CN108086281A - 一种小型杠杆式节能升船机及其运作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小型杠杆式节能升船机及其运作方法，适用于小型挡水建筑物的船舶通航，升船机包括沿上游到下游依次连通的上游引航道、上闸首、船厢室段、下闸首以及下游引航道，其特征在于，所述船厢室段包括杠杆、传动轴以及圆筒型承船厢，其中，所述传动轴为驱动制动结构，两端连接坝体或者坚实基岩，传动轴上与所述杠杆的中部刚性连接；所述圆筒型承船厢包括两个，分别连接在杠杆的两端。本发明既可用于船舶的单向通航，也可双向通航，提高船舶通航效率；且利用杠杆原理，实现上、下游船舶重力势能的相互转换，大大节约了运转能耗。

Description

一种小型杠杆式节能升船机及其运作方法

技术领域

本发明涉及水利工程技术领域，特别涉及一种小型杠杆式节能升船机及其运作方法。

背景技术

我国的山区河流修建了大量的大坝等挡水建筑物，为解决挡水建筑物上、下游船舶的通航问题，需修建通航建筑物(船闸或升船机)。船闸运转耗水量较大，且运输效率低。相比船闸，升船机可适应较高的水头，耗水量很小，通航效率高，但是，投资高，技术难度大。传统升船机单次提升消耗能量高，对于水头较低的小型工程，经济性差。

升船机按承船厢的运行线路主要分为垂直升船机和斜面升船机。

专利申请号201310729380.8，公开了一种水电站垂直升船机，属于典型的垂直升船机，运转消耗能量高，对于水头较低的小型挡水建筑物，经济性较差。

专利申请号201420806163.4，公开了一种双向斜面升船机，可以实现双向通航，运转虽然比垂直升船机经济，施工、管理、维修也方便，但需要具有适宜的地形条件，运行线路也更长，运转周期较长，运输效率较低。

发明内容

针对传统垂直升船机存在的运转能耗高，传统斜面升船机存在的运行线路长、运输效率较低等问题，本发明提供了适用于小型挡水建筑物通航的一种小型杠杆式节能升船机，实现在通航过程中，节约运转能耗、缩短运行线路和提升通航效率。

为了实现上述技术目的，本发明是通过如下技术方案予以实现的：

一种小型杠杆式节能升船机，适用于小型挡水建筑物的船舶通航，包括沿上游到下游依次连通的上游引航道、上闸首、船厢室段、下闸首以及下游引航道，所述船厢室段包括杠杆、传动轴以及圆筒型承船厢，其中，所述传动轴为驱动制动结构，两端连接坝体或者坚实基岩，传动轴上与所述杠杆的中部刚性连接；所述圆筒型承船厢包括两个，分别连接在杠杆的两端；

每个圆筒型承船厢的两侧均设有可开闭厢门；

所述上闸首包括第一上闸首、第二上闸首，所述下闸首包括第一下闸首和第二下闸首；所述第一上闸首和第一下闸首之间通过杠杆一端的圆筒型承船厢对接，第二上闸首和第二下闸首通过杠杆另一端的圆筒型承船厢对接；

每个闸首均包括检修门槽、第一闸门、输排水***、闸室以及第二闸门；

所述闸室的底部设有导轨，导轨上设有承船底座，承船底座包括：连接在导轨上的底板，底板的四周设有滚轮、以及设置在底板上将船体固定在底板上的船体固定件。

所述上闸室底部高程为以95%保证率确定的上游水位；所述下闸室底部高程为以95%保证率确定的下游水位。

所述闸室的宽度是所述圆筒型承船厢直径的2~5倍。

所述杠杆为可伸缩杠杆。

所述船体固定件为绳索。

一种所述小型杠杆式节能升船机完成船舶自引航道进入与之对接的圆筒型承船厢的运作方法，包括以下几个步骤：

S1、通过控制动力***转动所述传动轴，使两个圆筒型承船厢，一个与第一上闸首对接，一个与第二下闸首对接；

S2、上游船舶通过上游引航道，到达第一上闸首处停船等待；同时，下游船舶通过下游引航道，到达第二下闸首停船等待；

S3、运用第一上闸首中的输排水***调整水位，使得第一上闸首中的闸室水位与上游引航道水位保持一致；

S4、开启第一上闸首的第一闸门，船舶驶入第一上闸首的闸室中，然后关闭第一上闸首的第一闸门；再次运用第一上闸首中的输排水***，将水自第一上闸首的闸室全部抽至上游引航道中，船舶随水位降落至第一上闸首闸室底部的承船底座上，通过船体固定件将船舶与承船底座相固定；此时，第一上闸首的第二闸门开启，圆筒型承船厢的厢门开启，承船底座将船舶沿导轨运输至圆筒型承船厢内，进入后关闭第一上闸首的第二闸门和圆筒型承船厢厢门，完成船舶自上游引航道进入与之对接的圆筒型承船厢的运作；

下游船舶进入与之对接的圆筒型承船厢的过程和步骤S3~步骤S4中上游船舶进入与之对接的圆筒型承船厢的运作过程一致。

若上游船舶重量比下游船舶重量大，则伸缩杠杆调节力臂，调整受力，且动力***发挥制动作用，使传动轴缓慢加速至合适速度后保持匀速转动，直至与第一上闸首对接的圆筒型承船厢整体转动至与第一下闸首对接；

若下游船舶重量比上游船舶重量大，则伸缩杠杆调节力臂，调整受力，且动力***发挥驱动作用，使传动轴缓慢加速至合适速度后保持匀速转动，直至与第一上闸首对接的圆筒型承船厢整体转动至与第一下闸首对接。

有益效果：

本发明一种小型杠杆式节能升船机相对于现有升船机具有以下几个有益效果：

第一、杠杆式主体结构利用杠杆原理实现通航过程中上、下游船舶重力势能的相互转换，大大节约运转耗能，解决了传统升船机运转能耗高、经济性差的问题。

第二，船舶进入承船厢后随杠杆结构的转动完成升降，运行线路短，解决了已有斜面升船机运行线路长、运转周期长的问题。

第三，能够很好地适应通航压力，既能单向通航，也能双向过坝通航，缩短了船舶等待时间，提高了通航效率。其四，圆筒型承船厢及承船底座，保证船舶的平稳运输。

第四、本发明利用杠杆原理，可根据杠杆两端重量差值伸缩杠杆调节力臂，调整受力，且传动轴兼具驱动和制动功能，适应性更强。

第五、本发明采用干运，杠杆末端承受荷载较湿运更小，进一步节约能耗。

第六、本发明可普遍适用于小型挡水建筑物的上、下游船舶通航。

附图说明

图1为本发明小型杠杆式节能升船机的俯视图；

图2为本发明小型杠杆式节能升船机的立体图；

图3为本发明船厢室段的结构示意图；

图4为本发明的第一上闸首及其连接部分放大示意图；

图5为本发明的承船底座的结构示意图；

图6为本发明的圆筒型承船厢工作原理图。

其中，1为上游引航道；2为下游引航道； 5为杠杆；6为传动轴；7为圆筒型承船厢；

31为第一上闸首；32为第二上闸首；

311为第一上闸首中的检修门槽；312为第一上闸首中的第一闸门；313为第一上闸首中的输排水***；314为第一上闸首中的闸室；315为第一上闸首中的第二闸门；

321为第二上闸首中的检修门槽；322为第二上闸首中的第一闸门；323为第二上闸首中的输排水***；324为第二上闸首中的闸室；325为第二上闸首中的第二闸门；

41为第一下闸首；42为第二下闸首；

411为第一下闸首中的检修门槽；412为第一下闸首中的第一闸门；413为第一下闸首中的输排水***；414为第一下闸首中的闸室；415为第一下闸首中的第二闸门；

421为第二下闸首中的检修门槽；422为第二下闸首中的第一闸门；423为第二下闸首中的输排水***；424为第二下闸首中的闸室；425为第二下闸首中的第二闸门。

具体实施方式

如图1~图6所示，本发明公开了一种小型杠杆式节能升船机，适用于小型挡水建筑物的船舶通航，包括沿上游到下游依次连通的上游引航道1、上闸首、船厢室段、下闸首以及下游引航道2，所述船厢室段包括杠杆5、传动轴6以及圆筒型承船厢7，所述杠杆5与传动轴6刚性连接，且杠杆5的两端杠杆臂长可伸缩，保证圆筒型承船厢7能与闸室底面任意位置对接，且可在运作过程中调整受力。

所述传动轴6为驱动制动结构，两端连接坝体或者坚实基岩，传动轴6与所述杠杆5的中部刚性连接；所述圆筒型承船厢包括两个，分别连接在杠杆5的两端；

每个圆筒型承船厢的两侧均设有可开闭厢门；

所述上闸首包括第一上闸首31、第二上闸首32，所述下闸首包括第一下闸首41和第二下闸首42；所述第一上闸首31和第一下闸首41之间通过杠杆一端的圆筒型承船厢7对接，第二上闸首32和第二下闸首42通过杠杆另一端的圆筒型承船厢7对接；

每个闸首均包括检修门槽、第一闸门、输排水***、闸室以及第二闸门；

所述闸室的底部设有导轨，导轨上设有承船底座，承船底座包括：连接在导轨上的底板，底板的四周设有滚轮、以及设置在底板上将船体固定在底板上的船体固定件。

作为本实施例小型杠杆式节能升船机技术方案的进一步优选，所述上闸室底部高程为以95%保证率确定的上游水位；所述下闸室底部高程为以95%保证率确定的下游水位，以防止水位低于闸室底部。

作为本实施例小型杠杆式节能升船机技术方案的进一步优选，所述闸室的宽度是所述圆筒型承船厢直径的2~5倍。闸室空间很大，可以有很多条船排队，也就是说，厢内船只出去，在闸室里面排队等候的船只可以紧接着进船厢。

作为本实施例小型杠杆式节能升船机技术方案的进一步优选，所述杠杆为可伸缩杠杆。

作为本实施例小型杠杆式节能升船机技术方案的进一步优选，所述船体固定件为绳索。

本发明还公开了一种利用本发明所述小型杠杆式节能升船机完成船舶自引航道进入与之对接的圆筒型承船厢的运作方法，包括以下几个步骤：

S1、通过控制动力***转动所述传动轴，使两个圆筒型承船厢7，一个与第一上闸首31对接，一个与第二下闸首42对接；

S2、上游船舶通过上游引航道1，到达第一上闸首31处停船等待；同时，下游船舶通过下游引航道2，到达第二下闸首42处停船等待；

S3、运用第一上闸首31中的输排水***调整水位，使得第一上闸首31中的闸室水位与上游引航道1水位保持一致；

S4、开启第一上闸首31的第一闸门，船舶驶入第一上闸首31的闸室中，然后关闭第一上闸首31的第一闸门；再次运用第一上闸首31中的输排水***，将水自第一上闸首31的闸室全部抽至上游引航道1中，船舶随水位降落至第一上闸首31闸室底部的承船底座上，通过船体固定件将船舶与承船底座相固定；此时，第一上闸首31的第二闸门开启，圆筒型承船厢7的厢门开启，承船底座将船舶沿导轨运输至圆筒型承船厢7内，进入后关闭第一上闸首31的第二闸门和圆筒型承船厢7厢门，完成船舶自上游引航道进入与之对接的圆筒型承船厢的运作。下游船舶进入与之对接的圆筒型承船厢的过程和步骤S3~步骤S4中上游船舶进入与之对接的圆筒型承船厢的运作过程一致。

进一步的，若上游船舶重量比下游船舶重量大，则伸缩杠杆调节力臂，调整受力，且动力***发挥制动作用，使传动轴6缓慢加速至合适速度后保持匀速转动，直至与第一上闸首31对接的圆筒型承船厢整体转动至与第一下闸首41对接；

若下游船舶重量比上游船舶重量大，则动力***发挥驱动作用，使传动轴6缓慢加速至合适速度后保持匀速转动，直至与第一上闸首32对接的圆筒型承船厢整体转动至与第一下闸首42对接。

船舶经上游引航道自第二上闸首32到达第二下闸首42的运行过程，原理与自第一上闸首31运达至第一下闸首41相同，同理，船舶自第一下闸首41进入与之对接的圆筒型承船厢的运行过程与船舶自第二下闸首42进入与之对接的圆筒型承船厢的运行过程相同，在此不再赘述。

如图6所示，本发明实施例中公开的一种小型杠杆式节能升船机的圆筒型承船厢工作原理。

初始时，圆筒型承船厢内承船底座保持水平，记为A-A；主体结构旋转θ角度，厢内承船底座依然保持水平，记为A’- A’。承船底座上固定船舶在旋转过程中始终平稳。圆筒型承船厢及承船底座保证了在杠杆旋转过程中船舶平稳安全。

本发明既可用于船舶的单向通航，也可双向通航，提高船舶通航效率；且利用杠杆原理，实现上、下游船舶重力势能的相互转换，大大节约了运转能耗；圆筒型承船厢及承船底座保证在杠杆旋转过程中船舶平稳安全；可伸缩杠杆保证圆筒型承船厢能与闸室底面任意位置对接，且可在运作过程中调整受力。

Claims (7)

1.一种小型杠杆式节能升船机，适用于小型挡水建筑物的船舶通航，包括沿上游到下游依次连通的上游引航道、上闸首、船厢室段、下闸首以及下游引航道，其特征在于，所述船厢室段包括杠杆、传动轴以及圆筒型承船厢，其中，所述传动轴为驱动制动结构，两端连接坝体或者坚实基岩，传动轴上与所述杠杆的中部刚性连接；所述圆筒型承船厢包括两个，分别连接在杠杆的两端；

每个圆筒型承船厢的两侧均设有可开闭厢门；

所述上闸首包括第一上闸首、第二上闸首，所述下闸首包括第一下闸首和第二下闸首；所述第一上闸首和第一下闸首之间通过杠杆一端的圆筒型承船厢对接，第二上闸首和第二下闸首通过杠杆另一端的圆筒型承船厢对接；

每个闸首均包括检修门槽、第一闸门、输排水***、闸室以及第二闸门；

所述闸室的底部设有导轨，导轨上设有承船底座，承船底座包括：连接在导轨上的底板，底板的四周设有滚轮、以及设置在底板上将船体固定在底板上的船体固定件。

2.根据权利要求1所述的小型杠杆式节能升船机，其特征在于，所述上闸室底部高程为以95%保证率确定的上游水位；所述下闸室底部高程为以95%保证率确定的下游水位。

3.根据权利要求1所述的小型杠杆式节能升船机，其特征在于，所述闸室的宽度是所述圆筒型承船厢直径的2~5倍。

4.根据权利要求1所述的小型杠杆式节能升船机，其特征在于，所述杠杆为可伸缩杠杆。

5.根据权利要求1所述的小型杠杆式节能升船机，其特征在于，所述船体固定件为绳索。

6.一种利用权利要求1所述小型杠杆式节能升船机完成船舶自引航道进入与之对接的圆筒型承船厢的运作方法，其特征在于，包括以下几个步骤：

S1、通过控制动力***转动所述传动轴，使两个圆筒型承船厢，一个与第一上闸首对接，一个与第二下闸首对接；

S2、上游船舶通过上游引航道，到达第一上闸首处停船等待；同时，下游船舶通过下游引航道，到达第二下闸首停船等待；

S3、运用第一上闸首中的输排水***调整水位，使得第一上闸首中的闸室水位与上游引航道水位保持一致；

S4、开启第一上闸首的第一闸门，船舶驶入第一上闸首的闸室中，然后关闭第一上闸首的第一闸门；再次运用第一上闸首中的输排水***，将水自第一上闸首的闸室全部抽至上游引航道中，船舶随水位降落至第一上闸首闸室底部的承船底座上，通过船体固定件将船舶与承船底座相固定；此时，第一上闸首的第二闸门开启，圆筒型承船厢的厢门开启，承船底座将船舶沿导轨运输至圆筒型承船厢内，进入后关闭第一上闸首的第二闸门和圆筒型承船厢厢门，完成船舶自上游引航道进入与之对接的圆筒型承船厢的运作；

下游船舶进入与之对接的圆筒型承船厢的过程和步骤S3~步骤S4中上游船舶进入与之对接的圆筒型承船厢的运作过程一致。

7.根据权利要求6所述小型杠杆式节能升船机完成船舶自引航道进入与之对接的圆筒型承船厢的运作方法，其特征在于：

若上游船舶重量比下游船舶重量大，则伸缩杠杆调节力臂，调整受力，且动力***发挥制动作用，使传动轴缓慢加速至合适速度后保持匀速转动，直至与第一上闸首对接的圆筒型承船厢整体转动至与第一下闸首对接；

若下游船舶重量比上游船舶重量大，则伸缩杠杆调节力臂，调整受力，且动力***发挥驱动作用，使传动轴缓慢加速至合适速度后保持匀速转动，直至与第一上闸首对接的圆筒型承船厢整体转动至与第一下闸首对接。