CN1196424A - 双船厢举船机 - Google Patents

Abstract

双船厢举船机由两个船厢[2]所组成。其特征是:横跨两个船厢设平衡机若干部。每部平衡机由平衡钢丝绳[5]1根,滑轮组[6]2个,转向滑轮[7]3个与调绳卷扬机[8]1部等4种构件所组成。其中两个滑轮组用以将两个船厢临空悬挂在顶楼楼板[10]上。两个船厢重量相等,因而相互平衡。两个滑轮组运动方向相反,因而两个船厢能够相对升降。调绳卷扬机能够调整平衡钢丝绳长度。因而高低船厢能够随时与高低航道同时对接。

Description

双船厢举船机

双船厢举船机用以举船越坝。它采用两个船厢。两个船厢相互平衡，相对升降。每次举船既有上升吨位，也有下降吨位。无论坝前航道与坝后航道都可采用。现有举船机只有一个船厢，并且采用与船厢同等重量的平衡舵与之相平衡。每次举船只有上升吨位或只有下降吨位。假定两种举船机的运输吨位与速度都相等，则现有举船机的船厢尺寸以及越坝航道尺寸应比双船厢举船机大一倍。此外，它还要配备与船厢同等重量的平衡舵以及相应吨位的起吊机。这说明，双船厢举船机的经济效益十分显著。兹将其技术方案说明如下：

在坝顶设越坝航道。在坝前航道与坝后航道上各设双船厢举船机一部。每部双船厢举船机由船厢、平衡机与起吊机等三大部件所组成。三大部件的布置如下：

一、船厢的布置：

在每个航道上设船厢〔2〕两个。位于航道左岸的船厢称为左船厢，位于右岸的称为右船厢。见附图1。两个船厢重量相等。它们相互平衡，相对升降。一个上升时，另一个就下降。两个船厢用滑轮组〔6〕临空悬挂在顶楼楼板〔10〕上。船厢升降时，由于风力的作用，会前后左右摇摆。为了防止摇摆，用滚轮支承在四周立柱侧面上。越坝航道称为高航道。其水位与水库最高水位相同，是常数。坝前水库与坝后河道称为低航道。其水位变化无常。与高航道相对接的船厢称为高船厢。与低航道相对接的船厢称为低船厢。

双船厢举船机对接时，必须解决两个问题：第一，高低船厢必须临空与高低航道水面相对接。如果有一个船厢不临空，则两个船厢就会失去平衡。这个问题对坝后航道来说，容易解决。只要在低航道首端两个船厢所在的位置，建两个无水船坞即可。但对坝前航道来说，就不易解决。因为水库水深很大。其最大值等于最高洪水位时的水深。建无水船航是不可能的。解决这个问题的办法是：在坝前航道末端两个船厢所在的位置上建两个无水浮船坞。浮船坞能随水库水位的升降而升降。其内部有较大的空间。这样，低船厢就可在浮船坞中临空与水库水面相对接。第二、高低船厢水位差必须与高低航道水位差相等。这样，两个船厢才能同时与相应航道相对接。但由于低航道水位变化无常，两种水位差相等的机会几乎是没有的。解决这个问题的办法，以后待详。越坝航道可与坝轴线正交，也可以斜交。

二、平衡机的布置：

横跨两个船厢[2]设平衡机若干部。每部平衡机由平衡钢丝绳[5]1根，滑轮组[6]2个，转向滑轮[7]3个与调绳卷扬机[8]一部等4种构件所组成。见附图1。一根平衡钢丝绳从右至左(或从左至右，过里为从右至左)将平衡机的所有构件连接成整体。两个滑轮组用以悬挂两个船厢。它们的定滑轮安装在顶楼楼板[10]上，动滑轮安装在船厢顶横梁[3]中点上。顶横梁离船厢水面[9]应有一定的净空高度。以防船只桅杆碰撞。两个滑轮组[6]共用一根钢丝绳，即平衡钢丝绳[5]。滑轮组倍率一般采用8，则平衡机的倍率为16。转向滑轮与调绳卷扬机连接在平衡钢丝绳左端。它们用以调整平衡钢丝绳长度。它们平时是固定不动的，只有在调绳时才会运动。第一个转向滑轮与左船厢滑轮组定滑轮同轴。平衡钢丝绳首端[4]用螺栓连接在右船厢上空顶楼楼板上。向下绕过右船厢滑轮组，再绕过左船厢滑轮组。然后绕过第一个转向滑轮[7]，侧向前进。再绕过一个设在顶楼楼板上的第二个转向滑轮，铅垂向上。穿过顶楼屋顶[11]，再绕过一个设在顶楼屋顶上的第三个转向滑轮[7]。然后铅垂向下，再穿过顶楼屋顶与楼板。最后缠绕在一个设在顶下楼楼板[12]上的调绳卷扬机[8]的卷筒上。第三个转向滑轮为何要装得这么高?这是因为自第三个转向滑轮下降的平衡钢丝绳缠绕调绳卷扬机卷筒时要产生偏角。这个偏角不能大于3度至4度。否则，钢丝绳会与卷筒发生摩擦而损伤。全部调绳卷扬机卷筒必须机械同轴。全部调绳卷扬机必须设置电动抱闸。卷扬机开动时，抱闸自动张开。关闭时自动杀住。因此卷扬机不开时，转向滑轮是固定不转的。由于两个船厢重量相等，因而它们可以临空悬挂在两个滑轮组上，相互平衡。平衡钢丝绳的两端是固定的。右端固定在顶楼楼板[10]上，左端固定在第一个转向滑轮[7]上。固定端不能运动，速度永远等于零。在两个滑轮组之间有一段水平向的平衡钢丝绳，称为连接钢丝绳。连接钢丝绳可以运动，而且速度最大。左船厢上升时，它向右运动。同时以相等速度令右船厢下降。右船厢上升时，它向左运动，同时以相等速度令左船厢下降。这说明，两个船厢不能同向升降，只能等速异向升降。这就为两个船厢相对升降创造了条件。

在上节中曾经说过，由于低航道水位变化无常，两个船厢[2]不能随时与相应航道同时对接。这是一个必须解决的问题。兹说明如下：当低航道水位上升时，两个船厢水位差必须缩小。当低航道水位下降时，两个船厢水位差必须增大。这样，才能使高低船厢水位差与高低航道水位差保持相等，并使高低船厢能同时与高低航道相对接。缩小两个船厢水位差，可用缩短平衡钢丝绳[5]长度来实现。增大两个船厢水位差，可用伸长平衡钢丝绳长度来实现。在平衡机中设有调绳卷扬机[8]。正开调绳卷扬机，令其卷筒收进平衡钢丝绳，则平衡钢丝绳就缩短。倒开调绳卷扬机，令其卷筒放出平衡钢丝绳，则平衡钢丝绳就伸长。这说明，旋转调绳卷扬机卷筒，既能使平衡钢丝绳缩短，也能使平衡钢丝绳伸长。这样，就可使高低船厢水位差随时与高低航道水位差保持相等。因而也解决了随时同时对接的问题。由上述可知，平衡机不仅能使两个船厢相互平衡，相对升降，而且还能使两个船厢随时与相应航道同时对接。

在船厢[2]中除设置平衡机外，还要设置起吊机[13]。见附图2。平衡机与起吊机是两个系统。调绳时，不开起吊机，而开调绳卷扬机[8]。这时船厢也会升降。如果船厢上升，则起吊钢丝绳[16]松弛。因而没有影响。如果船厢下降，则起吊钢丝绳被拉紧，并接受船厢重量。起吊钢丝绳的拉力很小，经受不住船厢重量，因而会被拉断。因此如果船厢下降，则在调绳前应先倒开起吊机，令起吊钢丝绳松弛。松弛长度应大于船厢下降高度。这样，可以防止起吊钢丝绳被拉断。由上述可知，无论船厢上升与下降，调绳时，起吊钢丝绳都是松弛的。因此调绳完毕，应正开起吊机，把起吊钢丝绳拉紧。

低航道水位变化虽然无常，但由于两次举船之间的时间很短(一般约一小时)，它的变化数值并不大。除洪水期以外，低航道水位变化每天至多1米，每小时约4厘米，需要调绳长度约32厘米。调绳卷扬机[8]的卷扬速度一般可达每分钟30米。但这里用不到这么大，只要每分钟0.5米就可以了。这样，调长32厘米，只需0.64分钟。调绳卷扬机的卷扬力虽然较大，但由于卷扬速度很小，故功率并不大。至于洪水期，功率可以不变，但调绳时间要延长。假设洪水期低航道水位变化每天为10米，即每小时为40厘米，则调绳时间应加大10倍，即6.4分钟。在船只进出低船厢期间，低航道水位也在变化。低航道水位上升时，低船厢水深增加。低航道水位下降时，低船厢水深减少。故在船只进出完毕，并脱离对接后，应检查低船厢水深，是否与正常水深相符。如果超过正常水深，则应把超过部分放去。这称为弃水。如果不足正常水深，则应把不足部分补进。这称为补水。

三、起吊起的布置：

两个船厢[2]重量是相互平衡的，起吊时无须动力。但平衡滑轮组[6]具有轴承阻力与钢丝绳僵性阻力。克服阻力需要动力。本举船机克服阻力采用水力，以节约起吊动力。起吊水量的重量等于两个平衡滑轮组阻力。这样，阻力被起吊水量所平衡。只要令低船厢略微向上施力，两个船厢即可相对升降，十分方便。起吊水量应存放在船厢底板中或侧壁中，与原有船厢水量分开。因为充水时具有流速，会影响船只的稳定。实际应用时，起吊水量重量应略小于阻力。一般采用阻力的95％。以免起吊水量重量超过阻力，而引起高船厢失控，自动下降。这样，有5％的阻力尚未被平衡。这部分阻力就要依靠起吊机[13]的起吊力来平衡。为了控制船厢升降，两个船厢都须设置起吊机。起吊机安装在每个船厢正中上空顶楼楼板[10]上，见附图2。起吊机的起吊力应大于阻力的5％。平衡滑轮组阻力可由试验来确定。即在举船机安装完毕，并且两个船厢都充满了水以后，在高船厢中再充水。当高船厢刚开始下降时的再充水水量的重量就等于阻力。由于阻力是根据实测确定的，所以这种起吊力很可靠。安全系数采用2就足够了。当低船厢起吊机开动上升时，高船厢起吊机应倒开，空栽下降。

起吊机采用卷扬机[13]。每部卷扬机设卷筒[14]两个，滑轮组[15]4个。两个卷筒位于卷扬机两侧。4个滑轮组布置在船厢两个侧壁的4分点上。滑轮组定滑轮安装在顶楼楼板上，动滑轮安装在船厢侧壁上。起吊钢丝绳[16]首端用螺栓连接在顶楼楼板上。向下绕过滑轮组后，自顶楼上的定滑轮转成水平向，向卷筒前进。最后缠绕在卷筒上。

船厢的起吊程序如下：

1、令高船厢充入起吊水量。

2、起吊充水完成后，开动低船厢起吊机，令低船厢上升，高船厢下降。

3、高船厢下降到底后，变为低船厢，应放去起吊水量。

4、起吊水量放去后，应检查低航道水位，是否与新的低船厢齐平。如果不平，应开动调绳卷扬机[8]，调整平衡钢丝绳[5]长度。

5、调整平衡钢丝绳长度完成后，两个船厢都可进行对接。

6、对接完成后，即可进出船只。

7、进出船只完成后，两个船厢都可脱离对接。

8、脱离对接后，应检查新的低船厢水深，是否与正常水深相符。如果超过正常水深，则应进行弃水。如果不足正常水深，则应进行补水。

9、到此，两个船厢一次升降结束。可令新的高船厢充入起吊水量，开始再次升降。

附图2幅。图1为双船厢举船机平衡机横剖面示意图，图2为双船厢举船机起吊机平面示意图。其中图1可作为摘要附图。

四、双船厢举船机的优点：

1、可以省去平衡舵：

双船厢举船机两个船厢可以相互平衡，不需要平衡舵。现有单船厢举船机除设置船厢外，还须设置一个与船厢同等重量的平衡舵。如果两者运输吨位与速度都相等，则前者两个船厢吨位与后者一个船厢吨位应该相等。这样，双船厢举船机就可省去一个与单船厢举船机船厢同等重量的平衡舵。

2、越坝航道规模缩小一倍：

越坝航道必须能容纳2批船只，以及必要的交通过道。因为双船厢举船机一个船厢的运输吨位比单船厢举船机缩小一倍，所以越坝航道的规模也可缩小一倍。

3、既能永久通航也能施工通航：

双船厢举船机建成后，无论水库水位如何变化，都触通航，是一劳永逸的。它既能供永久通航之用，也可供施工通航之用。

4.与船闸相比，可以节约大量举船时间：

对于高坝船闸，采用一级，投资太大。必须分成几级，投资才合理。例如：长江三峡水库坝后航道计划采用4级船闸，就是这个道理。级数愈多，则举船时间越长。因为每次举船既要对接，又要脱离对接；既要进船，又要出船。它们所花去的时间比船只升降(即充放水)所花去的时间还要长。估计长江三峡水库坝后航道船只上升一次或下降一次需要5个多小时。如果采用本举船机，只要一个小时就行了。坝前航道也有同样情况，仅仅是船闸级数较少而已。长江航道是我国内河的主要航道。耽误这么多时间，对工农业的发展有一定的影响。

五、计算实例：

某水库坝高102米，最高水位100米，最低水位50米。下游河道最高水位25米，最低水位10米。计划采用双船厢举船机越坝过船。试提供该举船机的布置方案。

兹将双船厢举船机的布置方案说明如下：

1、船厢的布置：

在坝前航道与坝后航道各设双船厢举船机一部。每个航道设船厢[2]两个。每个船厢净长200米，净宽20米，净高5.5米，水深4.5米。船只最大吃水深4米。每个船厢水重18000吨，结构重2000吨，合计重20000吨。两个船厢总重40000吨。跨越坝顶设越坝航道一道，净长300米，净宽60米，净高5.5米，水深4.5米。在坝前航道上设无水浮船坞[1]两个。浮船坞采用300号钢筋混凝土制造。每个浮船坞长232.5米，宽30米，高11米。内部净空长220米，宽25米，高8.5米。底板厚2.5米，侧墙与端墙厚2.5米。上游端设人字形对接闸门。口门宽10米，长15米，高8.5米。

2、平衡机的布置：

每部双船厢举船机设平衡机26部。每部平衡机由平衡钢丝绳[5]1根，滑轮组[6]2个，转向滑轮[7]3个与调绳卷扬机[8]1部等4种构件所组成。每个滑轮组承担船厢重769吨。滑轮组倍率采用8，则每根平衡钢丝绳拉力为96吨，直径为100毫米。滑轮与转向滑轮的直径都采用2米。调绳卷扬机的卷筒直径，坝前举船机采用2.5米，坝后举船机采用2米。每根平衡钢丝绳长度，坝前举船机为600米，坝后举船机为920米。调绳卷扬机的卷筒长度，坝前举船机为5.4米，坝后举船机为2米。每部调绳卷扬机的卷扬力为96吨，卷扬速度为每分钟0.5米，功率为8千瓦。顶楼楼板[10]高程采用120米，屋顶[11]高程采用127米。顶下楼楼板[12]高程采用101米。越坝航道水位采用100米。

3、起吊机的布置：

每个平衡滑轮组[6]的倍率采用8，则它的阻力系数为0.07。一个船厢全部平衡滑轮组的阻力为20000×0.07＝1400吨。两个船厢全部平衡滑轮组的阻力为1400×2＝2800吨。起吊水量的重量采用两个船厢平衡滑轮组的阻力的95％。其值为2660吨，相当于船厢水深0.665米。

起吊机采用卷扬机[13]。两个船厢各设一部。每部卷扬机的卷扬力采用两个船厢平衡滑轮组的阻力的5％。其值为140吨。但为安全计，采用300吨。每部卷扬机设卷筒[14]两个，滑轮组[15]4个。滑轮组倍率采用6，则每根起吊钢丝绳[16]的拉力为12.5吨，直径为34毫米。滑轮直径为0.7米。卷筒直径采用1.5米。卷筒净长，坝前举船机为5.6米，坝后举船机为10米。

一次举船所需时间

先说坝前举船机。平均起吊行程25米。假设船厢起吊速度为每秒0.1米，则上升或下降时间平均为4分钟。船只进出船厢时间为36分钟。船厢对接与脱离对接时间为6分钟。起吊充放水时间为2分钟。调整平衡钢丝绳长度时间平均为1分钟。船厢弃水或补水时间平均为1分钟。合计坝前举船机一次举船所需时间为50分钟。

再说坝后举船机。平均起吊行程82.5米。船厢上升或下降时间平均为14分钟。其它时间与坝前举船机相同。合计坝后举船机一次举船所需时间为60分钟。

Claims (2)

1、一种举船机由两个船厢〔2〕所组成，用以举船越坝，其特征是：横跨两个船厢设置平衡机若干部，每部平衡机由平衡钢丝绳〔5〕1根，滑轮组〔6〕2个，转向滑轮〔7〕3个与调绳卷扬机〔8〕1部等4种构件所组成，平衡钢丝绳用以将平衡机的所有构件连接成整体，两个滑轮组用以将两个船厢临空悬挂在顶楼楼板〔10〕上，转向滑轮与调绳卷扬机用以调整平衡钢丝绳长度。

2、按照权利要求1所说的举船机，其特征是；在坝前航道末端设置无水浮船坞〔1〕两个，用以使两个船厢〔2〕能够临空与水库水面相对接。