CN205000284U - 水力浮动式升船机单竖井系统振动台试验简化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种水力浮动式升船机单竖井系统振动台试验简化装置，包括振动试验台、塔柱刚性架、竖井、浮筒、承船厢和钢丝绳，塔柱刚性架竖直安装在振动试验台上，塔柱刚性架上端设置有第一滑轮，承船厢和浮筒可上下移动的设置在第一滑轮的两侧，竖井竖直的安装在塔柱刚性架上，竖井上端敞口并且下端密封，浮筒设置在竖井内，浮筒上端设置有第二滑轮，钢丝绳一端固接在塔柱刚性架上端靠近竖井的一侧，钢丝绳的另一端依次穿过第二滑轮和第一滑轮与承船厢的上端固接。通过本装置进行模拟地震振动台试验，能方便的测试出该型升船机单竖井提升系统在地震作用下多重流固耦合影响机理及影响因子分析研究所需要的相关技术参数。

Description

水力浮动式升船机单竖井系统振动台试验简化装置

技术领域

本实用新型涉及一种水力浮动式升船机单竖井系统振动台试验简化装置，属于高坝通航建筑物抗震研究技术领域。

背景技术

水力浮动式升船机是我国提出具有自主知识产权，不需要外加提升动力，利用水能作为提升动力和安全保障措施的新型垂直升船机形式，属于世界首创。水力浮动式升船机主要由平衡重子系统、提升子系统、承船厢子系统、安全保障子系统和塔柱子系统等多外子系统相互耦合的复杂系统，其基本原理是将平衡重做成重量和体积合适的浮筒，浮筒重量大于船厢总重量，通过输水管道对竖井充泄水，调节浮筒的入水深度改变浮筒的浮力，再利用浮力变化在船厢重与浮筒重之间产生的差值驱动平衡重浮筒的升降，从而带动承船厢升降运行，船厢的运行速度由竖井中充、泄水的速度来控制。承船厢侧的荷载由平衡重平衡，运行中，承船厢侧的荷载发生变化，如承船厢漏水等事故导致系统的平衡条件发生破坏时，能自动改变平衡重（浮筒）在竖井中的淹没水深度达到新平衡，使系统始处于全平衡状态，解决了船厢漏水等极端事故状态下升船机的安全问题，同时可方便实现与下游航道的入水对接。目前对水力浮动式升船机的地震响应研究还仅仅着眼于具体工程，多集中在塔柱结构本身的地震响应方面，对地震响应问题研究不够全面，特别是地震引起竖井、平衡重（浮筒）、承船厢内水体晃动对竖井-水体-浮筒-钢丝绳-承船厢等系统的多重流固耦合机理及影响因子、整体地震响应模型模拟理论、试验控制技术和抗震安全评价方法等方面的研究基本没有涉及。

现有针对水力浮动式升船机抗震技术研究成果，还没有涉及地震作用引起竖井内水体的晃动，对平衡重浮筒浮力作用的影响；浮筒内配重液体的晃动对浮筒平衡重量的影响；同时考虑竖井水体、浮筒内水体的晃动对单竖井平衡重系统的影响。而此类问题对整个升船机的安全运行却是有着重大的影响，急需要尽快搞清楚。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提出一种能试验地震作用对水力浮动式升船机单竖井系统影响的水力浮动式升船机单竖井系统振动台试验简化装置。

本实用新型为解决上述技术问题提出的技术方案是：一种水力浮动式升船机单竖井系统振动台试验简化装置，包括振动试验台、塔柱刚性架、竖井、浮筒、承船厢和钢丝绳，塔柱刚性架竖直安装在振动试验台上，塔柱刚性架上端设置有第一滑轮，承船厢和浮筒可上下移动的设置在第一滑轮的两侧下方，竖井竖直的安装在塔柱刚性架上，竖井上端敞口并且下端密封，浮筒设置在竖井内，浮筒上端设置有第二滑轮，钢丝绳一端固接在塔柱刚性架上端靠近竖井的一侧，钢丝绳的另一端依次穿过第二滑轮和第一滑轮与承船厢的上端固接。

上述技术方案的改进是：竖井和浮筒均为圆筒状，浮筒的直径小于竖井的直径。

上述技术方案的改进是：竖井的底部安装有第一水压力传感器。

上述技术方案的改进是：塔柱刚性架上靠近竖井处安装有高速摄像机。

上述技术方案的改进是：浮筒中空，浮筒底部的外表面设置有第二水压力传感器，浮筒内侧顶部安装有波高仪传感器。

上述技术方案的改进是：振动试验台、浮筒、塔柱刚性架和承船厢分别安装有加速度传感器。

上述技术方案的改进是：钢丝绳的两端分别安装有拉压力传感器。

上述技术方案的改进是：还包括四根吊绳，承船厢上部表面均布设置有四个连接块，四根吊绳的一端分别与各个连接块固接，四根吊绳的另一端分别与钢丝绳靠近承船厢的一端固接。

本实用新型采用上述技术方案的有益效果是：（1）通过使用本装置进行简化模型的模拟地震振动台试验，方便测试出该型升船机单竖井提升子系统在地震作用下多重流固耦合影响机理及影响因子分析研究所需要的相关技术参数，为后续进一步深入开展水力浮动式升船机整体抗震技术研究，提供方便和探索一条新思路；（2）由于水力浮动式升船机单竖井系统振动台试验简化装置的结构简化，竖井：无水、有水；浮筒：固体配重、液体配重；承船厢的位置：最高位、中间位、最低位；试验时可根据以上工况进行组合，试验工况选取灵活，测试数据更加全面；（3）由于竖井的底部安装有第一水压力传感器，能测定竖井底部的水压应力时程分布；（4）由于塔柱刚性架上靠近竖井处安装有高速摄像机，能观测模拟振动时竖井内水位的变化情况；（5）由于浮筒中空，浮筒底部的外表面设置有第二水压力传感器，浮筒内侧顶部安装有波高仪传感器，可以测定竖井内水体对浮筒的浮力时程分布，还可以测定浮筒内配重液面波动的时程分布；（6）由于振动试验台、浮筒、塔柱刚性架和承船厢分别安装有加速度传感器，可以测定浮筒和承船厢的加速度、位移的时程分布；（7）由于钢丝绳的两端分别安装有拉压力传感器，可以测定提升浮筒或者承船厢时钢丝绳拉力的时程分布；（8）由于还包括四根吊绳，承船厢上部表面均布设置有四个连接块，四根吊绳的一端分别与各个连接块固接，四根吊绳的另一端分别与钢丝绳靠近承船厢的一端固接，保证了承船厢与钢丝绳连接时的重心稳定，防止由于承船厢与钢丝绳连接时由于中心偏差导致试验数据出现偏差，影响试验结果。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

图1是本实用新型实施例水力浮动式升船机单竖井系统振动台试验简化装置的主视结构示意图。

图2是本实用新型实施例水力浮动式升船机单竖井系统振动台试验简化装置的左视结构示意图。

图3是本实用新型实施例水力浮动式升船机单竖井系统振动台试验简化装置的俯视结构示意图。

图4是本实用新型实施例水力浮动式升船机单竖井系统振动台试验简化装置的承船厢的主视图。

图5是本实用新型实施例水力浮动式升船机单竖井系统振动台试验简化装置的承船厢的左视图。

图6是本实用新型实施例水力浮动式升船机单竖井系统振动台试验简化装置的承船厢的俯视图。

图7是本实用新型实施例水力浮动式升船机单竖井系统振动台试验简化装置的浮筒的结构示意图。

图8是本实用新型实施例水力浮动式升船机单竖井系统振动台试验简化装置的竖井的结构示意图。

图中标号示意如下：1-振动试验台；2-塔柱刚性架；3-竖井；4-浮筒；5-承船厢；6-钢丝绳；7-第一滑轮；8-第二滑轮；9-吊绳；10-配重液体。

具体实施方式

实施例1

本实施例的水力浮动式升船机单竖井系统振动台试验简化装置，如图1至8所示，包括振动试验台1、塔柱刚性架2、竖井3、浮筒4、承船厢5和钢丝绳6。塔柱刚性架2竖直安装在振动试验台1上，塔柱刚性架2由竖向立柱和横杆搭建而成，竖向立柱的脚端四周焊有角钢，角钢靠近振动试验台1的一侧上留有圆孔，用螺栓贯穿圆孔将竖向立柱固定在振动试验台1上。塔柱刚性架2上端设置有两个第一滑轮7，承船厢5和浮筒4可上下移动的设置在第一滑轮7的两侧下方。

竖井3竖直的安装在塔柱刚性架2上，竖井3上端敞口并通过法兰片用螺栓固定在相应横杆上，竖井3下端用法兰片封闭并用螺栓固定在相应横杆上，竖井3底板上安装有带水阀的细水管，以方便向竖井内充水和放水。浮筒4设置在竖井3内，竖井3和浮筒4均为圆筒状采用有机玻璃制成，浮筒4的直径小于竖井3的直径。竖井3的底部安装有第一水压力传感器。塔柱刚性架2上靠近竖井3处安装有高速摄像机。浮筒4中空，浮筒4内可填充配重液体10，浮筒4底部的外表面设置有第二水压力传感器，浮筒4内侧顶部安装有波高仪传感器。

承船厢5上部还连接有四根等长的吊绳9，承船厢5上部表面均布设置有四个连接块，四根吊绳9的一端分别与各个连接块固接。浮筒4上端设置有第二滑轮8，钢丝绳6一端固接在塔柱刚性架2上端靠近竖井3的一侧，钢丝绳6的另一端依次穿过第二滑轮8和第一滑轮7与承船厢5的上部的四根吊绳9的另一端固接。振动试验台1、浮筒4、塔柱刚性架2和承船厢5分别安装有加速度传感器。钢丝绳6的两端分别安装有拉压力传感器。

该水力浮动式升船机单竖井系统振动台试验简化装置试验时,不考虑地震作用时塔柱结构自身的变形，把塔柱结构看绝对刚性体，用刚性架替代塔柱结构。不考虑承船厢5内水体晃动、以及厢内船舶运动的影响，将承船厢、水体和船舶统一看做配重，以现有塔柱结构抗震研究的成果作为边界条件，进行振动台试验。

本实用新型不局限于上述实施例。凡采用等同替换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种水力浮动式升船机单竖井系统振动台试验简化装置，其特征在于：包括振动试验台、塔柱刚性架、竖井、浮筒、承船厢和钢丝绳，所述塔柱刚性架竖直安装在所述振动试验台上，所述塔柱刚性架上端设置有第一滑轮，所述承船厢和浮筒可上下移动的设置在所述第一滑轮的两侧下方，所述竖井竖直的安装在所述塔柱刚性架上，所述竖井上端敞口并且下端密封，所述浮筒设置在竖井内，所述浮筒上端设置有第二滑轮，所述钢丝绳一端固接在所述塔柱刚性架上端靠近所述竖井的一侧，所述钢丝绳的另一端依次穿过第二滑轮和第一滑轮与所述承船厢的上端固接。

2.根据权利要求1所述的水力浮动式升船机单竖井系统振动台试验简化装置，其特征在于：所述竖井和浮筒均为圆筒状，所述浮筒的直径小于所述竖井的直径。

3.根据权利要求2所述的水力浮动式升船机单竖井系统振动台试验简化装置，其特征在于：所述竖井的底部安装有第一水压力传感器。

4.根据权利要求3所述的水力浮动式升船机单竖井系统振动台试验简化装置，其特征在于：所述塔柱刚性架上靠近所述竖井处安装有高速摄像机。

5.根据权利要求4所述的水力浮动式升船机单竖井系统振动台试验简化装置，其特征在于：所述浮筒中空，所述浮筒底部的外表面设置有第二水压力传感器，所述浮筒内侧顶部安装有波高仪传感器。

6.根据权利要求5所述的水力浮动式升船机单竖井系统振动台试验简化装置，其特征在于：所述振动试验台、浮筒、塔柱刚性架和承船厢分别安装有加速度传感器。

7.根据权利要求6所述的水力浮动式升船机单竖井系统振动台试验简化装置，其特征在于：所述钢丝绳的两端分别安装有拉压力传感器。

8.根据权利要求7所述的水力浮动式升船机单竖井系统振动台试验简化装置，其特征在于：还包括四根吊绳，所述承船厢上部表面均布设置有四个连接块，四根所述吊绳的一端分别与各个连接块固接，四根所述吊绳的另一端分别与所述钢丝绳靠近承船厢的一端固接。