CN211543828U - 提高船闸通航能力的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了提高船闸通航能力的装置，它包括待过闸的第一船体，所述第一船体与第二船体之间并排相连，并在第一船体和第二船体的外船舷的侧壁上布置安装有多个间隔的过闸靠球装置，所述过闸靠球装置与船闸的侧壁构成竖直方向的升降滚动配合，所述第一船体和第二船体之间也通过靠球装置之间相接触配合，并通过线缆索相连，位于同一个船闸的内部还设置有第三船体，所述第三船体通过设置在其外船舷上的多个闸靠球装置与船闸的内侧壁接触配合。通过采用上述的装置，能够同时实现多条船同时过闸，进而提高了过闸能力。

Description

提高船闸通航能力的装置

技术领域

本实用新型涉及船闸通航技术领域，特别是涉及一种提高船闸通航能力的装置。

背景技术

三峡船闸通航能力已经于2011年达到和超过设计标准，提前19年达到包和，在三峡船闸通航瓶颈已经显现的情况下，国家及相关职能部门正待研究实施三峡过坝第二通道来缓解三峡船闸对航运形成的瓶颈，但据报道从前期准备到建成投产约需要20年。

为了挖潜，交通部推出了大长宽比的一闸四船的三峡标准船型，主尺度为长130m，宽16.2m，一闸四船船型的推出优化了闸室利用率，相比于2013年以前的标准船型有了较大进步。

现阶段，除一闸四船的船型外，其余通航三峡船闸的标准主尺度船型，相比较于国际上优秀的过船闸船型如巴拿马运河船型将闸室利用率达到极至还有较大差距（巴拿马运河船闸为长（可用长度）*宽*可用水深 320m（304.8m）*33.53m*12.55m，巴拿马极至船型尺度达到长*宽*吃水为294.1m*32.3m*12m）。

三峡船闸的一闸四船船型平面尺度为长130m*宽16.2m，对于散货船等类似船型由于载货重心较低，满载稳性满足法规要求，但是对于集装箱船，商品车滚装船、客船而言，这一类船型由于满载载货重心较高，装载情况和船舶稳性很难达到最佳状态，船东接受度很低，一闸四船方案作为货物重心较低的船舶是非常成功的船型，对于装载货物重心较高的船舶由于装载很难达到满意状态，经济性不高，不能大批量地推广。

业内相关专家对于三峡通航瓶颈问题忧心忡忡，进行了大量分析和探讨，按照三峡船闸平面尺寸280*34m允许通过船型平面尺度长*宽260m*32.4m推算，一闸两船平面主尺度则为130m*32.4m，这样的船型尺度长宽比仅为4.01：1，按有关规范、法规要求，船舶的长宽比应≥4.5，均分一闸两船的船舶平面主尺度由于长宽比过小，不满足法规和规范要求而不可能实现。

按照巴拿马运河船型设计的理念，“一闸一船”将三峡船闸船型平面尺度用到极致可以为长260m*宽32.8m。但是，追寻长江航运历史，长江航运曾经的拖轮船队编队有很大的平面尺度，例如1+3*1000t船队，总长约180m，宽约23m；最宽平面尺度1+2*1500+1*1800t，编队尺度为长165m*宽27m，长度远未达到260m，宽度也未达到32.4m，要在三峡推出如巴拿马运河的极致船型，长江航道虽然三峡成库之后的库区600多公里航道在丰水期可以航行，但是在三峡大坝以下多处弯多流急的航段还不具备这一尺度船舶的通航条件。

现有三峡过闸标准船型中，其中平面尺度长105m*宽16.2m和110x17.2的船型很受船东欢迎，具有很好的市场前景，该船型可以通航至四川泸州、云南水富各港，是长江干线乃至上游的主力船型，这一船型通过三峡船闸有以下组合型式。

1、船长105*4艘，船闸有260-105*2=50空置；

2、船长105*2+110*2艘，船闸有260-(105+110)=45m空置；

3、船长105*2+130*2艘，船闸有260-(105+130)=25空置；

4、船长110*2+130*2艘，船闸有260-(110+130)=20空置

5、船长110*17.2m就宽度而言，现在还没有与其配对的船型而浪费掉15.2m宽度，（32.4-17.2=15.2m）对于110*17.2m的船型，却被航运界广泛看好，无论是船舶性能还是经济性都超过宽度为16.2m的船型，为了挖潜，开发110*15.2的船型与110x15.2m的船型与其配对非常必要。

可以看出，现有船型中除一闸四船（130m*16.2m）船型外，其余过闸船舶平面组合均有较大空置，对于三峡船闸过货能力挖潜还有新增船型发展的空间。

现有通过三峡船闸最大的船型中，最大平面尺度如黄金游轮、总统系列游轮的平面尺度达到长150m*宽24m，已经安全运行多年，但是闸室宽度利用率极低，如32.4-24=8.4m的剩余宽度，现今还没有船宽为8.4m这样的三峡过闸船尺度来填补剩余宽度而白白浪费掉。

综上所述，开发4种现有被航运企业大批量采用的：（1）长105m*宽16.2m；（2）长110m*宽16.2m；（3）长130m*16.2m ；（4）开发长110x15.2m与110x17.2现有船型配对进行二合一组合的标准过闸船队。新开发 3种（1）长155m*宽32.8m，（2）150m*宽32.8m （3）长110m*宽15.2m+现有110x17.2的一闸二船（队）的组合三峡过闸船型，对于缓解三峡船闸通航压力，助推长江经济带高质量发展具有十分重要的意义，市场前景广阔。

此外，三峡库以后，采用上述的过闸通航方式，通行三峡船闸船舶大型化发展速度将迅猛，长江三峡通航管理局有关专家在《船舶大型化条件下的船闸管理对策》的论述中指出：“三峡船闸浮式系船柱设计系缆力为纵向80KN，横向50KN，第一层系缆桩距水面高度为1.0米，第二层系缆桩距水面2.8米，主要作为船舶在停靠时系泊使用。船舶大型化后，空船系缆桩高度远高于浮式系船柱高度，直接造成大型船舶系缆困难，容易产生船舶越过停靠线或船舶在船闸运行过程中前后窜动现象，从而导致船舶撞击或其它船闸设备的安全事故。重载情况下系缆力远超设计，易造成浮式系船柱架变形卡阻或系缆桩损坏等事故。2011年以来，因船舶大型化带来的船闸设备损坏平均每年发生20余次。”为“适应大型船舶在闸室内的系缆需求，有关研究显示：吃水4.5米实载5000t的大型船舶系缆力已经超过当前浮式系船柱的设计极限，威胁到船舶停泊安全。”

三峡船闸早在2011年就提前19年达到设计通过能力，2018年已达到1.44亿吨。面对旺盛的运输需求，船闸通过能力不足的矛盾日益突出，在2011年三峡坝区日均待闸船舶180艘，至2018年达到883艘，每天近千艘船舶待闸，近万名船员、约30万吨危险品在大坝上下游集中，导致运输周期增加，又增加物流成本，并带来安全隐患。

据国家发改委综合运输研究所最新研究成果，到2050年三峡过坝货运需求约为2.6亿吨，客运380万人次。解决三峡船闸“堵船”任重道远。而正待开发的一闸二船（队）/一闸三船和一闸四船的新三峡船型的主尺度更是将船型开发借鉴国际上如巴拿马运河船型经验而达到了极致：主尺度如总长155米×宽32.8米；进一步挖潜又将现有过闸标准船型进行1+1组队过闸来缩短船舶进出闸时间，即现有最大标准船型组队尺度将达到130×16.2×2艘平面尺度也达到总长130米，总宽32.8米；上述三峡极致船型和1+1组合船队的平面尺度以及载货吨在三峡船闸内均超过三峡船闸浮式系船柱纵向80KN，横向50KN系缆承载力。综上，开发一种减缓三峡船闸浮式系船柱承载力同时提高通航能力的新装置已经刻不容缓。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是解决上述背景技术存在的不足，提供提高船闸通航能力的装置，此过闸方法结合现有的标准船型尺寸，并借助所开发设计的过闸船用靠球，进而有效的提高了过闸效率，提高了通航能力。

为了实现上述的技术特征，本实用新型的目的是这样实现的：提高船闸通航能力的装置，它包括待过闸的第一船体，所述第一船体与第二船体之间并排相连，并在第一船体和第二船体的外船舷的侧壁上布置安装有多个间隔的过闸靠球装置，所述过闸靠球装置与船闸的侧壁构成竖直方向的升降滚动配合，所述第一船体和第二船体之间也通过靠球装置之间相接触配合，并通过线缆索相连，位于同一个船闸的内部还设置有第三船体，所述第三船体通过设置在其外船舷上的多个闸靠球装置与船闸的内侧壁接触配合。

所述过闸靠球装置包括充气橡胶靠球，在甲板的边缘设有两个支撑臂，支撑臂的端头与空心轴的两端构成转动连接，充气橡胶靠球与支撑臂的端头之间通过滑键构成相对滑动配合连接，充气管与空心轴连通以给充气橡胶靠球充气。

所述支撑臂的结构为：支撑臂底座与甲板固定连接，第一臂与支撑臂底座铰接，第二臂与第一臂铰接，第一臂的自由端设有套筒，套筒与空心轴的端头可转动的套接；

以使充气橡胶靠球能够被切换到甲板的上方或甲板的外舷。

套筒至少一端与通气端盖法兰连接，在套筒与通气端盖之间设有第一密封圈，通气端盖与充气管连通。

所述的充气管上设有电磁阀。

所述空心轴的结构为：空心轴轴体设有轴向进气孔，在空心轴轴体外壁位于充气橡胶靠球内的部分设有径向通孔，径向通孔与轴向进气孔连通。

充气橡胶靠球的两端固设有端头套筒，端头套筒与空心轴轴体之间键连接；

端头套筒的端头与第一端盖法兰连接，第一端盖或端头套筒设有第二密封圈。

当充气橡胶靠球被切换到甲板的外舷时，在第一臂与支撑臂底座之间和第二臂与第一臂之间设有固定销。

在甲板的外舷还设有用于支承充气橡胶靠球的两个支承辊。

在甲板上，支撑臂的附近设有吊机，吊机通过升降机构与支撑臂连接；

吊机的结构为：吊臂的底部设有竖轴，竖轴与吊机底座可转动的连接，吊机底座与甲板固定连接。

本实用新型有如下有益效果：

1、通过采用本实用新型的过闸靠球装置，船舶或船队左、右两舷与船闸/升船机柔性紧密接触，其摩擦力可以减轻船闸浮式系船柱的负荷，当船闸水位升高和下降时靠球的自滚动功能又能保证船舶在闸室内不前后窜动；上、下的升降在与闸墙紧密贴合的情况下又很灵活。

2、本靠球可以作为绑拖船队两船之间的垫档之用，在两船移泊作业到位之时，靠球呈扁状，两船之间间隙距离较小，这时，工作人员可以很便捷的将拖缆呈松驰状态系于各自的拖桩；拖缆系结至拖桩之后，在驾驶遥控启动空气阀开关，使靠球充气胀大，从扁形胀大至适当压力；之后的距离差至拖缆绷紧，钢缆绷紧和靠球适当的压力形成两船之间产生摩擦力，就实现了绑拖船队的省时省力节能系结。这种系结方法简单便捷，以充气的方法替代电动绞缆的方法。减少了人工拖缆上绞缆机的环节，工作人员的劳动强度也大为降低，又减少了大功率电动绞车绞缆的能源消耗。

3、通过采用过闸靠球装置，通过采用支撑臂和充气橡胶靠球的结构，能够在航行过程中将充气橡胶靠球收纳在甲板上，而在停靠和过闸过程中，将充气橡胶靠球设置在船体的外舷。在过闸过程中，利用充气橡胶靠球沿着闸室及升船机侧壁的滚动来避免与闸室及升船机侧壁之间的摩擦。而在两艘船体之间的固定过程中，在充气橡胶靠球充气前，先将两艘船利用拖缆系在一起，然后在充气橡胶靠球内充气，从而使两艘船紧紧系在一起。设置的支承辊结构，能够有效避免充气橡胶靠球与船体外舷之间的滑动摩擦。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1为本实用新型的装置使用过程中的状态图。

图2为本实用新型的过闸靠球装置俯视结构示意图。

图3为图2的A向视图。

图4为图2的B向视图。

图5为本实用新型中空心轴的结构示意图。

图6为本实用新型中空心轴与充气管连接结构的局部放大示意图。

图7为图2中优选结构的A向视图。

图中：充气橡胶靠球1、支撑臂2、支撑臂底座21、第一臂22、固定销23、第二臂24、吊耳25、套筒26、通气端盖27、第一密封圈28、充气管3、空心轴4、空心轴轴体41、键槽42、轴向进气孔43、径向通孔44、端头套筒45、第一端盖46、第二密封圈47、吊机5、升降葫芦51、吊臂52、竖轴53、吊机底座54、甲板6、闸室及升船机侧壁7、电磁阀8、机舱供气9、支承辊10、第一船体11、过闸靠球装置12、第三船体13、第二船体14、船闸15、线缆索16。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式做进一步的说明。

实施例1：

如图1~7中，提高船闸通航能力的装置，它包括待过闸的第一船体11，所述第一船体11与第二船体14之间并排相连，并在第一船体11和第二船体14的外船舷的侧壁上布置安装有多个间隔的过闸靠球装置12，所述过闸靠球装置12与船闸15的侧壁构成竖直方向的升降滚动配合，所述第一船体11和第二船体14之间也通过靠球装置12之间相接触配合，并通过线缆索16相连，位于同一个船闸15的内部还设置有第三船体13，所述第三船体13通过设置在其外船舷上的多个闸靠球装置12与船闸15的内侧壁接触配合。通过采用上述的装置，能够同时实现多条船同时过闸，进而提高了过闸能力。

进一步的，所述过闸靠球装置12，包括充气橡胶靠球1，在甲板6的边缘设有两个支撑臂2，支撑臂2的端头与空心轴4的两端连接，充气橡胶靠球1与支撑臂2的端头之间以空心轴4为圆心相对转动，充气管3与空心轴4连通以给充气橡胶靠球1充气。由此结构，通过设置的支撑臂2结构，充气橡胶靠球1能够在支撑臂2的端头之间转动，从而使充气橡胶靠球1与闸室及升船机侧壁7之间为滚动摩擦。以克服闸室或升船机内水位变化对系泊的影响。

进一步的，所述的支撑臂2的结构为：支撑臂底座21与甲板6固定连接，第一臂22与支撑臂底座21铰接，第二臂24与第一臂22铰接，第一臂22的自由端设有套筒26，套筒26与空心轴4的端头可转动的套接；由此结构，能够使充气橡胶靠球1在航行过程中被翻起放置在甲板6上，而在系泊过程中，使充气橡胶靠球1被放下在船体的外舷，并使充气橡胶靠球1尽量靠近外舷，减少悬臂的长度。

以使充气橡胶靠球1能够被切换到甲板6的上方或甲板6的外舷。

进一步的，套筒26至少一端与通气端盖27法兰连接，在套筒26与通气端盖27之间设有第一密封圈28，套筒26的内壁设有一处阶台，第一密封圈28安装在阶台的位置，由通气端盖27将第一密封圈28挤压变形，从而实现与空心轴4之间的密封，套筒26的另一端通过一个端盖法兰连接，也设有密封圈强化密封。通气端盖27与充气管3连通。通气端盖27与充气管3之间通过螺纹或快接接头连接。充气管3与机舱供气9连接。机舱供气9可以是空压机也可以是压缩空气瓶。

进一步的，所述的充气管3上设有电磁阀8。由此结构，用于控制给充气管3供气的通断。

进一步的，所述的空心轴4的结构为：空心轴轴体41设有轴向进气孔43，在空心轴轴体41外壁位于充气橡胶靠球1内的部分设有径向通孔44，径向通孔44与轴向进气孔43连通。空心轴4优选采用阶梯轴，从中间向两端的直径逐渐减少。

进一步的，充气橡胶靠球1的两端固设有端头套筒45，端头套筒45与充气橡胶靠球1囊体的两端通过粘接的方式固定连接，端头套筒45与空心轴轴体41之间键连接；进而保证了在充气膨胀过程中，端头套筒45能够沿着空心轴轴体41轴向滑动。

端头套筒45的端头与第一端盖46法兰连接，第一端盖46或端头套筒45设有第二密封圈47。本例中，第二密封圈47为两个，设置在第一端盖46的内壁。

进一步的，当充气橡胶靠球1被切换到甲板6的外舷时，在第一臂22与支撑臂底座21之间和第二臂24与第一臂22之间设有固定销23。由此结构，插入的固定销23使第一臂22与支撑臂底座21之间和第二臂24与第一臂22之间保持固定，并使充气橡胶靠球1距离外舷具有一定间隙，从而确保充气橡胶靠球1与外舷之间不会存在滑动摩擦，以使充气橡胶靠球1能够沿着闸室及升船机侧壁7上下滑动。并且能够缓冲外舷与闸室及升船机侧壁7之间的碰撞。

进一步的，在甲板6的外舷还设有用于支承充气橡胶靠球1的两个支承辊10。所述的支承辊10通过支座固定安装在外舷，或者支承辊10预埋在外舷内，并部分的露出在外舷之外。支承辊10分别位于充气橡胶靠球1最接近外舷的象限点的上方和下方。并使充气橡胶靠球1与外舷具有一个间隙，从而确保充气橡胶靠球1与外舷之间无滑动摩擦。

进一步的，在甲板6上，支撑臂2的附近设有吊机5，吊机5通过升降机构与支撑臂2连接。本例中的升降机构采用升降葫芦51，升降葫芦51通过钢丝绳与套筒26上的吊耳25连接。吊机5用于辅助切换充气橡胶靠球1在甲板上或外舷的位置。

进一步的，吊机5的结构为：吊臂52的底部设有竖轴53，竖轴53与吊机底座54可转动的连接，吊机底座54与甲板6固定连接。由此方案，不用的时候能够将吊臂52移开，以避免影响航行。

实施例2：

过闸靠球装置12中的充气橡胶靠球1，是根据本实用新型总方案的船舶平面宽度32.8m计算得出靠球在充气时具有的尺寸，则有：闸室宽度-船舶平面尺度为34-32.8=1.2m，靠球可以占用空间为1.2m/2=0.6m，根据船舶下水气囊运行的实际经验，当其充气气压在8Mpa的情况下，气囊有200mm的压缩量，按此推算，600mm加上200mm压缩量；取靠球在充气到8Mpa的气压的自由不承受外部下力的情况为直径800mm，取长度为1600mm，形状两端为半球型；沿长轴中心设置一根76mm×25壁厚的空心轴，轴两端伸出靠球之外一定长度，轴伸段与轴承间隙配合；这样，靠球可以以空心轴为轴心，靠球半径为半径自由转动；轴承与第二吊臂焊接连接，第二吊臂与第一吊臂通过销轴连接，两吊臂采用销轴连接，第一吊臂与基座采用销轴连接，吊臂一和二与基座之间可以自由转动，当靠球在充气胀圆和泄气或扁状时在销轴的约束下依靠靠球的重力自由转动，从而使靠球无论是扁状还是充气胀圆的形状都能贴于船体外舷。空心轴中心的通孔作为靠球进气通道，空心轴在靠球内部的长度范围内，均匀分布若干小孔，总面积相当于直径25mm的面积即可。

Claims (10)

1.提高船闸通航能力的装置，其特征在于，它包括待过闸的第一船体（11），所述第一船体（11）与第二船体（14）之间并排相连，并在第一船体（11）和第二船体（14）的外船舷的侧壁上布置安装有多个间隔的过闸靠球装置（12），所述过闸靠球装置（12）与船闸（15）的侧壁构成竖直方向的升降滚动配合，所述第一船体（11）和第二船体（14）之间也通过靠球装置（12）之间相接触配合，并通过线缆索（16）相连，位于同一个船闸（15）的内部还设置有第三船体（13），所述第三船体（13）通过设置在其外船舷上的多个闸靠球装置（12）与船闸（15）的内侧壁接触配合。

2.根据权利要求1所述提高船闸通航能力的装置，其特征在于：所述过闸靠球装置（12）包括充气橡胶靠球（1），在甲板（6）的边缘设有两个支撑臂（2），支撑臂（2）的端头与空心轴（4）的两端构成转动连接，充气橡胶靠球（1）与支撑臂（2）的端头之间通过滑键构成相对滑动配合连接，充气管（3）与空心轴（4）连通以给充气橡胶靠球（1）充气。

3.根据权利要求2所述的提高船闸通航能力的装置，其特征在于：所述支撑臂（2）的结构为：支撑臂底座（21）与甲板（6）固定连接，第一臂（22）与支撑臂底座（21）铰接，第二臂（24）与第一臂（22）铰接，第一臂（22）的自由端设有套筒（26），套筒（26）与空心轴（4）的端头可转动的套接；

以使充气橡胶靠球（1）能够被切换到甲板（6）的上方或甲板（6）的外舷。

4.根据权利要求3所述的提高船闸通航能力的装置，其特征是：套筒（26）至少一端与通气端盖（27）法兰连接，在套筒（26）与通气端盖（27）之间设有第一密封圈（28），通气端盖（27）与充气管（3）连通。

5.根据权利要求2或4所述的提高船闸通航能力的装置，其特征是：所述的充气管（3）上设有电磁阀（8）。

6.根据权利要求2所述的提高船闸通航能力的装置，其特征是：所述空心轴（4）的结构为：空心轴轴体（41）设有轴向进气孔（43），在空心轴轴体（41）外壁位于充气橡胶靠球（1）内的部分设有径向通孔（44），径向通孔（44）与轴向进气孔（43）连通。

7.根据权利要求6所述的提高船闸通航能力的装置，其特征是：充气橡胶靠球（1）的两端固设有端头套筒（45），端头套筒（45）与空心轴轴体（41）之间键连接；

端头套筒（45）的端头与第一端盖（46）法兰连接，第一端盖（46）或端头套筒（45）设有第二密封圈（47）。

8.根据权利要求3所述的提高船闸通航能力的装置，其特征是：当充气橡胶靠球（1）被切换到甲板（6）的外舷时，在第一臂（22）与支撑臂底座（21）之间和第二臂（24）与第一臂（22）之间设有固定销（23）。

9.根据权利要求2所述的提高船闸通航能力的装置，其特征是：在甲板（6）的外舷还设有用于支承充气橡胶靠球（1）的两个支承辊（10）。

10.根据权利要求2所述的提高船闸通航能力的装置，其特征是：在甲板（6）上，支撑臂（2）的附近设有吊机（5），吊机（5）通过升降机构与支撑臂（2）连接；

吊机（5）的结构为：吊臂（52）的底部设有竖轴（53），竖轴（53）与吊机底座（54）可转动的连接，吊机底座（54）与甲板（6）固定连接。

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