CN1167187A - 船坞对接法水压升船过坝装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种造价低、运作方便的升船过闸、坝的装置。船坞底带闸门的上游浮船坞置于上游河道，下游船坞搁置在若干个套筒式水压升降柱上，水压升降柱由若干个中空筒柱套接而成，犹如拉杆天线一样，在套筒式水压升降柱内注水加压，顶升下游船坞到上游船坞相应的高度，两船坞对接，打开封闭两船坞对接端的坞内闸门，两船坞之间形成通道，实现了升船过闸、坝通航。

Description

船坞对接法水压升船过坝装置

本发明涉及河流在闸坝阻航时的升船通航领域，特别是一种船坞对接法水压升船过坝装置。

目前采用的升船通航方式有两种：一是采用梯级船闸，逐级充水，使船逐级上升到上游水位或逐级下降至下游水位，这种方法属于浮升式一类，其优点是安全可靠，缺点是过闸航程长，工程浩大，过船费水费时。另一种是利用多级滑轮绕组，由缆绳卷扬上升的升船机，船从下游只需进入盛船平台即可升高，然后平移过闸、坝，再降入上游水中，这种方法属于干升式一类，此法简便易行，对小吨位船只尤其适用，但若用于万吨巨轮，巨大的载荷集中于几个吊点上，且要平移过闸坝，缆绳和相应的建筑物都必须有足够的强度，所以至今这种方式使用的吨位有限。

本发明是要提供一种过闸、坝航程短，适用于各种吨位且简便易行的一种升船过坝装置。

本发明是这样实现的：在上游河道中置一船坞，船坞的下游端设有闸门，用来封闭船坞的下游端，船坞底连有竖直闸门，竖直闸门宽度大于上游河道宽度，插入河道两岸壁的直槽中，河床上与竖直闸门对应的地方有一深槽，竖直闸门可插入深槽中，且随船坞的升降而升降，封闭船坞底的河道。在下游河道中置一船坞，两端均由可开启的闸门封闭，船坞搁在若干个套筒式水压升降柱上，每个套筒式水压升降柱均由若干节直径不等的中空筒柱套接而成，犹如拉杆天线一样，中心筒柱两端封闭，套筒式水压升降柱底是连通池，当用加压水泵向连通池注水加压时，套筒式水压升降柱在循序装置的控制下一节节有序上升，将下游船坞顶升到上游船坞相等的高度，使两船坞对接，船坞对接端闸门开启，船只由一船坞驶入另一船坞，实现升船过坝。

本发明运用水压机的原理，巧妙的使用了套筒式升降柱的结构，使盛船的船坞由水压升降柱顶起至上游水位，然后与上游船坞对接，使船驶入上游船坞，节约了过闸、过坝的时间，既经济，工作效率又高，且对各种吨位的船只均能适用，吨位越大，其效益越大。

图1为本发明的纵剖面示意图。

图2为本发明的俯视示意图。

图3为本发明在图1中A-A位置的剖面示意图。

图4为本发明在图1中B-B位置的剖面示意图。

图5为套筒式水压升降柱剖面示意图。

图6为从升降筒柱中心向外正视循序阀的示意图。

图7为循序阀的侧面剖视示意图。

图8为对接腔槽与对接榫头对接时的剖面示意图。

图9为沿图a中D-D剖视示意图。

图10为两岸岸壁上锁定孔位置示意图。

图11为锁定栓示意图。

图12为升降筒柱升起时下降循序栓系统示意图。

图13为下降循序栓系统开栓时放大示意图。

下面结合附图对本发明作进一步说明。

本发明包括三部分。

如图1、图2、图3、图4第一部分由上游船坞1及平衡锤系统组成。上游船坞1为位于上游河道的浮船坞，呈长条槽形，其朝向下游的一端安装着一个俯仰式闸门1-7，当俯仰式闸门1-7仰闭时，上游船坞1则成为一个一端封闭的槽池。槽池的的底部和两侧部为连为一体的纵横桁架结构。有一个筒拱形闸门1-4，与上游，船坞的水平面成垂直状，且与上游船坞的槽池的底部和两侧相连，筒拱形闸门1-4的宽度大于上游河道的宽度，且插入河道两边岸壁中的竖直槽中。筒拱形闸门1-4的拱起方向朝向河道上游，在上游河道的河床上与筒拱形闸门1-4相对应的位置，有一个形状与筒拱形闸门相对应的深槽，筒拱形闸门1-4刚好插入深槽中，随上游船坞1的升降而升降，起到永远封闭船坞底部河道拦挡河水流向下流的作用。俯仰式闸门1-7与上游船坞1的底部以铰链方式联接，俯仰式闸门1-7内侧装有气囊1-8，当气囊1-8充气后，船坞内水的浮力作用于气囊1-8，则将俯仰式闸门1-7掀起，封闭上游船坞1的下游端。若将气囊1-8中的气放掉，俯仰式闸门1-7由于受闸门我水的压力而向船坞内俯倒，形成通道，供船只进出船坞，上游船坞1的底部分为三个区域：从筒拱形闸门1-4与船坞1连接处到船坞1的下游端为悬臂段1-1，其作用是使上游船坞1伸出坝外与下游船坞2对接。从筒拱形闸门1-4与船坞的连接处到船坞的另一端依次为空舱段1-2，密封舱段1-3，船坞底部的这两段均为夹层，空舱段1-2为密封的空舱，密封舱段1-3的夹层内可以根据需要注、排水，以使上游船坞，在受到河水浮力对能保持平衡。在上游河道两岸，与悬臂段1-1相对应的位置，各设有一平衡锤井1-11，在平衡锤井1-11的附近设有浮箱池1-12，浮箱池1-12与上游河道相通，上游河水经过通道进入池内。另有重量大于筒拱闸门1-4与岸壁摩擦力的平衡锤1-5置于平衡锤井1-11内，有自然载荷大于平衡锤1-5重量的浮箱1-6置于浮箱池1-12内，再有软索通过滑轮将平衡锤1-5与浮箱1-6、平衡锤1-5与上游船坞1分别相连。当上游水位下降时，浮箱1-6就会下降而提升平衡锤1-5，上游船坞1随水位下降，筒拱形闸门1-4也随之下降，使上游船坞1在新的水位处于工作状态。

第二部分由下游船坞2和套筒式水压升降柱系统组成。下游船坞2为长条槽形，与上游船坞1相似，不同之处在于：游船坞2的两端均设有向内俯倒的内侧带有气囊1-8的俯仰式闸门1-7，下游船坞2的底部没有空舱段和密封舱段，其底部和侧部为连为一体的纵横桁架结构。

如图1、图2、图3、图4、图5，下游船坞2底部的桁架搁在套筒式水压升降3的顶端平面上，套筒式水压升降柱3有若干个，横成行纵成列地排列在下游河道的河床上，并竖直地伸向河床中且固定于河床中，套筒式水压升降柱3是中空的，其柱底是连通池3-4，连通池3-4经减压管道3-6与上游河道相通，连通池3-4经弃水管道3-6与上游河道相通，减压管道3-6中装有蝴蝶阀3-7和逆止阀3-8，弃水管道3-9中装有蝴蝶阀3-7，另有加压管道3-5一端连上游河道，一端接套筒式给水管4，套筒式给水管4由若干节直径不同的中空管相互套接而成，犹如拉杆天线一样，可以伸高拉长或压低缩短，相邻套管之间是密封的，套筒式给水管4的顶端连着分支管道，分支管道伸向各套筒式水压升降柱3顶端并连通给水软管4-1。每个套筒式水压升降柱3均由若干个直径不等的升降筒柱套接而成，犹如拉杆天线一样。最内在一节中心筒柱直径最小，且两端是封闭的，在中心筒柱内有一根竖直管道4-4，一端连通给水软管4-1，另一端连通安装于中心筒柱内的加压水泵4-2，加压水泵连通双翼蝴蝶阀4-3，双翼蝴蝶阀4-3接通连通池3-4，开动加压水泵4-2，上游河道的水经加压管道3-5、套筒式给水管4、给水软管4-1、竖直管道4-4、加压水泵4-2、双翼蝴蝶阀4-3注入连通池3-4，并使连通池3-4中的水压增加，传递给套筒式水压升降柱3，使其升降筒柱在循序装置控制下有序上升。

最外面一节直径最大，此节筒柱固定在河床中。除最下部的一节筒柱外，其余各节升降筒柱的下部外缘均套有密封圈3-10，以密封相邻筒柱间的缝隙；带有密封圈的升降筒柱的下端边缘均有向外突出的环圈，以阻挡密封圈向下滑脱，在升降筒柱外壁位于密封圈上方有一圈开阀凸起环3-11，其截面形状是形如“

”的直角梯形。每节升降筒柱均比其外相邻的筒柱高出一截。除最外面一节筒柱外，每节升降筒柱上部外缘均紧套着一个环状紧固圈3-12，每个套筒式水压升降柱3均有相同的节数，在对应层数的节与节之间以水平连杆3-1连接环状紧固圈3-12，形成水平的桁架结构，以保证套筒式水压升降柱3在升起或下降时相对位置不变且不产生晃动。

如图5、图6、图7，除最外面一节筒柱和中心筒柱外，其余升降筒柱上均在同一平面设有若干个循序阀3-3。循序阀3-3为一倒置的“Y”形铁件，在升降筒柱的筒壁上有一形状与循序阀3-3相似且略大于循序阀3-3的孔洞，循序阀3-3刚好能放入孔洞中，在升降筒柱内壁上处于“Y”形孔洞分岔处固定着一矩形铁件3-15，使循序阀3-3不致于向内掉入升降筒柱内，循序阀中部“Y”形叉的两个向下的分岔上，横向连有两个圆柱形铁轴3-16，铁轴3-16卡在升降筒柱内壁上，使循序阀3-3不致向外掉出，循序阀3-3上端面是圆弧面，其两个分岔的下端为向下且向内的斜面。循序阀3-3在各升降筒柱上的位置是：当各升降筒柱均处于没有升起的初始状态时，循序阀3-3因弹簧的作用上端向外倾斜而顶住外邻升降筒柱顶端的内卷封筒边环盖，从而锁定该节升降筒柱。

当加压水泵4-2向连通池3-4注水加压时，水压作用于中心筒柱底端，由于中心筒柱处于自由状态水压将使中心筒柱首先上升，当该筒柱上升到一定位置，筒柱上的开阀凸起环的直角梯形的斜面楔进外邻升降筒柱上循序阀3-3的下端的斜面，使循序阀3-3止好进入外邻升降筒柱壁上的倒置的Y形孔洞中，且与筒壁重合，外邻升降筒柱的锁定状态被解除，同时外邻升降筒柱筒壁上处于倒置Y形孔洞分岔处的矩形铁件3-15的下端刚好落在上升升降筒柱上开阀凸起环的上底边上，实现了上升升降筒柱上升极限位置的锁定，从而开始带动外邻升降筒柱上升。同理，各升降筒柱从内向外各节依次循序上升，将下游船坞顶升到所需的水位高度。循序上升的目的在于保证连结各层升降筒柱的水平桁架在同一水平同步运动，保证运作安全。

如图12、图13下降循序栓系统是安装在除中心筒柱外各升降筒柱顶端内卷封筒边环盖上的一种锁定装置，由带弹簧的板钢栓3-17、带轴的直角翼拨栓器3-13和开栓柱3-14组成。板钢栓3-17水平安装在除中心筒柱和最外边一节筒柱外的其余各节升降筒柱顶端内卷封筒边环盖上，板钢栓3-17上的弹簧使板钢栓沿升降筒柱上升到设定高度时，板钢栓3-17因弹簧压力向内，卡住了内邻升降筒柱上的截面呈直角三角形的尖状凸起翼3-18的下边缘，从而使各上升到设定高度的升降筒柱形成锁定状态，即使套筒升降柱3内的水没有升力，各升降筒柱也不会自动下降。开栓柱3-14安装在除中心筒柱外的各节筒柱的上部的外缘，且直立朝上。拨栓器3-13安装在开栓柱3-14上，位于板钢栓3-17上方，当拨栓器3-13绕轴转动时，其一个直角翼可以卡在板钢栓3-17的设定卡口内从而拨动板钢栓3-17沿升降筒柱径向向外运动。最下端的活动升降筒柱没有锁定状态，总是处于自由状态，因整个套筒式水压升降柱3的总高度大于上下游最大水头差，当加压水泵4-2停机，减压管道3-6中的蝴蝶阀3-7开启时，最下端的活动升降筒柱将首先向下降落，下降到一定位置时，外邻筒柱上的开栓柱3-14将触及正降落的升降筒柱上拨栓器3-13的一个直角翼，拨栓器3-13绕轴转动，其另一直角翼拨动板钢栓向外滑动，从而解除内邻升降筒柱的锁定状态，内邻升降筒柱开始下降，如此从外向内依次下降，直至下游船坞2下降到所需的水位。

套筒式水压升降柱组由水平连杆3-1连接成桁架结构。在下游河道两边沿岸岸壁上，与桁架结构的结点相对应的位置，均设有能上下滑行的导行装置3-2，以便套筒式水压升降柱在升降过栓中保持稳定性，保持相对位置不变，从而保持下游船坞2一船坞1准确对接和稳定性。

将下游船坞2、船坞上的设备及套筒式水压升降柱三者重量之和称为结构重量。水平连杆3-1将环状紧固圈3-12连接形成桁架结构，为了减小升降柱升船的压力，与桁架结构中沿两岸的每个水平结点控制段相对应，高一平衡锤2-1，置于两岸相应的平衡锤井2-5中，平衡锤2-1之重略大于对应的结点控制段的结构重的一半，用软索经滑轮将平衡锤2-1与下游船坞2连接起来。这样，升降柱的承受的升起载荷只是船坞中的水重及升降筒柱之间的摩擦力。平衡锤2-1可以由电机2-4提升。

第三部分是锁定对接装置，如图1、图8、图9、图10、图11，因上、下游船坞工作过程中均处于悬浮状态，且质量巨大，为了安全性和稳定性必须及时锁定。锁定栓5-1是由弹簧5-2和电磁铁5-3双重控制的铁栓，是以上游水位为准控制船坞升高极限的装置。在河道两边岸墙上，对应上、下游船坞各自下游端的区域，从死水位到最高洪水水位变化的高程范围内，每0.05米为一级，如图10中A、B、C、D、E所示的顺序，从下往上设置若干个锁定栓孔5。锁定栓孔5与两岸边墙墙面呈垂直状，孔内安装有锁定柱5-1，栓头朝向河道，锁定栓5-1朝孔里的一头套有弹簧5-2，顶端连有一栓体呈垂直状的铁板，在锁定栓5-1两侧装有电磁铁5-3。一般情况下，弹簧5-2将锁定栓5-1压在孔内，当水位在船坞所需控制的那一级，浮子继电器使电磁铁5-3产生效应，吸动锁定柱一端的铁板，压缩弹簧使锁定栓5-1伸出锁定栓孔5外，伸向河道，阻挡住船坞边缘的上口，同时通过继电器控制电路使加压水泵4-2停泵，船坞不能继续上升而停在所需的位置。

对接装置中，对接腔槽1-9安装在上游船坞1的下游方向的底部前端，且对接腔槽1-9内紧贴槽面装有可充气软管1-10，该软管在船坞对接前不充气；对接榫条2-2安装在下游船坞2的上游方向的底面前端，榫头朝上，榫头上包有带沟槽的榫头橡皮2-3；当下游船坞2被套筒式水压升降柱顶起缓缓上升到两船坞的两端逐渐对接时，对接榫条2-2逐渐进入对接腔槽1-9，当两船坞处于同一水平面时，对接榫条2-2完全进入对接腔槽1-9，并使对接腔槽1-9中的接触继电器工作，进而使高压充气泵向可充气软管1-10充气，进一步嵌紧对接榫条2-2上两面有沟槽的榫头橡皮2-3，使两船坞对接更加稳固。同时，锁定栓5-1伸出孔外，加压水泵4-2停机，下游船坞2亦停止上升而定位，完成两船坞的对接。

本发明升船过闸坝的工作程序为：压力升船，当船只进入下游船坞后，向船坞内俯仰式闸门的气囊充气，闸门仰闭封闭船坞，启动连通池中升降柱内的加压水泵群，套筒式水压升降柱顶升下游船坞；对接锁定，当下游船坞被顶升至所需高度时，上、下游船坞对接并被锁定，加压水泵群停机；充水开闸，向两船坞对接后两相对的俯仰式闸门间的无水段充水，同时放掉闸门气囊中的空气，闸门俯倒使两船坞水道接通；通航过坝，将船只从下游船坞驶入上游船坞，实现了升船过闸、坝。

再将连通池水减压，松开对接装置，下游船坞则能回到下游水位处。

本发明若有两组升船装置并列运行则能节约50％的加压能源。

对小吨位船只，可不用水压升降柱升船，而利用缆绳、卷扬机提升船坞使两船坞对接即可。

Claims (4)

1、一种船坞对接法水压升船过坝装置，由上游船坞系统、下游船坞和套筒式水压升降柱系统，锁定对接系统组成，其特征在于：上游船坞(1)为置于上游河道的浮船坞，呈长条槽形，其朝向下游的一端槽内安装着一个俯仰式闸门(1-7)，槽池的底部外和两侧边是由连为一体的纵横架结构加固的，有一个筒拱形闸门(1-4)，与上游船坞(1)的底部和两侧相连，筒拱形闸门(1-4)的宽度大于上游河道的宽度，且插入河道两边岸壁中的竖直槽中，筒拱形闸门的拱起方向朝向河道上游，在上游河道的河床上与筒拱闸门相对应的位置有一个形状与筒拱形闸门相似的深槽，筒拱形闸门(1-4)刚好能插入深槽中，上游船坞(1)底部分为三个区域，从下游端到筒拱形闸门连接处为悬臂段(1-1)，从筒拱形闸门连接处到上游端依次为空舱段(1-2)和密封舱段(1-3)，空舱段(1-2)为封闭的空舱，密封舱段(1-3)可根据需要注水进去或排水出来，在上游河道两岸，与悬臂段(1-1)相对应的地段各设有一平衡锤井(1-11)，平衡锤井(1-11)附近设有浮箱池(1-12)，平衡锤井(1-11)中置有重量大于筒拱形闸门(1-4)与岸壁摩擦力的平衡锤(1-5)，浮箱池(1-12)中置有自然载荷大于平衡锤重的浮箱(1-6)，软索通过滑轮将平衡锤(1-5)与上游船坞(1)、平衡锤(1-5)与浮箱(1-6)分别连接起来，下游船坞(2)为长条槽形，与上游船坞(1)相似，坞槽外底部和两侧为连为一体的纵横桁架结构，坞槽内两端均装有俯仰式闸门(1-7)，下游船坞(2)底部的桁架搁在套筒式水压升降柱(3)的顶端平面上，套筒式水压升降柱(3)有若干个，横成行纵成列地排列在下游河道的河床上，并竖直地伸向河床中且固定于河床中，座筒式水压升降柱(3)是中空的，其柱底是连通池(3-4)，连通池(3-4)经减压管道(3-6)与上游河道相通，连通池(3-4)经弃水管道(3-9)与下游河道相通，减压管道(3-6)中装有蝴蝶阀(3-7)和逆止阀(3-8)，弃水管道(3-9)中装有蝴蝶阀(3-7)，另有加压管道(3-5)一端连上游河道，一端接套筒式给水管(4)，套筒式给水管(4)由若干节直径不同的中空管相互套接而成，其顶端出口连着分支管道，分支管道引向并连接各套筒式水压升降柱(3)顶端的给水软管(4-1)，每个套筒式水压升降柱(3)均由若干个直径不等的升降筒柱套接而成，犹如拉杆天线一样，最内面一节中心筒柱直径最小，且两端是封闭的，在中心筒柱内有一根竖直管道(4-4)，一端连通给水软管(4-1)，另一端连通加压水泵(4-2)，加压水泵(4-2)连通双翼蝴蝶阀(4-3)，双翼蝴蝶阀(4-3)接通连通池(3-4)，最外面也是最下部一节筒柱直径最大，且固定在河床中，除最下部的固定筒柱外，其余各节升降筒柱的下部外缘均套有密封圈(3-10)，带有密封圈(3-10)的升降筒柱的下端边缘均有向外突出的环圈，在升降筒柱外壁位于密封圈(3-10)上方有一圈开阀凸起环(3-11)，其截面形状是形如“

”的直角梯形，每节升降筒柱均比其外邻的筒柱高出一截，除最外一节固定筒柱外，每节升降筒柱上部外缘均紧套着一个环状紧固圈(3-12)，每个套筒式水压升降柱(3)均有相同的节数在对应层数的节与节之间以水平连杆(3-1)连接环状紧固圈(3-12)，形成水平桁架结构，在下游河道两边沿岸岸壁上，与上述桁架结构的结点相对应的位置，均没有能上下滑行的导行装置(3-2)，与桁架结构中沿两岸的每个水平结点控制段相对应，设一平衡锤(2-1)，置于两岸相应的平衡锤井(2-5)中，用软索经滑轮将平衡锤(2-1)与下游船坞(2)连接起来，平衡锤(2-1)可以由电机(2-4)提升，在河道两连岸墙上对应于上、下游船坞各自下游端的区域，从死水位到最高洪水水位变化的高程范围内，每0.05米为一级，从下往上设置若干个锁定栓孔(5)，锁定栓孔(5)与两岸边缘墙墙面呈垂直状，锁定栓孔(5)内安装有锁定栓(5-1)，锁定栓(5-1)朝孔里的一头套有弹簧(5-2)，顶端连有与栓体呈垂直状的铁板，在锁定栓两侧装有电磁铁(5-3)，电磁铁通电吸引栓体顶端的铁板而压缩弹簧(5-2)，使锁定栓(5-1)向孔外伸出，对接装置由对接榫条(2-2)和对接腔槽(1-9)等组成，对接腔槽(1-9)安装在上游船坞(1)的下游方向的底部前端，且开口向下，对接腔内壁装有可充气软管(1-10)，对接榫条(2-2)安装在下游船坞的上游方向的底面前端，榫头向上，对接榫条(2-2)的两边包有榫头橡皮(2-3)。

2、如权利要求1所述的船坞对接法水压升船过坝装置，其特征在于：俯仰式闸门(1-7)与船坞底面以铰链方式连接，且在俯仰式闸门(1-7)上相对于船坞的内侧装有气囊(1-8)，气囊(1-8)的充放气可以根据需要控制。

3、如权利要求1所述的船坞对接法水压升船过坝装置，其特征在于：除最外面一节固定筒柱和中心筒柱外，其余各升降筒柱上均在同一平面设有若干个循序阀(3-3)，循序阀(3-3)为一倒置的“γ”形铁件，在升降筒柱的筒壁上有一形状与循序阀(3-3)相似且略大于循序阀(3-3)的孔洞，在升降筒柱内壁上处于“γ”形孔洞分岔处固定着一矩形铁件(3-15)，循序阀中部“γ”形叉的两个向下的分岔上，横向连有两个圆柱形铁轴(3-16)，循序阀(3-3)的上端面是圆弧面，其两个分岔的下端为向下且向内的斜面。

4、如权利要求1所述的船坞对接法水压升船过坝装置，其特征在于：套筒式水压升降柱(3)上安装有下降循序栓系统，由带弹簧的板钢栓(3-17)、带轴的直角翼拨栓器(3-13)和开栓柱(3-14)组成，板钢栓(3-17)水平安装在除中心筒柱和最外边一节固定筒柱外的其余各节升降筒柱顶端内卷封筒边环盖上，板钢栓能沿筒柱径向运动，开栓柱(3-14)安装在除中心筒柱外的各节筒柱的上部的外缘，且直立朝上，拨栓器(3-13)安装在开栓柱(3-14)上，位于板钢栓上方。

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