水力重力式垂直升船机的研究----升船机可以制造(2)

　　2.3  水力重力式垂直升船机的优势与忧虑　

　　众所周知，升船机比船闸节省水或几乎不耗水，船闸的制造难度也大得多，如三峡的船闸人字门、输水系统的制造都是非常复杂的，升船机的造价通常低于船闸。升船机按承船厢运行的线路，分为垂直式和斜面式两类。垂直升船机是承船厢沿垂直方向升降的升船机，主要有平衡重式、浮筒式。平衡重式垂直升船机，在垂直构架上部装设有绕以钢丝绳的滑轮,钢丝绳的一端连接承船厢,另一端装有平衡重，组成一个平衡系统，大多用卷扬机牵引着，一上一下，彼此作方向相反的运动，称为卷扬式垂直升船机。浮筒式垂直升船机建有浮筒井，井内装设浮筒。浮筒顶部与承船厢底部相连，利用浮筒的浮力平衡和支持承船厢的重量。又称为水力浮力式升船机。１）、水力重力式垂直升船机它属于平衡重式垂直升船机，但它没有复杂、强大的牵引设备，因此，它的大小不受牵引设备制造难度的制约，可制造成大型的也可制造小型的，驱动机构直接简单、结构及结构的制造相对容易。运行时几乎不耗电。２）、水力重力式垂直升船机对应于水力浮力式升船机。但它没有难以制作和维护的浮筒井，水力浮力式升船机的运行是靠用水充满整个浮筒井，而水力重力式垂直升船机的运行，只需要在重力水箱中增加或减少一定的水量，因此水力重力式垂直升船机的耗水量要小得多，这就使得它的供水系统小的多，从而又能减小投入的。３）、水力重力式垂直升船机与齿轮齿条爬升式垂直升船机相比，它没有复杂的机械传动机构和拖动装置，它的制造与安装容易的多。因此，水力重力式垂直升船机有很好的应用前景与发展空间。水力重力式垂直升船机^[6]的中国专利号：2008103048990，按我国现在的体制，正在建设中的三峡大坝升船机，是经过半世纪论证。水力重力式垂直升船机是被业界肯定还是被否定？是否有机会被立项，论证、决策、试验与实施？即使有，第一台水力重力式垂直升船机成功之时，也失去了专利在国外的圈地的机会，因为专利的国外申请费不是个人能承担得了的，也没有企业与之有相关利益并原意去承担。小的水力重力式垂直升船机的模型非常容易实现，但是大型的真实的水力重力式垂直升船机，由于超大的尺寸会引起各种问题质的变化，有些问题可能是难以预料。因此，水力重力式垂直升船机不仅需要理论上的论证，更需要实践的证明。

　　2.4　水力重力式垂直升船机的技术方案

　　2.4.1水力重力式垂直升船机所采用的技术方案是：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，使两边形成对重。此结构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。设计钢丝绳缠绕系统时，根据重量，大坝的水位条件，选择合理的钢丝绳直径和适当的滑轮组倍率,滑轮组倍率应选择大于1。让船厢与重力水箱装满水后形成对重，并保持平衡。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，来克服钢丝绳缠绕系统的磨擦阻力矩，从而使承船箱能上下运动起来，实现上下游水位的通航对接。

　　2.4.2重力水箱可以是两种配置方式：其一是，重力水箱又作为配重水箱，同时起到配重的作用，这种方式重力水箱的体积较大，但只需要一套钢丝绳缠绕装置。其二是，将配重单独的制作，并且按滑轮组倍率为１的方式与重力水箱对接起来，同时重力水箱也单独的按滑轮组倍率大于１的方式与重力水箱对接起来，这种方式需要二套以上的钢丝绳缠绕装置，但是用这种方式重力水箱的体积可以小很多。

　　2.4.3重力水箱的加水的方法是，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。加水装置主要有：进水管阀、进水管、匀水管、蓄水箱、漫水孔板、水幕墙板。水箱在待令状态时，多层水箱从上到下每层是串联起来的，只需给上层允水，上层水箱漫出的水流入下层水箱，直到最底层的水箱允满。其加水方式有两种：第一种是，来自水库上游的水，通过进水管阀，进入供水管、匀水管，使水均匀的流入蓄水箱，蓄水箱能在船厢上升、下降与停止的过程中不断的加水，直至水满后才关闭进水管阀，采用这种蓄水方式能使得进水管路的直径以及阀门的口径大大的减小，需要用水时，又能以及快的速度排出到下一个水箱。因为水箱中的水始终保持是满的，只要再有水流入时，水就会从蓄水箱的漫水孔板以漫出的形式流出，漫出的水顺着水幕墙板向下流，下面的重力水箱口部设有弹性接水刮板，接水刮板再将水引入重力水箱中。例如若需要重力水箱下降时，将重力水箱之上第二层蓄水箱与第一层的蓄水箱之间的加水控制阀打开，则水会从重力水箱之上的第二层蓄水箱流入第一层的蓄水箱，再从重力水箱之上的第一层蓄水箱流入重力水箱，从而控制重力水箱下降。水幕墙板起导水的作用，可以采用单水幕墙板，或双水幕墙板。