en.wikipedia, CC BY-SA 3.0,

A rotációs építési mód konstrukciós előnye, hogy a forgó mozgásban érintett részegység – szabályozott vízszintet feltételezve - minden időpontban egyensúlyban van, mivel a két kád tömege megegyezik, és így az emelési művelethez csak a tömeg kezdeti tehetetlenségét, valamint a súrlódást kell legyőzni.