專利名稱：一種氣囊式船閘灌泄水輔助系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣囊式船閘灌泄水輔助系統(tǒng)，屬于通航船閘水工建筑物設(shè)計(jì)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
船閘是內(nèi)河航道中最常見的通航建筑物，具有提高航道尺度，改善水流條件，溝通水系等功能。由于船閘的上、下游存在水頭差，船舶不能連續(xù)通行，而需經(jīng)過(guò)船舶進(jìn)出、閘門啟閉、閘室灌泄水等過(guò)程，將耗費(fèi)一定的時(shí)間。大多數(shù)情況下，一條航道的運(yùn)輸能力往往取決于船閘的通過(guò)能力，船閘的通過(guò)能力又很大程度上取決于船舶的過(guò)閘時(shí)間，而傳統(tǒng)船閘的船舶過(guò)閘用水量較大，船閘輸水系統(tǒng)的輸水效率較低，導(dǎo)致船舶過(guò)閘時(shí)間較長(zhǎng)，極大地影響了船閘的通過(guò)能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的結(jié)束問(wèn)題是針對(duì)上述背景技術(shù)中指出的缺陷，提供一種氣囊式船閘灌泄水輔助系統(tǒng)，此系統(tǒng)采用氣囊裝置，充氣泵通過(guò)馬達(dá)的運(yùn)轉(zhuǎn)來(lái)工作，能有效減小船舶過(guò)閘用水量，減小閘室灌泄水時(shí)間，從而有效提高船閘過(guò)閘效率。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案
一種氣囊式船閘灌泄水輔助系統(tǒng)，包括設(shè)置在閘室底板上的氣囊裝置，其中氣囊裝置包括氣囊主體、氣囊頂板、氣囊底板、充氣導(dǎo)管、充氣泵、充泄氣閥門，其中氣囊主體設(shè)置在氣囊頂板和氣囊底板之間，通過(guò)氣囊底板將氣囊主體固定在閘室底板上；所述氣囊底板上設(shè)有與充氣導(dǎo)管數(shù)量相等的內(nèi)置充氣導(dǎo)管以及k個(gè)出氣口 ；其中每?jī)蓚€(gè)出氣口之間通過(guò)一個(gè)內(nèi)置充氣導(dǎo)管連接，k為大于2的偶數(shù)；所述充氣導(dǎo)管的一端通過(guò)所述充泄氣閥門與充氣泵相連，充氣導(dǎo)管的另一端對(duì)應(yīng)的與所述內(nèi)置充氣導(dǎo)管相連，通過(guò)充泄氣閥門啟閉實(shí)現(xiàn)氣囊裝置的充氣或泄氣。這種方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便，能夠有效地與已建船閘結(jié)合，可以有效減小船舶過(guò)閘用水量，縮短閘室灌泄水時(shí)間。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案氣囊裝置分段式設(shè)置在閘室底板上。氣囊分段式的設(shè)置，可以避免使用單個(gè)超大氣囊而使得安全性得不到保證的問(wèn)題，避免氣體不受控制的泄漏而出，減少閘室內(nèi)的船舶受到?jīng)_擊，即使某個(gè)氣囊出現(xiàn)劃口，由于單個(gè)氣囊體積有限，氣囊漏氣所造成的水面波動(dòng)有限；此外單個(gè)氣囊體積增長(zhǎng)率相對(duì)容易控制，閘室水面升降相對(duì)均勻穩(wěn)定。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案內(nèi)置充氣導(dǎo)管為四個(gè)，四個(gè)內(nèi)置充氣導(dǎo)管的出氣口均位于氣囊底板的中間位置。采用這種結(jié)構(gòu)，便于充氣泵與氣囊主體之間氣體的傳輸，防止因?yàn)槟骋粋€(gè)內(nèi)置充氣導(dǎo)管破裂而造成傳輸障礙，這樣的方式，使氣囊主體的體積變化均勻穩(wěn)定。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案閘室上設(shè)置有凹槽，所述充氣導(dǎo)管內(nèi)嵌于該凹槽內(nèi)。采用這種結(jié)構(gòu)，一定程度上保護(hù)充氣導(dǎo)管，使得充氣導(dǎo)管的使用壽命得到延長(zhǎng)。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案氣囊底板與閘室底板通過(guò)螺旋連接方式固定。采用這種方式，便于調(diào)節(jié)，使得緊密型提高。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案所述螺旋方式具體為在氣囊底板上設(shè)置m個(gè)氣囊底板套孔，在閘室底板上與氣囊底板套孔相對(duì)應(yīng)的位置設(shè)置有閘室底板螺孔，通過(guò)n個(gè)螺栓貫穿于氣囊底板套孔及閘室底板螺孔，將氣囊底板上固定在閘室底板，所述m為大于I的自然數(shù)，n為大于I的偶數(shù)。這樣，使得螺栓的個(gè)數(shù)可以調(diào)節(jié)，可根據(jù)實(shí)際需要計(jì)算得出，以合理的使用數(shù)量達(dá)到固定效果。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案所述閘室底板螺孔采用一種方形孔結(jié)構(gòu)，該方形孔的內(nèi)部設(shè)置一個(gè)內(nèi)壁具有與所述螺栓螺紋相對(duì)應(yīng)的螺紋的圓柱形鋼塊，所述圓柱形鋼塊與閘室底板固定連接。這種結(jié)構(gòu)，以便氣囊底板更好的固定在閘室內(nèi)。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案所述圓柱形鋼塊與閘室底板銅管整體澆注的形式固定連接。這樣，可以使得圓柱形鋼塊牢固的設(shè)置在閘室底板上，與閘室底板形成一個(gè)整體，大大提高連接的穩(wěn)定性。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案所述圓柱形鋼塊的外壁上設(shè)置有肋形橫條。采用這種結(jié)構(gòu)，可以用于提高與方形孔中的混凝土的固結(jié)程度。本發(fā)明通過(guò)將氣囊主體固定于閘室底板之上。閘室底板上布置有帶有螺紋的螺孔，氣囊底板上也設(shè)置有套孔，利用螺栓將氣囊底板固定于閘室底板之上。對(duì)于分散輸水系統(tǒng)，由于閘室底板上有出水孔及消能蓋板，閘室底板與消能蓋板不在同一高程上，這種情況下將閘室底板上設(shè)置的螺孔頂高程提升至消能蓋板頂高程，氣囊底板直接置于消能蓋板上，并通過(guò)螺栓與閘室底板固定。所述的氣囊主體為柔性橡膠囊，充滿氣體時(shí)呈長(zhǎng)方體狀，放空氣體時(shí)貼于閘室底板之上。氣囊底部為硬質(zhì)材料，并設(shè)置有套孔，用于將氣囊底板固定于閘室底板；氣囊頂板也為硬質(zhì)材料，充泄氣時(shí)氣囊頂板垂向升降，一定程度上保證了水面升降的穩(wěn)定性；連接氣囊底部與頂部的是柔性橡膠，充泄氣體時(shí)呈折疊狀伸縮。所述的充氣導(dǎo)管將氣囊主體與充氣泵連接起來(lái)，一端與充氣泵相連，一端與氣囊相連。氣囊底板中內(nèi)置了四段充氣導(dǎo)管，充氣導(dǎo)管的出氣口位于氣囊的中間位置，這樣設(shè)計(jì)的目的是為了使氣囊的體積變化均勻穩(wěn)定。其中，充氣導(dǎo)管內(nèi)嵌于閘室墻的凹槽。充氣泵用于給氣囊主體充氣，充泄氣閥門用于控制氣囊充泄氣。閘室充水或泄水時(shí)，實(shí)現(xiàn)泄氣閥門的啟閉及充氣泵的啟閉。閘室充水時(shí)，氣囊充氣，當(dāng)閘室水位達(dá)到上游水位時(shí)，氣囊體積也恰好達(dá)到設(shè)計(jì)最大體積；閘室泄水時(shí)，氣囊放氣，當(dāng)閘室水位下降到下游水位時(shí)，氣囊中的氣體也恰好放光，氣囊貼于閘室底板之上。本發(fā)明所述的本發(fā)明所述的氣囊式船閘灌泄水輔助系統(tǒng)，首先確定各組成部分的尺度1、氣囊主體的尺度。在閘室寬度方向上，氣囊距閘室墻lm，設(shè)置這段距離一是考慮到氣囊安裝需要一定的工作空間，二是考慮到若船閘采用分散輸水系統(tǒng)，設(shè)置這段距離可以有效降低氣囊的布置對(duì)船閘本身輸水效率的影響。在閘室長(zhǎng)度方向上，若船閘采用集中輸水系統(tǒng)，則氣囊應(yīng)從鎮(zhèn)靜段外開始布置，目的是保證氣囊的穩(wěn)定性；若船閘采用分散輸水系統(tǒng)，考慮到閘門啟閉時(shí)閘室兩端的水流流態(tài)相對(duì)不穩(wěn)定，為了保證氣囊充泄氣時(shí)的穩(wěn)定性，閘室兩端的氣囊分別距離閘門34m。在閘室長(zhǎng)度方向上，氣囊分段布置，擬定氣囊在這個(gè)方向上的尺度為5m，氣囊底板之間的凈距為0. 6m。氣囊之所以要分段布置，是考慮到，若不分段布置，而是在閘室長(zhǎng)度方向上布置一個(gè)尺度與閘室長(zhǎng)度相當(dāng)?shù)某髿饽?，安全性得不到保證，如果氣囊一旦出現(xiàn)劃口，氣體將不受控制的泄漏而出，閘室水面將出現(xiàn)極大的波動(dòng)，閘室內(nèi)的船舶將受到?jīng)_擊，而分段布置則可以規(guī)避這種危險(xiǎn)，即使某個(gè)氣囊出現(xiàn)劃口，由于單個(gè)氣囊體積有限，氣囊漏氣 所造成的水面波動(dòng)有限；此外，分段布置，單個(gè)氣囊體積增長(zhǎng)率相對(duì)容易控制，閘室水面升降相對(duì)均勻穩(wěn)定。氣囊在垂向上的尺度，由于閘室最小水深應(yīng)不小于門檻水深，故氣囊裝置的厚度不應(yīng)大于門檻的高度，閘室灌水時(shí)，氣囊充氣，當(dāng)閘室水位達(dá)到上游水位時(shí)，氣囊體積也恰好達(dá)到設(shè)計(jì)最大體積；閘室泄水時(shí)，氣囊放氣，當(dāng)閘室水位下降到下游水位時(shí)，氣囊中的氣體也恰好放光，氣囊貼于閘室底板之上。氣囊設(shè)計(jì)最大體積的計(jì)算，一個(gè)灌水或泄水過(guò)程中，閘室水位的升高或降低(所對(duì)應(yīng)的閘室內(nèi)的體積變化記為AV)是由氣囊體積的變化八\^#和閘室水體體積的變化AV7J^K引起，S卩M二 M氣囊+ A V水體,假定一定功率的充氣泵工作時(shí)氣囊的體積平均增長(zhǎng)率為V’氣囊，閘室灌泄水時(shí)水體體積的平均增長(zhǎng)率為閘室灌、泄水耗時(shí)T，則有AV= (THm+T7K#) T,由此可以求出閘室水位由下游低水位上升到上游高水位的耗時(shí)T (即為氣囊充氣時(shí)間T)，由此可以算出氣囊設(shè)計(jì)最大體積Vmax= V氣囊 T，除以氣囊的個(gè)數(shù)m，即可得到單個(gè)氣囊的設(shè)計(jì)最大體積，再除以氣囊的底面積S，可得氣囊頂板的上升高度h= Vn#*T/(m*S)。(4)氣囊底板的厚度取為15cm，底板兩側(cè)外延段(用于設(shè)置螺孔)長(zhǎng)度20cm，頂板的厚度為2cm。2、氣囊底板上的螺孔直徑取為5cm，閘室底板上螺孔的直徑也為5cm，螺栓的尺寸與螺孔的尺寸相對(duì)應(yīng)。設(shè)置的固定螺栓的個(gè)數(shù)根據(jù)氣囊的最大體積算出氣囊最大浮力，再根據(jù)單個(gè)螺栓所能承受的極限拉力算出(取偶數(shù))。3、充氣導(dǎo)管的尺度。充氣導(dǎo)管的內(nèi)徑為7cm，外徑為8cm，閘室墻上用于導(dǎo)管安裝的凹槽為12cm*12cm，氣囊底板內(nèi)置充氣導(dǎo)管的直徑為8cm。初步擬定完氣囊尺寸，然后進(jìn)行計(jì)算，以確定氣囊底板上應(yīng)設(shè)置的螺栓的個(gè)數(shù)。由于氣囊底板與閘室地板之間并不是閉氣接觸，氣囊在水體中將受到浮力F =rg *Vft, Vft即為氣囊設(shè)計(jì)最大體積，氣囊所受浮力由氣囊固定結(jié)構(gòu)承擔(dān)，經(jīng)試驗(yàn)可確定氣囊底板單個(gè)螺栓固定結(jié)構(gòu)所能承擔(dān)的極限拉力Fkr，考慮安全系數(shù)g，則可以確定應(yīng)設(shè)置的螺栓個(gè)數(shù)n，F(xiàn)極限
權(quán)利要求
1.一種氣囊式船閘灌泄水輔助系統(tǒng)，其特征在于包括設(shè)置在閘室底板上的氣囊裝置，其中氣囊裝置包括氣囊主體、氣囊頂板、氣囊底板、充氣導(dǎo)管、充氣泵、充泄氣閥門，其中氣囊主體設(shè)置在氣囊頂板和氣囊底板之間，通過(guò)氣囊底板將氣囊主體固定在閘室底板上；所述氣囊底板上設(shè)有與充氣導(dǎo)管數(shù)量相等的內(nèi)置充氣導(dǎo)管以及k個(gè)出氣口 ；其中每?jī)蓚€(gè)出氣口之間通過(guò)一個(gè)內(nèi)置充氣導(dǎo)管連接，k為大于2的偶數(shù)；所述充氣導(dǎo)管的一端通過(guò)所述充泄氣閥門與充氣泵相連，充氣導(dǎo)管的另一端對(duì)應(yīng)的與所述內(nèi)置充氣導(dǎo)管相連，通過(guò)充泄氣閥門啟閉實(shí)現(xiàn)氣囊裝置的充氣或泄氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣囊式船閘灌泄水輔助系統(tǒng)，其特征在于所述氣囊裝置分段式設(shè)置在閘室底板上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種氣囊式船閘灌泄水輔助系統(tǒng)，其特征在于所述內(nèi)置充氣導(dǎo)管為四個(gè)，四個(gè)內(nèi)置充氣導(dǎo)管連接的出氣口均位于氣囊底板的中間位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣囊式船閘灌泄水輔助系統(tǒng)，其特征在于所述閘室上設(shè)置有凹槽，所述充氣導(dǎo)管內(nèi)嵌于該凹槽內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣囊式船閘灌泄水輔助系統(tǒng)，其特征在于所述氣囊底板與閘室底板通過(guò)螺旋連接方式固定。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種氣囊式船閘灌泄水輔助系統(tǒng)，其特征在于所述螺旋方式具體為在氣囊底板上設(shè)置m個(gè)氣囊底板套孔，在閘室底板上與氣囊底板套孔相對(duì)應(yīng)的位置設(shè)置有閘室底板螺孔，通過(guò)n個(gè)螺栓貫穿于氣囊底板套孔及閘室底板螺孔，將氣囊底板上固定在閘室底板，所述m為大于I的自然數(shù)，n為大于I的偶數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種氣囊式船閘灌泄水輔助系統(tǒng)，其特征在于所述閘室底板螺孔采用一種方形孔結(jié)構(gòu)，該方形孔的內(nèi)部設(shè)置一個(gè)內(nèi)壁具有與所述螺栓螺紋相對(duì)應(yīng)的螺紋的圓柱形鋼塊，所述圓柱形鋼塊與閘室底板固定連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種氣囊式船閘灌泄水輔助系統(tǒng)，其特征在于所述圓柱形鋼塊與閘室底板通過(guò)整體澆注的形式固定連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種氣囊式船閘灌泄水輔助系統(tǒng)，其特征在于所述圓柱形鋼塊的外壁上設(shè)置有肋形橫條。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氣囊式船閘灌泄水輔助系統(tǒng)，屬于通航船閘水工建筑物設(shè)計(jì)領(lǐng)域，包括設(shè)置在閘室底板上的氣囊裝置，其中氣囊裝置包括氣囊主體、氣囊頂板、氣囊底板、充氣導(dǎo)管、充氣泵、充泄氣閥門，其中氣囊主體設(shè)置在氣囊頂板和氣囊底板之間，通過(guò)氣囊底板將氣囊主體固定在閘室底板上；所述氣囊底板上設(shè)有內(nèi)置充氣導(dǎo)管以及k個(gè)出氣口；其中每?jī)蓚€(gè)出氣口之間通過(guò)一個(gè)內(nèi)置充氣導(dǎo)管連接；所述充氣導(dǎo)管的一端通過(guò)充泄氣閥門與充氣泵相連，充氣導(dǎo)管的另一端與內(nèi)置充氣導(dǎo)管相連，通過(guò)所述充泄氣閥門啟閉實(shí)現(xiàn)氣囊裝置的充氣或泄氣。本發(fā)明可有效減小船舶過(guò)閘用水量，減少閘室灌泄水時(shí)間，提高船舶過(guò)閘效率及航道運(yùn)輸能力，可廣泛地應(yīng)用于大小船閘。
文檔編號(hào)E02C1/06GK103061318SQ20131002886
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2013年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月25日
發(fā)明者王娜, 陳達(dá), 孫繼彭, 廖迎娣, 馮興國(guó) 申請(qǐng)人:河海大學(xué)