WO2008013472A1 - Lock - Google Patents
Lock Download PDFInfo
- Publication number
- WO2008013472A1 WO2008013472A1 PCT/RU2006/000587 RU2006000587W WO2008013472A1 WO 2008013472 A1 WO2008013472 A1 WO 2008013472A1 RU 2006000587 W RU2006000587 W RU 2006000587W WO 2008013472 A1 WO2008013472 A1 WO 2008013472A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- piston
- water
- chamber
- lock chamber
- embodied
- Prior art date
Links
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02C—SHIP-LIFTING DEVICES OR MECHANISMS
- E02C1/00—Locks or dry-docks; Shaft locks, i.e. locks of which one front side is formed by a solid wall with an opening in the lower part through which the ships pass
- E02C1/02—Locks or dry-docks; Shaft locks, i.e. locks of which one front side is formed by a solid wall with an opening in the lower part through which the ships pass with auxiliary basins
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A10/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE at coastal zones; at river basins
- Y02A10/30—Flood prevention; Flood or storm water management, e.g. using flood barriers
Definitions
- the invention relates to hydraulic structures, in particular, locks with a savings pool.
- a gateway with a savings pool comprising a chamber with a gate connected to the savings pool via a water conduit with a shutter, and a water displacing element provided with a drive that moves it through the savings pool. See Denert G. “Sluices and ship elevators)), M. 1961, p. 381-382.
- a gateway with a savings pool comprising a chamber with a gate connected to the savings pool via a water conduit with a shutter, and an element displacing water, made in the form of a vertical shield with the possibility of it moving along the bottom of the savings pool and equipped with a drive to which counterweights are attached using a cable block system; the bottom of the savings pool is curved in the longitudinal direction, SU 552386 Al.
- the load on the drive of the water-displacing element is reduced, however, a complex and material-intensive cable-block system is connected that connects the balances to the water-displacing element.
- the balances themselves and their paths also have a very large material consumption.
- the objective of the present invention is to simplify the design and operation of the structure, as well as reducing material consumption;
- the problem of reducing lock time by reducing the time of entry and exit of ships into the chamber and from the chamber of the lock is being solved.
- the saving pool is made in the form of a floating unit located in the lock chamber and equipped with a mechanism for moving it in height relative to the lock chamber
- the floating block is made of three sections
- the upper and the lower section is made in the form of sealed air buoyancy compartments
- the middle section is made in the form of a hollow tank connected to the lock chamber by means of a water conduit with a shutter
- displacing ode member is a piston, placed in a hollow tank, sealed relative to its bottom, ceiling and side walls
- the piston is equipped with a mechanism for braking it
- the surfaces of the bottom and ceiling mating with the piston are parallel and have a bias to the side of the water conduit with the shutter.
- the object acquires a new property, which consists in the fact that part of the water from the chamber, (drain prism), goes into the middle compartment of the floating unit by gravity, while the piston moves only due to water pressure until the gateway chamber is emptied to the level downstream (NB). Since, after opening the lower gate of the lock, the floating unit pops up, a flow of water from the NL into the lock chamber is created, which accelerates the vessel's entry into the chamber and the lock process as a whole.
- a new property which consists in the fact that part of the water from the chamber, (drain prism), goes into the middle compartment of the floating unit by gravity, while the piston moves only due to water pressure until the gateway chamber is emptied to the level downstream (NB). Since, after opening the lower gate of the lock, the floating unit pops up, a flow of water from the NL into the lock chamber is created, which accelerates the vessel's entry into the chamber and the lock process as a whole.
- the gateway contains a lock chamber 1 with a gate 2 on the WB side and a gate 3 on the NB side.
- the savings pool is made in the form of a floating unit 4, which is located in the lock chamber 1. Fixation and movement of the floating block 4 in height relative to the lock chamber 1 is carried out using mechanism 5.
- this is a screw pair with an electric or hydraulic drive (drive in the drawings not shown).
- the mechanism 5 consists of two parts (screw pairs), one of them is located on the side of the WB, and the other on the side of the NB. It is also possible execution of the mechanism 5 in the form of a combination of hydraulic cylinders.
- the floating unit 4 is made of three sections.
- the upper section 6 and the lower section 7 are sealed buoyancy compartments filled with air.
- the middle section is made in the form of a hollow tank 8 connected to the chamber 1 by means of a water conduit 9 with a shutter 10.
- the mechanism 5 performs both the movement of the floating unit 4 relative to the chamber 1, and perform the function of guides.
- the water-displacing element is made in the form of a piston 11, sealed by a roller 12 relative to the bottom 13 of the hollow tank 8, its ceiling 14 and side walls 15.
- the piston 11 is equipped with a mechanism 16 for braking it.
- the surfaces of the bottom and ceiling mating with the piston 11 are parallel and slope away from the water conduit 9 with the shutter 10.
- the work of the gateway is as follows. In the initial position (Fig. 1), the gates 2 and 3 are closed, the chamber 1 is filled with water to the level of the WB.
- the floating unit 4 is in the lower position, while the middle of the piston 11 is below the WB level by ⁇ i (Fig. 6), part of the container 8 below the piston 11 is not filled with water (Figs. 4 and 6).
- the shutter 10 is open, and water from the chamber 1 can enter the compartment 8 of the floating unit above the piston 11.
- the braking mechanism 16 is turned off, and the piston 11 begins to move from the water conduit 9 along the compartment 8 under water pressure (Fig. 6). Since the ceiling 14 of the compartment 8 at the piston 11 is always above the water level in the chamber 1 during movement, a hydraulic vacuum is maintained above the piston 11 and this hydraulic vacuum reduces the total water pressure by the piston 11 to a value sufficient only to overcome the mechanical friction forces of the piston 11 and its seal 12 relative to the ceiling 14, the bottom 13 and the side walls 15 of the compartment 8, as well as the hydraulic resistance when water flows from the chamber 1 through the conduit 9 into the compartment 8.
- a decrease in the water level in the chamber 1 corresponds to a decrease in the position of the piston 11 during descent along the inclined bottom 13 of compartment 8. Due to this, the conditions for emptying the chamber 1 are maintained due to the movement of the piston 11 under the influence of constant water pressure on it.
- the emptying system of chamber 1 is balanced, while atmospheric pressure plays the role of a counterweight.
- the emptying system of the chamber 1 is capable of self-braking in an emergency when the connections of the braking mechanism 16 and the piston 11 are broken. In this case, the piston 11, when emptying the chamber 1, will continue to move downhill along the compartment 8 under the pressure of the water on the piston 11. compartment 8 behind the piston 11, the air forms a braking air cushion below the piston 11.
- the area of the water mirror in it decreases both due to the inclination of the walls and the drainage of the threshold of the upper head. This reduces the water pressure on the piston 11 at the end of the emptying of the chamber 1.
- the emptying of the chamber 1 can be stopped at any time by the emergency valve 18 on the aeration pipe 17.
- the braking mechanism 16 fixes the position the piston 11 in the lowest position in the compartment 8 when deepening the middle of the piston under the level of the NB by ⁇ 2 when corresponding to it is p 2vac , with ⁇ > ⁇ 2vac .
- the shutter 10 on the water conduit 9 blocks the access of water to compartment 8.
- the gate 3 of the chamber 1 of the gateway from the NB opens.
- a vessel (not conventionally shown) leaves Chamber 1 in the National Library.
- a vessel enters the chamber 1 of the gateway, proceeding from the NL to the WB.
- Block 4 due to compartments 6 and 7 of buoyancy, in any case has positive buoyancy, and drive 5 is unloaded.
- the volume of water of the chamber 1 flows to the vacant space beneath it, thereby compensating for the "piston effect", reducing the volume of water displaced by the vessel from the chamber 1.
- the hydraulic vacuum increases (Fig.
- the shutter 10 of the water conduit 9 opens, the braking mechanism 16 allows the piston 11 to displace water from the compartment 8 into the chamber 1 of the airlock under atmospheric pressure.
- the filling conditions of the chamber 1 of the gateway are maintained until the water level in the chamber 1 is aligned with the level of the WB (Fig. 9).
- piston 1 1 After rising up the slope of compartment 8, piston 1 1 is in the upper position (Fig. 4) and the middle of the piston 11 rises above the UVB by ⁇ 4 (Fig. 9).
- the shutter 10 of the water conduit 9 is closed to prevent emptying of the space above the piston 11 and disruption of the hydraulic vacuum in front of it.
- Gate 2 of the chamber 1 of the airlock opens and the ship exits into
- the floating unit 4 is heated, moving it with the help of the actuator 5 to the lower position (Fig. 6). Water from the chamber 1 from under the floating block 4 enters the WB, creating a flow that contributes to a faster exit of the vessel from the chamber 1 of the lock.
- the piston 11 occupies a position (Fig. 6) when the middle of the piston 11 is buried under the UVB by ⁇ i.
- the gateway is ready to repeat the cycle, while ensuring almost complete water conservation and compensating for leaks through compaction, filtering through the soil, water evaporation without using pumps and the volume of water in the WB.
- the invention can be implemented using known technical means and standard equipment, which determines, according to the applicant, the invention meets the criterion of industrial applicability)) (IA).
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ocean & Marine Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Sewage (AREA)
- Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
Abstract
The invention relates to hydrotechnical constructions, in particular to locks provided with a balancing pond. The inventive lock comprises a lock chamber provided with a gate and a balancing pond which is provided with a water displacing element and is embodied in the form of a floating block which is placed in the lock chamber and is provided with a mechanism used for displacing said bloc vertically with respect to the lock chamber, wherein the floating block consists of three sections, the top and bottom section of which are embodied in the form of sealed air-filled buoyancy compartments and the middle section is embodied in the form of a hollow tank which is connected to the lock chamber by a water conduit provided with a shutter, the water displacing element is embodied in the form of a piston which is arranged in the hollow tank and is sealed with respect to the bottom and side walls thereof and is provided with a braking mechanism, and the surfaces of the bottom and ceiling which are conjugated with the piston are embodied in parallel position to each other and are inclined away from the water conduit provided with the shutter. The invention makes it possible to substantially simplify the structural design and the operation of the construction and to reduce material consumption.
Description
Шлюз Gateway
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к гидротехническим сооружениям, в частности, шлюзам со сберегательным бассейном.The invention relates to hydraulic structures, in particular, locks with a savings pool.
Предшествующий уровень техникиState of the art
Известен шлюз со сберегательным бассейном, содержащий камеру с воротами, соединенную со сберегательным бассейном посредством водовода с затвором, и вытесняющий воду элемент, снабженный приводом, перемещающим его по сберегательному бассейну. См. Денерт Г. «Шлюзы и судоподъемники)), M. 1961, с.с. 381-382.A gateway with a savings pool is known, comprising a chamber with a gate connected to the savings pool via a water conduit with a shutter, and a water displacing element provided with a drive that moves it through the savings pool. See Denert G. “Sluices and ship elevators)), M. 1961, p. 381-382.
Недостатком такого шлюза является наличие сложной трособлочной системы, соединяющей вытесняющий воду элемент с противовесами, и весьма большое усилие его привода.The disadvantage of such a gateway is the presence of a complex cable-block system connecting the water-displacing element with counterweights, and the very large force of its drive.
Известен шлюз со сберегательным бассейном, содержащий камеру с воротами, соединенную со сберегательным бассейном посредством водовода с затвором, и вытесняющий воду элемент, выполненный в виде вертикального щита с возможностью его
перемещения по дну сберегательного бассейна и снабженный приводом, к которому присоединены противовесы при помощи трособлочной системы; дно сберегательного бассейна выполнено криволинейным в продольном направлении, SU 552386 Al. В этом шлюзе обеспечивается снижение нагрузки на привод вытесняющего воду элемента, однако сохраняется сложная и материалоемкая трособлочная система, связывающая противовесы с вытесняющим воду элементом. Сами противовесы и их пути также имеют весьма большую материалоемкость.A gateway with a savings pool is known, comprising a chamber with a gate connected to the savings pool via a water conduit with a shutter, and an element displacing water, made in the form of a vertical shield with the possibility of it moving along the bottom of the savings pool and equipped with a drive to which counterweights are attached using a cable block system; the bottom of the savings pool is curved in the longitudinal direction, SU 552386 Al. In this gateway, the load on the drive of the water-displacing element is reduced, however, a complex and material-intensive cable-block system is connected that connects the balances to the water-displacing element. The balances themselves and their paths also have a very large material consumption.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Задачей настоящего изобретения является упрощение конструкции и эксплуатации сооружения, а также снижение материалоемкости; кроме того, решается задача сокращения времени шлюзования за счет уменьшения времени ввода и вывода судов в камеру и из камеры шлюза.The objective of the present invention is to simplify the design and operation of the structure, as well as reducing material consumption; In addition, the problem of reducing lock time by reducing the time of entry and exit of ships into the chamber and from the chamber of the lock is being solved.
Согласно изобретению в шлюзе, содержащем шлюзовую камеру с воротами и сберегательный бассейн с вытесняющим воду элементом, сберегательный бассейн выполнен в виде плавучего блока, размещенного в шлюзовой камере и снабженного механизмом его перемещения по высоте относительно шлюзовой камеры, плавучий блок выполнен из трех секций, верхняя и нижняя секция выполнены в виде герметичных воздушных отсеков плавучести, а средняя секция выполнена в виде полой емкости, соединенной со шлюзовой камерой посредством водовода с затвором, вытесняющий воду элемент выполнен в виде поршня,
размещенного в полой емкости, уплотненного относительно ее днища, потолка и боковых стенок, поршень снабжен механизмом его торможения, сопряженные с поршнем поверхности днища и потолка параллельны и имеют уклон в сторону от водовода с затвором.According to the invention, in a lock containing a lock chamber with gates and a saving pool with a water-displacing element, the saving pool is made in the form of a floating unit located in the lock chamber and equipped with a mechanism for moving it in height relative to the lock chamber, the floating block is made of three sections, the upper and the lower section is made in the form of sealed air buoyancy compartments, and the middle section is made in the form of a hollow tank connected to the lock chamber by means of a water conduit with a shutter, displacing ode member is a piston, placed in a hollow tank, sealed relative to its bottom, ceiling and side walls, the piston is equipped with a mechanism for braking it, the surfaces of the bottom and ceiling mating with the piston are parallel and have a bias to the side of the water conduit with the shutter.
Заявителем не выявлены какие-либо технические решения, идентичные заявленному, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию «нoвизнa» (N).The applicant has not identified any technical solutions identical to the claimed one, which allows us to conclude that the invention meets the criterion of "novelty" (N).
В результате реализации отличительных признаков изобретения объект приобретает новое свойство, состоящее в том, что часть воды из камеры, (сливная призма), уходит в средний отсек плавучего блока самотеком, при этом поршень движется только за счет давления воды до момента опорожнения камеры шлюза до уровня нижнего бьефа (НБ). Поскольку после открытия нижних ворот шлюза плавучий блок всплывает, создается течение воды из НБ в шлюзовую камеру, которое ускоряет вход судна в камеру и процесс шлюзования в целом. (Наполнение шлюзовой камеры происходит без дополнительных энергозатрат за счет вытеснения поршнем воды из средней секции плавучего блока.) После открытия верхних ворот плавучий блок притапливается с помощью привода, а вытесненная за счет этого вода поступает в верхний бьеф (ВБ); ее течение ускоряет вывод судна из шлюзовой камеры, что дополнительно ускоряет шлюзование. В настоящем изобретении, в отличие от прототипа, отсутствует система механического уравновешивания вытесняющего воду элемента, имеющая большую материалоемкость, сложную конструкцию, значительные эксплуатационные затраты. Эти указанные обстоятельства
обусловливают, по мнению заявителя, соответствие изобретения критерию «изoбpeтaтeльcкий ypoвeнь» (IS).As a result of the implementation of the distinguishing features of the invention, the object acquires a new property, which consists in the fact that part of the water from the chamber, (drain prism), goes into the middle compartment of the floating unit by gravity, while the piston moves only due to water pressure until the gateway chamber is emptied to the level downstream (NB). Since, after opening the lower gate of the lock, the floating unit pops up, a flow of water from the NL into the lock chamber is created, which accelerates the vessel's entry into the chamber and the lock process as a whole. (The filling of the lock chamber occurs without additional energy costs due to the displacement of water by the piston from the middle section of the floating unit.) After opening the upper gate, the floating unit is heated by the drive, and the water displaced due to this enters the upper pool (WB); its flow accelerates the withdrawal of the vessel from the lock chamber, which further accelerates the lockout. In the present invention, in contrast to the prototype, there is no system of mechanical balancing of the water-displacing element, which has a large material consumption, complex structure, significant operating costs. These indicated circumstances determine, in the applicant's opinion, the invention meets the criterion of "inventive law" (IS).
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
В дальнейшем изобретение поясняется чертежами, на которых изображено: на фиг. 1 - шлюз в плане; на фиг. 2 - разрез по А - А на фиг. 1, средняя секция опорожнена; на фиг. 3 - разрез по Б - Б на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез по В - В на фиг. 1, средняя секция плавучего блока опорожнена; на фиг. 5 - разрез по В - В на фиг. 1, средняя секция плавучего блока наполнена; на фиг. 6 - узел Г на фиг. 4, поршень в верхнем положении перед началом опорожнения шлюзовой камеры; на фиг. 7 - узел Д на фиг. 5, поршень в нижнем положении, шлюзовая камера опорожнена; на фиг. 8 - узел Д на фиг. 5, поршень в нижнем положении, шлюзовая камера готова к наполнению; на фиг. 9 - узел Г на фиг. 4, поршень в верхнем положении, шлюзовая камера наполнена.The invention is further explained by the drawings, in which: FIG. 1 - gateway in the plan; in FIG. 2 is a section along A - A in FIG. 1, the middle section is empty; in FIG. 3 is a section along B - B in FIG. one; in FIG. 4 is a section along B - B in FIG. 1, the middle section of the floating unit is empty; in FIG. 5 is a section along B - B in FIG. 1, the middle section of the floating unit is filled; in FIG. 6 - node G in FIG. 4, the piston is in the up position before emptying the lock chamber; in FIG. 7 - node D in FIG. 5, the piston is in the lower position, the airlock is empty; in FIG. 8 - node D in FIG. 5, the piston is in the lower position, the lock chamber is ready for filling; in FIG. 9 - node G in FIG. 4, the piston is in the upper position, the lock chamber is full.
Лучший вариант осуществления изобретения
Шлюз содержит шлюзовую камеру 1 с воротами 2 со стороны ВБ и воротами 3 со стороны НБ. Сберегательный бассейн выполнен в виде плавучего блока 4, который размещен в шлюзовой камере 1. Фиксация и передвижение плавучего блока 4 по высоте относительно шлюзовой камеры 1 осуществляется с помощью механизма 5. В конкретном примере это - винтовая пара с электрическим или гидравлическим приводом (привод на чертежах не показан). В рассматриваемом случае механизм 5 состоит из двух частей (винтовых пар), одна из них расположена со стороны ВБ, а другая - со стороны НБ. Возможно также выполнение механизма 5 в виде совокупности гидроцилиндров. Плавучий блок 4 выполнен из трех секций. Верхняя секция 6 и нижняя секция 7 представляют собой герметичные отсеки плавучести, заполненные воздухом. Средняя секция выполнена в виде полой емкости 8, соединенной с камерой 1 посредством водовода 9 с затвором 10. Механизм 5 осуществляет как перемещение плавучего блока 4 относительно камеры 1, так и выполняют функцию направляющих. Вытесняющий воду элемент выполнен в виде поршня 11, уплотненного валиком 12 относительно днища 13 полой емкости 8, ее потолка 14 и боковых стенок 15. Поршень 11 снабжен механизмом 16 его торможения. Сопряженные с поршнем 11 поверхности днища и потолка параллельны и имеют уклон в сторону от водовода 9 с затвором 10. Для выпуска воздуха из полой емкости 8 за поршнем 11 при ее заполнении водой, а также для предотвращения образования вакуума при опорожнении полой емкости 8, она снабжена аэрационными трубами 17 с аварийными клапанами 18.
Работа шлюза осуществляется следующим образом. В исходном положении (фиг. 1) ворота 2 и 3 закрыты, камера 1 заполнена водой до уровня ВБ. Плавучий блок 4 находится в нижнем положении, при этом середина поршня 11 находится ниже уровня ВБ на величину δi (фиг. 6), часть емкости 8 ниже поршня 11 не заполнена водой (фиг. 4 и 6). Затвор 10 открыт, и вода из камеры 1 может поступать в отсек 8 плавучего блока выше поршня 11. На поршень 11 давит вода согласно закону гидростатики с интенсивностью до co=γв-h, где γв - удельный вес воды, а h - высота столбца воды в емкости 8 перед поршнем, со - суммарное давление воды на поршень 11, равнодействующая которой приложена при прямоугольном очертании поршня 11 на 1A его высоты. Так как середина поршня 8 находится в этот момент ниже уровня ВБ в камере 1 шлюза на величину δi перед поршнем создается гидравлический вакуум, величина которого определяется удельной величиной давления plвaк= γв (0,5 h - δi).The best embodiment of the invention The gateway contains a lock chamber 1 with a gate 2 on the WB side and a gate 3 on the NB side. The savings pool is made in the form of a floating unit 4, which is located in the lock chamber 1. Fixation and movement of the floating block 4 in height relative to the lock chamber 1 is carried out using mechanism 5. In a specific example, this is a screw pair with an electric or hydraulic drive (drive in the drawings not shown). In this case, the mechanism 5 consists of two parts (screw pairs), one of them is located on the side of the WB, and the other on the side of the NB. It is also possible execution of the mechanism 5 in the form of a combination of hydraulic cylinders. The floating unit 4 is made of three sections. The upper section 6 and the lower section 7 are sealed buoyancy compartments filled with air. The middle section is made in the form of a hollow tank 8 connected to the chamber 1 by means of a water conduit 9 with a shutter 10. The mechanism 5 performs both the movement of the floating unit 4 relative to the chamber 1, and perform the function of guides. The water-displacing element is made in the form of a piston 11, sealed by a roller 12 relative to the bottom 13 of the hollow tank 8, its ceiling 14 and side walls 15. The piston 11 is equipped with a mechanism 16 for braking it. The surfaces of the bottom and ceiling mating with the piston 11 are parallel and slope away from the water conduit 9 with the shutter 10. To release air from the hollow tank 8 behind the piston 11 when it is filled with water, and also to prevent the formation of vacuum when emptying the hollow tank 8, it is equipped aeration pipes 17 with emergency valves 18. The work of the gateway is as follows. In the initial position (Fig. 1), the gates 2 and 3 are closed, the chamber 1 is filled with water to the level of the WB. The floating unit 4 is in the lower position, while the middle of the piston 11 is below the WB level by δi (Fig. 6), part of the container 8 below the piston 11 is not filled with water (Figs. 4 and 6). The shutter 10 is open, and water from the chamber 1 can enter the compartment 8 of the floating unit above the piston 11. According to the hydrostatic law, water 11 presses the piston 11 with an intensity up to co = γ in -h, where γ in is the specific gravity of the water and h is the height column of water in the container 8 in front of the piston, co is the total pressure of the water on the piston 11, the resultant of which is applied with a rectangular outline of the piston 11 by 1 A of its height. Since the middle of the piston 8 is at this moment lower than the WB level in the lock chamber 1 by a value of δi, a hydraulic vacuum is created in front of the piston, the value of which is determined by the specific pressure p lvak = γ in (0.5 h - δi).
Равнодействующая этого давления piвaк будет направлена в противоположную сторону равнодействующей гидростатического давления воды ω на поршень 11 и при этом ω > piвaк , за счет чего и обеспечивается перемещение поршня 11 вдоль емкости 8.The resultant of this pressure pi wak will be directed to the opposite side of the resultant hydrostatic pressure of water ω to the piston 11 and at the same time ω> pi wak , due to which the piston 11 is moved along the container 8.
Для снижения уровня воды в камере 1 отключают механизм 16 торможения, и поршень 11 начинает свое движение от водовода 9 вдоль отсека 8 под давлением воды (фиг. 6). Так как потолок 14 отсека 8 у поршня 11 во время перемещения всегда находится выше уровня воды в камере 1 в объеме воды выше поршня 11 сохраняется гидравлический вакуум и этот гидравлический вакуум снижает суммарное давление воды на
поршень 11 до величины, достаточной только для преодоления механических сил трения поршня 11 и его уплотнения 12 относительно потолка 14, днища 13 и боковых стенок 15 отсека 8, а также гидравлического сопротивления при перетекании воды из камеры 1 через водовод 9 в отсек 8.To reduce the water level in the chamber 1, the braking mechanism 16 is turned off, and the piston 11 begins to move from the water conduit 9 along the compartment 8 under water pressure (Fig. 6). Since the ceiling 14 of the compartment 8 at the piston 11 is always above the water level in the chamber 1 during movement, a hydraulic vacuum is maintained above the piston 11 and this hydraulic vacuum reduces the total water pressure by the piston 11 to a value sufficient only to overcome the mechanical friction forces of the piston 11 and its seal 12 relative to the ceiling 14, the bottom 13 and the side walls 15 of the compartment 8, as well as the hydraulic resistance when water flows from the chamber 1 through the conduit 9 into the compartment 8.
Снижение уровня воды в камере 1 соответствует понижению положения поршня 11 при спуске вдоль наклонного днища 13 отсека 8. Благодаря этому сохраняются условия опорожнения камеры 1 за счет перемещения поршня 11 под действием постоянного давления воды на него. Система опорожнения камеры 1 является уравновешенной, при этом роль противовеса играет атмосферное давление. Система опорожнения камеры 1 обладает способностью самоторможения в аварийной ситуации при обрыве связей механизма 16 торможения и фиксации поршня 11. В этом случае поршень 11 при опорожнении камеры 1 продолжит свое движение под уклон вдоль отсека 8 под давлением воды на поршень 11. При этом вытесняемый из пространства отсека 8 за поршнем 11 воздух образует тормозящую воздушную подушку ниже поршня 11. При опорожнении камеры 1 площадь зеркала воды в ней уменьшается как за счет наклона стен, так и осушения порога верхней головы. Это снижает давление воды на поршень 11 в конце опорожнения камеры 1. Опорожнение камеры 1 в любой момент может быть остановлено аварийным клапаном 18 на аэрационной трубе 17. При опорожнении камеры 1 шлюза до уровня НБ (фиг. 5; 7) механизм 16 торможения фиксирует положение поршня 11 в крайнем нижнем положении в отсеке 8 при заглублении середины поршня под уровень НБ на δ2 при
соответствующих ему p2вaк, при этом ω > ρ2вaк . Затвор 10 на водоводе 9 перекрывает доступ воды в отсек 8. Ворота 3 камеры 1 шлюза со стороны НБ открываются. Судно (условно не показано) из камеры 1 выходит в НБ. Из НБ в камеру 1 шлюза заходит судно, следующее из НБ в ВБ. Блок 4, благодаря отсекам 6 и 7 плавучести, имеет в любом случае положительную плавучесть, а привод 5 разгружен. При подъеме (всплытии) во время входа судна в камеру 1 плавучего блока 4 на освободившееся под ним место перетекает объем воды камеры 1, тем самым компенсируя "поршневой эффект", снижая вытесняемый судном из камеры 1 объем воды. При подъеме плавучего блока 4 в отсеке 8 перед поршнем 11 увеличивается гидравлический вакуум (фиг. 8) за счет возвышения середины поршня 11 относительно уровня НБ на величину δ3 в отличие от положения в конце опорожнения ниже уровня НБ на величину δ2 (фиг. 7). Давление атмосферного воздуха с нижней стороны поршня 11 превысит давление воды с другой стороны (pзвaк= Тв (0,5h + δ3)>ω). Перемещению поршня 11 вверх по уклону отсека 8 под этим давлением препятствует механизм 16 торможения и фиксации. Происходит своего рода "зарядка" устройства наполнения камеры 1. Ворота 3 камеры 1 шлюза со стороны НБ закрываются. Затвор 10 водовода 9 открывается, механизм 16 торможения дает возможность поршню 11 под давлением атмосферного воздуха вытеснять воду из отсека 8 в камеру 1 шлюза. Условия наполнения камеры 1 шлюза сохраняются до выравнивания уровня воды в камере 1 с уровнем ВБ (фиг. 9). После подъема вверх по уклону отсека 8 поршень 1 1 находится в верхнем
положении (фиг. 4) и середина поршня 11 возвышается над УВБ на δ4 (фиг. 9). В этот момент затвор 10 водовода 9 перекрывают для предотвращения опорожнения пространства выше поршня 11 и срыва гидравлического вакуума перед ним. Ворота 2 камеры 1 шлюза открываются, и судно выходит вA decrease in the water level in the chamber 1 corresponds to a decrease in the position of the piston 11 during descent along the inclined bottom 13 of compartment 8. Due to this, the conditions for emptying the chamber 1 are maintained due to the movement of the piston 11 under the influence of constant water pressure on it. The emptying system of chamber 1 is balanced, while atmospheric pressure plays the role of a counterweight. The emptying system of the chamber 1 is capable of self-braking in an emergency when the connections of the braking mechanism 16 and the piston 11 are broken. In this case, the piston 11, when emptying the chamber 1, will continue to move downhill along the compartment 8 under the pressure of the water on the piston 11. compartment 8 behind the piston 11, the air forms a braking air cushion below the piston 11. When emptying the chamber 1, the area of the water mirror in it decreases both due to the inclination of the walls and the drainage of the threshold of the upper head. This reduces the water pressure on the piston 11 at the end of the emptying of the chamber 1. The emptying of the chamber 1 can be stopped at any time by the emergency valve 18 on the aeration pipe 17. When the chamber 1 of the airlock is emptied to the safety level (Fig. 5; 7), the braking mechanism 16 fixes the position the piston 11 in the lowest position in the compartment 8 when deepening the middle of the piston under the level of the NB by δ 2 when corresponding to it is p 2vac , with ω> ρ 2vac . The shutter 10 on the water conduit 9 blocks the access of water to compartment 8. The gate 3 of the chamber 1 of the gateway from the NB opens. A vessel (not conventionally shown) leaves Chamber 1 in the National Library. From the NL, a vessel enters the chamber 1 of the gateway, proceeding from the NL to the WB. Block 4, due to compartments 6 and 7 of buoyancy, in any case has positive buoyancy, and drive 5 is unloaded. During the rise (ascent) while the vessel enters the chamber 1 of the floating unit 4, the volume of water of the chamber 1 flows to the vacant space beneath it, thereby compensating for the "piston effect", reducing the volume of water displaced by the vessel from the chamber 1. When lifting the floating unit 4 in the compartment 8 in front of the piston 11, the hydraulic vacuum increases (Fig. 8) due to the elevation of the middle of the piston 11 relative to the level of the base unit by δ 3 in contrast to the position at the end of the discharge below the base of the tank by δ 2 (Fig. 7 ) The atmospheric air pressure from the lower side of the piston 11 will exceed the water pressure on the other side (p sound = Tv (0.5h + δ 3 )> ω). The movement of the piston 11 up the slope of the compartment 8 under this pressure prevents the mechanism 16 of braking and locking. There is a kind of “charging” of the device for filling the chamber 1. Gate 3 of the chamber 1 of the gateway from the NB closes. The shutter 10 of the water conduit 9 opens, the braking mechanism 16 allows the piston 11 to displace water from the compartment 8 into the chamber 1 of the airlock under atmospheric pressure. The filling conditions of the chamber 1 of the gateway are maintained until the water level in the chamber 1 is aligned with the level of the WB (Fig. 9). After rising up the slope of compartment 8, piston 1 1 is in the upper position (Fig. 4) and the middle of the piston 11 rises above the UVB by δ 4 (Fig. 9). At this moment, the shutter 10 of the water conduit 9 is closed to prevent emptying of the space above the piston 11 and disruption of the hydraulic vacuum in front of it. Gate 2 of the chamber 1 of the airlock opens and the ship exits into
ВБ. Для уменьшения "поршневого эффекта", замедляющего процесс шлюзования, плавучий блок 4 притапливают, перемещая его с помощью привода 5 в нижнее положение (фиг. 6). Вода из камеры 1 из-под плавучего блока 4 попадает в ВБ, создавая течение, способствующее более быстрому выходу судна из камеры 1 шлюза. Поршень 11 при перемещении блока 4 вниз занимает положение (фиг. 6), когда середина поршня 11 заглублена под УВБ на δi. Шлюз готов к повторению цикла, при этом обеспечивается, практически, полное сбережение воды и происходит компенсация протечек через уплотнения, фильтрация через грунт, испарение воды без использования насосов и объема воды в ВБ.WB. To reduce the "piston effect", slowing down the locking process, the floating unit 4 is heated, moving it with the help of the actuator 5 to the lower position (Fig. 6). Water from the chamber 1 from under the floating block 4 enters the WB, creating a flow that contributes to a faster exit of the vessel from the chamber 1 of the lock. When moving the block 4 downward, the piston 11 occupies a position (Fig. 6) when the middle of the piston 11 is buried under the UVB by δi. The gateway is ready to repeat the cycle, while ensuring almost complete water conservation and compensating for leaks through compaction, filtering through the soil, water evaporation without using pumps and the volume of water in the WB.
Возможно размещение в шлюзовой камере и двух и более плавучих блоков. Благодаря реализации изобретения существенно упрощается конструкция и эксплуатация сооружения, снижается его материалоемкость в сравнении с прототипом. Сокращается время шлюзования за счет уменьшения времени ввода-вывода судов из камеры шлюза. Опорожнение камеры шлюза происходит без затрат внешней энергии под действием на вытесняющий воду элемент поршень гидростатических сил, не изменяющихся по времени и уравновешенных атмосферным давлением. Всплытие плавучего блока бассейна происходит практически также без затрат внешней энергии за счет его положительной плавучести.
Так как "притопление" плавучего блока выполняется на небольшую глубину в течение длительного времени вывода судна из камеры, то мощность привода для изменения высотного положения плавучего блока минимальна для уравновешенной системы сбережения воды.It is possible to place two or more floating blocks in a lock chamber. Thanks to the implementation of the invention, the design and operation of the structure is greatly simplified, its material consumption is reduced in comparison with the prototype. Locking time is reduced by reducing the time I / O ships from the lock chamber. The airlock chamber is emptied without external energy consumption under the action of a piston of hydrostatic forces that do not change in time and are balanced by atmospheric pressure upon the element displacing water. Surfacing of the floating block of the pool occurs almost without the expense of external energy due to its positive buoyancy. Since the "flooding" of the floating unit is carried out to a shallow depth for a long time the vessel is withdrawn from the chamber, the drive power for changing the height position of the floating unit is minimal for a balanced water conservation system.
Промышленная применимостьIndustrial applicability
Изобретение может быть реализовано с помощью известных технических средств и стандартного оборудования, что обусловливает, по мнению заявителя, соответствие изобретения критерию промышленная применимость)) (IA).
The invention can be implemented using known technical means and standard equipment, which determines, according to the applicant, the invention meets the criterion of industrial applicability)) (IA).
Claims
Формула изобретенияClaim
Шлюз, содержащий шлюзовую камеру с воротами и сберегательный бассейн с вытесняющим воду элементом, о т л и ч а ю щ и й с я т е м, что сберегательный бассейн выполнен в виде плавучего блока, размещенного в шлюзовой камере и снабженного механизмом его перемещения по высоте относительно шлюзовой камеры, при этом плавучий блок выполнен из трех секций, верхняя и нижняя секция выполнены в виде герметичных воздушных отсеков плавучести, а средняя секция выполнена в виде полой емкости, соединенной со шлюзовой камерой посредством водовода с затвором, вытесняющий воду элемент выполнен в виде поршня, размещенного в полой емкости, уплотненного относительно ее днища, потолка и боковых стенок, поршень снабжен механизмом его торможения, сопряженные с поршнем поверхности днища и потолка параллельны и имеют уклон в сторону от водовода с затвором.
A lock containing a lock chamber with gates and a savings pool with a water-displacing element, with the exception that the savings pool is made in the form of a floating unit located in the lock chamber and equipped with a mechanism for moving it along height relative to the lock chamber, while the floating unit is made of three sections, the upper and lower section are made in the form of sealed air buoyancy compartments, and the middle section is made in the form of a hollow tank connected to the lock chamber by means of a water conduit with a shutter, the water-displacing element is made in the form of a piston located in a hollow container, sealed relative to its bottom, ceiling and side walls, the piston is equipped with a braking mechanism, the surfaces of the bottom and ceiling mating with the piston are parallel and have a bias to the side of the water conduit with the shutter.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006127498 | 2006-07-25 | ||
RU2006127498/03A RU2307890C1 (en) | 2006-07-25 | 2006-07-25 | Sluice |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2008013472A1 true WO2008013472A1 (en) | 2008-01-31 |
Family
ID=38952916
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/RU2006/000587 WO2008013472A1 (en) | 2006-07-25 | 2006-11-07 | Lock |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2307890C1 (en) |
WO (1) | WO2008013472A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108705556A (en) * | 2018-08-07 | 2018-10-26 | 文浩 | A kind of floating locating module |
CN111424627A (en) * | 2020-05-18 | 2020-07-17 | 湖南省交通规划勘察设计院有限公司 | Ship lock extension supporting structure and ship lock extension method |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2608827A (en) * | 1945-08-10 | 1952-09-02 | Cernocky Andeloslav | Floater lock chamber |
DE908237C (en) * | 1951-08-09 | 1954-04-01 | Frederico Spies Dipl Ing | Economy shaft lock with air pressure regulated water level in the chamber |
DE1244667B (en) * | 1957-09-16 | 1967-07-13 | Hochtief Ag Hoch Tiefbauten | Savings lock |
SU552386A1 (en) * | 1974-06-12 | 1977-03-30 | Ленинградское Отделение Всесоюзного Ордена Ленина Проектно-Изыскательского И Научно-Исследовательского Института "Гидропроект" Им. С.Я.Жука | Gateway with savings pool |
SU1350244A2 (en) * | 1986-05-20 | 1987-11-07 | Ленинградское отделение Всесоюзного проектно-изыскательского и научно-исследовательского института "Гидропроект" им.С.Я.Жука | Lock with standby reservoir |
-
2006
- 2006-07-25 RU RU2006127498/03A patent/RU2307890C1/en active
- 2006-11-07 WO PCT/RU2006/000587 patent/WO2008013472A1/en active Application Filing
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2608827A (en) * | 1945-08-10 | 1952-09-02 | Cernocky Andeloslav | Floater lock chamber |
DE908237C (en) * | 1951-08-09 | 1954-04-01 | Frederico Spies Dipl Ing | Economy shaft lock with air pressure regulated water level in the chamber |
DE1244667B (en) * | 1957-09-16 | 1967-07-13 | Hochtief Ag Hoch Tiefbauten | Savings lock |
SU552386A1 (en) * | 1974-06-12 | 1977-03-30 | Ленинградское Отделение Всесоюзного Ордена Ленина Проектно-Изыскательского И Научно-Исследовательского Института "Гидропроект" Им. С.Я.Жука | Gateway with savings pool |
SU1350244A2 (en) * | 1986-05-20 | 1987-11-07 | Ленинградское отделение Всесоюзного проектно-изыскательского и научно-исследовательского института "Гидропроект" им.С.Я.Жука | Lock with standby reservoir |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108705556A (en) * | 2018-08-07 | 2018-10-26 | 文浩 | A kind of floating locating module |
CN111424627A (en) * | 2020-05-18 | 2020-07-17 | 湖南省交通规划勘察设计院有限公司 | Ship lock extension supporting structure and ship lock extension method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2307890C1 (en) | 2007-10-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR0183992B1 (en) | Spillway for exceptional floods for barrages comprising at least two spillways | |
JP5702276B2 (en) | Self-closing flood barrier and method for protecting hinterland using it | |
CN101250865A (en) | Hydropower floating quick vertical ship lift | |
JP2014500446A (en) | Device using buoyancy and method of using the same | |
CN102926355A (en) | Independent regional anti-collision device adapting to high water-level amplitude | |
CN110206049B (en) | Automatic control system and method for ballast water of immersed tube water bag | |
WO2008013472A1 (en) | Lock | |
CN201722669U (en) | Buoyancy flood prevention gate | |
CN100567080C (en) | The box-shaped floating dock gate that a kind of hold is open | |
NO176215B (en) | Device for foundation of a timber structure or subsea installation at sea | |
CN102826205B (en) | Steel and concrete combined box type floating dock door | |
CN202828041U (en) | Steel concrete combination box type floating dock door | |
CN105804124B (en) | Underground engineering gushes hydraulic pressure control method with protrusion-dispelling | |
RU2304660C1 (en) | Sluice | |
KR100932312B1 (en) | Pollution fluid recovery device contained in at least one cross section of a tank of a sunken ship | |
KR100647352B1 (en) | Watergate system for multistage turnover type | |
CN203247566U (en) | Closed gate device of dam waterpower ship lift | |
KR101885903B1 (en) | Water gate system | |
CN105089096B (en) | Reduce pressure water system for down-hole | |
US619043A (en) | hoech | |
KR100321358B1 (en) | Apparatus for opening and closing water gate | |
RU2357045C2 (en) | Method for lowering of underwater level in construction and operation of underground structures located below underwater level and device for method realisation | |
JP2011017182A (en) | Underground storage apparatus and underground storage method | |
KR20050028088A (en) | The method of controlling a water level using a floating body | |
US1526446A (en) | Dry dock |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 06843961 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: RU |
|
32PN | Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established |
Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE112(1) EPC (EPO FORM 1205 DATED 10.07.2009) |
|
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 06843961 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |