水力重力式垂直升船机的研究----升船机可以制造

　　关键词：水力  重力　垂直升船机　研究

　　论文摘要：水力重力式垂直升船机工作原理是：通过滑轮组、卷筒的钢丝绳缠绕系统，将船厢与重力水箱以两边平衡的方式对接起来，使得船厢与重力水箱的各起吊点互为钢性联接，有利于上下运行时保持很好的同步。若要船厢下降，就打开重力水箱上的运行排水阀直接排水；若要船厢上升，就利用水库上游之水，给重力水箱中加水。通过利用水的重力，改变两边对重的重力差，直接用重力水箱驱动船厢的上下运动，实现上下游水位的通航对接。重力水箱的加水的原理是：通过加宽供水口的面积，以减缓水的流速，采用多层供水方式，达到减小供水口与重力水箱之间的供水落差。水是从蓄水箱的漫水孔板以漫出的形式流出，再顺着水幕墙板向下流入重力水箱，蓄水箱是多层的。

　　1　我国升船机的需求及研究水力重力式垂直升船机的目的

　　我国“十一五”发展规划纲要提出了有序开发水电，建设金沙江、雅砻江、澜沧江、黄河上游等水电基地及溪洛渡、向家坝等大型水电站的要求。随着我国对西部地区开发力度的加大和西电东输的实施，水能资源开发势在必行，解决高坝通航问题作为水资源综合利用的重要组成部分显得愈为迫切和重要。更是开发的重点，我国升船机建设数量也将会越来越多，升船机设计、制造、安装技术将得到进一步提高，升船机在西部水资源开发中将发挥越来越大的作用。西部很多河流如澜沧江、金沙江、嘉陵江、西江、乌江、红水河、南北盘江等正处于梯级开发中，一大批航电枢纽亟待兴建，升船机应用前景广阔。此外正在设计和拟建的还有构皮滩、思林、百色、龙滩等大型升船机工程。同时随着西部水运的发展及科学技术的进步，也急需提高升船机的设计、及维护水平，保证升船机的顺利建设和安全运行^[1]。另一方面，众多、水电枢纽工程作为航道上的节点，如一个梯级枢纽通航设施的不建、缓建或低标准修建，就会破坏内河航运的连续性，制约河流的通航能力甚至导致河流断航，就会形成中西部17条枢纽通航的“瓶颈”。枢纽通航设施作为内河航道的一个组成部分，具有性和基础性，政府公共投入不足难以缓解电航矛盾。造成部分具有重要航运功能，但建设较高的梯级建设难以开展，阻碍河流全江渠化进程；从而制约了内河航运的发展空间^[2]。投入不足难以缓解电航矛盾，是否能从升船机制造上减少的成本？本文力图研究、论证一种，结构更简单、制造更容易、维修更方便、投入更小、运行成本更低的升船机。它是一种通过改变重力水箱内的水量，直接用重力水箱驱动船厢的水力重力式垂直升船机。

　　2　水力重力式垂直升船机的研究

　　2.1  国内与水力重力式垂直升船机相关的背景　

　　目前，为了制造出性价比更好的升船机，中国专利号：00266550.6提出的《滑轮组平衡升船机》，在每根平衡钢丝绳的两端各加上平衡滑轮组一个。使船厢与平衡舵连接成整体，并相互平衡，再在船厢与平衡舵之间设起吊机若干部，起吊钢丝绳二根与起吊滑轮组二个等构件所组成，可使船厢升降，还可减少起吊力^[3]。及中国专利申请号：200810047149.X《水力浮动式快速垂直升船机 》，是向提升竖井充水或排放提升竖井中的水，达到改变提升平衡筒的重量克服摩阻力促使船厢升降的目的^[4]。这些方案各有长处，也有短处。例如，正在建设中的三峡大坝升船机，其提升高度将达113m，提升重量达16000t，经过半世纪论证，升船机定型为：齿轮齿条爬升、长螺母柱短螺杆安全装置的设计方案。它的驱动机构由开式齿轮、齿条、液气弹簧、减速器、电动机等设备组成。其齿轮齿条z=16、模数m=62.7、齿轮直径D=1002.7mm、单节齿条长度4725mm，升船机设计概算基本方案确定的静态（1993年5月末价格水平）达到19.8亿元。它具有有先进的安全装置，但用于驱动船厢的设备之大，制造之难。当船厢与闸首对接过程中误载水深超过正负5cm时，需启动船厢两端的可逆水泵系统进行调节^[5]。

　　2.2  水力重力式垂直升船机的原理简述

　　2.1.1 钢丝绳缠绕系统，水力重力式垂直升船机，通过滑轮组、卷筒的钢丝绳缠绕系统，将船厢与重力水箱以两边平衡的方式对接起来，使得船厢与重力水箱的各起吊点互为钢性联接，有利于上下运行时能保持很好的同步。

　　2.1.2 承船箱上下驱动方式，承船箱的上、下是用很简单的方法实现。若要船厢下降，就排放重力水箱中的水，若要船厢上升，就给重力水箱中加水。通过改变两边对重的重力差，使承船箱上下运动起来，实现上下游水位的通航对接。

　　2.1.3 重力水箱的加水的原理是，通过加宽供水口的面积，以减缓水的流速，采用多层供水方式，达到减小供水口与重力水箱之间的供水落差。将水库上游之水导入蓄水箱，水是从蓄水箱的漫水孔板以漫出的形式流出，再顺着水幕墙板向下流入重力水箱，蓄水箱是多层的。

　　2.1.4 重力水箱的排水方式是，重力水箱上装有运行排水阀，打开运行排水阀可直接排水。