專利名稱：雙船廂舉船機的制作方法
雙船廂舉船機用以舉船越壩。它采用兩個船廂。兩個船廂相互平衡，相對升降。每次舉船既有上升噸位，也有下降噸位。無論壩前航道與壩后航道都可采用?，F(xiàn)有舉船機只有一個船廂，并且采用與船廂同等重量的平衡舵與之相平衡。每次舉船只有上升噸位或只有下降噸位。假定兩種舉船機的運輸噸位與速度都相等，則現(xiàn)有舉船機的船廂尺寸以及越壩航道尺寸應比雙船廂舉船機大一倍。此外，它還要配備與船廂同等重量的平衡舵以及相應噸位的起吊機。這說明，雙船廂舉船機的經(jīng)濟效益十分顯著。茲將其技術(shù)方案說明如下在壩頂設越壩航道。在壩前航道與壩后航道上各設雙船廂舉船機一部。每部雙船廂舉船機由船廂、平衡機與起吊機等三大部件所組成。三大部件的布置如下一、船廂的布置在每個航道上設船廂〔2〕兩個。位于航道左岸的船廂稱為左船廂，位于右岸的稱為右船廂。見附

圖1。兩個船廂重量相等。它們相互平衡，相對升降。一個上升時，另一個就下降。兩個船廂用滑輪組〔6〕臨空懸掛在頂樓樓板〔10〕上。船廂升降時，由于風力的作用，會前后左右搖擺。為了防止搖擺，用滾輪支承在四周立柱側(cè)面上。越壩航道稱為高航道。其水位與水庫最高水位相同，是常數(shù)。壩前水庫與壩后河道稱為低航道。其水位變化無常。與高航道相對接的船廂稱為高船廂。與低航道相對接的船廂稱為低船廂。
雙船廂舉船機對接時，必須解決兩個問題第一，高低船廂必須臨空與高低航道水面相對接。如果有一個船廂不臨空，則兩個船廂就會失去平衡。這個問題對壩后航道來說，容易解決。只要在低航道首端兩個船廂所在的位置，建兩個無水船塢即可。但對壩前航道來說，就不易解決。因為水庫水深很大。其最大值等于最高洪水位時的水深。建無水船航是不可能的。解決這個問題的辦法是在壩前航道末端兩個船廂所在的位置上建兩個無水浮船塢。浮船塢能隨水庫水位的升降而升降。其內(nèi)部有較大的空間。這樣，低船廂就可在浮船塢中臨空與水庫水面相對接。第二、高低船廂水位差必須與高低航道水位差相等。這樣，兩個船廂才能同時與相應航道相對接。但由于低航道水位變化無常，兩種水位差相等的機會幾乎是沒有的。解決這個問題的辦法，以后待詳。越壩航道可與壩軸線正交，也可以斜交。
二、平衡機的布置橫跨兩個船廂[2]設平衡機若干部。每部平衡機由平衡鋼絲繩[5]1根，滑輪組[6]2個，轉(zhuǎn)向滑輪[7]3個與調(diào)繩卷揚機[8]一部等4種構(gòu)件所組成。見附圖1。一根平衡鋼絲繩從右至左(或從左至右，過里為從右至左)將平衡機的所有構(gòu)件連接成整體。兩個滑輪組用以懸掛兩個船廂。它們的定滑輪安裝在頂樓樓板[10]上，動滑輪安裝在船廂頂橫梁[3]中點上。頂橫梁離船廂水面[9]應有一定的凈空高度。以防船只桅桿碰撞。兩個滑輪組[6]共用一根鋼絲繩，即平衡鋼絲繩[5]?；喗M倍率一般采用8，則平衡機的倍率為16。轉(zhuǎn)向滑輪與調(diào)繩卷揚機連接在平衡鋼絲繩左端。它們用以調(diào)整平衡鋼絲繩長度。它們平時是固定不動的，只有在調(diào)繩時才會運動。第一個轉(zhuǎn)向滑輪與左船廂滑輪組定滑輪同軸。平衡鋼絲繩首端[4]用螺栓連接在右船廂上空頂樓樓板上。向下繞過右船廂滑輪組，再繞過左船廂滑輪組。然后繞過第一個轉(zhuǎn)向滑輪[7]，側(cè)向前進。再繞過一個設在頂樓樓板上的第二個轉(zhuǎn)向滑輪，鉛垂向上。穿過頂樓屋頂[11]，再繞過一個設在頂樓屋頂上的第三個轉(zhuǎn)向滑輪[7]。然后鉛垂向下，再穿過頂樓屋頂與樓板。最后纏繞在一個設在頂下樓樓板[12]上的調(diào)繩卷揚機[8]的卷筒上。第三個轉(zhuǎn)向滑輪為何要裝得這么高 這是因為自第三個轉(zhuǎn)向滑輪下降的平衡鋼絲繩纏繞調(diào)繩卷揚機卷筒時要產(chǎn)生偏角。這個偏角不能大于3度至4度。否則，鋼絲繩會與卷筒發(fā)生摩擦而損傷。全部調(diào)繩卷揚機卷筒必須機械同軸。全部調(diào)繩卷揚機必須設置電動抱閘。卷揚機開動時，抱閘自動張開。關閉時自動殺住。因此卷揚機不開時，轉(zhuǎn)向滑輪是固定不轉(zhuǎn)的。由于兩個船廂重量相等，因而它們可以臨空懸掛在兩個滑輪組上，相互平衡。平衡鋼絲繩的兩端是固定的。右端固定在頂樓樓板[10]上，左端固定在第一個轉(zhuǎn)向滑輪[7]上。固定端不能運動，速度永遠等于零。在兩個滑輪組之間有一段水平向的平衡鋼絲繩，稱為連接鋼絲繩。連接鋼絲繩可以運動，而且速度最大。左船廂上升時，它向右運動。同時以相等速度令右船廂下降。右船廂上升時，它向左運動，同時以相等速度令左船廂下降。這說明，兩個船廂不能同向升降，只能等速異向升降。這就為兩個船廂相對升降創(chuàng)造了條件。
在上節(jié)中曾經(jīng)說過，由于低航道水位變化無常，兩個船廂[2]不能隨時與相應航道同時對接。這是一個必須解決的問題。茲說明如下當?shù)秃降浪簧仙龝r，兩個船廂水位差必須縮小。當?shù)秃降浪幌陆禃r，兩個船廂水位差必須增大。這樣，才能使高低船廂水位差與高低航道水位差保持相等，并使高低船廂能同時與高低航道相對接?？s小兩個船廂水位差，可用縮短平衡鋼絲繩[5]長度來實現(xiàn)。增大兩個船廂水位差，可用伸長平衡鋼絲繩長度來實現(xiàn)。在平衡機中設有調(diào)繩卷揚機[8]。正開調(diào)繩卷揚機，令其卷筒收進平衡鋼絲繩，則平衡鋼絲繩就縮短。倒開調(diào)繩卷揚機，令其卷筒放出平衡鋼絲繩，則平衡鋼絲繩就伸長。這說明，旋轉(zhuǎn)調(diào)繩卷揚機卷筒，既能使平衡鋼絲繩縮短，也能使平衡鋼絲繩伸長。這樣，就可使高低船廂水位差隨時與高低航道水位差保持相等。因而也解決了隨時同時對接的問題。由上述可知，平衡機不僅能使兩個船廂相互平衡，相對升降，而且還能使兩個船廂隨時與相應航道同時對接。
在船廂[2]中除設置平衡機外，還要設置起吊機[13]。見附圖2。平衡機與起吊機是兩個系統(tǒng)。調(diào)繩時，不開起吊機，而開調(diào)繩卷揚機[8]。這時船廂也會升降。如果船廂上升，則起吊鋼絲繩[16]松弛。因而沒有影響。如果船廂下降，則起吊鋼絲繩被拉緊，并接受船廂重量。起吊鋼絲繩的拉力很小，經(jīng)受不住船廂重量，因而會被拉斷。因此如果船廂下降，則在調(diào)繩前應先倒開起吊機，令起吊鋼絲繩松弛。松弛長度應大于船廂下降高度。這樣，可以防止起吊鋼絲繩被拉斷。由上述可知，無論船廂上升與下降，調(diào)繩時，起吊鋼絲繩都是松弛的。因此調(diào)繩完畢，應正開起吊機，把起吊鋼絲繩拉緊。
低航道水位變化雖然無常，但由于兩次舉船之間的時間很短(一般約一小時)，它的變化數(shù)值并不大。除洪水期以外，低航道水位變化每天至多1米，每小時約4厘米，需要調(diào)繩長度約32厘米。調(diào)繩卷揚機[8]的卷揚速度一般可達每分鐘30米。但這里用不到這么大，只要每分鐘0.5米就可以了。這樣，調(diào)長32厘米，只需0.64分鐘。調(diào)繩卷揚機的卷揚力雖然較大，但由于卷揚速度很小，故功率并不大。至于洪水期，功率可以不變，但調(diào)繩時間要延長。假設洪水期低航道水位變化每天為10米，即每小時為40厘米，則調(diào)繩時間應加大10倍，即6.4分鐘。在船只進出低船廂期間，低航道水位也在變化。低航道水位上升時，低船廂水深增加。低航道水位下降時，低船廂水深減少。故在船只進出完畢，并脫離對接后，應檢查低船廂水深，是否與正常水深相符。如果超過正常水深，則應把超過部分放去。這稱為棄水。如果不足正常水深，則應把不足部分補進。這稱為補水。
三、起吊起的布置兩個船廂[2]重量是相互平衡的，起吊時無須動力。但平衡滑輪組[6]具有軸承阻力與鋼絲繩僵性阻力。克服阻力需要動力。本舉船機克服阻力采用水力，以節(jié)約起吊動力。起吊水量的重量等于兩個平衡滑輪組阻力。這樣，阻力被起吊水量所平衡。只要令低船廂略微向上施力，兩個船廂即可相對升降，十分方便。起吊水量應存放在船廂底板中或側(cè)壁中，與原有船廂水量分開。因為充水時具有流速，會影響船只的穩(wěn)定。實際應用時，起吊水量重量應略小于阻力。一般采用阻力的95％。以免起吊水量重量超過阻力，而引起高船廂失控，自動下降。這樣，有5％的阻力尚未被平衡。這部分阻力就要依靠起吊機[13]的起吊力來平衡。為了控制船廂升降，兩個船廂都須設置起吊機。起吊機安裝在每個船廂正中上空頂樓樓板[10]上，見附圖2。起吊機的起吊力應大于阻力的5％。平衡滑輪組阻力可由試驗來確定。即在舉船機安裝完畢，并且兩個船廂都充滿了水以后，在高船廂中再充水。當高船廂剛開始下降時的再充水水量的重量就等于阻力。由于阻力是根據(jù)實測確定的，所以這種起吊力很可靠。安全系數(shù)采用2就足夠了。當?shù)痛瑤鸬鯔C開動上升時，高船廂起吊機應倒開，空栽下降。
起吊機采用卷揚機[13]。每部卷揚機設卷筒[14]兩個，滑輪組[15]4個。兩個卷筒位于卷揚機兩側(cè)。4個滑輪組布置在船廂兩個側(cè)壁的4分點上。滑輪組定滑輪安裝在頂樓樓板上，動滑輪安裝在船廂側(cè)壁上。起吊鋼絲繩[16]首端用螺栓連接在頂樓樓板上。向下繞過滑輪組后，自頂樓上的定滑輪轉(zhuǎn)成水平向，向卷筒前進。最后纏繞在卷筒上。
船廂的起吊程序如下1、令高船廂充入起吊水量。
2、起吊充水完成后，開動低船廂起吊機，令低船廂上升，高船廂下降。
3、高船廂下降到底后，變?yōu)榈痛瑤瑧湃テ鸬跛俊?br> 4、起吊水量放去后，應檢查低航道水位，是否與新的低船廂齊平。如果不平，應開動調(diào)繩卷揚機[8]，調(diào)整平衡鋼絲繩[5]長度。
5、調(diào)整平衡鋼絲繩長度完成后，兩個船廂都可進行對接。
6、對接完成后，即可進出船只。
7、進出船只完成后，兩個船廂都可脫離對接。
8、脫離對接后，應檢查新的低船廂水深，是否與正常水深相符。如果超過正常水深，則應進行棄水。如果不足正常水深，則應進行補水。
9、到此，兩個船廂一次升降結(jié)束?？闪钚碌母叽瑤淙肫鸬跛浚_始再次升降。
附圖2幅。圖1為雙船廂舉船機平衡機橫剖面示意圖，圖2為雙船廂舉船機起吊機平面示意圖。其中圖1可作為摘要附圖。
四、雙船廂舉船機的優(yōu)點1、可以省去平衡舵雙船廂舉船機兩個船廂可以相互平衡，不需要平衡舵?，F(xiàn)有單船廂舉船機除設置船廂外，還須設置一個與船廂同等重量的平衡舵。如果兩者運輸噸位與速度都相等，則前者兩個船廂噸位與后者一個船廂噸位應該相等。這樣，雙船廂舉船機就可省去一個與單船廂舉船機船廂同等重量的平衡舵。
2、越壩航道規(guī)?？s小一倍越壩航道必須能容納2批船只，以及必要的交通過道。因為雙船廂舉船機一個船廂的運輸噸位比單船廂舉船機縮小一倍，所以越壩航道的規(guī)模也可縮小一倍。
3、既能永久通航也能施工通航雙船廂舉船機建成后，無論水庫水位如何變化，都觸通航，是一勞永逸的。它既能供永久通航之用，也可供施工通航之用。
4.與船閘相比，可以節(jié)約大量舉船時間對于高壩船閘，采用一級，投資太大。必須分成幾級，投資才合理。例如長江三峽水庫壩后航道計劃采用4級船閘，就是這個道理。級數(shù)愈多，則舉船時間越長。因為每次舉船既要對接，又要脫離對接；既要進船，又要出船。它們所花去的時間比船只升降(即充放水)所花去的時間還要長。估計長江三峽水庫壩后航道船只上升一次或下降一次需要5個多小時。如果采用本舉船機，只要一個小時就行了。壩前航道也有同樣情況，僅僅是船閘級數(shù)較少而已。長江航道是我國內(nèi)河的主要航道。耽誤這么多時間，對工農(nóng)業(yè)的發(fā)展有一定的影響。
五、計算實例某水庫壩高102米，最高水位100米，最低水位50米。下游河道最高水位25米，最低水位10米。計劃采用雙船廂舉船機越壩過船。試提供該舉船機的布置方案。
茲將雙船廂舉船機的布置方案說明如下1、船廂的布置在壩前航道與壩后航道各設雙船廂舉船機一部。每個航道設船廂[2]兩個。每個船廂凈長200米，凈寬20米，凈高5.5米，水深4.5米。船只最大吃水深4米。每個船廂水重18000噸，結(jié)構(gòu)重2000噸，合計重20000噸。兩個船廂總重40000噸。跨越壩頂設越壩航道一道，凈長300米，凈寬60米，凈高5.5米，水深4.5米。在壩前航道上設無水浮船塢[1]兩個。浮船塢采用300號鋼筋混凝土制造。每個浮船塢長232.5米，寬30米，高11米。內(nèi)部凈空長220米，寬25米，高8.5米。底板厚2.5米，側(cè)墻與端墻厚2.5米。上游端設人字形對接閘門?？陂T寬10米，長15米，高8.5米。
2、平衡機的布置每部雙船廂舉船機設平衡機26部。每部平衡機由平衡鋼絲繩[5]1根，滑輪組[6]2個，轉(zhuǎn)向滑輪[7]3個與調(diào)繩卷揚機[8]1部等4種構(gòu)件所組成。每個滑輪組承擔船廂重769噸?；喗M倍率采用8，則每根平衡鋼絲繩拉力為96噸，直徑為100毫米?；喤c轉(zhuǎn)向滑輪的直徑都采用2米。調(diào)繩卷揚機的卷筒直徑，壩前舉船機采用2.5米，壩后舉船機采用2米。每根平衡鋼絲繩長度，壩前舉船機為600米，壩后舉船機為920米。調(diào)繩卷揚機的卷筒長度，壩前舉船機為5.4米，壩后舉船機為2米。每部調(diào)繩卷揚機的卷揚力為96噸，卷揚速度為每分鐘0.5米，功率為8千瓦。頂樓樓板[10]高程采用120米，屋頂[11]高程采用127米。頂下樓樓板[12]高程采用101米。越壩航道水位采用100米。
3、起吊機的布置每個平衡滑輪組[6]的倍率采用8，則它的阻力系數(shù)為0.07。一個船廂全部平衡滑輪組的阻力為20000×0.07＝1400噸。兩個船廂全部平衡滑輪組的阻力為1400×2＝2800噸。起吊水量的重量采用兩個船廂平衡滑輪組的阻力的95％。其值為2660噸，相當于船廂水深0.665米。
起吊機采用卷揚機[13]。兩個船廂各設一部。每部卷揚機的卷揚力采用兩個船廂平衡滑輪組的阻力的5％。其值為140噸。但為安全計，采用300噸。每部卷揚機設卷筒[14]兩個，滑輪組[15]4個?；喗M倍率采用6，則每根起吊鋼絲繩[16]的拉力為12.5噸，直徑為34毫米。滑輪直徑為0.7米。卷筒直徑采用1.5米。卷筒凈長，壩前舉船機為5.6米，壩后舉船機為10米。
一次舉船所需時間先說壩前舉船機。平均起吊行程25米。假設船廂起吊速度為每秒0.1米，則上升或下降時間平均為4分鐘。船只進出船廂時間為36分鐘。船廂對接與脫離對接時間為6分鐘。起吊充放水時間為2分鐘。調(diào)整平衡鋼絲繩長度時間平均為1分鐘。船廂棄水或補水時間平均為1分鐘。合計壩前舉船機一次舉船所需時間為50分鐘。
再說壩后舉船機。平均起吊行程82.5米。船廂上升或下降時間平均為14分鐘。其它時間與壩前舉船機相同。合計壩后舉船機一次舉船所需時間為60分鐘。
權(quán)利要求
1.一種舉船機由兩個船廂〔2〕所組成，用以舉船越壩，其特征是橫跨兩個船廂設置平衡機若干部，每部平衡機由平衡鋼絲繩〔5〕1根，滑輪組〔6〕2個，轉(zhuǎn)向滑輪〔7〕3個與調(diào)繩卷揚機〔8〕1部等4種構(gòu)件所組成，平衡鋼絲繩用以將平衡機的所有構(gòu)件連接成整體，兩個滑輪組用以將兩個船廂臨空懸掛在頂樓樓板〔10〕上，轉(zhuǎn)向滑輪與調(diào)繩卷揚機用以調(diào)整平衡鋼絲繩長度。
2.按照權(quán)利要求1所說的舉船機，其特征是；在壩前航道末端設置無水浮船塢〔1〕兩個，用以使兩個船廂〔2〕能夠臨空與水庫水面相對接。
全文摘要
雙船廂舉船機由兩個船廂[2]所組成。其特征是:橫跨兩個船廂設平衡機若干部。每部平衡機由平衡鋼絲繩[5]1根,滑輪組[6]2個,轉(zhuǎn)向滑輪[7]3個與調(diào)繩卷揚機[8]1部等4種構(gòu)件所組成。其中兩個滑輪組用以將兩個船廂臨空懸掛在頂樓樓板[10]上。兩個船廂重量相等,因而相互平衡。兩個滑輪組運動方向相反,因而兩個船廂能夠相對升降。調(diào)繩卷揚機能夠調(diào)整平衡鋼絲繩長度。因而高低船廂能夠隨時與高低航道同時對接。
文檔編號E02C5/00GK1196424SQ9711600
公開日1998年10月21日 申請日期1997年7月25日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月25日
發(fā)明者許有根 申請人:許有根