新型双向水力式升船机

本发明涉及大中型水利水电工程中船舶过闸领域，具体涉及一种新型双向水力式升船机。

背景技术：

大中型水利水电工程的兴建,在疏浚航道提升内河通航能力的同时,也使得过坝运输需求逐年增加,而目前水利枢纽有限的过闸能力却难以与之相匹配,进而导致航运阻塞的现象愈演愈烈。如三峡双线五级船闸的年设计通过量为1亿吨,但2010年的实际过坝运量就已接近极限,到2017年已超过其设计水平的40％,船舶的平均待闸时间已达30～60小时。因此其通过能力已成为制约长江航运发展的瓶颈，在一定程度上阻碍了长江经济带战略的有效实施。

目前船舶的过坝方式主要分为船闸过坝和升船机过坝。船闸过坝耗水量极大，所以它不适合建造在水量不充沛的河流，而且耗时长，造价高。升船机过坝主要分为垂直升船机和斜面式升船机两大类型。垂直升船机采用单船厢运行，每次只能通过一条船只，效率明显较低；且垂直升船机采用电能驱动，运行期间消耗大量电能。斜面式升船机线路长，效率低；在提升高度大的情况下，线路长，影响通过能力；变速行驶，影响厢内停泊的稳定性；提升的船舶的吨位不大；斜面升船机要修建较缓的斜面，坡度工程造价和营运费用更高。针对上述问题可以看出，现有的船舶过坝方式存在着效率低、能耗大、耗时长等问题，因此设计研发一种新型船舶过坝方式具有极大的社会意义和现实意义。

现有升船机的类型分为钢丝绳卷扬式、齿轮齿条爬升式、浮筒式、斜面式四种。钢丝绳卷扬式升船机虽然造价较低但是对于突发危险事故的承受能力较弱。齿轮齿条爬升式升船机主要设备的制造、安装难度大，而且制造时精度要求不小。浮筒式升船机支撑结构简单，但是往往受地质条件限制，而且厢内一端的水面壅高，将导致承船厢倾斜，只适用于小吨位船的通行。斜面升船机在考虑占地面积与可运行性上非常不适合高程大的工程。

因此有必要研发一种能解决上述问题的升船机。

技术实现要素：

本发明的目的是提供新型双向水力式升船机，以解决现有技术中存在的问题。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，新型双向水力式升船机，包括若干钢丝绳ⅰ、承船厢、水箱、升船机舱和若干钢丝绳ⅱ。

位于大坝下游处的所述升船机舱包括顶板和两块侧板，两块侧板竖直且间隔布置，侧板与水流方向平行。

所述顶板连接在两块侧板的上端，两块侧板的中间处设置有水箱，水箱与两块侧板均存在间隙，这两个间隙分别记为间隙a和间隙b，水箱的上表面与顶板的下表面存在间隙。

两个所述侧板之间设置有两个滑轮组ⅰ和两个滑轮组ⅱ，两个滑轮组ⅰ固定在顶板的下表面且分别靠近两块侧板，两个滑轮组ⅱ固定在水箱的上表面且分别靠近间隙a和间隙b。

每个所述滑轮组ⅰ包括沿水流方向间隔布置的n个滑轮，每个滑轮组ⅱ包括沿水流方向间隔布置的n个滑轮,n为大于等于2的自然数。每个所述滑轮上均设置有制动器。

两个所述承船厢分别安装到间隙a和间隙b内，一个承船厢面向水箱的侧壁上连接有n根钢丝绳ⅰ，钢丝绳ⅰ依次绕过两个滑轮组ⅱ中对应的滑轮并连接到另一个承船厢面向水箱的侧壁上。

一个所述承船厢面向侧板的侧壁上连接有n根钢丝绳ⅱ，钢丝绳ⅱ依次绕过两个滑轮组ⅰ中对应的滑轮并连接到另一个承船厢面向侧板的侧壁上。

每个所述承船厢与水流方向垂直的两个侧壁上均设有泄水闸孔和充水闸门。

所述升船机舱与大坝之间设置有两条上游引航道，两条上游引航道分别与间隙a和间隙b对应。所述升船机舱背离大坝的一侧设置有两条下游引航道，两条下游引航道分别与间隙a和间隙b对应。

所述钢丝绳ⅰ和钢丝绳ⅱ始终处于紧绷状态，初始状态时，间隙a内的承船厢位于最低处且与对应的下游引航道齐平，间隙b内的承船厢位于最高处且与对应的上游引航道齐平。

工作时，下游的船舶a进入间隙a内的承船厢，上游的船舶b进入间隙b内的承船厢，使用充水闸门启闭对应的泄水闸孔并根据需要将水箱中的水抽入间隙b内的承船厢内，调整两个承船厢的重量。所述间隙b内的承船厢在重力差的作用下向下运动，带动间隙a内的承船厢向上运动，运动过程中通过启闭泄水闸孔调节速度，待间隙a内的承船厢与对应上游引航道齐平且间隙b内的承船厢与对应下游引航道齐平后，采用制动器将对应的滑轮制动。所述船舶a驶入上游，船舶b驶入下游。

进一步，每个所述上游引航道和每个下游引航道远离升船机舱的端口处均设置有感应器和指示灯。

当船舶驶入一个所述上游引航道后，感应器将探测信息发送至上位机，上位机控制该上游引航道的指示灯及其所对应下游引航道的指示灯显示红灯。当船舶从对应的下游引航道驶出后，该下游引航道的指示灯及其所对应上游引航道的指示灯显示绿灯。

当船舶驶入一个所述下游引航道后，该下游引航道的指示灯及其所对应上游引航道的指示灯显示红灯。当船舶从对应的上游引航道驶出后，该上游引航道的指示灯及其所对应下游引航道的指示灯显示绿灯。

本发明的有益效果在于：

1.本发明的双向升船机采用双侧船的形式，实现了双向通航的功能，而且大大地提高了过船效率；

2.结合简单的平衡原理替代传统的电力驱动式升船机，避免了各条钢丝受力不均匀的问题下导致安全事故的发生，实现了安全与高效双重保障；

3.以水力驱动代替传统的电力驱动，具有节能环保、安全可靠、维护保养成本低的显著优点；

4.本发明的双向水力式升船机高效节能，以水本身为动力，适用于航运任务繁重的航道与周边能源不充足的环境；

5.对于不同航道等级、不同船舶规格的问题，可通过调整水箱内水量的多少或设计不同规格的水箱，适用于5000吨级以下的通航需求；

6.为适应本升船机的双向通航设计，能进一步保证船舶(队)安全、顺利地进出升船机，供等待进入升船机的船舶(队)安全停泊,并使进出升船机船舶(队)能交错避让。

附图说明

图1为本发明升船机的整体示意图；

图2为升船机舱示意图；

图3为滑轮、钢丝绳与承船厢的连接示意图；

图4为承船厢示意图；

图5为充泄水系统示意图；

图6为滑轮组示意图；

图7为制动器与滑轮的装配图；

图8为感应器和指示灯安装示意图。

图中：滑轮1、钢丝绳ⅰ2、承船厢3、泄水闸孔4、水箱5、充水闸门6、升船机舱7、顶板701、侧板702、上游引航道8、下游引航道9、钢丝绳ⅱ10、制动器11、感应器12和指示灯13。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。

本实施例公开了新型双向水力式升船机，包括多根钢丝绳ⅰ2、承船厢3、水箱5、升船机舱7和多根钢丝绳ⅱ10。

参见图1，位于大坝下游处的所述升船机舱7包括顶板701和两块侧板702，两块侧板702竖直且间隔布置，侧板702与水流方向平行。

所述顶板701连接在两块侧板702的上端，两块侧板702的中间处设置有水箱5，水箱5与两块侧板702均存在间隙，这两个间隙分别记为间隙a和间隙b，水箱5的上表面与顶板701的下表面存在间隙。

两个所述侧板702之间设置有两个滑轮组ⅰ和两个滑轮组ⅱ，两个滑轮组ⅰ固定在顶板701的下表面且分别靠近两块侧板702，两个滑轮组ⅱ固定在水箱5的上表面且分别靠近间隙a和间隙b。

每个所述滑轮组ⅰ包括沿水流方向间隔布置的n个滑轮1，每个滑轮组ⅱ包括沿水流方向间隔布置的n个滑轮1,n为大于等于2的自然数。参见图6，为滑轮组的示意图。参见图7，每个所述滑轮1上均设置有制动器11，制动器11有三个制动头。

参见图1或3，两个所述承船厢3分别安装到间隙a和间隙b内，一个承船厢3面向水箱5的侧壁上连接有n根钢丝绳ⅰ2，钢丝绳ⅰ2依次绕过两个滑轮组ⅱ中对应的滑轮1并连接到另一个承船厢3面向水箱5的侧壁上。

一个所述承船厢3面向侧板702的侧壁上连接有n根钢丝绳ⅱ10，钢丝绳ⅱ10依次绕过两个滑轮组ⅰ中对应的滑轮1并连接到另一个承船厢3面向侧板702的侧壁上。为保证安全性，所述钢丝绳ⅰ2和钢丝绳ⅱ10需选用材质、粗细一致的钢丝绳，以使承船厢3受力均衡稳定。

参见图4，每个所述承船厢3与水流方向垂直的两个侧壁上均设有泄水闸孔4和充水闸门6。参见图5，为充泄水系统示意图。

所述升船机舱7与大坝之间设置有两条上游引航道8，两条上游引航道8分别与间隙a和间隙b对应。所述升船机舱7背离大坝的一侧设置有两条下游引航道9，两条下游引航道9分别与间隙a和间隙b对应。

所述钢丝绳ⅰ2和钢丝绳ⅱ10始终处于紧绷状态，初始状态时，间隙a内的承船厢3位于最低处且与对应的下游引航道9齐平，间隙b内的承船厢3位于最高处且与对应的上游引航道8齐平。

工作时，下游的船舶a进入间隙a内的承船厢3，参见图1，间隙a内的承船厢3下部分淹没在水中，上游的船舶b进入间隙b内的承船厢3，使用充水闸门6启闭对应的泄水闸孔4，根据需要将水箱5中的水通过水管抽入间隙b内的承船厢3内，调整两个承船厢3的重量。所述间隙b内的承船厢3在重力差的作用下以一定速度稳定向下运动，带动间隙a内的承船厢3向上运动，当两个承船厢3的质量相同且做匀速运动时，关闭泄水闸孔4。之后关闭所述泄水闸孔4，直至速度为零，间隙a内的承船厢3与对应上游引航道8齐平且间隙b内的承船厢3与对应下游引航道9齐平，采用制动器11将对应的滑轮1制动。所述船舶a驶入上游，船舶b驶入下游。

参见图8，每个所述上游引航道8和每个下游引航道9远离升船机舱7的端口处均设置有感应器12和指示灯13。

当船舶驶入一个所述上游引航道8后，感应器12将探测信息发送至上位机，上位机控制该上游引航道8的指示灯13及其所对应下游引航道9的指示灯13显示红灯，不允许下一艘船进入。当船舶从对应的下游引航道9驶出后，该下游引航道9的指示灯13及其所对应上游引航道8的指示灯13显示绿灯，允许下一艘船进入。

当船舶驶入一个所述下游引航道9后，该下游引航道9的指示灯13及其所对应上游引航道8的指示灯13显示红灯，不允许下一艘船进入。当船舶从对应的上游引航道8驶出后，该上游引航道8的指示灯13及其所对应下游引航道9的指示灯13显示绿灯，允许下一艘船进入。这样的智能化设计有效的避免了可能出现的安全问题。

值得说明的是，本实施例的升船机解决了传统升船机难以平衡导致钢丝绳断裂扭断问题，减小了在同步轴及钢丝上的工作应力，降低了安全隐患，提高了升船效率并节能环保。