[发明专利]适应闸室船舶停泊条件的高水头船闸组合通气结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种能够减免高水头船闸阀门空化并同时适应闸室船舶停泊条件的结构，具体的说是一种适应闸室船舶停泊条件的高水头船闸组合通气结构。

背景技术

随着航运事业的发展和阀门研究水平的提高，船闸建设逐步向高水头发展。我国目前已建、在建的水头超过20m的船闸已超过五十多座，其中大化船闸的水头为29.0m，乐滩船闸的水头为29.1m，银盘船闸的水头达35.12m，而三峡船闸的最大级水头更是高达45.2m。

就船闸而言，输水阀门被喻为它的咽喉，其阀门段输水廊道空化一直是船闸单项技术设计的焦点。当船闸水头超过20m时，更是会带来一系列的高速水流问题，给工程带来极大的危害，尤以阀门及其廊道段的空化空蚀问题最为突出，直接关系到船闸的安全正常运行。对于阀门后较简单的平顶或顶扩廊道体型，空化有两类：一是阀门底缘空化，二是门楣缝隙空化。对于较复杂的门后突扩廊道体型，除底缘空化和门楣空化外，还可能发生跌坎空化、升坎空化。此外位于阀门上下游的检修门井的门槽也可能出现空化。

自20世纪80年代以来，我国针对不断兴建的高水头船闸，结合国内外船闸运行经验，采取了多种措施抑制阀门空化，取得了显著的效果。其主要措施包括两方面，一是主动防护措施，从提高阀门底缘空化数的角度出发，主动避免空化发生，如快速开启阀门、增大阀门处廊道淹没水深、优化阀门段廊道体型（突扩体型）等；另一方面是被动防护措施，即在有空化发生的情况下，采用通气方式（门楣通气、廊道顶通气、跌坎通气、升坎通气等）减弱空化溃灭冲击压力，达到保护阀门段廊道边界免遭空蚀破坏的目的。

通常情况下，工程中常采用较复杂的阀门段廊道体型并适当加大阀门段埋设深度，同时结合各种通气措施来解决高水头船闸阀门空化问题。但复杂的阀门段廊道体型及加大阀门段埋设深度势必大大增加工程量和施工难度，同时随着船闸水头的增大，阀门段输水廊道内的压力也随之逐步降低，从而为解决阀门空化问题所采用的各种通气措施带来的通气量将随之增大，大量的空气将随着水流一同进入船闸闸室，并将在闸室内输水廊道顺水流方向第一个顶部出水孔处（对于采用侧向出水孔的输水廊道，气体则聚集在闸室内输水廊道顶部不易逸出）集中逸出，使得闸室内的水流条件变得十分复杂，对停泊在闸室内的船舶的安全将带来较大的隐患。已建成的乐滩船闸在原型调试阶段就发现了由于通气量较大而带来的闸室充水初期大量掺气水流集中出现在闸室中部（闸室内输水廊道顺水流方向第一个顶部出水孔上方）的问题，虽然经试验确定对船舶停泊影响较小，但从感官上仍使船上人员产生了一定的不安全感。

因而，如何在确保闸室内停泊船舶安全的前提下，通过较为简单且经济的措施解决高水头船闸的阀门空化难题，已成为建设、设计和科研人员非常关注的一个问题，而国内外在此方面鲜有成功案例可供借鉴。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对以上现有技术存在缺点，提出一种既能够适应闸室内船舶停泊条件，同时又可降低阀门段廊道施工难度，方便阀门段廊道检修，节约工程投资，降低运行成本的减免高水头船闸阀门空化的结构。

本发明解决以上技术问题的技术方案是：提供一种适应闸室船舶停泊条件的高水头船闸组合通气结构，包括输水阀门、输水廊道和闸室内输水廊道，在所述闸室内输水廊道中设有多个相互平行的消能盖板，所述输水阀门门楣处设有通向闸顶的通气组件，在所述通气组件下游还设有通向闸顶廊道顶通气管；所述输水阀门下游的输水廊道底部为平底，顶部呈逐渐提升的上坡；在所述闸室内输水廊道沿水流方向第一个顶部出水孔上方还设置有一块带有小孔的消能盖板。

本发明采用较为简单的顶部渐扩平底型式阀门段廊道体型和较浅的阀门段廊道埋设深度，保证船闸高水头运行时廊道顶有一定负压，以门楣自然通气作为基本措施，将廊道顶自然通气作为门楣自然通气措施的补充手段，利用门楣及廊道顶联合通气充分抑制空化，当水位组合发生变化水头降低，廊道顶负压消失而不能自然通气时，则通过门楣自然通气解决阀门底缘空化问题；采用远距离的检修门井布置，避免空气从检修门井进入输水廊道而影响到闸室内的船舶停泊条件；在闸室内输水廊道顺水流方向第一个顶部出水孔顶部设置排气式消能盖板，使掺气水流能够较为分散地、平稳地进入到闸室，以减少掺气水流对闸室内停泊船舶的影响。

本发明进一步限定的技术方案是：前述的适应闸室船舶停泊条件的高水头船闸组合通气结构，所述通气组件由一排间距为6～10cm、直径1～3cm的通气支孔、通气横管和门楣通气管组成，所述通气支孔与布置在所述门楣下游闸墙内的所述通气横管连接，在所述通气横管中部设置所述门楣通气管直至闸顶。