專利名稱：自動船閘與水運航道的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種船閘，尤其涉及一種水壓感應自動快速開、關、沖、泄水位的船閘工程(不涉及現(xiàn)行各類船閘系統(tǒng)包括三峽五級船閘和升降船閘等內部任何結構問題，而是全新獨立系統(tǒng)的船閘工程)水運航道旨在提升禿廢江河運輸及新的開發(fā)和用途。
背景技術：
現(xiàn)在的船閘系統(tǒng)非常復雜和笨重，故在高壩水位時，盡量減少船閘級數(shù)，或改為一次性升降機船閘。其缺點是因為幾十米高的高壩水壓竄到墻上，所以需事先要建造很大的建筑工程才能保證水壓的沖擊。另外每一級船閘需要用強大的電力才能啟動閘門開、關、沖、泄。還有開關和沖泄是兩套設備，因而用的電力控制設備也很龐大和復雜，每次開閘需要水量很大，因為每次由船通過時就要開閘放大水，因為閘門的船閘室是固定的，水容量大，開一次放一次水，所以水必然會浪費嚴重。另外過船的速度太慢，因為放水、蓄水、待船及船排列等等需要時間。還有因為水位高對船閘室周圍壁有強大水壓，建筑工程不能保持長久生命，需要經(jīng)?；ㄝ^多費用維修。升降船閘不可避免的渡船效率低，渡閘昂貴，二船閘系統(tǒng)都要大量人力物力來維護運行。
在98104521.9專利申請公開的文本中雖然能解決上述問題，但它用的不是雙層回龍?zhí)菪未l，水從閘門沖下去直接沖到底板上無法達到梯形工作要求。另外用的水壓感應器類似千斤頂，如水壓大就頂不住了，即使頂住了也拉不動，還僅僅是一種待水渡船的被動船閘，無法做到船到閘開、船過閘閉的高精度要求。而且航船在被動船閘內航行是很危險的，所以不能使用。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的設計一種運行水位低，可以基本上不用電力，依靠駛船本身動力或水勢能過閘不用停船，不需要人員維護及維修，船閘用的建筑費少，且能大量節(jié)水的自動船閘。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的一種自動船閘包括閘門和水道，其中閘門是在橫軸上下翻轉的帚形垂直一體的上下閘其中閘門的下閘門與船閘室底板唇墻組合成水壓反應室，是鎖閉船閘室水位裝置，水壓反應室設有紅外感應水壓三通活塞是開關水壓反應室的控制器，反應室下面有本閘室的后端下墜管道，經(jīng)下沖泄渠道與下閘門截通作用后，水平直通下船閘室的上沖蓄渠道，截止于上閘門橫軸根處再往上進入該船閘室沖擊上閘門自行關閉而蓄升水位，而該船閘室后根部都有下墜水渠道垂直墜落后又水平連通下沖泄渠道，形成雙層回龍沖泄機制，此根處或者設輔助關閘水塹，所述一體的上下閘門于閘室兩端組成一個船閘室，這種船閘室或者是多級；水壓反應室另有一電鈕開關與紅外感應開關分別獨立控制水壓三通活塞以使水壓反應室閘門的開、關、沖、泄和調節(jié)江河水位的漲落和渡船排水量的大小。
所述船閘室一體的上閘門在船閘室底板上或者有水墊處活動，受船螺漿撥水沖擊為關，另有一暗渠道直通前閘室的下閘門受撥水吸引為開，上下行航道的船閘方向相反，此船閘屬中小型船閘，或者直接利用航船螺漿動力渡閘。
所述的多級船閘室分壩頭平臺船閘室，中部為數(shù)量不等的梯級船閘室，最后一級叫尾閘室，在各級船閘室端均安裝一具豎直水壓感應自動快速開、關、沖、泄水位的閘門，通過雙層回龍沖泄管道在運行中銜接，和紅外感應水壓三通活塞所控制的水壓反應室或者隨時令其閘門做到船到閘開，船過閘閉，快速渡船的要求或或者采用雙層梯閘提前同時沖泄，雷達監(jiān)速，聯(lián)網(wǎng)計算機，準確掌握開、關時間，按照航船原速通過大壩船閘。
各級船閘室均設有水壓真空室，作為梯級下行船閘一開二關運行程序所必須的設施。而上行梯形船閘采用一開一關程序運行。
水壓反應室接通紅外感應水壓三通活控制器、反應室下面有該閘室的下沖泄渠道與下閘門經(jīng)截通作用后，水平直通下閘室的上沖蓄渠道，上沖泄渠道連通下船閘室經(jīng)蓄升水位于閘室后端經(jīng)下墜管道又回龍接下沖泄渠道，即所述沖泄渠道是雙層回龍沖泄機制。上層為沖泄渠道，下層為排泄渠道。雙層回龍沖泄管道是由金屬管子組成的。水壓反應室有一開關。上述一體的上下閘門，中間有固定橫軸為界，兩個上下一體的閘門組成一個船閘室，一個上閘門在船閘室底板以上可以有水塹處活動，下閘門在船閘室底板唇墻處活動受船螺漿撥水沖擊為關，吸引為開。上下行航道的船閘方向相反，船閘室可以設多級，每個船閘室長度依渡船長度+(沖蓄時間X船速)公式計算這種長度在船閘室平底板以上，中間部分由前閘門到后閘門縱向貫穿一條沖泄渠道，前段為明渠道，后段為暗渠道。
在多級船閘室中，分為壩頭平臺船閘室，中部為數(shù)量不等的梯級船閘室，最后一級叫尾閘室。在各級船閘室端均安裝一具豎直水壓感應自動快速開、關、沖、泄水位的閘門，通過雙層沖泄管道在運行中銜接，上層為沖泄管道，下層為排泄管道。
每具水壓感應閘門一體的下閘門與閘室端底板唇墻，組合成一個水壓反應室，其室設有紅外感應水壓三通活塞控制器，可以作到船到閘開、船過閘閉嚴密渡船要求，船只在其中均要求關機，由沖泄水層動力，自動過閘。若使用提前雙層梯級沖泄加雷達測速，連網(wǎng)計算機適時開閘關閘，則可按航船原速直通渡閘，由此達到高精度程序且迅速，省水、安全、自動渡閘，而不需要加長船閘室長度以彌補充蓄水位的時間來協(xié)和航船速度。
下行各級閘門均設有占其閘門的寬度1/20面積，作為水壓真空室，抽其室內水，則其下閘門水位背壓就可即時關閉閘門，達到下行渡船一開二關的工作程序。上行渡船只須一開一關工作程序即可。
上室下閘門與下室上閘門通過充泄的水位而互為背壓且各級一體的豎直閘門因自身平衡要求在上述背壓情況下，有補水(開放)收劍(關閉)的自動作用，該控制器只一個電鈕開關，繹水壓三通活塞，所控制的水壓反應室。是與專司船到閘開、船過閘閉紅外感應開關，所控制的是同一個水壓三通活塞和同一個水壓反應室。只是它們不是同一時間使用，所以互不干擾，上述特征就能自動進行自我調節(jié)、補水、溢水、棄水，同時也就做到了壩頭平臺船閘兼有防訊，尾閘室兼有適應江河水位漲落的干擾。
本發(fā)明的優(yōu)點在于船閘建筑費用少，安全系數(shù)高，因為自動船閘的橫軸安裝在船閘的底板上，可以把閘門的水位超高壓傳到橫軸，然后由此傳到船閘室的底板內。所以不用建造很厚的墻。自動閘門含有兩種功能，一種是起關閘作用，另一種是利用閘門大尺寸本身能快速沖泄作用，因沖泄是利用底板多孔深水層分布沖泄的。自動船閘利用上下水壓平衡原理來消除閘門巨大的水頭壓，才能使自動閘門靈便的工作。
自動船閘門是以底板橫軸為界，分為上下兩段閘門承擔四種不同性質的水頭壓，即上閘門內水頭壓、下閘門內水頭壓和上閘門水位背壓、下閘門水位背壓。可用船本身動力，原速通過船閘和水壩，因為本船閘能利用紅外感應三通水壓活塞提前開放上閘室的水位，所以能作的較長的船閘室使水位有足夠時間充滿。
自動調節(jié)補水、溢水、棄水、防洪等功能，因為每個閘門均有受紅外感應三通水壓活塞控制水壓反應室。此室另設一電鈕以獨力控制調節(jié)。而98104521.9沒有這種功能。
有雙層回龍開關沖泄，可以保證整個船閘系統(tǒng)各閘嚴格的循環(huán)工作可以達到秒/噸級精度很高的開關沖泄，還可以起到間隔分理的作用。而98104521.9沒有雙層回龍通道，所以僅能是一個待充泄水滿后，水壓感應閘門才能機械的開啟和另一閘室同時關閉，不能被控制的自動閘門，因而不能使用。
因建立在上下平衡基礎上的自動閘門，自有收劍功能，匯同各梯級船閘室閘門通過水位互為背壓的牽制功能，這時只要各級船閘室提供渡船水位數(shù)據(jù)，通過計算器于各級水壓反應室電鈕開關，就可調節(jié)和消除因江河水位漲落及進船大小所產(chǎn)生需要補水、溢水、棄水的麻煩，同時也就實現(xiàn)了平臺船閘防洪的功能。
由于統(tǒng)一較長力矩的上閘門，建立了安全穩(wěn)定渡船的能力、統(tǒng)一的下閘門大箱、又保證了鎖閉含有巨大水壓閘門的可靠性。雖各自獨立運行的自動閘門，且沒有外來強力驅動和沒有強力控制。安全是通過額定運行水位、水壓、水量、顯示出秒/噸級超高精度的運行程序。這種自然的超高精度的運行船閘，要比三峽五級船閘人為超高精度可靠的運行船閘系統(tǒng)，要顯得特別輕松和便宜。因為不需龐大的設備和大量的人員來維護船閘系統(tǒng)自始自終日以繼夜的運行。
由于水運航道具有節(jié)水、沒有滲漏、自然蒸發(fā)量少，二次能源性，滑動與承托交通性，不受江河污染及洪澇早的影響，當與自動船閘接合后，可以深入沙漠千里，徹底治瀑治沙。深入平原網(wǎng)絡可以防洪澇旱。如利用西藏高原水位勢能，可以便宜的借助自動船閘升降特征建立與內地的江河往返運輸。由于中小型自動船閘簡單便宜，故可將中小河流節(jié)節(jié)筑壩，借以消除險灘急流，保持水位和流水平穩(wěn)，提高中小江河四季的通航率，因船舶運輸量大，消耗能源少，有降低全國燃油壓力緊張趨勢，且對江河兩岸綠化有贊助作用。若使用有反齒水運航道，航速可提高。不受洪旱影響并可穿越城市，為城市所用。
也可將大小江河船碼頭用自動船閘與水運航道方式改建設計，使整船隊上岸到任何城市地方裝卸，即避其風浪、裝卸、儲運也便利。


圖1為大型船閘已讓船通過的工作循環(huán)圖。
圖2為大型船已進入船閘工作循環(huán)圖。
圖3為自動船閘的橫斷面示意圖。
圖4為在船閘上的水道中有水墊時，船運行情況示意圖。
圖5為整體連貫回龍沖泄線路示意6為各閘門交錯回龍沖泄機制示意圖。
具體實施例方式如圖4所示，船閘在船閘室后閘門處水道中有一個水塹1，同時還在底板上有一個暗渠道2，船已通過了第一閘門，現(xiàn)在中間閘室的位置正準備通過進入第二閘室，如圖2是船在航道運行中部分船閘的位置情況示意圖，如圖所示，上閘門5和下閘6是一體的，安裝到橫軸4上，下閘門6與底板唇墻10組合成水壓反應室9，水壓反應室9接通紅外感應水壓三通活塞11，水壓反應室9下面有上閘室的下層沖泄渠道8，下層沖泄渠道8水平直通下閘室的上沖泄渠道7，截止于上閘門橫軸處以上閘室蓄升水位，又經(jīng)該室后部回龍進入下墜沖泄渠道13，又回到同一個下層沖泄管道8，上閘門5倒下時，下閘門6尾部有一個滑行槽，如圖2所示，水壓真空室12在下沖泄水道8的上面。船閘室內下墜渠道13是暗渠道所以用虛線表示。
整個船閘工程中有多級船閘，如壩頭平臺船閘，中部為數(shù)量不等的梯級船閘，最后有尾閘。
如圖3所示的閘門橫斷面示意圖，還表明了水壓反應室的位置大小。
如圖4所示，為整個船閘為一條回龍式雙層排灌系統(tǒng)，底板和橫軸加固結合，上下兩層有金屬管排夾持在底板上下，作底板面層，管排兩端鋼管架封頭夾板，這是和上下閘門組合一體的橫斷面，從上往下依次是上閘門5、橫軸4、下閘門上層沖泄管道7、下層沖泄管道8。上層沖泄管道7代表上閘室沖向下閘室的上閘門，下層沖泄管道8代表另一個閘室沖向下閘室的上閘門。沖蓄管道7、沖泄管道8+船閘室蓄升的水位，組成雙層回龍通道。
如圖5所示，為整體連貫回龍沖泄線路圖，船是由下面向上行駛的。
如圖6所示，為各船閘門交錯回龍沖泄機制示意圖，因各級閘門截通作用，故形成逢單逢雙交錯回龍沖泄機制，虛線閘門代表已經(jīng)沖泄開。
計算梯級船閘室長度舉例如下1、設壩高6m，船閘室航道寬5.1m，額定航船長度30m，吃水深1m，以上運行水位1m，由壩高6m1m層厚運行水位為6，所以需要6個梯級船閘室，航船才能過6m高的壩頭，而每梯級船閘室長度預測為40m，是由航船最大長度+(沖泄完畢時間X航船速度)決定的。設該閘門運行水位落差為1m，質量單位1m3，求每個單位沖泄速度u＝2gh＝2×9.8×1＝4.427m/秒(1)；由牛頓第二定律a＝F/m用(1)式代入a＝4.427/1＝4.427(2)；初速等于零的勻速運動s＝1/2att＝(3)、s=40m、t＝42.5秒(4)；設船在船閘航道內航速限為5公里川、時，折算1.39/秒……(5)；船閘室長度預測s＝40m，減去船長度30m，所以空余距離10m.…(6)；10m/1.39/秒7.1秒可知還需7.1秒可渡完一個梯級船閘室全程，則沖泄水位時間4.25秒＜7.1秒的渡閘剩余時間。
每梯級船閘室長度為渡船長度+(沖蓄時間X船速)＝30m+(4.25×1.39/秒)＝36.15m由此知，加上阻力損失及不定因素在船閘室長40m，寬5m運行水位層厚1m。若渡閘航速15公里川、時，需要再增加船閘室長度才能滿足沖蓄時間的要求。與雙層提前沖泄，以滿足航船原速通過時間。這兩項技術措施。在西藏超多梯級超長船閘中，均可選擇用到。用以提高到西藏水運航道的速度。
水運航道目前全國大小江河的水上交通運輸均處于禿廢狀態(tài)，這是文明社會螺旋形發(fā)展的趨勢。當前油汽緊張，仍至進一步燃料耗盡，人們將會更高層次的開發(fā)江河的水上交通運輸，以保證經(jīng)濟安全為根本，主要關鍵在于改變笨重而落后的船閘為自動船閘，才能更進一步提高江河水上交通運輸，例1、本案發(fā)明的船閘可以做到船到閘開、船過閘閉且安全可靠，又經(jīng)濟不用動力和力維護，若進一步用雷達測速，連網(wǎng)計算機予先確定開、關閘準確時間，就可根據(jù)航船原速直接通過船閘系統(tǒng)。在這基礎上，將中、小河流從源頭到尾，節(jié)節(jié)筑壩，提高水位，消除淺灘急流暗礁、平緩水流，四季通航，且可提高航速，由于水上運輸承載量大，沒有振動，承載滑行，船體簡單，油耗少等優(yōu)點，加上渡壩順利。若某段采用水運航道運輸，因為內設反射齒板可以進一步提高航速，像鐵路公路一樣用高架通過城市為城市所用。
2、由于水運航道具有節(jié)水、沒有滲漏、自然蒸發(fā)少、二次能源性、潤滑承托交通性，不受江河洪澇旱及排污的影響，當與自動船閘接合后，可以深入沙漠千里，徹底治瀑治沙，深入平原網(wǎng)絡可防洪、澇、旱。
3、利用西藏高原水位勢能，可以借助自動船閘升降特征十分便利與內地的江河往返運輸，旅游高山流水也可仿效。
4、由于大江小河各類船碼頭設計原系古老方式，沒有新突破、落后的停靠船仍需要絞索，裝卸的作業(yè)也落后，江河水位漲落與風浪侵襲不能徹底擺脫。故采用便利的自動船閘，把船舶提升上岸去，借助水運航道可在城市的任何地方并可任意調節(jié)貨船的高度進行裝載卸貨，這樣任何大風大浪都不可能危及船舶的安全，也就免除了?？看a頭須用絞索捆綁的麻煩。
權利要求
1.一種自動船閘包括閘門和水道，其中閘門是在橫軸上下翻轉的帚形垂直一體的上下閘門，其特征在于其中閘門的下閘門與船閘室底板唇墻組合成水壓反應室，是鎖閉船閘室水位裝置，水壓反應室設有紅外感應水壓三通活塞是開關水壓反應室的控制器，反應室下面有本閘室的后端下墜管道，經(jīng)下沖泄渠道與下閘門截通作用后，水平直通下船閘室的上沖蓄渠道，截止于上閘門橫軸根處再往上進入該船閘室沖擊上閘門自行關閉而蓄升水位，而該船閘室后根部都有下墜水渠道垂直墜落后又水平連通下沖泄渠道，形成雙層回龍沖泄機制，此根處或者設輔助關閘水塹，所述一體的上下閘門于閘室兩端組成一個船閘室，這種船閘室或者是多級；水壓反應室另有一電鈕開關與紅外感應開關分別獨立控制水壓三通活塞以使水壓反應室閘門的開、關、沖、泄和調節(jié)江河水位的漲落和渡船排水量的大小。
2.據(jù)權利要求1所述的船閘，其特征在于所述船閘室一體的上閘門在船閘室底板上或者有水墊處活動，受船螺漿撥水沖擊為關，另有一暗渠道直通前閘室的下閘門受撥水吸引為開，上下行航道的船閘方向相反，此船閘屬中小型船閘，或者直接利用航船螺漿動力渡閘。
3.根據(jù)權利要求1所述的船閘，其特征在于所述的多級船閘室分壩頭平臺船閘室，中部為數(shù)量不等的梯級船閘室，最后一級叫尾閘室，在各級船閘室端均安裝一具豎直水壓感應自動快速開、關、沖、泄水位的閘門，通過雙層回龍沖泄管道在運行中銜接，和紅外感應水壓三通活塞所控制的水壓反應室或者隨時令其閘門做到船到閘開，船過閘閉，快速渡船的要求或或者采用雙層梯閘提前同時沖泄，雷達監(jiān)速，聯(lián)網(wǎng)計算機，準確掌握開、關時間，按照航船原速通過大壩船閘。
4.根據(jù)權利要求1，所述的船閘，其特征在于各級船閘室均設有水壓真空室，作為梯級下行船閘一開二關運行程序所必須的設施；而上行梯形船閘采用一開一關程序運行。
全文摘要
一種自動船閘下閘門與船閘室底板唇墻組合成水壓反應室，此室設紅外感應水壓三通活塞，反應室下面有本閘室后端下墜管道，經(jīng)下沖泄渠道與下閘門截通后，水平直通下船閘室上沖蓄渠道，該船閘室后根部都有下墜水渠道垂直墜落后水平連通下沖泄渠道，形成雙層回龍沖泄，上下閘門于閘室兩端組成一船閘室，船閘室可多級；水壓反應室有一電鈕開關與紅外感應開關分別獨立控制水壓三通活塞使水壓反應室閘門開、關、沖、泄和調節(jié)江河水位漲落和渡船排水量大小。本船閘建筑費少，安全，用上下水壓平衡原理消除閘門巨大水頭壓，用船本身動力，原速通過船閘和水壩。有自動調節(jié)補水、溢水、棄水、防洪功能，有雙層回龍開關沖泄，保證整個船閘系統(tǒng)各閘嚴格循環(huán)工作達到秒/噸級精度開關沖泄，還起到間隔分理作用。
文檔編號E02B7/20GK1779080SQ20041009112
公開日2006年5月31日 申請日期2004年11月19日 優(yōu)先權日2004年11月19日
發(fā)明者楊孔明, 楊祁東 申請人:楊祁東