CN111088787B - 一种嵌套于船闸闸室的三级消能船厢及船舶过闸方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种嵌套于船闸闸室的三级消能船厢及船舶过闸方法，属于通航船闸水工建筑物和输水系统设计技术领域，船厢设置在闸室内，包括顶部敞开的船厢本体、设置在船厢本体上的系船柱和设置在船厢本体两侧的浮筒，以及分别设置在船厢本体两端的上端卧倒门和下端卧倒门；船厢本体的两侧边壁上设有若干用于消杀输水过程进入闸室水流能量的消能孔；船厢本体的两侧设有用于消耗作用在船厢本体的横向动水荷载和船舶横向撞击力的横向限位轮胎；船厢本体的两侧设有用于消耗作用在船厢本体的纵向动水荷载和船舶纵向撞击力的纵向限位轮胎。本申请通过设计三级消能机构，使得船厢具有显著的消能效果，改善了船舶的停泊条件，简化了船闸输水系统结构。

Description

一种嵌套于船闸闸室的三级消能船厢及船舶过闸方法

技术领域

本发明属于通航船闸水工建筑物和输水系统设计技术领域，涉及一种嵌套于船闸闸室的三级消能船厢及船舶过闸方法。

背景技术

随着内河航运事业的高速发展，我国已建一批高水头、大尺度船闸工程，如长江三峡连续五级船闸设计总水头113m，尺度280m×34m×5m(长×宽×槛上最小水深，下同)，岷江犍为船闸设计水头19m，尺度220m×34m×4.5m，等。

然而，随着船闸水头和平面尺度增加，输水过程单位时间内进入闸室的能量成指数递增，受船闸初始水深和输水时间限制，由此带来的输水系统水动力学问题日益突出。如闸室水流流态紊乱、流速分布不均、输水时间延长等。

为保障优良的船舶停泊条件，在高水头、大尺度船闸设计中必须采用复杂的输水系统和消能工型式，如葛洲坝2#船闸采用了闸墙长廊道闸室中部进口纵横支廊道输水系统，三峡和大藤峡船闸均采用了极其复杂的四区段八纵支廊道顶部出水加盖板消能输水系统，等。

采用复杂的输水系统必然存在一些劣势，如：(1)导致工程造价与施工难度不断攀升；(2)输水系统阻力系数大幅增加，且同时要求阀门启闭时间延长，从而造成输水时间过长，严重影响船闸通过能力。

因此，针对高水头、大尺度船闸，提出一种可简化输水系统设计、缩短输水时间，同时可保障船舶过闸安全的新型结构，是设计和科研人员极为关注的问题。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种嵌套于船闸闸室的三级消能船厢及船舶过闸方法，通过设计三级消能机构，使得船厢具有显著的消能效果，改善了厢内船舶的停泊条件。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种嵌套于船闸闸室的三级消能船厢，设置在闸室内，包括顶部敞开的船厢本体、设置在船厢本体上的系船柱和设置在船厢本体两侧的浮筒，以及分别设置在船厢本体两端的上端卧倒门和下端卧倒门；所述船厢本体的两侧边壁上设有若干用于消杀输水过程进入闸室水流能量的消能孔；所述船厢本体的两侧设有用于消耗作用在船厢本体的横向动水荷载和船舶横向撞击力的横向限位轮胎；所述船厢本体的两侧设有用于消耗作用在船厢本体的纵向动水荷载和船舶纵向撞击力的纵向限位轮胎。

可选地，所述消能孔的形状为五角星形。

可选地，所述消能孔的总过水面积为船闸输水阀门处的廊道总过水面积的2倍以上。

可选地，所述消能孔对称设置于船厢本体两侧的边壁上。

可选地，所述消能孔为矩阵布置。

可选地，所述闸室的闸墙沿竖直方向设有横向轮胎凹槽，所述横向限位轮胎的径向面平行于闸室横剖面，所述横向限位轮胎沿横向轮胎凹槽的轴向运动。

可选地，所述横向限位轮胎连接有横向轮胎传动轴，所述横向轮胎传动轴的另一端与船厢本体相连。

可选地，所述闸室的闸墙沿竖直方向设有纵向轮胎凹槽，所述纵向限位轮胎的径向面平行于闸室纵剖面，所述纵向限位轮胎沿纵向轮胎凹槽的轴向运动。

可选地，所述纵向限位轮胎连接有纵向轮胎传动轴，所述纵向轮胎传动轴的另一端与船厢本体相连。

可选地，所述横向限位轮胎和/或纵向限位轮胎为充气橡胶轮胎。

可选地，所述闸室的闸墙上设有浮筒井，所述浮筒对称设置在两侧的浮筒井内。

可选地，所述横向限位轮胎的传动轴对称连接于船厢本体左右两侧的骨架上。

可选地，所述纵向限位轮胎的传动轴对称连接于船厢本体左右两侧的骨架上。

可选地，所述纵向限位轮胎、浮筒、横向限位轮胎沿闸室的纵向交错布置。

本发明还提供了一种船舶过闸方法，应用上述的三级消能船厢，包括以下步骤：

S1下游船舶上行：闸室水位和船厢本体水位均与下游水位齐平，开启下闸门和下端卧倒门；

S2船舶经过闸室后直接驶入船厢本体；

S3船舶系泊停稳后，关闭下闸门和下端卧倒门；

S4开启灌水阀门，船闸开始灌水，船舶随水位同步上升，船厢本体自适应水位的变幅实现同步上升；

S5灌水至闸室水位与上游水位齐平，关闭灌水阀门，开启上闸门和上端卧倒门；

S6船舶驶出船厢本体后经过闸室直接进入上游引航道；

S7上游船舶下行：船舶经过闸室后直接驶入船厢本体；

S8船舶系泊停稳后，关闭上闸门和上端卧倒门；

S9开启泄水阀门，船闸开始泄水，船舶随水位同步下降，船厢本体自适应水位的变幅实现同步下降；

S10泄水至闸室水位与下游水位齐平，关闭泄水阀门，开启下闸门和下端卧倒门；

S11船舶驶出船厢本体后经过闸室直接进入下游引航道；

S11关闭下闸门和下端卧倒门。

本发明的有益效果在于：

1.本发明为船舶额外增加了消能孔、横向限位消能结构和纵向限位消能结构共三级消能结构，可有效消杀进入闸室的水流能量、消耗作用于船厢上的动水荷载和船舶撞击力，改善了厢内船舶的停泊条件。

2.本发明通过在船厢本体两端设置卧倒门，避免了在船厢两端形成较大的进厢流速和波浪，改善了高水头船闸的船舶停泊条件。

3.本发明的消能孔为五角星形，该形状的消能孔突缩突扩明显，不仅提高了水流能量的耗散，而且增加了相邻消能孔之间水体的掺混强度。

4.本发明的消能孔可以使船厢内外的水位自适应平衡，不仅便于船舶过闸的运行管理，而且使得船厢的升降力大幅减小。

5.本发明通过设计三级消能结构，使得船厢具有显著的消能效果，不仅简化了复杂的输水系统结构，减少了工程建设投资，而且提高了船闸输水阀门的启闭速度。

6.由于本发明简化了输水系统，使得输水系统的阻力系数得到大幅减小，同时由于船闸输水阀门启闭时间的缩短，可有效缩短船闸输水时间，缩短了船舶的过闸时间，提高了船闸的通过能力。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为本发明一种嵌套于船闸闸室的三级消能船厢的结构示意图；

图2为图1的A-A剖面图；

图3为纵向限位轮胎、浮筒以及横向限位轮胎沿闸室纵向的布置三维图；

图4为应用船厢的船闸输水系统布置图；

图5为水力特性对比图。

附图标记：闸室1、纵向限位轮胎2、闸墙3、横向轮胎凹槽4、纵向轮胎凹槽5、船厢本体6、浮筒井7、下闸门8、船舶9、下端卧倒门10、浮筒11、消能孔12、横向限位轮胎13、上端卧倒门14、上闸门15、纵向轮胎传动轴16、横向轮胎传动轴17、消能明沟18、主廊道19、A1为简化后阀门开度线、A2为简化前阀门开度线、B1为简化后水位过程线、B2为简化前水位过程线。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参阅图1～图5，一种嵌套于船闸闸室的三级消能船厢，设置在闸室1内，包括顶部敞开的船厢本体6、设置在船厢本体6上的系船柱和设置在船厢本体6两侧的浮筒11，以及分别设置在船厢本体6两端的上端卧倒门14和下端卧倒门10；船厢本体6的两侧边壁上设有若干用于消杀输水过程进入闸室水流能量的消能孔12；消能孔12对称设置于船厢本体6两侧的边壁上；消能孔12的总过水面积为船闸输水阀门处的廊道总过水面积的2倍以上；船厢本体6的两侧设有用于消耗作用在船厢本体6的横向动水荷载和船舶横向撞击力的横向限位轮胎13；船厢本体6的两侧设有用于消耗作用在船厢本体6的纵向动水荷载和船舶纵向撞击力的纵向限位轮胎2；横向限位轮胎13和纵向限位轮胎2为充气橡胶轮胎；船厢本体6的骨架上设置有系船柱，系船柱位于闸室1的水面以上。

进一步，纵向限位轮胎2、浮筒11、横向限位轮胎13沿闸室1的纵向依次布置。

进一步，纵向限位轮胎2、浮筒11、横向限位轮胎13沿闸室1的纵向交错布置。

进一步，消能孔12为矩阵布置。

进一步，消能孔12的总过水面积为船闸输水阀门处的廊道总过水面积的2～2.5倍。

为了增强消能效果，本发明将消能孔12的形状设计为五角星形，该形状的消能孔突缩突扩明显，不仅提高了水流能量的耗散，而且增加了相邻消能孔12之间水体的掺混强度。

为了限制横向限位轮胎13的运动轨迹，本发明的闸墙3沿竖直方向设有横向轮胎凹槽4，横向限位轮胎13的径向面平行于闸室1的横剖面，横向限位轮胎13沿横向轮胎凹槽4的轴向滚动；横向限位轮胎13连接有横向轮胎传动轴17，横向轮胎传动轴17穿过横向限位轮胎13的中心且与其转动连接，横向轮胎传动轴17的另一端与船厢本体6的骨架固定连接。

进一步，横向限位轮胎13的传动轴对称连接于船厢本体6左右两侧的骨架上，位于闸室1的水面以上。

为了限制纵向限位轮胎2的运动轨迹，本发明的闸墙3沿竖直方向设有纵向轮胎凹槽5，纵向限位轮胎2的径向面平行于闸室1的纵剖面，纵向限位轮胎2沿纵向轮胎凹槽5的轴向滚动；纵向限位轮胎2连接有纵向轮胎传动轴16，纵向轮胎传动轴16穿过纵向限位轮胎2的中心且与其转动连接，纵向轮胎传动轴16的另一端与船厢本体6的骨架固定连接。

进一步，纵向限位轮胎2的传动轴对称连接于船厢本体6左右两侧的骨架上，位于闸室1的水面以上。

为了限制浮筒11的运动轨迹，本发明的闸墙3沿竖直方向设有浮筒井7，浮筒11对称设置在两侧的浮筒井7内。

本发明的船厢本体6嵌套于闸室1内，顶部为开口型式；三级消能设施分别是，一级消能设施为对称设置于船厢本体6左右两侧边壁上的五角星形消能孔12，二级消能设施为与船厢本体6左右两侧骨架通过横向轮胎传动轴17对称连接的横向限位轮胎13，三级消能设施为与船厢本体6左右两侧骨架通过纵向轮胎传动轴16对称连接的纵向限位轮胎2；五角星形消能孔12位于厢内水面以下；横向限位轮胎13和纵向限位轮胎2均各自布置在左右两侧闸墙3的凹槽上，且位于闸室1水面以上；三级消能船厢本体6的上、下游两端均设置卧倒门；三级消能船厢本体6的底部通过横梁与浮筒11连接；浮筒11对称设置在左右两侧闸墙3的浮筒井7内。本发明通过五角星形消能孔12消杀输水过程进入闸室1的大部分水流能量，形成一级消能；通过横向限位轮胎13消耗作用于船厢的横向动水荷载和船舶横向撞击力，形成二级消能；通过纵向限位轮胎2消耗作用于船厢的纵向动水荷载和船舶纵向撞击力，形成三级消能。本发明相比传统船闸结构而言，由于船厢起到显著的消能作用，可显著简化船闸输水系统结构、缩短船闸输水时间，提高了船闸通过能力，尤其在高水头、大尺度船闸工程中具有广泛的应用前景。

横向限位轮胎13的径向面平行于闸室1的横剖面，纵向限位轮胎2的径向面平行于闸室1的纵剖面，均通过传动抽与船厢本体6连接；为起到消能和对船厢本体6的横向位移约束，横向限位轮胎13的胎面始终与横向轮胎凹槽4接触，且两个径向面与横向轮胎凹槽4存在一定缝隙。为保障船厢本体6的顺利升降，纵向限位轮胎2的胎面及其两个径向面均与纵向轮胎凹槽5存在一定缝隙，且该缝隙小于横向限位轮胎13的径向面与横向轮胎凹槽4之间的缝隙。

本发明中限位轮胎的受力和运动为：当船厢本体6不受横向和纵向荷载时，横向限位轮胎13和纵向限位轮胎2均不受力，即第二、三级消能不起作用，此时横向限位轮胎13仅在浮筒11的作用下仅沿横向轮胎凹槽4上下滚动，而纵向限位轮胎2悬空不工作；当船厢本体6仅受横向荷载时，一侧横向限位轮胎13必然挤压受力，即第二级消能发挥作用，且横向位移受到约束，此时横向限位轮胎13仍沿凹槽上下滚动，而纵向限位轮胎2仍然悬空不工作；当船厢本体6同时受横向和纵向荷载时，首先船厢本体6在纵向发生一定位移，使得纵向限位轮胎2的胎面与凹槽挤压受力，同时一侧横向限位轮胎13挤压受力，即第二、三级消能均发挥作用，且纵向和横向位移均受到约束，此时纵向和横向限位轮胎13均沿各自凹槽上下滚动。

本发明的五角星形消能孔12的消能效果较好，原因在于该形状的突缩突扩明显，可提高水流能量的耗散和增加相邻消能孔12之间水体的掺混强度。此外，在船厢本体6的两侧壁面设置消能孔12的好处还在于，相比密封结构，船厢的内外水位自适应平衡，便于船舶9过闸的运行管理。同时可使得船厢的升降力大幅减小，因为此时不计船厢内的水体和船舶9的重量。

本发明的限位轮胎的有益效果为：根据轮胎的受力和运动描述，限位轮胎首先通过对船厢本体6的横向和纵向位移限制，轮胎受挤压后消耗船厢本体6传递过来的横向和纵向荷载。此外，限位轮胎也同时起到了对船厢本体6升降的导向作用。

本发明的三级消能结构的有益效果为：船闸在输水过程中产生的水流能量巨大，尤其是对于高水头、大尺度的船闸而言更为显著，仅仅依靠消能孔12难于充分耗散水流能量，且船厢难免受到船舶9的撞击和系缆荷载。因此，设置由五角星形消能孔12、横向限位轮胎13和纵向限位轮胎2组成的三级消能结构，通过联合消能模式，可保障船舶9的安全过闸。

本发明为船舶额外增加了消能孔、横向限位消能结构和纵向限位消能结构共三级消能结构，可有效消杀进入闸室的水流能量、消耗作用于船厢本体6上的动水荷载和船舶撞击力，进而保障厢内船舶的停泊条件，本发明的三级消能具有显著改善船舶停泊条件的功能。

由于本发明具有显著的消能效果，因此对于高水头、大尺度船闸而言，可大大简化原有复杂的输水系统结构，从而减少工程建设投资，同时也可适当加快阀门的启闭速度；由于输水系统的简化，输水系统阻力系数得到大幅减小，再加上阀门启闭时间的适当缩短，从而可有效缩短船闸输水时间。

本发明还提供了一种船厢的设计方法，用于设计上述的三级消能船厢，包括以下步骤：在闸室1内嵌套船厢本体6，在船厢本体6的上端和下端分别设置上端卧倒门14和下端卧倒门10，在船厢本体6的两侧边壁上设置若干消能孔12，在船厢本体6的两侧设置横向限位消能结构和纵向限位消能结构，在船厢本体6的两侧设置浮筒11，利用浮筒11的浮力带动船厢本体6自适应灌水和泄水的水位变幅，利用船舶9的浮力自适应船厢本体6内的水位变幅。

实施例：

本发明以设计水头为40.25m，闸室1尺度为265m×34m×5.8m的船闸工程为例。

传统设计方案为：为保障船舶9的安全停泊条件，需采用四区段八纵支廊道顶部出水加盖板消能输水系统，输水廊道阀门处断面总面积为2×5m×5.5m＝55m²，主廊道断面总面积为2×5m×7m＝70m²，顶缝出水总面积为112×5.2m×0.18m＝104.83m²。根据计算，阀门开启时间需设置8min，灌水段的总阻力系数为1.8，流量系数为0.75，船闸完成一次灌水需879s。

采用本发明设计方案为：船厢本体6的尺度设计为261m×32m×6.7m，消能孔12分垂向两层布置，总过水面积为110m²，每侧边壁设置消能孔12为200个。左、右两侧闸墙3各布置10个浮筒11，10个横向限位轮胎13和10个纵向限位轮胎2，轮胎直径为1.2m。

在保障同等的船舶9的停泊条件下，采用本发明的设计方案后输水系统可简化为闸底长廊道侧支孔加消能明沟18的消能型式，输水廊道阀门处断面总面积为2×5m×5.5m＝55m²，主廊道19的断面总面积为2×6.5m×5.5m＝71.5m²，侧支孔出水总面积为2×12×(0.8+1.0+1.2)m×1.5m＝108m²。根据计算，阀门的开启时间可缩短至5min，灌水段的总阻力系数为1.45，流量系数为0.83，船闸完成一次灌水需730s，简化前后仅灌水时间就缩短了149s。

输水系统简化前后的输水阀门开启速度和输水速度参见图5，图5为水力特性对比图，其中，A1为简化后阀门开度线、A2为简化前阀门开度线、B1为简化后水位过程线、B2为简化前水位过程线。

本实施例中纵向限位轮胎2的胎面与纵向轮胎凹槽5间的缝隙设置为5cm，横向限位轮胎13径向面与横向轮胎凹槽4间的缝隙设置为10cm。

本发明中处于下游引航道的船舶9先上行，闸室1的水位和船厢本体6的水位均与下游水位齐平，开启下闸门8和下端卧倒门10，船舶9经过闸室1后直接驶入船厢本体6；关闭下闸门8和下端卧倒门10，开启灌水阀门，船闸开始灌水，船舶9随水位同步上升，船厢本体6自适应水位的变幅实现同步上升；灌水至闸室1的水位与上游水位齐平，关闭灌水阀门，开启上闸门15和上端卧倒门14；船舶9驶出船厢本体6后经过闸室1直接进入上游引航道；在上游引航道等待进闸的船舶9经过闸室1后直接驶入船厢本体6，关闭上闸门15和上端卧倒门14；开启泄水阀门，船闸开始泄水，船舶9随水位同步下降，船厢本体6自适应水位的变幅实现同步下降；泄水至闸室1的水位与下游水位齐平，关闭泄水阀门，开启下闸门8和下端卧倒门10；船舶9驶出船厢本体6后经过闸室1直接进入下游引航道；关闭下闸门8和下端卧倒门10。

本发明还提供了一种船舶过闸方法，应用上述的三级消能船厢，包括以下步骤：

S1船舶9由下游引航道进闸，闸室1的水位和船厢本体6的水位均与下游水位齐平，开启下闸门8和下端卧倒门10；

S2船舶9经过闸室1后直接驶入船厢本体6；

S3船舶9系泊停稳后，关闭下闸门8和下端卧倒门10；

S4开启灌水阀门，船闸开始灌水，船舶9随水位同步上升，船厢本体6自适应水位的变幅实现同步上升；

S5灌水至闸室1的水位与上游水位齐平，关闭灌水阀门，开启上闸门15和上端卧倒门14；

S6船舶9驶出船厢本体6后经过闸室1直接进入上游引航道；

S7在上游引航道等待进闸的船舶9经过闸室1后直接驶入船厢本体6；

S8船舶9系泊停稳后，关闭上闸门15和上端卧倒门14；

S9开启泄水阀门，船闸开始泄水，船舶9随水位同步下降，船厢本体6自适应水位的变幅实现同步下降；

S10泄水至闸室1的水位与下游水位齐平，关闭泄水阀门，开启下闸门8和下端卧倒门10；

S11船舶9驶出船厢本体6后经过闸室1直接进入下游引航道；

S11关闭下闸门8和下端卧倒门10。

详细地，船舶过闸方法为船舶一次双向过闸，具体包括以下步骤：

(1)初始状态：下游引航道的船舶等待进闸上行，此时下闸门8和下端卧倒门10处于关闭状态，闸室1的水位和船厢本体6内的水位均与下游水位齐平。

(2)开启下闸门8，同时开启下端卧倒门10。

(3)船舶9经过闸室1后直接驶入船厢本体6。

(4)船舶9系泊停稳后，关闭下闸门8，同时关闭下端卧倒门10。

(5)开启灌水阀门，船闸开始灌水，20个浮筒11和船舶9随水位同步上升，船厢本体6和20个横向限位轮胎13及20个纵向限位轮胎2在浮筒11的带动下，适应水位的变幅实现同步上升。

(6)灌水结束时，闸室1水位与上游水位齐平，此时船厢本体6和限位轮胎随浮筒11提升至闸室1的最高水位。

(7)关闭灌水阀门，开启上闸门15，同时开启上端卧倒门14。

(8)船舶9驶出船厢6后经过闸室1直接进入上游引航道。

(9)在上游引航道等待进闸的船舶9经过闸室1后直接驶入船厢本体6。

(10)船舶9系泊停稳后，关闭上闸门15，同时关闭上端卧倒门14。

(11)开启泄水阀门，船闸开始泄水，20个浮筒11和船舶9随水位同步下降，船厢本体6和所有限位轮胎在浮筒11的带动下，适应水位的变幅实现同步下降。

(12)泄水结束时，闸室1的水位与下游水位齐平，此时船厢本体6和限位轮胎随浮筒11下降至闸室1的最低水位。

(13)关闭泄水阀门，开启下闸门8，同时开启下端卧倒门10。

(14)船舶9驶出船厢本体6后经过闸室1直接进入下游引航道。

(15)关闭下闸门8，同时关闭下端卧倒门10，回到步骤(1)的初始状态。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种嵌套于船闸闸室的三级消能船厢，设置在闸室内，其特征在于：包括顶部敞开的船厢本体、设置在船厢本体上的系船柱和设置在船厢本体两侧的浮筒，以及分别设置在船厢本体两端的上端卧倒门和下端卧倒门，浮筒位于沿竖直方向设置在闸室的闸墙上的浮筒井内；

所述船厢本体的两侧边壁上设有若干用于消杀输水过程进入闸室水流能量的消能孔；

所述船厢本体的两侧设有用于消耗作用在船厢本体的横向动水荷载和船舶横向撞击力的横向限位轮胎，横向限位轮胎通过横向轮胎传动轴与船厢本体相连，且横向限位轮胎的径向面平行于闸室横剖面；所述闸室的闸墙沿竖直方向设有横向轮胎凹槽，所述横向限位轮胎能够沿横向轮胎凹槽的轴向运动；

所述船厢本体的两侧设有用于消耗作用在船厢本体的纵向动水荷载和船舶纵向撞击力的纵向限位轮胎，纵向限位轮胎通过纵向轮胎传动轴与船厢本体相连，且纵向限位轮胎的径向面平行于闸室纵剖面，所述闸室的闸墙沿竖直方向设有纵向轮胎凹槽，所述纵向限位轮胎能够沿纵向轮胎凹槽的轴向运动；

当船厢本体不受横向和纵向荷载时，横向限位轮胎和纵向限位轮胎均不受力，此时横向限位轮胎仅在浮筒的作用下仅沿横向轮胎凹槽上下滚动，而纵向限位轮胎悬空不工作；当船厢本体仅受横向荷载时，一侧横向限位轮胎挤压受力，且其横向位移受到约束，此时横向限位轮胎仍沿横向轮胎凹槽上下滚动，而纵向限位轮胎仍然悬空不工作；当船厢本体同时受横向和纵向荷载时，船厢本体先沿纵向发生一定位移，使得纵向限位轮胎的胎面受纵向轮胎凹槽挤压而受力，同时一侧横向限位轮胎挤压受力，且纵向和横向位移均受到约束，此时纵向和横向限位轮胎均沿各自凹槽上下滚动。

2.根据权利要求1所述的一种嵌套于船闸闸室的三级消能船厢，其特征在于：所述消能孔的形状为五角星形。

3.根据权利要求1所述的一种嵌套于船闸闸室的三级消能船厢，其特征在于：所述消能孔的总过水面积为船闸输水阀门处的廊道总过水面积的2倍以上。

4.根据权利要求1所述的一种嵌套于船闸闸室的三级消能船厢，其特征在于：所述消能孔对称设置于船厢本体两侧的边壁上。

5.根据权利要求1所述的一种嵌套于船闸闸室的三级消能船厢，其特征在于：所述消能孔为矩阵布置。

6.根据权利要求1所述的一种嵌套于船闸闸室的三级消能船厢，其特征在于：所述纵向限位轮胎、浮筒、横向限位轮胎沿闸室的纵向交错布置。

7.一种船舶过闸方法，其特征在于，应用如权利要求1~6任一所述的三级消能船厢，包括以下步骤：

S1下游船舶上行：闸室水位和船厢本体水位均与下游水位齐平，开启下闸门和下端卧倒门；

S2船舶经过闸室后直接驶入船厢本体；

S3船舶系泊停稳后，关闭下闸门和下端卧倒门；

S4开启灌水阀门，船闸开始灌水，船舶随水位同步上升，船厢本体自适应水位的变幅实现同步上升；

S5灌水至闸室水位与上游水位齐平，关闭灌水阀门，开启上闸门和上端卧倒门；

S6船舶驶出船厢本体后经过闸室直接进入上游引航道；

S7上游船舶下行：船舶经过闸室后直接驶入船厢本体；

S8船舶系泊停稳后，关闭上闸门和上端卧倒门；

S9开启泄水阀门，船闸开始泄水，船舶随水位同步下降，船厢本体自适应水位的变幅实现同步下降；

S10泄水至闸室水位与下游水位齐平，关闭泄水阀门，开启下闸门和下端卧倒门；

S11船舶驶出船厢本体后经过闸室直接进入下游引航道；

S12关闭下闸门和下端卧倒门。

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