CN113356173A

CN113356173A - 一种利用浮式辅助船厢进行升船机下游对接的方法

Info

Publication number: CN113356173A
Application number: CN202110470855.0A
Authority: CN
Inventors: 李学义; 郑飞东; 胡亚安; 王多银; 叶成华; 杨斌; 陈明; 李中华; 王新; 薛淑; 严秀俊; 扈晓雯; 洪思远; 金英
Original assignee: Chongqing Jiaotong University
Current assignee: Chongqing Jiaotong University
Priority date: 2021-04-25
Filing date: 2021-04-25
Publication date: 2021-09-07

Abstract

不下水式升船机对接不能实时调整自身位置以适应下游水位变幅及变化，而下水式升船机入水过程中受不平衡力引起的入水速度低、升船机过船吨位低、电机功率大等问题导致其过船吨位较低。本发针对目前升船机在山区型河流中下游水位变化带来的难题，提出一种利用浮式辅助船厢进行升船机下游对接的方法，该方法是下水式升船机与不下水式升船机优点的集合体，可适应下游水位变幅大、变率快的河流下游对接，且其船厢过船吨位不受下水式升船机入水过程的不平衡力限制，是解决山区型河流升船机大型化难题的一种方法。

Description

一种利用浮式辅助船厢进行升船机下游对接的方法

技术领域

本发明涉及一种升船机船厢对接方法，具体是一种利用自浮式辅助船厢抵御引航道水位变幅及波动影响的自调节升船机对接方法，属于通航建筑物领域。

背景技术

随着中国内河航运的发展，越来越多的高坝大库需修建通航建筑物。但我国中西部河流大部分为山区型河流，具有夏季与冬季水位变幅大，受电站调峰及泄洪影响下游水位波动及水位变率快的特点，影响升船机下游对接。为解决船厢下游对接过程中的水位问题，我国将升船机分为下水式升船机与不下水式升船机。

不下水式升船机一般为全平衡式，船厢下游需建设工作门进行挡水使船厢池为无水状态，工作门高度需满足下游最大水位变幅，在船厢下游对接过程中，船厢需运行至下游对接位，与工作门进行对接，对接完成后开启船厢门与工作门上的工作小门，使船厢与引航道水体联通，船舶可以进出船厢。该对接方法面临的主要问题为：(1)工作大门需满足下游最大变幅，当下游水位变幅超过10m时，工作大门建设成本与难度剧增；(2)工作大门需随下游水位调整其高度，运行程序复杂；(3)不能适应下游水位波动及较大变率，当船厢与工作大门对接后，在船厢工作小门与船厢门开启前，如果下游水位变率过大，将引起船厢内外水位差不能满足船厢门开启条件，使对接失败；(4)在船厢船舶进出厢过程中下游水位变化将引起船厢内水位变化，由于全平衡式升船机船厢侧重量与平衡重侧相当，当船厢水位发生变化时，平衡重侧与船厢侧重量不匹配，升船机不能运行，需对船厢进行补水或抽水控制船厢水位。

下水式升船机是根据中国山区型河流下游水位变幅大、变率块的特点而提出的一种具有中国特色的升船机型式，其通过船厢直接入水方式进行下游对接，可根据下游水位变化快速调整对接位置，船厢对接准确可靠，而且省去了下闸首及其相应的附属设备，包括顶紧、密封机构等，运行流程大大减少，缩短了船只过坝时间。但该方法也存在以下不足：(1)升船机为不平衡式升船机，电机功率大，耗能高；(2)升船机减速器扭矩大，制造难度大；(3)船厢入水过程受到复杂的水动力问题影响，入水存在一定安全问题，如第一座下水式升船机岩滩升船机在入水过程中出现电机过载问题；(4)下水式升船机为降低出入水过程水动力荷载影响，船厢出入水过程缓慢；(5)受下水式升船机自身平衡荷载影响，当船厢越大时，其所受水力荷载越大，不平衡力越大，因此很难实现下水式升船机大型化，目前已建最大吨位下水式升船机为500t 级(构皮滩第一与第三级升船机、景洪升船机)。

发明内容

本发明所需解决的技术问题为：(1)不下水式升船机对接不能实时调整自身位置以适应下游水位变幅及变化问题；(2)下水式升船机入水过程中受不平衡力引起的入水速度低、升船机过船吨位低、电机功率大等问题。

本发明解决问题的技术方案为：

本发明方案的装置介绍图见附图1，图中1为辅助船厢，2为辅助船厢导轨，3为辅助船厢导轮，4为辅助船厢上的船厢夹紧导轨，5为辅助船厢卧倒门。具体是建设辅助船厢1，辅助船厢能满足其内部尺寸能容下升船机船厢，并对辅助船厢配重，使其可自飘浮于水面上。辅助船厢上设置辅助船厢导轮3，辅助船厢导轮3可沿辅助船厢导轨上下运动，并限制辅助船厢纵向位移，提供辅助船厢抗倾力矩。在辅助船厢侧面设置船厢夹紧导轨5，可供船厢夹紧限位使用。在辅助船厢下游侧设置辅助船厢卧倒门5供挡水使用。

本发明供全平衡式升船机下游对接使用，这意味着船厢侧重量与平衡重侧重量相等，升船机船厢升降过程电机仅需克服系统摩擦力。本发明的升船机下游对接见图2，主要流程为：(1)船厢运行至辅助船厢内，与下游水位齐平；(2)船厢夹紧伸出，夹住辅助船厢上的导轨；(3)电机关闭，保持船厢制动器打开状态；(4)船厢密封框推出；(5)补充船厢与辅助船厢密封框之间的间隙水；(6)辅助船厢卧倒门开启，船厢门开启；(6)船舶进出船厢；(7)关闭船厢门与辅助船厢卧倒门；(8)排间隙水；(9)船厢密封框收回，夹紧装置收回，解除船厢对接；(10)电机运行，拉动船厢上行。

本发明提供了一个自调节应对下游水位大变幅及下游水位变率快的方案。(1)对于大变幅问题，由于本发明辅助船厢是飘浮在水中的，当下游水位增加时，辅助船厢会沿辅助船厢轨道向上运动，水位降低时辅助船厢会沿辅助船厢轨道向下运行，因此可有效解决水位变幅大问题。(2)对于水位变率问题，当船厢下游对接过程中，下游对接水位发生变化，辅助船厢会根据下游水位发生运动，而由于船厢通过夹紧与辅助船厢连接，此时，由于升船机为全平衡式，制动器敞开状态，船厢侧与平衡重侧重量相等，辅助船厢仅需提供克服升船机系统摩擦力就能使船厢一起运动，因此船厢内不会与引航道出现较大水位差。

本发明的优点是：

(1)可适应下游水位变幅大、变率快的河流下游对接；

(2)因为该方案无需在下闸室建设工作闸门等装置，建设成本较全平衡式升船机低，且随着下游水位变幅增加，优势越明显；

(3)船厢下游对接过程船厢水位随着下游水位实时自调节，是下水式升船机与不下水全平衡式升船机不具备的；

(4)由于升船机型式采用全平衡式，其船厢过船吨位不受下水式升船机入水过程的不平衡力限制，是解决山区型河流升船机大型化难题的一种方法；

(5)船厢无需入水对接，不会受到入水过程中产生的倾覆荷载，船厢对接无需像下水式升船机一样减少入水，船厢运行速度快，能耗低。

附图说明

附图1本发明装置介绍示意图(纵断面)

附图2本发明下游对接示意图(横断面)

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行说明。

本发明是一种利用浮式辅助船厢进行升船机下游对接的方法，其具体实施步骤为：

1辅助船厢装置

建设辅助船厢需满足以下几点要求：

(1)辅助船厢需满足其内部尺寸能容下升船机船厢，同时还需满足下游水位发生变化时辅助船厢带动船厢运行克服的系统摩擦力不会引起船厢内外水位差过大，造成船厢卧倒门开启影响船舶停泊条件。由此，假设船厢内外允许最大水位差为h₁，辅助船厢平面面积为A₁，升船机系统摩擦力为f，水的密度为ρ，重力加速度为g则有：A₁＝fl(ρgh₁)

(2)辅助船厢需满足最小入水深度大于等于船厢外形高度进行配重。

(3)辅助船厢上设置辅助船厢导轮，辅助船厢导轮可沿辅助船厢导轨上下运动，并限制辅助船厢纵向位移，提供辅助船厢抗倾力矩。

(4)在辅助船厢侧面设置船厢夹紧导轨，可供船厢夹紧限位使用。

(5)在辅助船厢下游侧设置辅助船厢卧倒门挡水与对接。

2船厢对接流程

本实施案例对接流程见附图2，具体步骤为(1)船厢运行至辅助船厢内，与下游水位齐平；(2)船厢夹紧伸出，夹住辅助船厢上的导轨；(3)电机关闭，保持船厢制动器打开状态；(4)船厢密封框推出；(5) 补充船厢与辅助船厢密封框之间的间隙水；(6)辅助船厢卧倒门开启，船厢门开启；(6)船舶进出船厢； (7)关闭船厢门与辅助船厢卧倒门；(8)排间隙水；(9)船厢密封框收回，夹紧装置收回，解除船厢对接；(10)电机运行，拉动船厢上行。

Claims

1.一种利用浮式辅助船厢进行升船机下游对接的方法，其特征在于：利用自浮式辅助船厢可跟随下游水位涨落实时自动调整辅助船厢位置保持其与下游水面相对位置不变的特点，在辅助船厢内可为升船机船厢提供无水环境，船厢对接无需入水对接，是下水式升船机与不下水式升船机优点的集合体，可适应下游水位变幅大、变率快的河流下游进行对接，且船厢过船吨位不受下水式升船机入水过程的不平衡力限制，是解决山区型河流升船机大型化难题的一种方法。

2.根据权利要求1所述的一种利用浮式辅助船厢进行升船机下游对接的方法中，最主要的特征在于通过辅助船厢自浮性质适应下游水位变化，同时辅助船厢内无水，升船机船厢与辅助船厢实现不下水对接，因此其他采用类似于辅助船厢自浮型式的结构应对下游水位变化，实现升船机下游对接的方法也属于本专利保护范围。

3.根据权利要求1所述的一种利用浮式辅助船厢进行升船机下游对接的方法中，辅助船厢尺度条件是本发明的特征之一：辅助船厢需满足其内部尺寸能容下升船机船厢，同时还需满足下游水位发生变化时辅助船厢带动船厢运行克服的系统摩擦力不会引起船厢内外水位差过大，造成船厢卧倒门开启影响船舶停泊条件。

4.根据权利要求1所述的一种利用浮式辅助船厢进行升船机下游对接的方法中，辅助船厢装置含：辅助船厢导轮，船厢导轨，船厢夹紧导轨，辅助船厢卧倒门。

5.根据权利要求1所述的一种利用浮式辅助船厢进行升船机下游对接的方法中，船厢对接流程为：(1)船厢运行至辅助船厢内，与下游水位齐平；(2)船厢夹紧伸出，夹住辅助船厢上的导轨；(3)电机关闭，保持船厢制动器打开状态；(4)船厢密封框推出；(5)补充船厢与辅助船厢密封框之间的间隙水；(6)辅助船厢卧倒门开启，船厢门开启；(6)船舶进出船厢；(7)关闭船厢门与辅助船厢卧倒门；(8)排间隙水；(9)船厢密封框收回，夹紧装置收回，解除船厢对接；(10)电机运行，拉动船厢上行，其中保持制动器打开状态为本对接方法的特色。