CN107882008A - 一种多功能调度船闸 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种多功能调度船闸，本发明要解决的技术问题是在任何时期船舶过闸的等待时间达到最小化，和船舶通过船闸闸室的时间达到最小化，本发明的技术方案是改变船闸闸室的运行面积、改变船闸的运行方式、减少排放至下游的水量的3种技术方案结合从而改变船闸通航能力的大小。

Description

一种多功能调度船闸
技术领域：
本发明涉及船闸技术领域，特别涉及一种新型调度方式船闸。
背景技术：
一个船闸闸室一次可通过多个船舶，如果闸室内船舶没有泊满，就需要花时间等待有一起通行的船舶，等待浪费了时间；如果通行的船舶太多，则需要排队等待，等待三五天、或者十天半个月；人们采用调度方式是合理安排船舶通过船闸的时间，现有技术调度方式不能从根本上解决船闸调度问题，本发明是改变船闸不同运行方式从而改变通航能力，从根本上解决船闸调度问题；
在每一个时间段，需要通过船闸的船舶数量是不相等的，有时候需要通过船闸的船舶多，有时候需要通过船闸的船舶少，常规调度方式是通航量少的时期则投入运行的船闸数量少，通航量大的时期则投入运行的船闸数量多；本发明在通航量小的时期把闸室兼有省水池的功能，在通航量大的时期不兼有省水池的功能，因此改变了通航能力的大小。
发明内容：
在通航量大、不同时期通航量变化幅度大的航道采用的一种闸室面积可变化、运行方式可变化的巨型船闸；因为巨型船闸才能具有调节不同通航量变化的作用；
一种多功能调度船闸简称为调度船闸。
本发明要解决的技术问题有：
1.常规船闸的通航能力是固定的，需要通过的船舶少了也不行，因为闸室没有泊满船舶，会浪费水资源；需要通过的船舶多也不行，需要长时间排队等待，现有技术的调度方式都无法解决这些问题；本发明不需要调度，节省调度的人力和成本，随时调节闸室面积，满足不同时期的不同通航量；
2.常规船闸船舶通过时每次排放至下游的水量是相同的，不能变化运行方式减少排放至下游的水量；本发明在通航量小的时期把闸室兼有省水池的功能，闸室全部运行其通航能力也会下降，但排放至下游的水量会减少，具有省水的效果，满足枯水期间通航量小的调度要求；
3.常规船闸的闸门是八字门，八字闸门在开启和关闭的过程需要六百多平方米面积，该面积不可以停泊船舶，成为闸室内的无效面积，该面积上万立方米的水无效地排放至下游，三峡船闸船舶通过一次的无效面积水可以发电两千多度；本发明闸门是直上直下，不存在闸室无效面积；
4.常规船闸必须在阀门打开把水排完之后才能开启闸门，导致船舶通过船闸的时间变长；本发明闸门是直上直下，在开启阀门的同时可以开启闸门，有效地减少了船舶通过船闸的时间。
本发明的技术方案是：
1.调度船闸为单线，船闸闸室由2个宽度、长度、位置高度相同的闸室按上下游方向串联布置，上游方向的闸室称为A闸室，下游方向的闸室称为B闸室，A闸室和B闸室合并为1个闸室的时候称为AB闸室；
2.在通航量小的时期B闸室下游闸门下降至低位置，停止使用B闸室下游闸门和停止使用B闸室，A闸室按常规船闸单级单线双向通行的运行方式进行工作；
3.在通航量大的时期A闸室下游闸门下降至低位置，停止使用A闸室下游闸门，A闸室和B闸室合并为1个闸室，AB闸室按常规船闸单级单线双向通行的运行方式进行工作；
4.在通航量小的枯水季节为了省水，使用A闸室上游闸门、A闸室下游闸门、B闸室下游闸门，A闸室和B闸室联合运行，A闸室和B闸室按双级单线双向通行的运行方式进行工作。
特别指出：目前世界上不存在双级单线双向通行的船闸，也不存在双级单线双向通行船闸的技术，因此本发明对双级单线双向通行船闸的技术进行说明。
附图说明：
图1是：调度船闸的结构图；
图2是：调度船闸的鸟瞰图；
图3至图11是：调度船闸双级单线双向通行工作原理顺序图；
()里的数字或字母代表图中的数字或字母，数字或字母代表()前面的名称；上游闸室(A)，下游闸室(B)，阀门一(1)，阀门二(2)，阀门三(3)，上游闸门(4)，中间闸门(5)，下游闸门(6)，上游水位(7)，下游水位(8)，液压升降杆(9)，铰链(10)，齿轮一(11)，齿条一(12)，齿轮二(13)，齿条二(14)，船闸底部结构(15)，中间浮球室(16)，下游浮球室(17)，中间浮球(18)，下游浮球(19)，河床高度线(20)，廊道一(21)，廊道二(22)，廊道三(23)，闸室墙壁(24)，导槽一(25)，导槽二(26)，导槽三(27)，导槽四(28)，去下游的船舶(X)，去上游的船舶(S)；
箭头方向(→)为水流动方向或者闸门升降方向。
具体实施方式：
结合图1图2对调度船闸结构和廊道阀门位置关系进行说明：
上游闸室(A)的底部与下游闸室(B)的底部是同一高度，上游闸室(A)的宽度、长度与下游闸室(B)的宽度、长度相同，上游闸室(A)与下游闸室(B)按上下游方向串联布置；
船闸底部结构(15)中间浮球室(16)下游浮球室(17)闸室墙壁(24)由钢筋混凝土材料建造，上游闸门(4)中间闸门(5)下游闸门(6)中间浮球(18)下游浮球(19)导槽一(25)导槽二(26)导槽三(27)导槽四(28)由金属材料建造；
上游闸门(4)由铰链(10)固定在上游闸室(A)上游方向的门槛上，由液压升降杆(9)驱动上游闸门(4)上下移动，上升至高位置为闸门关闭状态，下降至低位置为闸门打开状态；中间闸门(5)是上游闸室(A)与下游闸室(B)之间的闸门，中间闸门(5)的左边边缘和右边边缘分别安装了齿条一(12)，闸室左边边缘和右边边缘的底部分别安装了齿轮一(11)，齿轮一(11)与齿条一(12)啮合，由齿轮一(11)驱动中间闸门(5)在导槽一(25)导槽二(26)的槽内上下滑动，滑动至高位置为闸门关闭状态，滑动至低位置为闸门打开状态；下游闸门(6)是下游闸室(B)下游一端的闸门，下游闸门(6)的左边边缘和右边边缘分别安装了齿条二(14)，闸室左边边缘和右边边缘的底部分别安装齿轮二(13)，齿轮二(13)与齿条二(14)啮合，由齿轮二(13)驱动下游闸门(6)在导槽三(27)导槽四(28)的槽内上下滑动，滑动至高位置为闸门关闭状态，滑动至低位置为闸门打开状态；
中间浮球(18)是安装在中间闸门(5)的下端，与中间闸门(5)固定为一体，中间浮球(18)在中间浮球室(16)内，中间浮球(18)的浮力与中间闸门(5)的重量完全相等，这样设计的目的是齿轮一(11)对中间闸门(5)的驱动力最小；下游浮球(19)是安装在下游闸门(6)的下端，与下游闸门(6)固定为一体，下游浮球(19)在下游浮球室(17)内，下游浮球(19)的浮力与下游闸门(6)的重量完全相等，这样设计的目的是齿轮二(13)对下游闸门(6)的驱动力最小；
廊道一(21)连通上游与上游闸室(A)，廊道一(21)安装阀门一(1)；廊道二(22)连通上游闸室(A)与下游闸室(B)，廊道二(22)安装阀门二(2)；廊道三(23)连通下游闸室(B)与下游，廊道三(23)安装阀门三(3)。
调度船闸的调度方式：
1.在通航量小的时期B闸室下游闸门下降至低位置，停止使用B闸室下游闸门和停止使用B闸室，A闸室按常规船闸单级单线双向通行的运行方式进行工作；
2.在通航量大的时期A闸室下游闸门下降至低位置，停止使用A闸室下游闸门，A闸室和B闸室合并为1个闸室，AB闸室按常规船闸单级单线双向通行的运行方式进行工作；
3.在通航量小的枯水季节为了省水，使用A闸室下游闸门和B闸室下游闸门，A闸室和B闸室联合运行，A闸室和B闸室按双级单线双向通行的运行方式进行工作。
结合图3至图11对调度船闸双级单线双向通行进行说明，调度船闸双级单线双向通行一个工作循环是9个步骤，9个步骤是：
步骤1)，如图3所示，上游闸门(4)打开状态，中间闸门(5)下游闸门(6)关闭状态，阀门一(1)阀门二(2)阀门三(3)关闭状态，上游闸室(A)为上游水位(7)，下游闸室(B)为下游水位(8)，去下游的船舶(X)进入上游闸室(A)；
步骤2)，如图4所示，上游闸门(4)关闭，下游闸门(6)阀门一(1)阀门三(3)关闭状态，打开阀门二(2)的同时启动中间闸门(5)下降；常规船闸是先打开阀门把水排完之后再启动闸门打开，本发明是同时启动阀门打开和闸门打开能有效地减少船舶通过船闸的时间；上游闸室(A)的水经过阀门二(2)排放至下游闸室(B)；
步骤3)，如图5所示，上游闸室(A)水位与下游闸室(B)水位相同，为上游水位(7)与下游水位(8))之间的1/2高度水位，这时关闭阀门二(2)，中间闸门(5)下降至低位置，阀门一(1)阀门三(3)上游闸门(4)下游闸门(6)关闭状态；上游闸室(A)内去下游的船舶(X)准备行驶至下游闸室(B)；
步骤4)，如图6所示，去下游的船舶(X)已全部进入下游闸室(B)之后中间闸门(5)上升至高位置，阀门一(1)阀门二(2)上游闸门(4)关闭状态，上游闸室(A)下游闸室(B)为1/2水位，在打开阀门三(3)的同时启动下游闸门(6)下降，下游闸室(B)的水经过阀门三(3)排放至下游；
步骤5)，如图7所示，阀门一(1)阀门二(2)阀门三(3)上游闸门(4)中间闸门(5)关闭状态，上游闸室(A)为1/2水位，下游闸室(B)为下游水位(8)，下游闸门(6)下降至低位置，下游闸室(B)内去下游的船舶(X)离开闸室进入下游；
步骤6)，如图8所示，去上游的船舶(S)进入下游闸室(B)之后启动下游闸门(6)上升，当下游闸门(6)上升一半的时候就可以打开阀门二(2)和启动中间闸门(5)下降，阀门一(1)阀门三(3)上游闸门(4)关闭状态，上游闸室为1/2水位，下游闸室为下游水位(8)，上游闸室(A)的水经过阀门二(2)排放至下游闸室(B)；
步骤7)，如图9所示，上游闸室(A)与下游闸室(B)为相同水位，是上游水位(7)与下游水位(8)之间的1/4高度水位，阀门一(1)阀门二(2)阀门三(3)上游闸门(4)下游闸门(6)关闭状态，中间闸门(5)下降至低位置，下游闸室(B)内去上游的船舶(S)准备进入上游闸室(A)；
步骤8)，如图10所示，阀门二(2)阀门三(3)上游闸门(4)下游闸门(6)关闭状态，上游闸室(A)与下游闸室(B)为1/4水位，去上游的船舶(S)全部进上游闸室(A)之后上升中间闸门(5)，中间闸门(5)上升一半的时候就可以打开阀门一(1)，上游水经过阀门一(1)排放至上游闸室(A)；
步骤9)，如图11所示，上游闸室(A)水位上升至与上游水位(7)相同之后启动上游闸门(4)下降，上游闸门(4)下降至低位置，下游闸室(B)为1/4水位，阀门一(1)阀门二(2)阀门三(3)中间闸门(5)下游闸门(6)关闭状态，上游闸室(A)内去上游的船舶(S)离开闸室进入上游；
在步骤9)之后，去下游的船舶(X)进入上游闸室(A)，这时与图3相同，与步骤1)相同，从步骤1)开始，这样循环工作。
具体实施案例：
葛洲坝船闸双向通航量十年后上升至2亿吨，三十年后上升至3亿吨之后进入饱和状态，根据这一情况设计为：1号2号船闸不变，3号船闸更改修建为闸室内空宽度68米、长度560米的调度船闸，该船闸中间位置设置中间闸门(5)；该方案将永远解决葛洲坝船闸的调度问题，在任何时期船舶过闸的等待时间达到最小化；
调度船闸等待时间最少、过闸时间最快，具体调度方式是：
需要过闸船舶(以5000吨船舶为标准船舶)4～7只，运行1号船闸，
需要过闸船舶8～11只，，运行调度船闸A闸室为单级双向通行，
需要过闸船舶12～15只，运行调度船闸A闸室为单级双向通行，运行1号船闸，
需要过闸船舶16～19只，运行调度船闸AB闸室为单级双向通行，
需要过闸船舶20～23只，运行调度船闸AB闸室为单级双向通行，运行1号船闸，
需要过闸船舶24～27只，运行调度船闸AB闸室为单级双向通行，运行1号2号船闸，
枯水时期需要省水用于发电：
需要过闸船舶8～11只，运行调度船闸A、B闸室为双级单线双向通行，
需要过闸船舶12～15只，运行调度船闸A、B闸室为双级单线双向通行，运行1号船闸，
需要过闸船舶16～19只，运行调度船闸A、B闸室为双级单线双向通行，运行1号2号船闸。

Claims (2)

1.一种多功能调度船闸，其特征是：调度船闸为单线，船闸闸室由2个宽度、长度、位置高度相同的闸室按上下游方向串联布置；在通航量小的时期B闸室下游闸门下降至低位置，停止使用B闸室下游闸门和停止使用B闸室，A闸室按常规船闸单级单线双向通行的运行方式进行工作；在通航量大的时期A闸室下游闸门下降至低位置，停止使用A闸室下游闸门，A闸室和B闸室合并为1个闸室，AB闸室按常规船闸单级单线双向通行的运行方式进行工作；在通航量小的枯水季节为了省水，使用A闸室上游闸门、A闸室下游闸门、B闸室下游闸门，A闸室和B闸室联合运行，A闸室和B闸室按双级单线双向通行的运行方式进行工作；
上游闸门(4)由铰链(10)固定在上游闸室(A)上游方向的门槛上，由液压升降杆(9)驱动上游闸门(4)上下移动；中间闸门(5)是上游闸室(A)与下游闸室(B)之间的闸门，中间闸门(5)的左边边缘和右边边缘分别安装了齿条一(12)，闸室左边边缘和右边边缘的底部分别安装了齿轮一(11)，齿轮一(11)与齿条一(12)啮合，由齿轮一(11)驱动中间闸门(5)在导槽一(25)导槽二(26)的槽内上下滑动；下游闸门(6)是下游闸室(B)下游一端的闸门，下游闸门(6)的左边边缘和右边边缘分别安装了齿条二(14)，闸室左边边缘和右边边缘的底部分别安装齿轮二(13)，齿轮二(13)与齿条二(14)啮合，由齿轮二(13)驱动下游闸门(6)在导槽三(27)导槽四(28)的槽内上下滑动；
中间浮球(18)是安装在中间闸门(5)的下端，与中间闸门(5)固定为一体，中间浮球(18)在中间浮球室(16)内，中间浮球(18)的浮力与中间闸门(5)的重量完全相等；下游浮球(19)是安装在下游闸门(6)的下端，与下游闸门(6)固定为一体，下游浮球(19)在下游浮球室(17)内，下游浮球(19)的浮力与下游闸门(6)的重量完全相等；廊道一(21)连通上游与上游闸室(A)，廊道一(21)安装阀门一(1)；廊道二(22)连通上游闸室(A)与下游闸室(B)，廊道二(22)安装阀门二(2)；廊道三(23)连通下游闸室(B)与下游，廊道三(23)安装阀门三(3)。
2.如权利要求1所述的双级单线双向通行，其特征是：双级单线双向通行一个工作循环是9个步骤，9个步骤是：
步骤1)，上游闸门(4)打开状态，中间闸门(5)下游闸门(6)关闭状态，阀门一(1)阀门二(2)阀门三(3)关闭状态，上游闸室(A)为上游水位(7)，下游闸室(B)为下游水位(8)，去下游的船舶(X)进入上游闸室(A)；
步骤2)，上游闸门(4)关闭，下游闸门(6)阀门一(1)阀门三(3)关闭状态，打开阀门二(2)的同时启动中间闸门(5)下降；常规船闸是先打开阀门把水排完之后再启动闸门打开，本发明是同时启动阀门打开和闸门打开能有效地减少船舶通过船闸的时间；上游闸室(A)的水经过阀门二(2)排放至下游闸室(B)；
步骤3)，上游闸室(A)水位与下游闸室(B)水位相同，为上游水位(7)与下游水位(8))之间的1/2高度水位，这时关闭阀门二(2)，中间闸门(5)下降至低位置，阀门一(1)阀门三(3)上游闸门(4)下游闸门(6)关闭状态；上游闸室(A)内去下游的船舶(X)准备行驶至下游闸室(B)；
步骤4)，去下游的船舶(X)已全部进入下游闸室(B)之后中间闸门(5)上升至高位置，阀门一(1)阀门二(2)上游闸门(4)关闭状态，上游闸室(A)下游闸室(B)为1/2水位，在打开阀门三(3)的同时启动下游闸门(6)下降，下游闸室(B)的水经过阀门三(3)排放至下游；
步骤5)，阀门一(1)阀门二(2)阀门三(3)上游闸门(4)中间闸门(5)关闭状态，上游闸室(A)为1/2水位，下游闸室(B)为下游水位(8)，下游闸门(6)下降至低位置，下游闸室(B)内去下游的船舶(X)离开闸室进入下游；
步骤6)，去上游的船舶(S)进入下游闸室(B)之后启动下游闸门(6)上升，当下游闸门(6)上升一半的时候就可以打开阀门二(2)和启动中间闸门(5)下降，阀门一(1)阀门三(3)上游闸门(4)关闭状态，上游闸室为1/2水位，下游闸室为下游水位(8)，上游闸室(A)的水经过阀门二(2)排放至下游闸室(B)；
步骤7)，上游闸室(A)与下游闸室(B)为相同水位，是上游水位(7)与下游水位(8)之间的1/4高度水位，阀门一(1)阀门二(2)阀门三(3)上游闸门(4)下游闸门(6)关闭状态，中间闸门(5)下降至低位置，下游闸室(B)内去上游的船舶(S)准备进入上游闸室(A)；
步骤8)，阀门二(2)阀门三(3)上游闸门(4)下游闸门(6)关闭状态，上游闸室(A)与下游闸室(B)为1/4水位，去上游的船舶(S)全部进上游闸室(A)之后上升中间闸门(5)，中间闸门(5)上升一半的时候就可以打开阀门一(1)，上游水经过阀门一(1)排放至上游闸室(A)；
步骤9)，上游闸室(A)水位上升至与上游水位(7)相同之后启动上游闸门(4)下降，上游闸门(4)下降至低位置，下游闸室(B)为1/4水位，阀门一(1)阀门二(2)阀门三(3)中间闸门(5)下游闸门(6)关闭状态，上游闸室(A)内去上游的船舶(S)离开闸室进入上游。
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