專利名稱：集合船閘的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于船閘領(lǐng)域。
目前，單級船閘由閘室，上、下閘首，上、下引航道等基本部分及相應(yīng)的設(shè)備組成，采用“一次輸水、一次完成”的充泄運行過程，雖然具有船舶過閘時間短、船舶周轉(zhuǎn)較快、管理集中的優(yōu)點，但“一次輸水”的泄水量偏大，在歐美國家已逐漸被梯級船閘所代替，梯級船閘是沿船閘軸線方向有兩個以上的閘室，從采用“分級輸水、分級完成”的運行過程來看，船舶過壩時間很長，時間損失太大，而且運行過程很復(fù)雜，單線船閘通過能力較小，運行管理、調(diào)度復(fù)雜;在大型高壩船閘中，如我國在建的三峽大壩船閘方案采用5級船閘，其結(jié)構(gòu)長度長、平均水頭高、下泄水量大、閘門啟閉次數(shù)多、船隊編隊次數(shù)多、過閘時間長。
本發(fā)明的目的是提供一種大量節(jié)水、平均水頭低、簡化過閘形式，船舶過閘時間短、便于施工、維修容易、運行管理、調(diào)度集中的集合船閘。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種集合船閘，包括上引航道、上閘首、閘室、直接輸水系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、下閘首、下引航道，上、下閘首內(nèi)設(shè)置有工作閘門、輸水系統(tǒng)、啟閉系統(tǒng)、交通橋及輔助設(shè)備和導(dǎo)航建筑物，其特征在于a直接輸水系統(tǒng)的輸水廊道中設(shè)置了橫式減壓器(14)和臥式減壓器(13);輸水廊道(12)和橫式減壓器(14)連接，經(jīng)過直接充水閥(15)、橫式減壓器(14)、分級輸水閥(16)與分級蓄水樓(20)連接;橫式減壓器(14)是由前后兩塊分流板(31)和兩側(cè)及頂?shù)卓虬辶鶄€面組成的箱體，箱體內(nèi)堆置減水壓的鐵鏈網(wǎng)(32);臥式減壓器是由底部分流板(31)、側(cè)板組成;分流板是平板式分流板，板上開孔面積大于直接充水閥(15)的截面積;橫式減壓器固定在輸水閥門(15、16)后，閥門采用反向弧形門，閥門的后廊道采用突擴體型;
b分級輸水系統(tǒng)由分級蓄水樓(20)及與分級蓄水樓連接的分級輸水廊道(17)，分級輸水廊道(17)中的輸水閥門(16)及橫式減壓器(14)、臥式減壓器(13)組成;分級蓄水樓由梁(19)和柱(18)組成的框架體系的樓層式建筑結(jié)構(gòu)，它的單層與雙層呈十字交叉結(jié)構(gòu)，使每層的水面和底面的距離hn的高度始終相等，而且每層蓄水室的體積也必須相等;每層蓄水室有一個通向閘室(1)的輸水廊道(17)組均與閘室相通，閥門低閘室下閘欄的水位，每組蓄水池與閘室呈U字形狀;
c船閘蓄輸水設(shè)計的基本公式l＝[n/(n+2)]+[2/(n+2)]，其中n為蓄水樓的級數(shù)，n+2為蓄水樓的層數(shù)，蓄輸公式Qv＝[nQv/(n+2)]+[2Qv/(n+2)]，其中nQv/(n+2)為蓄水或輸水即節(jié)水量，2Qv/(n+2)為泄或充水即下泄水量，Qv為閘室的總體積流量;
平均水頭hn＝Hk/(n+2)，其中Hk為閘室的總水頭高度，hn為蓄水室平均水頭的高度;
d、由上、下閘首(2、3)和兩側(cè)閘墻(23)、胸墻(9)、帷墻(10)組成的深井式船閘的閘室(1)，閘室底部設(shè)置了承船廂(22)，閘室上部設(shè)置2000噸級橋式起重機(29)，在閘室兩側(cè)墻上設(shè)置了鎖定承船廂的連鎖裝置;浮筒(33)連接位于閘室墻(23)外的升降井(24)及閘室內(nèi)的承船廂(22);
e、閘室的上閘檻設(shè)置了多組人字形閘門平行排列組成的臨時閘門組(2)，從第二級閘門開始，閘門后設(shè)置豎槽(66)，隔水條(67)可插入豎槽(66)中阻水;
f、下閘首(3)由閘涵和閘門組成，供船舶進出入閘門關(guān)閉鎖定的閘涵由下門檻及下閘首胸墻及閘首底面組成;
g、安全系統(tǒng)由浮筒式升船機、水力升船機、承船廂(22)、連鎖裝置(29)組成，浮筒式升機是由浮筒(33)和鋼絲繩組(21)分別連接承船廂(22)和對重(34)組成;浮筒(33)可在升降井(24)內(nèi)隨水位上下移動。
由于在直接輸水系統(tǒng)中增加了橫式減壓器和臥式減壓器，降低了水流壓差、分散水流，滿足高水頭、小流量的充泄要求及滿足快速分級蓄輸?shù)囊?，以縮短充泄時間。由于在閘室附近增設(shè)了分級蓄水樓建筑，使低、中、高壩閘室內(nèi)實現(xiàn)“分級輸水、一次完成”的水面升降一次性到位完成，大量節(jié)約下泄水量，降低單級閘室的工作水頭，使大型高壩船閘的船舶一次性安全順利地過閘。由于下閘首的人字閘門改為瓦形閘門或單擺閘門或雙擺閘門滿足大、小型高壩船閘的閘門啟閉要求，啟閉自如。由于采用由備用安全系統(tǒng)、承船廂、連鎖裝置組成的安全系統(tǒng)，根據(jù)閘室的特點，有效地利用上游的水力和閘室有效長度，具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠、準(zhǔn)確迅速的特點，而且各項指標(biāo)均條例航運安全的標(biāo)準(zhǔn)。由于采用按梯級形式組成的臨時閘門組，在工程峻工完成通航任務(wù)之后，可用鋼筋混凝土進行半永久性封閉備用，既能保持江河天然航道的自然暢通，又能使船閘修復(fù)期間恢復(fù)通航。集合船閘與單級船閘、梯級船閘、升船機的定性分析如表1。
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作出詳細描述。


圖1是本發(fā)明的總體布置立面簡圖。
圖2是本發(fā)明的總體布置平面簡圖。
圖3是橫式減壓器原理圖。
圖4是臥式減壓器原理圖。
圖5是分級蓄水樓計算簡圖。
圖6是浮筒式升船機示意圖。
圖7是水力升船機示意圖。
圖8是半浮式承船廂簡圖。
圖9是自鎖裝置剖視圖。
圖10是自鎖裝置平面圖。
圖11是自鎖裝置受力分布圖。
圖12是連鎖裝置示意圖。
圖13是瓦開閘門簡圖，水位單位米。

圖14是單擺閘門簡圖。
圖15是雙擺閘門簡圖。
圖16是臨時閘門組組合形式圖。水位單位米圖17是集合船閘運行過程圖。
圖中1、閘室，2、上閘首，3、下閘首，4、上引航道，5、下引航道，6、軸線(中心線)，7、中閘首，8、下閘首瓦形閘門，9、胸墻，10、帷墻，11、泄水閥，12、直接輸水廊道，13、臥式減壓器，14、橫式減壓器，15、直接充水閥，16、分級輸水閥，17、分級蓄輸廊道，18、柱，19、梁，20、分級蓄水樓建筑，21、鋼絲繩組，22、承船廂，23、閘室側(cè)墻，24、升降井，25、井孔，26、升降井側(cè)墻，27、軌道，28、橋式起重機，29、連鎖裝置，30、擺形閘門，31、分流板，32、鐵鏈網(wǎng)，33、浮筒，34、對重，35、補水艙，36、閥門，37、水密艙，38、浮筒，39、對重艙，40、半浮式承船箱，41、半密艙，42、棘齒條，43、骨架，44、小浮筒，45、水位標(biāo)桿，46、連桿，47、連桿架，48、鎖爪，49、頂桿，50、下墊鐵，51、上墊鐵，52、前側(cè)座，53、鎖爪軸，54、后側(cè)座，55、圓弧形導(dǎo)軌，56、導(dǎo)向連桿，57、對重箱，58、靜水池，59、圓弧形導(dǎo)軌，60、單擺閘門，61、掛桿，62、定位導(dǎo)軌，63、調(diào)位裝置，64、支撐軸，65、雙擺閘門，66、豎槽，67、隔水條，68、橫槽，69、支桿，70、71、水密艙，72、閥門。
船閘由閘室、閘首、引航道等三個基本部分及相應(yīng)的設(shè)備組成，在直接輸水系統(tǒng)中增加橫式減壓器14和臥式減壓器13，在閘室1附近增設(shè)了分級蓄水樓建筑20，高壩船閘還增加了閘室胸墻9、帷墻10和兩側(cè)墻23的高度，組成了深井式船閘的閘室結(jié)構(gòu)，下閘首的人字閘門改為瓦形閘門8或單擺閘門60或雙擺閘門65;閘室底部設(shè)置了承船廂22，閘室上部設(shè)置了橋式起重機29，閘室兩側(cè)墻上設(shè)置了連鎖裝置;在閘室的上閘檻設(shè)置了連鎖裝置，在閘室的上閘檻設(shè)置了臨時閘門組2、66、67、68。
直接輸水系統(tǒng)主要是由輸水廊道12，閥門15和橫式減壓器12、臥式減壓器13組成，利用減壓器的工作原理，降低水流壓差，分散水流滿足高水頭、小流量的充泄水要求，滿足低水頭、大流量的充泄水要求，滿足快速分級蓄輸?shù)囊?，縮短閘室的充泄水時間，保證船舶在閘室內(nèi)安全升降，直接輸水系統(tǒng)既可單獨使用，又可與分級輸水系統(tǒng)共同使用。橫式減壓器的箱體內(nèi)按“遠程有序，近程無序”的規(guī)律堆排鐵鏈網(wǎng)32，臥式減壓器的上部可不設(shè)分流板，鐵鏈網(wǎng)可堆出箱體之外。減壓器的分流板是平板式分流板，板孔眼為圓形，板孔面積約占總面積的40%，可均布或以其它方式排置，開孔面積應(yīng)大于輸水閥門15的截面積，減壓器的箱體可半固定的輸水廊道中。
橫式減壓器應(yīng)固定在輸水閥門15、16后，閥門應(yīng)采用反向弧形門，閥門的后廊道采用突擴體型，便于分散水流，增加減壓效果。臥式減壓器可放置在閘室1的底部，從底部到上部為喇叭形狀13。減壓器可單獨使用或采用梯級設(shè)置形式組合使用。為快速充泄水，減壓器可與分級輸水系統(tǒng)17直接相連。
減壓器的原理水流在通過分流板束收縮和分流分散后，再進入立體分流分散的鐵鏈網(wǎng)箱中，在其流動的過程中，一系列的阻流間隙，增加了流動中的阻力，改變了流向，分散了水束及流量，水流在鐵鏈網(wǎng)箱中無規(guī)則的反復(fù)循環(huán)，使水流壓差逐漸損失，達到減壓的目的。
分級輸水系統(tǒng)由分級蓄水樓20、分級輸水廊道17、輸水閥門16及橫式減壓器14組成，通過工程控制及閥門16群、輸水廊道組17，實現(xiàn)“分級輸水、一次完成”。大量蓄儲下泄水量，使下泄水量循環(huán)使用，并降低閘室的工作水頭。
工作原理修建一座與閘室高度相同(理論上)和容量相等的蓄水樓。假如在閘室與蓄水樓平行對應(yīng)時20、1，把蓄水樓分為Vd、Ve、Vf3個相等的體積容量，即把蓄水樓分為3個蓄水池，把閘室分為Va、Vb、Vc3個相等的體積容量，且Vd＝Ve＝Vf＝Va＝Vb＝Vc，設(shè)閘室在水滿狀態(tài)時，其蓄、泄、輸、充的運行過程為蓄開啟e室閥，Va的水蓄滿e室，關(guān)閉e室閥。
泄開啟直接泄水閥，Vc、Vb的水相繼泄出閘室外。
輸開啟e室閥，Ve的水輸滿Vc部分，關(guān)閉e室閥。
充開啟直接充分閥，Vb、Va部分相繼充滿水。
蓄泄與輸充的總量是相對的，又是相等的因此Ve+(Vc+Vb)＝Ve+(Vb+Va)即 (Ve+(Vb+Va))/(Ve+(Vc+Vb)) ＝1
在閘室的總水量保持不變時，設(shè)“蓄”(或輸)與“泄”(或充)的和等于1即(Ve)/(Ve+(Vc+Vb)) + ((Vb+Va))/(Ve+(Vc+Vb)) ＝1且Ve＝Vc＝Vb＝Va則(Ve)/(Ve+(Vc+Vb)) + ((Vb+Va))/(Ve+(Vc+Vb)) ＝ (Ve)/(Ve+2) + 2/(Ve+2) =1如果把蓄水池分為n級時，則(n)/(n＋2) ＋ 2/(n＋2) ＝1根據(jù)上述的計算結(jié)果，可具體的歸納為以下公式1>基本公式1＝ (n)/(n＋2) ＋ 2/(n＋2) ，其中n為蓄水樓級數(shù)，n+2為蓄水樓層數(shù)。
2>蓄輸公式VQ＝ (nQv)/(n+2) ＋ (Qv)/(n+2) ，其中 (nQv)/(n+2)為蓄(或輸)水，即節(jié)水量，2Qv/(n+2)為泄(或充)即下泄水量，Qv為閘室的總體積流量。
3>平均水頭公式Hn＝ (2Hk)/(n+2) 其中Hk為閘室的總水頭高度、Hn為蓄水室平均水頭的高度。
在蓄輸?shù)倪\行過程中，Vd、Vf兩個部分參與運行，根據(jù)基本公式n+2中的“2”實際上為Vd+Vf的固定值，即用固定值2減去分級蓄水樓的層數(shù)，就等于分級蓄水樓的級數(shù)。
Vg部分的引入不會影響蓄輸?shù)倪\行，即分級蓄輸也可用于梯級船閘中，不影響分級蓄輸?shù)恼＿\行，Vg部分實際是梯級船閘的中間級閘室7的留底水量即航深。
根據(jù)蓄輸原理及運行過程、基本公式得出蓄輸?shù)拇螖?shù)由分級蓄水樓的級數(shù)來確定，且可以連續(xù)蓄輸運行，即分級蓄輸運行。把分級蓄輸引入整個單級閘室內(nèi)，使它在閘室內(nèi)一次性完成，蓄輸運行在單級閘室內(nèi)的充水和泄水過程中，引入分級蓄輸?shù)倪\行過程，使閘室的水面升降直接到位一次完成，即分級輸水，一次完成。
分級蓄水樓是由梁19和柱18組成的框架體系的樓層式建筑結(jié)構(gòu)，它的單層與雙層呈十字交叉結(jié)構(gòu)，使每層的水面和底水面的距離hn即h1、h2、h3、h4……的高度始終相等，且每層蓄水樓的體積容量必須相等。每層蓄水室有一個通向閘室的輸水廊道17。分級蓄水樓的閥門16組和輸水廊道17組均與閘室相通，且閥門低于閘室下閘檻的水位，每組蓄水樓與閘室呈U字形狀，開啟閥門后水位呈自然平衡狀態(tài)。
分級蓄水樓對每層蓄水樓的高度、體積要求嚴(yán)格，對平面尺寸、形狀要求不高。蓄水樓的輸水廊道可直接與閘室相通，也可直接從輸水廊道進入閘室，不影響蓄輸效果。
可根據(jù)節(jié)水要求確定蓄水樓的分級級數(shù)，且修建一座分級蓄水樓可滿足一座船閘的輸水要求，雙線船閘也可修建一座大容量的蓄水樓共同使用。在上下游航道的水位漲落幅度很大時，集合船閘可梯級化但不超過3梯，并可使用分級蓄水樓，不影響中間級閘室的留底水量即航深。
在雙線船閘中，可修建三座蓄水樓，便于清洗、檢修蓄水樓的泥沙淤積。用上游水流沖洗，并同時鋪設(shè)沖洗管道。
對于高壩船閘，分級蓄水樓的中間級蓄水室可閘室的中部連接直接蓄輸。當(dāng)蓄水樓的分級數(shù)確定以后，下泄水量不會隨上游水位漲落影響，其平均水頭也不會改變。若要實現(xiàn)快速蓄輸可擴大輸水廊道的截面積。
蓄水樓的分級數(shù)越多，其節(jié)水效益越好，雖然增加了輸水廊道和閥門的數(shù)量，給閥門的啟閉控制增加負擔(dān)、減緩閘室水面升降速度，但相應(yīng)的水頭降低，閥門的啟閉壓力減小，磨損減少，對閥門的性能及控制的要求降低，甚至可用涵閘替代閥門，更有利于閘室的快速蓄輸。
安全系統(tǒng)由備用安全系統(tǒng)、承船廂、連鎖狀置等組成。浮筒升船機和水力升船機組成備用安全系統(tǒng)，當(dāng)單級閘室發(fā)生意外，可托住船舶進行搶險處理，并同時可于水面同步升降，進行跟蹤保護船舶。也可單獨作升船使用，其升降井與分級蓄水樓連接。
浮筒升船機是由浮筒33和鋼絲繩組21分別連接承船廂22，和對重34組成。它的浮筒是由水密艙37、補水艙35、和閥門36組成，補水艙和閥門的作用是增加升降距離。承船廂用于小型船閘時，可為水廂，用在中型船閘時可為網(wǎng)廂22，用在大型船閘時可為半浮廂40。
當(dāng)升降井24內(nèi)充水時，浮筒便隨井內(nèi)的水面升高而浮升，并同時曳引承船廂22上升，此時對重34呈相反的方向在井孔25中下降。反之，當(dāng)升船機用于小型船閘時可不設(shè)對重狀置。
水力升船機是由浮筒箱38和鋼絲繩組21分別連接承船廂22和對重34組成。其中浮筒箱是由對重艙29和水密艙37組成，另外對重艙內(nèi)可堆放鋼筋混凝土或鐵塊等。若是用在小型船閘時可以不設(shè)對重34，因為浮筒箱本身就是一個對重體，另外在升降井側(cè)墻上26應(yīng)設(shè)補水裝置，以使浮筒箱能夠回升到升降井頂部位置，以保證承船廂有一定的航深。另外水力升船機的鋼絲繩比浮筒升船機的鋼絲繩要短一半，并且平衡升船機的浮筒廂箱與承船廂的傳動比也可按3∶2設(shè)計，以適應(yīng)上游水位的落差。
當(dāng)升降井24開始泄水時，浮筒箱便開始下降，由于浮箱箱加上對重的部重量遠大于承船廂的負載總重(包括船重、鋼絲繩重、大型承船廂可不計水重)所以承船廂被浮筒廂曳引呈相反的方向上升。
半浮箱是由承船廂40用鋼絲繩和鐵鏈等軟連接形式連接小浮筒44(一般直徑小于1米)組成，其中承船廂是由水密艙36，半密艙41，閥門36，棘齒架42，骨架43和水位標(biāo)桿45組成。水密艙和半密艙的作用可使整個承船廂的總重量在水中減少90%以上。小浮筒(不止一對)可用較小的提升力使承船廂始終保持在水位以下航深的距離，半密艙和閥門可以用來調(diào)節(jié)承船廂的深度位置及平衡程度，水伴標(biāo)桿則可隨時檢查承船廂的航深位置及平衡狀態(tài)，棘齒條用于鎖定承船廂。
當(dāng)閘室的水面升降時，小浮筒便拖動失去部分重量的承船廂在保持一定航深的范圍內(nèi)隨閘室的水面同步升降，由于閘室水面的升降速度比較平衡，因此不會產(chǎn)生半浮箱忽上忽下的跳位失控現(xiàn)象。
池閘室出現(xiàn)險情時，應(yīng)立即啟放連鎖裝置46，并同時開啟閘室的泄水閥(或蓄水閥)，半浮箱在微微下降時被鎖定，此時應(yīng)密切注意船舶的情況，若船舶出現(xiàn)下沉?xí)r，便繼續(xù)開啟泄水閥，船舶便被鎖定的承船廂托起，此時，便可進行全面的搶險工作，并配合閘室上部的橋式起重機29同時搶險……結(jié)束后應(yīng)緩慢地向閘室充水，使船舶與半浮箱相繼浮升，同時閉合連鎖裝置，并繼續(xù)監(jiān)視船舶的情況直至船舶駛出閘室之外。
半浮箱是網(wǎng)箱式結(jié)構(gòu)，利于閘室的水面升降減少水的運行阻力，使承船廂升降平衡。承船廂的骨架與水密艙保持一定的部距，使水密艙無壓力。小浮筒在位于閘室側(cè)墻凹面的豎槽內(nèi)升降，使閘室有足夠的空間供船舶停靠。半浮箱不使用時，可鎖定在閘室的底部。
連鎖裝置用于承船廂的鎖定。
自鎖裝置由鎖爪48、頂桿49、頂桿架47、連桿46和下墊鐵50、上墊鐵51組成。鎖爪軸53由前側(cè)座52、后側(cè)座54固定。鎖爪由頂桿控制，頂桿與頂桿架和連桿串接起來，連桿控制整個閘室單面?zhèn)葔ι系娜挎i爪。鎖爪雖由頂桿控制但不要求固定連接。單個的自鎖裝置按一定的縱橫間距，均布在閘室的側(cè)墻上面，縱向的間距與承船廂43上的棘齒條的長度相對應(yīng)。
當(dāng)承船廂(箱)下降時，此時無論是正常下降還是因負載發(fā)生變化而下降，需鎖定時，應(yīng)立即啟放桿，同時頂桿下降，此時鎖爪靠其自身的重量下降敞開，并同時與下降的承船廂上的棘齒條相遇吻合，即可把承船廂(箱)鎖定。
鎖爪在受力時，把負載W壓在鎖爪上，此時下墊鐵以相等的力F1向上頂住鎖爪，同時上墊鐵向下頂住鎖爪后部向上的力F2。取消鎖定狀態(tài)時，承船廂微升一段距離，此時可閉合鎖爪。
自鎖裝置結(jié)構(gòu)簡單，負載大，制造、安裝、維修簡單。連鎖裝置的控制在閘室側(cè)墻的上部，應(yīng)急快捷準(zhǔn)確。
鎖爪為實心體，右在鎖爪上部用鐵鏈的軟連接形式替代頂桿，其頂桿架變?yōu)樘嵘龡U，可向閘室側(cè)墻后移。
瓦形閘門3是由圓弧形導(dǎo)軌55，圓周向?qū)蜻B桿56和對重箱57及靜水池58組成。閘門開啟后，幾乎處于平臥狀態(tài)，安全性比平板門優(yōu)越，且極易鎖定，檢修、監(jiān)測，降低閘門的使用磨損量。
當(dāng)開啟機電拖動裝置時，鋼絲繩組便曳引閘門隨導(dǎo)向桿沿圓弧開導(dǎo)軌向圓周方向移動，并呈圓弧線上升，同時對重箱在靜水池中下降，并隨著下降的深度和浮力的增加逐漸失去部分重量。
擺形閘門分為單擺閘門60和雙擺閘門65兩種，它們的結(jié)構(gòu)和原理基本相同，單擺閘門是由閘門60、掛桿61、調(diào)位裝置63，支撐軸64和圓弧形導(dǎo)軌65、定位導(dǎo)軌62等組成，從支撐軸心到圓弧形導(dǎo)軌的距離，即半徑是閘門高度的4倍左右。擺形閘門是懸掛式結(jié)構(gòu)，啟動動力小，適于頻繁使用，適用于100米以上的水頭船閘。閘門閉合后，應(yīng)加壓鎖定。
上閘檻臨時閘門組主要是滿足樞紐工程在施工期間的臨時通航，以取代臨時船閘的作用。一旦工程結(jié)束后便可撒消。
臨時閘門組2是按梯級的形式組合。它的運用是隨著蓄位的升高而一級級的使用，閘門可設(shè)3-5級左右，如以三峽水頭按4級方案，則中間2級閘門的高度為41米(比葛洲壩2號閘門高7米)，從第2級閘門開始，每個閘門的后面加設(shè)了豎槽66，以便加放隔水條67阻水。
當(dāng)蓄水位達到預(yù)定的高度之后，應(yīng)將閘門組兩邊的豎槽用隔水條隔水，然后加高上閘檻。
重大的樞紐工程，在臨時閘門完成通航任務(wù)之后，應(yīng)將閘門組兩邊的豎槽和閘門之中的橫槽68用鋼筋混凝土板進行半永久性封閉備用，這樣即使在任何時候，任何情況下，都以保持江河天然航道暢通，即是較小噸位的船舶通航(應(yīng)有淤積疏浚措施)也是重要的，假如一旦發(fā)生潰壩，在修復(fù)時期，臨時閉門組又可一級級地使用，這樣在修復(fù)時期的通航問題就變得比較簡單了。臨時閘門組的半永久性封閉，可以除去整個重大樞紐工程的一塊心病，并且有特殊的戰(zhàn)略意義。
集合船閘適用于低壩的船閘，并可利用其節(jié)水的優(yōu)點使低壩梯級船閉轉(zhuǎn)化為單級船閘，例如前蘇聯(lián)的《卡馬雙線3級船閘》其總水頭僅為22米，節(jié)水的意圖是很明顯的，而集合船閘的節(jié)水量不僅遠優(yōu)于《卡馬3級船閘》，而且還成倍地縮短過閘時間在，確切地說，如果僅僅只修建一座稍大點的單線集合船閘便可達到雙線梯級船閘的全部通航量，而且還可成倍地縮小建筑規(guī)模及投資。
集合船閘在一定范圍內(nèi)可代替升船機的作用，除樞紐工作的要求是“滴水不漏”之外，一般可滿足升船機的節(jié)水要求。例如德國的中德運河羅登西《浮筒式垂直升船機》提升高度僅為18.7m其節(jié)水的目的是顯而易見的，而集合船閘不僅可滿足其節(jié)水要求，同時，還簡化了其復(fù)雜的運行過程，提高了船閘的安全性能，而大大降低了工程的投資和管理、維修、養(yǎng)護費用。
《集合船閘》根據(jù)“分級輸水，一次完成”的蓄輸原理，因此，其簡單的原理，更符合安全的標(biāo)準(zhǔn)，從而保證了大小噸位的船舶能夠安全順利地一次性通過大型高壩船閘。所以，其綜合指標(biāo)遠優(yōu)于大型高壩的梯級船閘。以三峽《單線5級船閘》方案為例，與同樣規(guī)模的《單線單級集合船閘》相比較，按單向過閘，每通過一次船隊，其結(jié)果如表2所示
我國具有極為優(yōu)越的航道條件，但至今尚無一條完整的渠化航運河流，而且內(nèi)河航道“人為”的礙航情況極為嚴(yán)重，(指文革時期)平均每80公里就有一座礙航閘壩，其中以“水電與航運”的矛盾最為集中。由于集合船閘具有適應(yīng)于不同高度水頭均能達到節(jié)水的要求的特點，所以可直接在閘壩后建造船閘，其綜合指標(biāo)均可滿足閘壩的要求。因此它是目前《復(fù)航協(xié)調(diào)》中較為理想的方案。
目前大多數(shù)船閘都是屬于低水頭船閘，其船閘的更新改造非常適合于集合船閘的特點，而且改造方案簡單易行，其效果非常理想，具體更新方案是在船閘的附近修建分級蓄水池，其分級輸水廊道直接與閘室的泄水口連接，原泄水口再延長一段即可全部完工。
權(quán)利要求
1.一種集合船閘，包括上引航道、上閘首、閘室、直接輸水系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、下閘首、下引航道，上、下閘首內(nèi)設(shè)置有工作閘門、輸水系統(tǒng)、啟閉設(shè)備、交通橋及輔助設(shè)備和導(dǎo)航建筑物，其特征在于a直接輸水系統(tǒng)的輸水廊道中設(shè)置了橫式減壓器(14)和臥式減壓器(13)；輸水廊道(12)和橫式減壓器(14)連接，經(jīng)過直接充水閥(15)、橫式減壓器(14)、分級輸水閥(16)與分級蓄水樓(20)連接；橫式減壓器(14)是由前后兩塊分流板(31)和兩側(cè)及頂?shù)卓虬辶鶄€面組成的箱體，箱體內(nèi)堆置減水壓的鐵鏈網(wǎng)(32)；臥式減壓器是由底部分流板(31)、側(cè)板組成；分流板是平板式分流板，板上開孔面積大于直接充水閥(15)的截面積；橫式減壓器固定在輸水閥門(15、16)后，閥門采用反向弧形門，閥門的后廊道采用突擴體型；b分級輸水系統(tǒng)由分級蓄水樓(20)及與分級蓄水樓連接的分級輸水廊道(17)，設(shè)置在分級輸水廊道(17)中的輸水閥門(16)及橫式減壓器(14)、臥式減壓器(13)組成；分級蓄水樓由梁(19)和柱(18)組成的框架體系的樓層式建筑結(jié)構(gòu)，它的單層與雙層呈十字交叉結(jié)構(gòu)，使每層的水面和底面的距離hn的高度始終相等，而且每層蓄水室的體積也必須相等；每層蓄水室有一個通向閘室(1)的輸水廊道(17)組均與閘室相通，閥門低閘室下閘欄的水位，每組蓄水池與閘室呈U字形狀；c船閘蓄輸水設(shè)計的基本公式l=[n/(n+2)]+[2/(n+2)]，其中n為蓄水樓的級數(shù)，n+2為蓄水樓的層數(shù)，蓄輸公式Qv=[nQv/(n+2)]+[2Qv/(n+2)]，其中nQv/(n+2)為蓄水或輸水即節(jié)水量，2Qv/(n+2)為泄或充水即下泄水量，Qv為閘室的總體積流量，平均水頭hn=2Hk/(n+2)，其中Hk為閘室的總水頭高度，hn為蓄水室平均水頭的高度；d、由上、下閘首(2、3)和兩側(cè)閘墻(23)、胸墻(9)、帷墻(10)組成的深井式船閘的閘室(1)，閘室底部設(shè)置了承船廂(22)，閘室上部設(shè)置2000噸級橋式起重機(29)，在閘室兩側(cè)墻上設(shè)置了鎖定承船廂的連鎖裝置；浮筒(33)連接位于閘室墻(23)外的升降井(24)及閘室內(nèi)的承船廂(22)；e、閘室的上閘檻設(shè)置了多組人字形閘門平行排列組成的臨時閘門組(2)，從第二級閘門開始，閘門后設(shè)置豎槽(66)，隔水條(67)可插入豎槽(66)中阻水；f、下閘首(3)由閘涵和閘門組成，供船舶進出入閘門關(guān)閉鎖定的閘涵由下門檻及下閘首胸墻及閘首底面組成；g、安全系統(tǒng)由浮筒式升船機、水力升船機、承船廂(22)、連鎖裝置(29)組成，浮筒式升機是由浮筒(33)和鋼絲繩組(21)分別連接承船廂(22)和對重(34)組成；浮筒(33)可在升降井(24)內(nèi)隨水位上下移動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集合船閘，其特征在于下閘首低壩閘門為人字閘門，中、高壩閘門或擺形閘門。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的集合船閘，其特征在于瓦形閘門(3)是由圓弧形導(dǎo)軌(55)、圓周向?qū)蜻B桿(56)、與連桿連接的對重廂(57)及承托對重箱的靜水池(58)組成，支桿(69)與瓦形閘門軸連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的集合船閘，其特征在于擺形閘門由閘門(60)、掛桿(61)、調(diào)位裝置(63)、支撐桿(64)和圓弧形導(dǎo)軌(65)、定位導(dǎo)軌(62)組成，掛桿連接支撐軸與閘門，掛桿上設(shè)置調(diào)位裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集合船閘，其特征在于浮筒式升船機的浮筒(33)是由閥門(36)連接的水密艙(37)、補水艙(35)組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集合船閘，其特征在于水力升船機的浮筒箱(38)由密艙(70)及位于水密艙上的可放置重物的對重艙(39)組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集合船閘，其特征在于半浮式承船廂(40)由承船廂(22)通過鋼絲繩或鐵鏈與小浮筒(44)連接組成，承船廂(22)上由水密艙(70)、與水密艙間隔排置的半密艙(41)、連接水密艙和半密艙的閥門、承托船舶的承船船廂骨架(43)、固定在骨架上的棘齒條、水位標(biāo)桿(45)組成，承船廂、小浮筒在位于閘室側(cè)墻(23)凹面的豎槽內(nèi)升降，半浮式承船廂(40)可通過鎖條(48)鎖定于閘室底部。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集合船閘，其特征在于自鎖裝置由鎖爪(48)、頂桿(49)、頂桿架(47)、連桿(46)和下墊鐵(50)、上墊鐵(51)組成，鎖爪軸(53)由前側(cè)座(52)、后側(cè)座(54)固定，鎖爪(48)由頂桿控制，頂桿與頂桿架和連桿串接起來，連桿控制整個閘室單面?zhèn)葔ι系逆i爪，多個自鎖裝置均布在閘室的側(cè)墻上，構(gòu)成連鎖裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集合船閘，其特征在于臥式減壓器(13)可放置在閘室(1)的底部，臥式減壓器從底部到上部為喇叭狀(13)。
全文摘要
一種集合船閘，包括上引航道、上閘首、閘室、直接輸水系統(tǒng)、分級輸水系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、下閘首、下引航道，上、下閘首內(nèi)設(shè)置了工作閘門、輸水系統(tǒng)、啟閉設(shè)備、交通橋及輔助設(shè)備和導(dǎo)航建筑物。它采用了分級輸水、一次完成的蓄輸運行原理，節(jié)水效益顯著，大大地降低水頭，簡化了船舶過閘的形式，縮短了船舶過閘的時間，船閘的運行、管理、調(diào)度集中，既滿足了低、中、高壩不同噸位船舶一次性安全過閘，又滿足水資源綜合利用的要求，達到航運簡單、安全的標(biāo)準(zhǔn)。
文檔編號E02C1/00GK1099834SQ9410611
公開日1995年3月8日 申請日期1994年5月25日 優(yōu)先權(quán)日1994年5月25日
發(fā)明者余江 申請人:余江