CN105002878A - 一种双级四线连通的船闸 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种双级四线连通的船闸。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双级四线船闸的八个闸室是连通的，连通的水管有阀门；A线闸室的水可以排放至B线闸室或者C线闸室或者D线闸室，B线闸室的水可以排放至A线闸室或者C线闸室或者D线闸室，C线闸室的水可以排放至A线闸室或者B线闸室或者D线闸室，D线闸室的水可以排放至A线闸室或者B线闸室或者c线闸室；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，或者已经存在的双级多线船闸，都可以修建为或者改建为双级四线连通的船闸。

Description

一种双级四线连通的船闸
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：
目前二级多线船闸是，上一级闸室的水排放至本线下一级闸室，这种方法浪费了很多的水，本发明能解决这个问题。本发明主要用于已经存在的双级四线船闸进行改进，或者对双级二、三线船闸进行扩建和改进，也可以用于新建本发明船闸。
发明内容：
双级四线连通的船闸是指：船闸为四线，每线为双级，四线之间是连通的，连通的水管有阀门。本发明要解决的技术问题是：把双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，把双级四线船闸第一线称为A线，第二线称为B线，第三线称为C线，第四线称为D线。
为了解决上述问题，本发明采用如下技术方案：在二级四线船闸闸室底部用水管连通，在连通水管有多个阀门，这样，四线船闸的八个闸室成为一个连通器，A线闸室的水可以排放至B线闸室或者C线闸室或者线D闸室，B线闸室的水可以排放至A线闸室或者C线闸室或者D线闸室，C线闸室的水可以排放至A线闸室或者B线闸室或者D线闸室，D线闸室的水可以排放至A线闸室或者B线闸室或者C线闸室；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.双级四线连通的船闸，其排放至下游水量小于七级常规船闸，达到与八级常规船闸相同的低排水量；2.双级四线连通的船闸只有八个闸室，比七级四线船闸节省二十个闸室的工程成本；3.通过双级四线连通的船闸，船只从一个闸室移动至另一个闸室是1次，因此船只通过船闸的时间远远少于通过七级常规船闸；4.与单级四线连通的船闸相比，双级四线连通的船闸的四个上游闸室底部可以升高，降低上游闸室的总水头高度和水压，因此，双级四线连通的船闸应用的水头高度大于单级四线连通的船闸；5.双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
双级四线连通的船闸 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双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，或者已经存在的双级多线船闸，都可以修建为或者改建为双级四线连通的船闸。
本发明的的特征是：船闸为四线，每线为双级，四线船闸的八个闸室是连通的，连通的水管有阀门；这样，A线闸室的水可以排放至B线闸室或者C线闸室或者D线闸室，B线闸室的水可以排放至A线闸室或者C线闸室或者D线闸室，C线闸室的水可以排放至A线闸室或者B线闸室或者D线闸室，D线闸室的水可以排放至A线闸室或者B线闸室或者C线闸室；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。本发明的船闸四线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线闸室的水排放至B线闸室，B线闸室的水可以反方向排放至A线闸室；A线闸室的水排放至C线闸室，C线闸室的水可以反方向排放至A线闸室；A线闸室的水排放至D线闸室，D线闸室的水可以反方向排放至A线闸室；B线闸室的水排放至C线闸室，C线闸室的水可以反方向排放至B线闸室；B线闸室的水排放至D线闸室，D线闸室的水可以反方向排放至B线闸室；C线闸室的水排放至D线闸室，D线闸室的水可以反方向排放至C线闸室。本发明的四线船闸之间的距离并不要求相邻，连通的水管长度可以延长，四线船闸之间的任何距离都可以用水管连通。
附图说明：
图1至图12是双级四线连通的船闸工作原理顺序图。
以下描述中，()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。A线闸室(A)B线闸室(B)C线闸室(C)D线闸室(D)。A线下游闸室(A1)B线下游闸室(B1)C线下游闸室(C1)D线下游闸室(D1)，A线上游闸室(A2)B线上游闸室(B2)C线上游闸室(C2)D线上游闸室(D2)。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A线闸室标出。去上游的船只(S1)(S2)(S3)(S4)去下游的船只(X1)(X2)(X3)(X4)。A线闸室上游水进水阀门(1)B线闸室上游水进水阀门(2)C线闸室上游水进水阀门(3)D线闸室上游水进水阀门(4)，A线闸室水排放至下游阀门(5)B线闸室水排放至下游阀门(6)C线闸室水排放至下游阀门(7)D线闸室水排放至下游阀门(8)。A、B、C、D四线的八个闸室由连通水管(21)连通，连通水管有阀门(9)(10)(11)(12)(13)(14)(15)(16)(17)(18)(19)(20)。水流箭头方向(J1)(J2)(J3)(J4)(J5)(J6)(J7)(J8)(J9)(J10)(J11)(J12)(J13)(J14)(J15)(J16)(J17)(J18)(J19)(J20)。闸室的闸门(Z1)(Z2)(Z3)(Z4)(Z5)(Z6)(Z7)(Z8)(Z9)(Z10)(Z11)(Z12)。
特别指出，连通八个闸室的水管(21)和连通水管有阀门(9)(10)(11)(12)(13)(14)(15)(16)(17)(18)(19)(20)是本发明的物体特征。
具体实施方式：
在双级四线船闸的八个闸室底部用水管连通，连通的水管有多个阀门，这样，四线船闸成为一个连通器，A线闸室的水可以排放至B线闸室或者C线闸室或者D线闸室，B线闸室的水可以排放至A线闸室或者C线闸室或者D线闸室，C线闸室的水可以排放至A线闸室或者B线闸室或者D线闸室，D线闸室的水可以排放至A线闸室或者B线闸室或者C线闸室；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。
以下结合附图对双级四线连通的船闸工作原理进行说明：
图1是：(A1)(B2)(C1)(D2)闸室是四分之二水位(02)，(A2)(C2)闸室是四分之三水位(03)，(B1)(D1)闸室是四分之一水位(01)。A2闸室内是去下游的船只(X1)，B1闸室内是去下游的船只(X2)，C2闸室内是去上游的船只(S3)，D1闸室内是去上游的船只(S4)。(3)(6)(12)(13)(17)(18)阀门打开状态，其它阀门关闭状态。A2闸室的水按箭头方向(J13)(J17)(J18)(J12)排放至D1闸室，B1闸室的水按箭头方向(J6)排放至下游，上游水按箭头方向(J3)排放至C2闸室。
图2是：(A1)(A2)(B2)(C1)(D1)(D2)闸室是四分之二水位(02)，(B1)闸室是下游水位(0)，(C2)闸室是上游水位(04)。阀门状态与图1相同。闸门(Z2)(Z4)(Z9)(Z11)打开，去下游的船只(X1)离开A2闸室进入A1闸室，去下游的船只(X2)离开B1闸室进入下游，去上游的船只(S3)离开C2闸室进入上游，去上游的船只(S4)离开D1闸室进入D2闸室。
图3是：八个闸室的水位与图2相同。A1闸室内是去下游的船只(X1)，去上游的船只(S2)进入B1闸室，去下游的船只(X3)进入C2闸室，D2闸室内是去上游的船只(S4)。(9)(10)(15)(16)(18)(19)阀门打开状态，其它阀门关闭状态。A1闸室的水按箭头方向(J9)(J19)(J10)排放至B1闸室，C2闸室的水按箭头方向(J15)(J18)(J16)排放至D2闸室。
图4是：(A1)(B1)闸室是四分之一水位(01)，(A2)(B2)(C1)(D1)闸室是四分之二水位(02)，(C2)(D2)闸室是四分之三水位(03)。A1闸室内是去下游的船只(X1)，B1闸室内是去上游的船只(S2)，C2闸室内是去下游的船只(X3)，D2闸室内是去上游的船只(S4)。(4)(5)(10)(15)(18)(20)阀门打开状态，其它阀门关闭状态。A1闸室的水按箭头方向(J5)排放至下游，C2闸室的水按箭头方向(J15)(J18)(J20)(J10)排放至B1闸室，上游水按箭头方向(J4)排放至D2闸室。
图5是：(A1)闸室是下游水位(0)，(A2)(B1)(B2)(C1)(C2)(D1)闸室是四分之二水位(02)，(D2)闸室是上游水位(04)。阀门状态与图4相同。闸门(Z1)(Z5)(Z8)(Z12)打开，去下游的船只(X1)离开A1闸室进入下游，去上游的船只(S2)离开B1闸室进入B2闸室，去下游的船只(X3)离开C2闸室进入C1闸室，去上游的船只(S4)离开D2闸室进入上游。
图6是：八个闸室的水位与图5相同。去上游的船只(S1)进入A1闸室，B2闸室内是去上游的船只(S2)，C1闸室内是去下游的船只(X3)，去下游的船只(X4)进入D2闸室。(9)(11)(14)(16)(17)(20)阀门打开状态，其它阀门关闭状态。C1闸室的水按箭头方向(J11)(J17)(J9)排放至A1闸室，D2闸室的水按箭头方向(J16)(J20)(J14)排放至B2闸室。
图7是：(A1)(C1)闸室是四分之一水位(01)，(A2)(B1)(C2)(D1)闸室是四分之二水位(02)，(B2)(D2)闸室是四分之三水位(03)。A1闸室内是去上游的船只(S1)，B2闸室内是去上游的船只(S2)，C1闸室内是去下游的船只(X3)，D2闸室内是去下游的船只(X4)。(2)(7)(9)(16)(17)(18)阀门打开状态，其它阀门关闭状态。D2闸室的水按箭头方向(J16)(J1S)(J17)(J9)排放至A1闸室，上游水按箭头方向(J2)排放至B2闸室，C1闸室的水按箭头方向(J7)排放至下游。
图8是：(A1)(A2)(B1)(C2)(D1)(D2)闸室是四分之二水位(02)，B2闸室是上游水位(04)，C1闸室是下游水位(0)。阀门状态与图7相同。闸门(Z2)(Z6)(Z7)(Z11)打开，去上游的船只(S1)离开A1闸室进入A2闸室，去上游的船只(S2)离开B2闸室进入上游，去下游的船只(X3)离开C1进入下游。去下游的船只(X4)离开D2闸室进入D1闸室。
图9是：八个闸室的水位与图8相同。A2闸室内是去上游的船只(S1)，去下游的船只(X2)进入B2闸室，去上游的船只(S3)进入C1闸室，D1闸室内是去下游的船只(X4)。(11)(12)(13)(14)(18)(19)阀门打开状态，其它阀门关闭状态。B2闸室的水按箭头方向(J14)(J19)(J13)排放至A2闸室，D1闸室的水按箭头方向(J12)(J18)(J11)排放至C1闸室。
图10是：(A1)(B1)(C2)(D2)闸室是四分之二水位(02)，(A2)(B2)闸室是四分之三水位(03)，(C1)(D1)闸室是四分之一水位(01)。A2闸室内是去上游的船只(S1)，B2闸室内是去下游的船只(X2)，C1闸室内是去上游的船只(S3)，D1闸室内是去下游的船只(X4)。(1)(8)(11)(14)(18)(20)阀门打开状态，其它阀门关闭状态。上游水按箭头方向(J1)排放至A2闸室，B2闸室的水按箭头方向(J14)(J20)(J18)(J11)排放至C1闸室，D1闸室的水按箭头方向(J8)排放至下游。
图11是：(A1)(B1)(B2)(C1)(C2)(D2)闸室是四分之二水位(02)，A2闸室是上游水位(04)，D1闸室是下游水位(0)。阀门状态与10相同。闸门(Z3)(Z5)(Z8)(Z10)打开，去上游的船只(S1)离开A2闸室进入上游，去下游的船只(X2)离开B2闸室进入B1闸室，去上游的船只(S3)离开C1闸室进入C2闸室，去下游的船只(X4)离开D1闸室进入下游。
图12是：八个闸室的水位与图11相同。去下游的船只(X1)进入了A2闸室，B1闸室内是去下游的船只(X2)，C2闸室内是去上游的船只(S3)，去上游的船只(S4)进入了D1闸室。(10)(12)(13)(15)(17)(20)阀门打开状态，其它阀门关闭状态。A2闸室的水按箭头方向(J13)(J17)(J15)排放至C2闸室，B1闸室的水按箭头方向(J10)(J20)(J12)排放至D1闸室。
图12之后又从图1开始，这样循环工作。
为了能够具体地理解本发明的工作原理，对12个图的总体原理说明如下：
每一线船闸完成一个工作循环是12步，图1至图12是12步的工作图。12步是：去下游的船只离开下游闸室、去上游的船只进入下游闸室→下游闸室水位上升至四分之一(01)→下游闸室水位上升至四分之二(02)→船只离开下游闸室、进入上游闸室→上游闸室水位上升至四分之三(03)→上游闸室水位上升至上游水位(04)→去上游的船只离开上游闸室进入上游、去下游的船只进入上游闸室→上游闸室水位下降至四分之三(03)→上游闸室水位下降至四分之二(02)→船只离开上游闸室、进入下游闸室→下游闸室水位下降至四分之一(01)→下游闸室水位下降至下游水位(0)是12步了，第13步是重复第1步：→去下游的船只离开下游闸室、去上游的船只进入下游闸室。
由于一个工作循环是12步，一共是四线，所以四线之间船只的位置关系为相隔3步。例如，图1是：A线船只在上游闸室水位下降至四分之三(03)这一步，比A线船只超前3步的是：下游闸室水位下降至四分之一(01)，即为B线船只。比A线船只滞后3步的是：上游闸室水位上升至四分之三(03)，即为C线船只。与B线船只和C线船只相隔3步的是：下游闸室水位上升至四分之一(01)，即为D线船只。特别指出，双线四线连通的船闸，四线闸室内的船只在同一时点是相隔3步的。如果不是相隔3步，排放至下游的水量不能降低到最少值，即与八级船闸相同的低排水量。
本发明的船闸每一线闸室在一个工作循环是进水4次，排水4次。下游闸室从下游水位(0)上升至四分之一水位(01)上升至四分之二水位(02)、上游闸室从四分之二水位(02)上升至四分之三水位(03)的3次进水的水源来自于其它三线船闸闸室的排水，上游闸室从四分之三水位(03)上升至上游水位(04)的1次进水来自于上游水。上游闸室从上游水位(04)下降至四分之三水位(03)下降至四分之二水位(02)、下游闸室从四分之二水位(02)下降至四分之一水位(01)的3次排水不排放至本线船闸闸室，而是排放至其它三线船闸闸室，下游闸室从四分之一水位(01)下降至下游水位(0)的1次排水是排放至下游。

Claims (3)

1.一种双级四线连通的船闸，其特征在于：船闸为四线，每线为双级，四线船闸的八个闸室是连通的，连通的水管有阀门；这样，A线闸室的水可以排放至B线闸室或者C线闸室或者D线闸室，B线闸室的水可以排放至A线闸室或者C线闸室或者D线闸室，C线闸室的水可以排放至A线闸室或者B线闸室或者D线闸室，D线闸室的水可以排放至A线闸室或者B线闸室或者C线闸室；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。
2.如权利要求1所述的一种双级四线连通的船闸，其特征在于：船闸四线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线闸室的水排放至B线闸室，B线闸室的水可以反方向排放至A线闸室；A线闸室的水排放至C线闸室，C线闸室的水可以反方向排放至A线闸室；A线闸室的水排放至D线闸室，D线闸室的水可以反方向排放至A线闸室；B线闸室的水排放至C线闸室，C线闸室的水可以反方向排放至B线闸室；B线闸室的水排放至D线闸室，D线闸室的水可以反方向排放至B线闸室；C线闸室的水排放至D线闸室，D线闸室的水可以反方向排放至C线闸室。
3.如权利要求1所述的一种双级四线连通的船闸，其特征在于：每一线船闸完成一个工作循环是12步，12步是：去下游的船只离开下游闸室、去上游的船只进入下游闸室→下游闸室水位上升至四分之一→下游闸室水位上升至四分之二→船只离开下游闸室、进入上游闸室→上游闸室水位上升至四分之三→上游闸室水位上升至上游水位→去上游的船只离开上游闸室进入上游、去下游的船只进入上游闸室→上游闸室水位下降至四分之三→上游闸室水位下降至四分之二→船只离开上游闸室、进入下游闸室→下游闸室水位下降至四分之一→下游闸室水位下降至下游水位是12步了，第13步是重复第1步：→去下游的船只离开下游闸室、去上游的船只进入下游闸室；
由于一个工作循环是12步，一共是四线，所以四线之间船只的位置关系为相隔3步；例如，A线船只在上游闸室水位下降至四分之三这一步，比A线船只超前3步的是：下游闸室水位下降至四分之一，即为B线船只；比A线船只滞后3步的是：上游闸室水位上升至四分之三，即为C线船只；与B线船只和C线船只相隔3步的是：下游闸室水位上升至四分之一，即为D线船只；特别指出，双线四线连通的船闸四线闸室内的船只在同一时点是相隔3步的；
本发明的船闸每一线闸室在一个工作循环是进水4次，排水4次；下游闸室从下游水位上升至四分之一水位上升至四分之二水位、上游闸室从四分之二水位上升至四分之三水位的3次进水的水源来自于其它三线船闸闸室的排水，上游闸室从四分之三水位上升至上游水位的1次进水来自于上游水；上游闸室从上游水位下降至四分之三水位下降至四分之二水位、下游闸室从四分之二水位下降至四分之一水位的3次排水是排放至其它三线船闸闸室，下游闸室从四分之一水位下降至下游水位的1次排水是排放至下游。
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