CN104631413B - 一种单级四线连通的船闸 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种单级四线连通的船闸。本发明要解决的问题是单级至七级船闸浪费了很多的水。本发明的技术方案是四个单级船闸的闸室是连通的，连通的水管有阀门；A闸室的水可以排放至B闸室或者C闸室或者D闸室，B闸室的水可以排放至A闸室或者C闸室或者D闸室，C闸室的水可以排放至A闸室或者B闸室或者D闸室，D闸室的水可以排放至A闸室或者B闸室或者C闸室；一个闸室的水不需要排放至另一个闸室的时候，这两个闸室之间连通的水管有阀门关闭。水资源越来越短缺，所以全中国凡是需要修建的四线船闸，或者已经存在的单级多线船闸，都可以修建为或者改建为单级四线连通的船闸。

Description

一种单级四线连通的船闸
技术领域：
本发明涉及一种水工建筑物，特别涉及一种船只通过水坝的船闸。
背景技术：
目前多级船闸是：上一级闸室的水排放至下一级闸室，这样浪费了很多的水；船只从一个闸室移动到另一个闸室需要时间，通过多级闸室就需要很多的时间；每增加一级需要增加一级闸室的工程量成本；本发明能解决这3个问题。本发明主要用于需要修建四线船闸的地方，大幅降低船闸排放至下游的水量，也可以用于已经存在的单级三线船闸进行改进。
发明内容：
单级四线连通的船闸是指，四个单级船闸的闸室是连通的，四个闸室的水是可以互相排放的。本发明要解决的技术问题是：把单级船闸排放至下游的水量降低到与八级船闸相同的低排水量。
为了便于以下描述，把四个单级船闸闸室第一个称为A闸室，第二个称为B闸室，第三个称为C闸室，第四个称为D闸室。
为了解决上述问题，本发明采用如下技术方案：在四个单级船闸闸室底部用水管连通，在连通水管有多个阀门，这样，四个闸室成为一个连通器，A闸室的水可以排放至B闸室或者C闸室或者D闸室，B闸室的水可以排放至A闸室或者C闸室或者D闸室，C闸室的水可以排放至A闸室或者B闸室或者D闸室，D闸室的水可以排放至A闸室或者B闸室或者C闸室；一个闸室的水不需要排放至另一个闸室的时候，这两个闸室之间连通的水管有阀门关闭。
本发明的有益效果是：1.单级四线连通的船闸，能超过七级常规船闸的节水效果；2.单级四线连通的船闸只有四个闸室，比七级四线船闸节省二十四个闸室的工程成本；3.船只通过单级四线连通的船闸不需要从一个闸室移动至另一个闸室，因此船只通过船闸的时间远远少于通过七级船闸；4.单级四线连通的船闸与单级至七级常规船闸的排水量比较，把闸室面积乘以总水头高度的体积水量设为1，其排放至下游的水量分别比较为
船闸类型 单向通行排放至下游水量 双向通行排放至下游水量
单级四线连通的船闸 1/4 1/8
单级船闸 1 1/2
二级船闸 1/2 1/2
三级船闸 1/3 1/2
四级船闸 1/4 1/2
五级船闸 1/5 1/2
六级船闸 1/6 1/2
七级船闸 1/7 1/2
双向通行的排水量每两次是不相同的，所以采用上行后下行或者下行后上行2次通行排放至下游的水量除以2；单向通行的每次通过的排水量是相等的。从上表格可以看出，排放至下游水量最少的是单级四线连通的船闸双向通行排水量！所以，全中国凡是需要修建的四线船闸，或者已经存在的单级多线船闸，都可以修建为或者改建为单级四线连通的船闸。
本发明的的特征是：船闸为四线，每线为单级，四个单级船闸的闸室是连通的，连通的水管有阀门；这样，A闸室的水可以排放至B闸室或者C闸室或者D闸室，B闸室的水可以排放至A闸室或者C闸室或者D闸室，C闸室的水可以排放至A闸室或者B闸室或者D闸室，D闸室的水可以排放至A闸室或者B闸室或者C闸室；一个闸室的水不需要排放至另一个闸室的时候，这两个闸室之间连通的水管有阀门关闭。常规船闸两个闸室之间排放的水，是从上一级闸室的水排放至相邻的下一级闸室，排放的水流方向是固定的，不可以反方向排放。本发明的四个闸室之间排放的水流方向不是固定的，是可以正反方向排放的，A闸室的水排放至B闸室，B闸室的水可以反方向排放至A闸室；A闸室的水排放至C闸室，C闸室的水可以反方向排放至A闸室；A闸室的水排放至D闸室，D闸室的水可以反方向排放至A闸室；B闸室的水排放至C闸室，C闸室的水可以反方向排放至B闸室；B闸室的水排放至D闸室，D闸室的水可以反方向排放至B闸室；C闸室的水排放至D闸室，D闸室的水可以反方向排放至C闸室。本发明的四个闸室之间的距离并不要求相邻，连通的水管长度可以延长，四个闸室之间的任何距离都可以用水管连通。
附图说明：
图1至图12是单级四线连通的船闸工作原理顺序图。
附图标记代码：A闸室A，B闸室B，C闸室C，D闸室D，下游水位0四分之一水位01四分之二水位02四分之三水位03上游水位04在四个闸室位置是相同的，所以每个图中仅在闸室A标出。去下游的船只一X1船只二X2船只三X3船只四X4，去上游的船只五S1船只六S2船只七S3船只八S4，A闸室上游水进水阀门一1，B闸室上游水进水阀门二2，C闸室上游水进水阀门三3，D闸室上游水进水阀门四4，A闸室水排放至下游阀门五5，B闸室水排放至下游阀门六6，C闸室水排放至下游阀门七7，D闸室水排放至下游阀门八8，闸室A闸室B闸室C闸室D由连通水管15连通，连通水管有阀门九9阀门十10阀门十一11阀门十二12阀门十三13阀门十四14。水流箭头方向一J1箭头方向二J2箭头方向三J3箭头方向四J4箭头方向五J5箭头方向六J6箭头方向七J7箭头方向八J8箭头方向九J9箭头方向十J10箭头方向十一J11箭头方向十二J12箭头方向十三J13箭头方向十四J14，A闸室上游闸门Z1，B闸室上游闸门Z2，C闸室上游闸门Z3，D闸室上游闸门Z4，A闸室下游闸门M1，B闸室下游闸门M2，C闸室下游闸门M3，D闸室下游闸门M4。
特别指出，连通四个闸室的水管15和连通水管有阀门九9阀门十10阀门十一11阀门十二12阀门十三13阀门十四14是本发明的物体特征。
具体实施方式：
在四个单级船闸的闸室底部用水管连通，连通的水管有多个阀门，这样，四个闸室成为一个连通器，A闸室的水可以排放至B闸室或者C闸室或者D闸室，B闸室的水可以排放至A闸室或者C闸室或者D闸室，C闸室的水可以排放至A闸室或者B闸室或者D闸室，D闸室的水可以排放至A闸室或者B闸室或者C闸室；一个闸室的水不需要排放至另一个闸室的时候，这两个闸室之间连通的水管有阀门关闭。闸室在每一次排水或进水的水位下降或上升都是下游水位至上游水位的四分之一高度。每一个工作循环有个12步骤，12个步骤分别由12个图标出，以下结合附图对单级四线连通的船闸工作原理进行说明：
图1是：步骤1)、A闸室是四分之三水位03，闸室内是去下游的船只一X1；B闸室是四分之一水位01，闸室内是去下游的船只二X2；C闸室是四分之三水位03，闸室内是去上游的船只七S3；D闸室是四分之一水位01，闸室内是去上游的船只八S4。阀门一1阀门二2阀门四4阀门五5阀门七7阀门八8阀门十10阀门十一11阀门十二12关闭状态，阀门三3阀门六6阀门九9阀门十三13阀门十四14打开状态。A闸室的水按箭头方向九J9箭头方向十三J13箭头方向十四J14排放至D闸室，B闸室的水按箭头方向六J6排放至下游，上游水按箭头方向三J3排放至C闸室。
图2是：步骤2)、A闸室是四分之二水位02，闸室内是去下游的船只一X1；B闸室是下游水位0，闸室内是去下游的船只二X2；C闸室是上游水位04，闸室内是去上游的船只七S3；D闸室是四分之二水位02，闸室内是去上游的船只八S4。阀门状态与步骤1)相同。B闸室下游闸门M2打开，去下游的船只二X2离开B闸室；C闸室上游闸门Z3打开，去上游的船只七S3离开C闸室。
图3是：步骤3)、四个闸室的水位与步骤2)相同。A闸室内是去下游的船只一X1，去上游的船只六S2进入B闸室，去下游的船只三X3进入C闸室，D闸室内是去上游的船只八S4。阀门一1阀门二2阀门三3阀门四4阀门五5阀门六6阀门七7阀门八8阀门十一11阀门十四14关闭状态，阀门九9阀门十10阀门十二12阀门十三13打开状态。A闸室的水按箭头方向九J9箭头方向十三J13箭头方向十J10排放至B闸室，C闸室的水按箭头方向十二J12排放至D闸室。
图4是：步骤4)、A闸室是四分之一水位01，闸室内是去下游的船只一X1；B闸室是四分之一水位01，闸室内是去上游的船只六S2；C闸室是四分之三水位03，闸室内是去下游的船只三X3；D闸室是四分之三水位03，闸室内是去上游的船只八S4。阀门一1阀门二2阀门三3阀门六6阀门七7阀门八8阀门九9阀门十二12阀门十四14关闭状态，阀门四4阀门五5阀门十10阀门十一11阀门十三13打开状态。A闸室的水按箭头方向五J5排放至下游，C闸室的水按箭头方向十一J11箭头方向十三J13箭头方向十J10排放至B闸室，上游水按箭头方向四J4排放至D闸室。
图5是：步骤5)、A闸室是下游水位0，闸室内是去下游的船只一X1；B闸室是四分之二水位02，闸室内是去上游的船只六S2；C闸室是四分之二水位02，闸室内是去下游的船只三X3；D闸室是上游水位04，闸室内是去上游的船只八S4。阀门状态与步骤4)相同。A闸室下游闸门M1打开，去下游的船只一X1离开A闸室；D闸室上游闸门Z4打开，去上游的船只八S4离开D闸室。
图6是：步骤6)、四个闸室的水位与步骤5)相同。去上游的船只五S1进入A闸室，B闸室内是去上游的船只六S2，C闸室内是去下游的船只三X3，去下游的船只四X4进入D闸室。阀门一1阀门二2阀门三3阀门四4阀门五5阀门六6阀门七7阀门八8阀门十二12阀门十三13关闭状态，阀门九9阀门十10阀门十一11阀门十四14打开状态。C闸室的水按箭头方向十一J11箭头方向九J9排放至A闸室，D闸室的水按箭头方向十四14箭头方向十J10排放至B闸室。
图7是：步骤7)、A闸室是四分之一水位01，闸室内是去上游的船只五S1；B闸室是四分之三水位03，闸室内是去上游的船只六S2；C闸室是四分之一水位01，闸室内是去下游的船只三X3；D闸室是四分之三水位03，闸室内是去下游的船只四X4。阀门一1阀门三3阀门四4阀门五5阀门六6阀门八8阀门十10阀门十一11阀门十二12关闭状态，阀门二2阀门七7阀门九9阀门十三13阀门十四14打开状态。D闸室的水按箭头方向十四J14箭头方向十三J13箭头方向九J9排放至A闸室，上游水按箭头方向二J2排放至B闸室，C闸室的水按箭头方向七J7排放至下游。
图8是：步骤8)、A闸室是四分之二水位02，闸室内是去上游的船只五S1；B闸室是上游水位04，闸室内是去上游的船只六S2；C闸室是下游水位0，闸室内是去下游的船只三X3；D闸室是四分之二水位02，闸室内是去下游的船只四X4。阀门状态与步骤7)相同。B闸室上游闸门Z2打开，去上游的船只六S2离开B闸室；C闸室下游闸门M3打开，去下游的船只三X3离开C闸室。
图9是：步骤9)、四个闸室的水位与步骤8)相同。A闸室内是去上游的船只五S1，去下游的船只二X2进入B闸室，去上游的船只七S3进入C闸室，D闸室内是去下游的船只四X4。阀门一1阀门二2阀门三3阀门四4阀门五5阀门六6阀门七7阀门八8阀门十一11阀门十四14关闭状态，阀门九9阀门十10阀门十二12阀门十三13打开状态。B闸室的水按箭头方向十J10箭头方向十三J13箭头方向九J9排放至A闸室，D闸室的水按箭头方向十二J12排放至C闸室。
图10是：步骤10)、A闸室是四分之三水位03，闸室内是去上游的船只五S1；B闸室是四分之三水位03，闸室内是去下游的船只二X2；C闸室是四分之一水位01，闸室内是去上游的船只七S3；D闸室是四分之一水位01，闸室内是去下游的船只四X4。阀门二2阀门三3阀门四4阀门五5阀门六6阀门七7阀门九9阀门十二12阀门十四14关闭状态，阀门一1阀门八8阀门十10阀门十一11阀门十三13打开状态。上游水按箭头方向一J1排放至A闸室，B闸室的水按箭头方向十J10箭头方向十三J13箭头方向十一J11排放至C闸室，D闸室的水按箭头方向八J8排放至下游。
图11是：步骤11)、A闸室是上游水位04，闸室内是去上游的船只五S1；B闸室是四分之二水位02，闸室内是去下游的船只二X2；C闸室是四分之二水位02，闸室内是去上游的船只七S3；D闸室是下游水位0，闸室内是去下游的船只四X4。阀门状态与步骤10)相同。A闸室上游闸门Z1打开，去上游的船只五S1离开A闸室；D闸室下游闸门M4打开，去下游的船只四X4离开D闸室。
图12是：步骤12)、四个闸室的水位与步骤11)相同。去下游的船只一X1进入了A闸室，B闸室内是去下游的船只二X2，C闸室内是去上游的船只七S3，去上游的船只八S4进入了D闸室。阀门一1阀门二2阀门三3阀门四4阀门五5阀门六6阀门七7阀门八8阀门十二12阀门十三13关闭状态，阀门九9阀门十10阀门十一11阀门十四14打开状态。A闸室的水按箭头方向九J9箭头方向十一J11排放至C闸室，B闸室的水按箭头方向十J10箭头方向十四J14排放至D闸室。
图12之后又从图1开始，这样循环工作。

Claims (1)

1.单级四线连通的船闸，船闸为四线，每线为单级，四个单级船闸的闸室是连通的，连通的水管有阀门，A闸室的水可以排放至B闸室或者C闸室或者D闸室，B闸室的水可以排放至A闸室或者C闸室或者D闸室，C闸室的水可以排放至A闸室或者B闸室或者D闸室，D闸室的水可以排放至A闸室或者B闸室或者C闸室；一个闸室的水不需要排放至另一个闸室的时候，这两个闸室之间连通的水管有阀门关闭；
闸室在每一次排水或进水的水位下降或上升都是下游水位至上游水位的四分之一高度；
每一个工作循环有12个步骤，分别为：
步骤1)、A闸室是四分之三水位(03)，闸室内是去下游的船只一(X1)，B闸室是四分之一水位(01)，闸室内是去下游的船只二(X2)，C闸室是四分之三水位(03)，闸室内是去上游的船只七(S3)，D闸室是四分之一水位(01)，闸室内是去上游的船只八(S4)，阀门一(1)阀门二(2)阀门四(4)阀门五(5)阀门七(7)阀门八(8)阀门十(10)阀门十一(11)阀门十二(12)关闭状态，阀门三(3)阀门六(6)阀门九(9)阀门十三(13)阀门十四(14)打开状态，A闸室的水按箭头方向九(J9)箭头方向十三(J13)箭头方向十四(J14)排放至D闸室，B闸室的水按箭头方向六(J6)排放至下游，上游水按箭头方向三(J3)排放至C闸室；
步骤2)、A闸室是四分之二水位(02)，闸室内是去下游的船只一(X1)，B闸室是下游水位(0)，闸室内是去下游的船只二(X2)，C闸室是上游水位(04)，闸室内是去上游的船只七(S3)，D闸室是四分之二水位(02)，闸室内是去上游的船只八(S4)，阀门状态与步骤1)相同，B闸室下游闸门(M2)打开，去下游的船只二(X2)离开B闸室，C闸室上游闸门(Z3)打开，去上游的船只七(S3)离开C闸室；
步骤3)、四个闸室的水位与步骤2)相同，A闸室内是去下游的船只一(X1)，去上游的船只六(S2)进入B闸室，去下游的船只三(X3)进入C闸室，D闸室内是去上游的船只八(S4)，阀门一(1)阀门二(2)阀门三(3)阀门四(4)阀门五(5)阀门六(6)阀门七(7)阀门八(8)阀门十一(11)阀门十四(14)关闭状态，阀门九(9)阀门十(10)阀门十二(12)阀门十三(13)打开状态，A闸室的水按箭头方向九(J9)箭头方向十三(J13)箭头方向十(J10)排放至B闸室，C闸室的水按箭头方向十二(J12)排放至D闸室；
步骤4)、A闸室是四分之一水位(01)，闸室内是去下游的船只一(X1)，B闸室是四分之一水位(01)，闸室内是去上游的船只六(S2)，C闸室是四分之三水位(03)，闸室内是去下游的船只三(X3)，D闸室是四分之三水位(03)，闸室内是去上游的船只八(S4)，阀门一(1)阀门二(2)阀门三(3)阀门六(6)阀门七(7)阀门八(8)阀门九(9)阀门十二(12)阀门十四(14)关闭状态，阀门四(4)阀门五(5)阀门十(10)阀门十一(11)阀门十三(13)打开状态，A闸室的水按箭头方向五(J5)排放至下游，C闸室的水按箭头方向十一(J11)箭头方向十三(J13)箭头方向十(J10)排放至B闸室，上游水按箭头方向四(J4)排放至D闸；
步骤5)、A闸室是下游水位(0)，闸室内是去下游的船只一(X1)，B闸室是四分之二水位(02)，闸室内是去上游的船只六(S2)，C闸室是四分之二水位(02)，闸室内是去下游的船只三(X3)，D闸室是上游水位(04)，闸室内是去上游的船只八(S4)，阀门状态与步骤4)相同，A闸室下游闸门(M1)打开，去下游的船只一(X1)离开A闸室，D闸室上游闸门(Z4)打开，去上游的船只八(S4)离开D闸室；
步骤6)、四个闸室的水位与步骤5)相同，去上游的船只五(S1)进入A闸室，B闸室内是去上游的船只六(S2)，C闸室内是去下游的船只三(X3)，去下游的船只四(X4)进入D闸室，阀门一(1)阀门二(2)阀门三(3)阀门四(4)阀门五(5)阀门六(6)阀门七(7)阀门八(8)阀门十二(12)阀门十三(13)关闭状态，阀门九(9)阀门十(10)阀门十一(11)阀门十四(14)打开状态，C闸室的水按箭头方向十一(J11)箭头方向九(J9)排放至A闸室，D闸室的水按箭头方向十四(J14)箭头方向十(J10)排放至B闸室；
步骤7)、A闸室是四分之一水位(01)，闸室内是去上游的船只五(S1)，B闸室是四分之三水位(03)，闸室内是去上游的船只六(S2)，C闸室是四分之一水位(01)，闸室内是去下游的船只三(X3)，D闸室是四分之三水位(03)，闸室内是去下游的船只四(X4)，阀门一(1)阀门三(3)阀门四(4)阀门五(5)阀门六(6)阀门八(8)阀门十(10)阀门十一(11)阀门十二(12)关闭状态，阀门二(2)阀门七(7)阀门九(9)阀门十三(13)阀门十四(14)打开状态，D闸室的水按箭头方向十四(J14)箭头方向十三(J13)箭头方向九(J9)排放至A闸室，上游水按箭头方向二(J2)排放至B闸室，C闸室的水按箭头方向七(J7)排放至下游；
步骤8)、A闸室是四分之二水位(02)，闸室内是去上游的船只五(S1)，B闸室是上游水位(04)，闸室内是去上游的船只六(S2)，C闸室是下游水位(0)，闸室内是去下游的船只三(X3)，D闸室是四分之二水位(02)，闸室内是去下游的船只四(X4)，阀门状态与步骤7)相同，B闸室上游闸门(Z2)打开，去上游的船只六(S2)离开B闸室，C闸室下游闸门(M3)打开，去下游的船只三(X3)离开C闸室；
步骤9)、四个闸室的水位与步骤8)相同，A闸室内是去上游的船只五(S1)，去下游的船只二(X2)进入B闸室，去上游的船只七(S3)进入C闸室，D闸室内是去下游的船只四(X4)，阀门一(1)阀门二(2)阀门三(3)阀门四(4)阀门五(5)阀门六(6)阀门七(7)阀门八(8)阀门十一(11)阀门十四(14)关闭状态，阀门九(9)阀门十(10)阀门十二(12)阀门十三(13)打开状态，B闸室的水按箭头方向十(J10)箭头方向十三(J13)箭头方向九(J9)排放至A闸室，D闸室的水按箭头方向十二(J12)排放至C闸室；
步骤10)、A闸室是四分之三水位(03)，闸室内是去上游的船只五(S1)，B闸室是四分之三水位(03)，闸室内是去下游的船只二(X2)，C闸室是四分之一水位(01)，闸室内是去上游的船只七(S3)，D闸室是四分之一水位(01)，闸室内是去下游的船只四(X4)，阀门二(2)阀门三(3)阀门四(4)阀门五(5)阀门六(6)阀门七(7)阀门九(9)阀门十二(12)阀门十四(14)关闭状态，阀门一(1)阀门八(8)阀门十(10)阀门十一(11)阀门十三(13)打开状态，上游水按箭头方向一(J1)排放至A闸室，B闸室的水按箭箭头方向十(J10)箭头方向十三(J13)箭头方向十一(J11)排放至C闸室，D闸室的水按箭头方向八(J8)排放至下游；
步骤11)、A闸室是上游水位(04)，闸室内是去上游的船只五(S1)，B闸室是四分之二水位(02)，闸室内是去下游的船只二(X2)，C闸室是四分之二水位(02)，闸室内是去上游的船只七(S3)，D闸室是下游水位(0)，闸室内是去下游的船只四(X4)，阀门状态与步骤10)相同，A闸室上游闸门(Z1)打开，去上游的船只五(S1)离开A闸室，D闸室下游闸门(M4)打开，去下游的船只四(X4)离开D闸室；
步骤12)、四个闸室的水位与步骤11)相同，去下游的船只一(X1)进入了A闸室，B闸室内是去下游的船只二(X2)，C闸室内是去上游的船只七(S3)，去上游的船只八(S4)进入了D闸室，阀门一(1)阀门二(2)阀门三(3)阀门四(4)阀门五(5)阀门六(6)阀门七(7)阀门八(8)阀门十二(12)阀门十三(13)关闭状态，阀门九(9)阀门十(10)阀门十一(11)阀门十四(14)打开状态，A闸室的水按箭头方向九(J9)箭头方向十一(J11)排放至C闸室，B闸室的水按箭头方向十(J10)箭头方向十四(J14)排放至D闸室。
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