CN113062281B - 一种伤害减低的适用于应急式泄洪的缓冲鱼道及缓冲方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种伤害减低的适用于应急式泄洪的缓冲鱼道及缓冲方法，缓冲鱼道包括鱼道本体，所述鱼道本体内设有洄游通道，所述鱼道本体一端与固定座转动连接，另一端与配重浮坞转动连接，所述洄游通道内铰接设有多个可摆动的缓冲板；另外本发明还公开相应的缓冲方法；本发明能够减小洪水的势能，减小对鱼类造成的冲击力，其有效避免了闸坝在泄洪时，鱼道内的鱼容易受到洪水猛烈冲击而受伤的现象，对鱼类的保护作用较高。
Description
技术领域
本发明涉及鱼道设计技术领域，尤其是涉及一种伤害减低的适用于应急式泄洪的缓冲鱼道及缓冲方法。
背景技术
鱼道的设计主要考虑鱼类的上溯习性。在闸坝的下游，鱼类常依靠水流的吸引进入鱼道。鱼类在鱼道中靠自身力量克服流速溯游至上游。鱼道由进口、槽身、出口和诱鱼补水系统组成。进口多布置在水流平稳，且有一定水深的岸边或电站，溢流坝出口附近。常用的槽身横断面为矩形，用隔板将水槽上、下游的水位差分成若干个小的梯级，板上设有过鱼孔，利用水垫、沿程摩阻、水流对冲和扩散来消除多余能量。由于孔形不同，又可分为堰式、淹没孔口式、竖缝式和组合式等。闸坝在泄洪的时候，鱼道内的鱼会受到洪水的猛烈冲击，很容易受伤，现有技术中的鱼道通常结构比较简单，不具有缓冲装置，对鱼类的保护作用较低。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种伤害减低的适用于应急式泄洪的缓冲鱼道及缓冲方法，以解决背景技术中提出的问题。
本发明为解决上述技术问题，所采用的技术方案是：一种伤害减低的适用于应急式泄洪的缓冲鱼道，包括鱼道本体，所述鱼道本体内设有洄游通道，所述鱼道本体一端与固定座转动连接，另一端与配重浮坞转动连接，所述洄游通道内铰接设有多个可摆动的缓冲板。
优选地，所述缓冲板在洄游通道内沿着长度方向等距设置且相互平行，各缓冲板之间设有传动连杆，所述传动连杆和缓冲板的侧面转动连接。
优选地，所述洄游通道内还设有曲柄摇杆机构，其中一个缓冲板输入端与曲柄摇杆机构输出端连接。
优选地，所述曲柄摇杆机构输入端与涡轮减速装置输出端连接，涡轮减速装置输入端与泄洪涡轮输出端连接，所述泄洪涡轮和涡轮减速装置均安装于鱼道本体外侧。
优选地，所述泄洪涡轮数量为多个，泄洪涡轮两侧的轴架设于安装架上的轴承内，每个泄洪涡轮其中一侧均安装有链轮，多个链轮之间通过传动链条连接。
优选地，所述曲柄摇杆机构包括主动曲柄，所述主动曲柄一端与涡轮减速装置输出端转动连接，另一端与曲柄连杆一端转动连接，所述曲柄连杆另一端与摇杆一端转动连接，摇杆另一端通过转轴与第一齿轮中心连接，其中一个缓冲板的销轴与第二齿轮中心连接，所述第一齿轮与第二齿轮啮合，摇杆的转轴和缓冲板的销轴均通过轴承架设于鱼道本体边侧。
优选地，所述涡轮减速装置包括外壳，所述外壳内侧铰接设有第二小齿轮以及第二大齿轮，所述第二小齿轮和第一大齿轮同轴固定，所述第一大齿轮与第一小齿轮啮合，所述第一小齿轮和泄洪涡轮同轴固定，所述第二小齿轮和第二大齿轮啮合，所述第二大齿轮和主动曲柄同轴固定的从动齿轮啮合。
优选地，所述配重浮坞包括浮动箱和排水泵，所述浮动箱和鱼道本体的下端转动连接，所述排水泵固定安装在浮动箱上。
另外本发明还公开上述缓冲鱼道的缓冲方法，它包括如下步骤：
步骤1）：排水泵启动后可以将浮动箱内的水定量抽出，通过控制浮动箱的水量对鱼道本体的倾斜角度进行调节，以应对不同泄洪情况；
步骤2）：在泄洪的时候，洪水流动带动泄洪涡轮转动，进而通过涡轮减速装置驱动曲柄摇杆机构运行；
步骤3）：曲柄摇杆机构驱动其中一个缓冲板在洄游通道内摆动，进而使得多个缓冲板在洄游通道内一起摆动；
步骤4）：缓冲板在向上摆动时可以向上推动向下流过的水流，起到缓冲的作用。
优选地，所述步骤1）中，当泄洪量较大时，排水泵将浮动箱内的水定量抽出，浮动箱上浮一段距离，使得鱼道本体向上倾斜一定角度，使得洪水流动流过较多的泄洪涡轮，以增强缓冲效果；当泄洪量较小时，打开浮动箱的进水阀一段时间，浮动箱进水后下沉一段距离，使得鱼道本体向下倾斜一定角度，使得洪水流动流过较少的泄洪涡轮，以减小缓冲效果。
本发明的有益效果：
1、本发明在泄洪的时候，洪水的流动带动泄洪涡轮转动，泄洪涡轮通过曲柄摇杆机构带动缓冲板在洄游通道内摆动，缓冲板在摆动的时候具有向上的推力，起到缓冲的作用，缓冲板在向下摆动时也可以适当缓冲洪水急流，且缓冲板的摆动以及泄洪涡轮的转动需要不断作功，从而有效减小洪水的势能，减小对鱼类造成的冲击力，其有效避免了闸坝在泄洪时，鱼道内的鱼容易受到洪水猛烈冲击而受伤的现象，对鱼类的保护作用较高；
2、本发明主动曲柄在圆周运动时通过曲柄连杆带动摇杆摆动，摇杆摆动带动与其连接的缓冲板摆动，与摇杆连接的缓冲板摆动时带动其余的缓冲板一起摆动，摇杆在转动时具有急回特性，使得通过摇杆带动的缓冲板在向上摆动时可以迅速地向上推往下流动的水流，增强了缓冲的作用；
3、本发明通过涡轮减速装置的多级减速作用，可以有效减小摇杆的摆动速度，防止缓冲板因摆动过快而伤到鱼类；
4、本发明中的排水泵启动后可以将浮动箱内的水定量抽出，通过控制浮动箱的水量对鱼道本体1的倾斜角度进行调节，以应对不同泄洪情况：例如当泄洪量较大时，排水泵将浮动箱内的水定量抽出，浮动箱上浮一段距离，使得鱼道本体向上倾斜一定角度，使得洪水流动流过较多的泄洪涡轮，以增强缓冲效果；当泄洪量较小时，打开浮动箱的进水阀一段时间，浮动箱进水后下沉一段距离，使得鱼道本体向下倾斜一定角度，使得洪水流动流过较少的泄洪涡轮，以减小缓冲效果。
附图说明
图1为一种伤害减低的适用于应急式泄洪的缓冲鱼道的立体结构示意图；
图2为图1中A区域的放大结构示意图；
图3为一种伤害减低的适用于应急式泄洪的缓冲鱼道的另一视角的立体结构示意图；
图4为图3中B区域的放大结构示意图；
图5为泄洪涡轮与涡轮减速装置配合的结构示意图；
图6为一种伤害减低的适用于应急式泄洪的缓冲鱼道内缓冲板向上摆动时的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
如图1至6所示，一种伤害减低的适用于应急式泄洪的缓冲鱼道，包括鱼道本体1，所述鱼道本体1内设有洄游通道3，所述鱼道本体1一端与固定座2转动连接，另一端与配重浮坞4转动连接，所述洄游通道3内铰接设有多个可摆动的缓冲板5。
优选地，所述缓冲板5在洄游通道3内沿着长度方向等距设置且相互平行，各缓冲板5之间设有传动连杆6，所述传动连杆6和缓冲板5的侧面转动连接。这样设计后，通过一块缓冲板5的摆动，可以带动多块缓冲板5一起摆动。
优选地，所述洄游通道3内还设有曲柄摇杆机构8，其中一个缓冲板5输入端与曲柄摇杆机构8输出端连接。
优选地，所述曲柄摇杆机构8输入端与涡轮减速装置9输出端连接，涡轮减速装置9输入端与泄洪涡轮7输出端连接，所述泄洪涡轮7和涡轮减速装置9均安装于鱼道本体1外侧。
优选地，所述泄洪涡轮7数量为多个，泄洪涡轮7两侧的轴架设于安装架16上的轴承内，每个泄洪涡轮7其中一侧均安装有链轮18，多个链轮18之间通过传动链条19连接。通过设置多个泄洪涡轮7，并通过链轮18及链条19将其组合起来，多个泄洪涡轮7一起做功，可以更快地减小洪水的势能，也可以增大缓冲效率。
优选地，所述曲柄摇杆机构8包括主动曲柄11，所述主动曲柄11一端与涡轮减速装置9输出端转动连接，另一端与曲柄连杆13一端转动连接，所述曲柄连杆13另一端与摇杆12一端转动连接，摇杆12另一端通过转轴与第一齿轮20中心连接，其中一个缓冲板5的销轴与第二齿轮21中心连接，所述第一齿轮20与第二齿轮21啮合，摇杆12的转轴和缓冲板5的销轴均通过轴承架设于鱼道本体1边侧。当主动曲柄11转动时，会带动曲柄连杆13摇动，进而可以使得摇杆12周期性地向上和向下摆动，如图4所示，在设计时，主动曲柄11的长度要明显短于摇杆12长度，所以主动曲柄11做圆周运动时，摇杆12只能周期性向上和向下摆动。
优选地，所述涡轮减速装置9包括外壳10，所述外壳10内侧铰接设有第二小齿轮140以及第二大齿轮150，所述第二小齿轮140和第一大齿轮15同轴固定，所述第一大齿轮15与第一小齿轮14啮合，所述第一小齿轮14和泄洪涡轮7同轴固定，所述第二小齿轮140和第二大齿轮150啮合，所述第二大齿轮150和主动曲柄11同轴固定的从动齿轮17啮合。当泄洪涡轮7转动时，会带动第一小齿轮14转动，然后带动第一大齿轮15和第二小齿轮140转动，进而带动第二大齿轮150转动，最后带动从动齿轮17转动，使得主动曲柄11转动；由于第一小齿轮14的直径小于第一大齿轮15的直径，通过第一小齿轮14和第一大齿轮15的设置，起到一级减速的作用，第二小齿轮140和第一大齿轮15转速相同，通过第二小齿轮140和第二大齿轮150的设置，起到二级减速的作用，有效减小主动曲柄11转动速度，进而减缓摇杆12的摆动速度，防止缓冲板5因摆动过快而伤到鱼类。
优选地，所述配重浮坞4包括浮动箱22和排水泵23，所述浮动箱22和鱼道本体1的下端转动连接，所述排水泵23固定安装在浮动箱22上。这样设计后，排水泵23启动后可以将浮动箱22内的水定量抽出，通过控制浮动箱22的水量对鱼道本体1的倾斜角度进行调节，以应对不同泄洪情况。
另外本发明还公开上述缓冲鱼道的缓冲方法，它包括如下步骤：
步骤1）：排水泵23启动后可以将浮动箱22内的水定量抽出，通过控制浮动箱22的水量对鱼道本体1的倾斜角度进行调节，以应对不同泄洪情况；
步骤2）：在泄洪的时候，洪水流动带动泄洪涡轮7转动，进而通过涡轮减速装置9驱动曲柄摇杆机构8运行；具体地，泄洪涡轮7转动时，会带动第一小齿轮14转动，然后带动第一大齿轮15和第二小齿轮140转动，进而带动第二大齿轮150转动，最后带动从动齿轮17转动，使得主动曲柄11转动；当主动曲柄11转动时，会带动曲柄连杆13摇动，进而可以使得摇杆12周期性地向上和向下摆动；由于摇杆12另一端通过转轴与第一齿轮20中心连接，其中一个缓冲板5的销轴与第二齿轮21中心连接，所以第一齿轮20会带动第二齿轮21转动，进而使得该缓冲板5周期性摆动，然后通过传动连杆6带动其他缓冲板5一起摆动；缓冲板5在向上摆动的时候具有向上的推力，起到缓冲的作用，缓冲板5在向下摆动时也可以适当缓冲洪水急流，且缓冲板5的摆动以及泄洪涡轮7的转动需要不断作功，从而减小洪水的势能，大大减小对鱼类造成的冲击力；另外摇杆12在转动时具有急回特性，使得通过摇杆12带动的缓冲板5在向上摆动时可以迅速地向上推动向下流过的水流，起到缓冲的作用。
步骤3）：曲柄摇杆机构8驱动其中一个缓冲板5在洄游通道3内摆动，进而使得多个缓冲板5在洄游通道3内一起摆动；
步骤4）：缓冲板5在向上摆动时可以向上推动向下流过的水流，起到缓冲的作用。
优选地，所述步骤1）中，当泄洪量较大时，排水泵23将浮动箱22内的水定量抽出，浮动箱22上浮一段距离，使得鱼道本体1向上倾斜一定角度，使得洪水流动流过较多的泄洪涡轮7，以增强缓冲效果；当泄洪量较小时，打开浮动箱22的进水阀一段时间，浮动箱22进水后下沉一段距离，使得鱼道本体1向下倾斜一定角度，使得洪水流动流过较少的泄洪涡轮7，以减小缓冲效果。
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种伤害减低的适用于应急式泄洪的缓冲鱼道，包括鱼道本体（1），所述鱼道本体（1）内设有洄游通道（3），其特征在于：所述鱼道本体（1）一端与固定座（2）转动连接，另一端与配重浮坞（4）转动连接，所述洄游通道（3）内铰接设有多个可摆动的缓冲板（5）；所述缓冲板（5）在洄游通道（3）内沿着长度方向等距设置且相互平行，各缓冲板（5）之间设有传动连杆（6），所述传动连杆（6）和缓冲板（5）的侧面转动连接；所述洄游通道（3）内还设有曲柄摇杆机构（8），其中一个缓冲板（5）输入端与曲柄摇杆机构（8）输出端连接；所述曲柄摇杆机构（8）输入端与涡轮减速装置（9）输出端连接，涡轮减速装置（9）输入端与泄洪涡轮（7）输出端连接，所述泄洪涡轮（7）和涡轮减速装置（9）均安装于鱼道本体（1）外侧；所述配重浮坞（4）包括浮动箱（22）和排水泵（23），所述浮动箱（22）和鱼道本体（1）的下端转动连接，所述排水泵（23）固定安装在浮动箱（22）上。
2.根据权利要求1所述的一种伤害减低的适用于应急式泄洪的缓冲鱼道，其特征在于：所述泄洪涡轮（7）数量为多个，泄洪涡轮（7）两侧的轴架设于安装架（16）上的轴承内，每个泄洪涡轮（7）其中一侧均安装有链轮（18），多个链轮（18）之间通过传动链条（19）连接。
3.根据权利要求1所述的一种伤害减低的适用于应急式泄洪的缓冲鱼道，其特征在于：所述曲柄摇杆机构（8）包括主动曲柄（11），所述主动曲柄（11）一端与涡轮减速装置（9）输出端转动连接，另一端与曲柄连杆（13）一端转动连接，所述曲柄连杆（13）另一端与摇杆（12）一端转动连接，摇杆（12）另一端通过转轴与第一齿轮（20）中心连接，其中一个缓冲板（5）的销轴与第二齿轮（21）中心连接，所述第一齿轮（20）与第二齿轮（21）啮合，摇杆（12）的转轴和缓冲板（5）的销轴均通过轴承架设于鱼道本体（1）边侧。
4.根据权利要求3所述的一种伤害减低的适用于应急式泄洪的缓冲鱼道，其特征在于：所述涡轮减速装置（9）包括外壳（10），所述外壳（10）内侧铰接设有第二小齿轮（140）以及第二大齿轮（150），所述第二小齿轮（140）和第一大齿轮（15）同轴固定，所述第一大齿轮（15）与第一小齿轮（14）啮合，所述第一小齿轮（14）和泄洪涡轮（7）同轴固定，所述第二小齿轮（140）和第二大齿轮（150）啮合，所述第二大齿轮（150）和主动曲柄（11）同轴固定的从动齿轮（17）啮合。
5.一种权利要求1至4任一项所述缓冲鱼道的缓冲方法，其特征在于：它包括如下步骤：
步骤1）：排水泵（23）启动后可以将浮动箱（22）内的水定量抽出，通过控制浮动箱（22）的水量对鱼道本体（1）的倾斜角度进行调节，以应对不同泄洪情况；
步骤2）：在泄洪的时候，洪水流动带动泄洪涡轮（7）转动，进而通过涡轮减速装置（9）驱动曲柄摇杆机构（8）运行；
步骤3）：曲柄摇杆机构（8）驱动其中一个缓冲板（5）在洄游通道（3）内摆动，进而使得多个缓冲板（5）在洄游通道（3）内一起摆动；
步骤4）：缓冲板（5）在向上摆动时可以向上推动向下流过的水流，起到缓冲的作用。
6.根据权利要求5所述的缓冲鱼道的缓冲方法，其特征在于：所述步骤1）中，当泄洪量较大时，排水泵（23）将浮动箱（22）内的水定量抽出，浮动箱（22）上浮一段距离，使得鱼道本体（1）向上倾斜一定角度，使得洪水流动流过较多的泄洪涡轮（7），以增强缓冲效果；当泄洪量较小时，打开浮动箱（22）的进水阀一段时间，浮动箱（22）进水后下沉一段距离，使得鱼道本体（1）向下倾斜一定角度，使得洪水流动流过较少的泄洪涡轮（7），以减小缓冲效果。
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