CN207582452U - 一种船闸的输水系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种船闸的输水系统，包括至少两个闸室，相邻闸室之间分别通过连通管连接，连通管内设有用于控制水流的阀门，闸室靠近上游的第一端的底部设有第一连通室、远离上游的第二端的底部设有第二连通室，第一连通室和第二连通室之间通过呈矩阵形式排列的至少四根消能管连通，消能管上设置有多个出水孔，位于四个顶角点的消能管的几何中心相连构成的矩形之内或者之上的任一出水孔均有与之出水方向相对设置的另一出水孔，本实用新型利用消能管的进行对冲消能，降低了在闸室内的产生的波浪力、局部力和流速力，优化了闸室内的水力学条件，使船舶在闸室内的泊稳条件得到改善。

Description

一种船闸的输水系统

技术领域

本实用新型涉及水力学应用领域，特别是涉及一种船闸的输水系统。

背景技术

船闸是内河航运广泛采用的通航建筑物，船舶通过船闸需要通过输水系统完成对闸室反复地充、泄水，以克服船闸的集中水位差，最终保证船舶停泊和航行安全。在船闸反复输水过程中，为消耗进入闸室水流所带来的大量能量，满足闸室内船舶的停泊条件，常在闸室内布置各种带有出水孔的纵向或横向廊道以调整流量分配，这些出水孔通常设在廊道顶部也可设在廊道侧面，设在顶部的出水孔需采用盖板消能，而设在侧面的出水孔则采用明沟消能。现有国内外采用明沟消能布置的已建船闸，一般仅在闸室廊道的每侧各布置一个消能明沟，即布置单明沟。闸室消能对明沟有一定的要求，若明沟尺度超过一定范围将不利于水流的扩散和消能，因此单明沟消能的应用范围受到限制。为使水流在闸室分布更为均匀，就需增加廊道数，从而导致闸室内输水系统布置复杂、工程投资增加，同时还减少了消能水体，降低了消能效果，这尤其对闸底横支廊道输水系统的布置影响更大。

按照我国交通行业现行规范，输水系统型式及消能方式选择要考虑多种因素，如水力学条件、闸室尺寸、地质地形情况、船闸结构型式、工程投资、施工及维修条件等。输水系统布置要求一定的淹没水深及必要的消能措施，避免产生不良流态，以满足船舶在闸室及引航道的停泊条件。因此，如何经济有效地解决船闸闸室内水流消能问题，确保过闸船舶安全，一直是设计和科研人员非常关注的问题。

实用新型内容

针对现有技术之不足，本实用新型提供了一种船闸的输水系统，包括至少两个闸室，相邻闸室之间分别通过连通管连接，所述连通管内设有用于控制水流的阀门，所述闸室靠近上游的第一端的底部设有第一连通室、远离上游的第二端的底部设有第二连通室，所述第一连通室和所述第二连通室之间通过呈矩阵形式排列的至少四根消能管连通，其中，所述消能管上设置有多个出水孔，位于四个顶角点的消能管的几何中心相连构成的矩形之内或者之上的任一出水孔均有与之出水方向相对设置的另一出水孔。

根据一个优选实施方式，所述消能管上设置有由四个或八个出水孔均布在同一横截面上组成的孔组，所述消能管沿轴线间隔有至少两组所述孔组。

根据一个优选实施方式，所述出水孔呈圆柱形且所述出水孔的轴线经过其所在消能管的几何中心。

根据一个优选实施方式，所述消能管的横截面呈圆形或者矩形。

根据一个优选实施方式，所述第一连通室或者所述第二连通室的横截面呈矩形或者圆形。

根据一个优选实施方式，所述消能管与所述第一连通室和/或所述第二连通室之间可拆卸连接。

根据一个优选实施方式，所述至少四根消能管的上方设有呈板状的消能层，所述消能层至少包括水平间隔设置的第一消能板和第二消能板，其中，第一消能板上开设有多个第一消能孔，第二消能板上开设有多个第二消能孔。

根据一个优选实施方式，所述第一消能孔与所述第二消能孔按照在水平投影面上互不重叠的方式交错设置。

根据一个优选实施方式，所述出水孔的第一孔径小于所述第二消能孔的第二孔径，所述第二消能孔的第二孔径小于第一消能孔的第三孔径。

根据一个优选实施方式，位于最下方的消能管的下端点与所述闸室的底部的距离为0.5～1米，位于最上方的消能管的上端点与所述第二消能板的距离为0.2～0.5米。

本实用新型提供的一种船闸的输水系统至少具有如下优势：

(1)本实用新型利用消能管的进行对冲消能，降低了在闸室内的产生的波浪力、局部力和流速力，优化了闸室内的水力学条件，使船舶在闸室内的泊稳条件得到改善；

(2)本实用新型还利用了消能层，与消能管一起实现二级消能，进一步改善船舶在闸室内的泊稳条件。

附图说明

图1是本实用新型的船闸的各闸室连接的一个优选实施方式的示意图；

图2是本实用新型的第一、第二连通室和消能管的连接结构的一个优选实施方式的示意图；和

图3是本实用新型的消能管和消能层的一个优选实施方式的剖视示意图。

附图标记列表

A：闸室 B：上游 C：下游

1：第一连通室 2：第二连通室 3：消能管

31：出水孔 4：消能层 41：第一消能板

411：第一消能孔 42：第二消能板 421：第二消能孔

5：连通管 6：阀门 7：闸门

具体实施方式

下面结合附图进行详细说明。

下面结合附图1、2和3，示出本实用新型的一种船闸的输水系统。

根据一个优选实施方式，一种船闸的输水系统，可以包括至少两个闸室A。相邻闸室A之间可以分别通过单独的连通管5连接。连通管5内可以设有用于控制水流的阀门6。闸室A靠近上游B的第一端的底部可以设有第一连通室1。闸室A远离上游B的第二端的底部可以设有第二连通室2。第一连通室1和第二连通室2之间可以通过呈矩阵形式排列的至少四根消能管3连通。消能管3上可以设置有多个出水孔31。位于四个顶角点的消能管3的几何中心相连构成的矩形之内或者之上的任一出水孔31可以有与之出水方向相对设置的另一出水孔31。通过该方式，可以使从出水孔31流出的水能够和相对设置的另一出水孔31流出的水对冲消能，减少灌水产生的波浪力、局部力和流速力，优化了闸室内的水力学条件，使船舶在闸室内的泊稳条件得到改善。而且，由于消能管3不是采用现有的廊道和盖板进行消能，简化了建造结构，且更易于维护。优选的，位于四个顶角点的消能管3的几何中心相连构成的矩形之外还可以不设置出水孔31，以便使对冲消能效果达到最优。图1示出的是具有四个闸室A的船闸。优选地，相邻的闸室与闸室之间、相邻的闸室与上游B之间或者相邻的闸室与下游C之间用于通过船舶的进出口的启闭由闸门7完成。闸门7可以是有人字闸门、平板升降闸门、横拉闸门或者扇形闸门中的至少一种。

根据一个优选实施方式，消能管3上可以设置有由四个或八个出水孔31均布在同一横截面上组成的孔组。消能管3沿轴线间隔有至少两组孔组。通过四个或八个出水孔31均布在同一横截面上，可以减少只在特定角度开孔导致使用过程中的应力集中，提高消能管3的使用寿命，提高船闸的可靠性。

根据一个优选实施方式，出水孔31可以呈圆柱形。出水孔31的轴线可以经过其所在消能管3的几何中心。出水孔31呈圆柱形且出水孔31的轴线经过其所在消能管3的几何中心可以让各出水孔31在出水时产生的反作用力相互抵消，减少长期使用过程中消能管3发生形变而使相对的出水孔31移位，导致对冲消能效果变差。

根据一个优选实施方式，消能管3的横截面可以呈圆形或者矩形。优选地，消能管3的横截面呈圆形以防止出水时应力集中，提高消能管3的使用寿命。

根据一个优选实施方式，第一连通室1或者第二连通室2的横截面可以呈矩形或者圆形。

根据一个优选实施方式，消能管3与第一连通室1和/或第二连通室2之间可拆卸连接。可拆卸连接可以使得以后维护和更换消能管3更方便，还能减少使用成本。可拆卸连接可以是螺栓连接、铆接或者销接。

根据一个优选实施方式，至少四根消能管3的上方可以设有呈板状的消能层4。消能层4可以包括水平间隔设置的第一消能板41和第二消能板42。第一消能板41上可以开设有多个第一消能孔411。第二消能板42上可以开设有多个第二消能孔421。优选地，消能层4两端分别连接于第一连通室1和第二连通室2。更优选地，消能层4两侧与闸室侧墙之间有间隙，以便检修人员进入闸底对消能管进行检修。

根据一个优选实施方式，第一消能孔411与第二消能孔421可以按照在水平投影面上互不重叠的方式交错设置。通过不重叠的方式交错设置的第一消能孔411和第二消能孔421能够实现二次消能，进一步改善船舶在闸室内的泊稳条件。

根据一个优选实施方式，出水孔31的第一孔径可以小于第二消能孔421的第二孔径。第二消能孔421的第二孔径可以小于第一消能孔411的第三孔径。通过该方式，可以提高水流通过消能层4的速度，减少消能层4和闸底之间的水流积聚过多产生较大的压强而减弱消能效果。优选地，所有消能管3上的所有出水孔31的第一开孔总面积可以小于所有第二消能孔421的第二开孔总面积。第二开孔总面积可以小于所有第一消能孔411的第三开孔总面积。通过该方式，可以进一步降低消能层4和闸底之间的水流积聚过多产生较大的压强而减弱消能效果的可能性，提高二级消能的效果。

根据一个优选实施方式，位于最下方的消能管3的下端点与闸室A的底部的距离可以为0.5～1米。位于最上方的消能管3的上端点与第二消能板42的距离可以为0.2～0.5米。本实用新型中消能管3的布置方式不限于图2和3所示的两排×六列的矩阵形式，还可以是三排×十列、四排×八列等其他形式。本实用新型所说的最上方和最下方是以竖直平面内为参考的。与闸底距离最近的一排消能管3为位于最下方的消能管3，与闸底距离最远的一排消能管3为位于最上方的消能管3。位于最下方的消能管3的下端点与闸室A的底部的距离为0.5～1米可以防止淤泥堵塞出水孔31，还可以使得在需要清淤时通过先连通上一级的闸室，是当前闸室的消能管3出水将底部淤泥冲刷漂浮至水中，然后开启下一级闸室，将淤泥排放到下一级闸室。在下一级闸室重复该步骤，即可实现清淤工作。位于最上方的消能管3的上端点与第二消能板42的距离为0.2～0.5米可以使得从朝向第二消能板42的出水孔31流出的水流利用第二消能板42进行消能，进一步提高消能效果。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本实用新型公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本实用新型的公开范围并落入本实用新型的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本实用新型说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本实用新型的保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种船闸的输水系统，包括至少两个闸室(A)，相邻闸室(A)之间分别通过连通管(5)连接，所述连通管(5)内设有用于控制水流的阀门(6)，其特征在于，所述闸室(A)靠近上游(B)的第一端的底部设有第一连通室(1)、远离上游(B)的第二端的底部设有第二连通室(2)，所述第一连通室(1)和所述第二连通室(2)之间通过呈矩阵形式排列的至少四根消能管(3)连通，

其中，所述消能管(3)上设置有多个出水孔(31)，位于四个顶角点的消能管(3)的几何中心相连构成的矩形之内或者之上的任一出水孔(31)均有与之出水方向相对设置的另一出水孔(31)。

2.如权利要求1所述的输水系统，其特征在于，所述消能管(3)上设置有由四个或八个出水孔(31)均布在同一横截面上组成的孔组，所述消能管(3)沿轴线间隔有至少两组所述孔组。

3.如权利要求1或2所述的输水系统，其特征在于，所述出水孔(31)呈圆柱形且所述出水孔(31)的轴线经过其所在消能管(3)的几何中心。

4.如权利要求1或2所述的输水系统，其特征在于，所述消能管(3)的横截面呈圆形或者矩形。

5.如权利要求1或2所述的输水系统，其特征在于，所述第一连通室(1)或者所述第二连通室(2)的横截面呈矩形或者圆形。

6.如权利要求1所述的输水系统，其特征在于，所述消能管(3)与所述第一连通室(1)和/或所述第二连通室(2)之间可拆卸连接。

7.如权利要求1或2所述的输水系统，其特征在于，所述至少四根消能管(3)的上方设有呈板状的消能层(4)，所述消能层(4)至少包括水平间隔设置的第一消能板(41)和第二消能板(42)，其中，第一消能板(41)上开设有多个第一消能孔(411)，第二消能板(42)上的开设有多个第二消能孔(421)。

8.如权利要求7所述的输水系统，其特征在于，所述第一消能孔(411)与所述第二消能孔(421)按照在水平投影面上互不重叠的方式交错设置。

9.如权利要求7所述的输水系统，其特征在于，所述出水孔(31)的第一孔径小于所述第二消能孔(421)的第二孔径，所第二消能孔(421)的第二孔径小于第一消能孔(411)的第三孔径。

10.如权利要求7所述的输水系统，其特征在于，位于最下方的消能管(3)的下端点与所述闸室(A)的底部的距离为0.5～1米，位于最上方的消能管(3)的上端点与所述第二消能板(42)的距离为0.2～0.5米。