[发明专利]一种具有抗倾覆能力的水力式升船机

说明书

技术领域

本发明涉及一种水力式升船机，具体来说是一种具有抗倾覆能力的水力式升船机，属于通航建筑领域。

背景技术

水力式升船机是一种新型升船机，专利申请号为：99116476.8的中国专利虽然公开了一种水力式升船机的基本结构，即：在承船厢两侧塔柱结构内设置多个可充、放水的竖井，每个竖井中设置浮筒，多个浮筒通过对应的钢绳、卷筒、滑轮与承船厢多个部位相连(即在承船厢上形成多个吊点)，向竖井充水时浮筒上升、承船厢下降，反之承船厢上升，从而完成水力驱动式升船或降船。但由于没有给出能够解决水力式升船机承船厢在受到不均衡荷载情况下倾覆的技术方案，因此至今没有得到广泛的推广和应用。就湿式过坝类升船机而言，由于其是直接将水注入承船厢中，再在承船厢的水中停泊船舶，使船舶同承船厢一同升或降，因此当承船厢处于理想的水平状态，即承船厢结构及设备、水体荷载重心均位于承船厢的几何中心，且运行过程中没有外来不平衡荷载的干扰，使水体保持绝对静止状态时，承船厢不会出现倾斜的问题。但是，实际运行中承船厢不可避免地会受到诸多不平衡荷载的影响，而引起局部失稳，导致承船厢内水体波动，进而导致承船厢出现倾斜，倾斜的承船厢又助推其内的水体发生更大的波动，而使水体荷载重心严重偏移，导致承船厢倾斜并继续放大，最终引发升船机倾覆。因此，若不解决水力式升船机因局部失稳而最终导致倾覆的问题，则水力式升船机就没有实用价值。具体分析如下：

承船厢无水与承船厢有水最直观的区别就是升船机系统所受的荷载不同，解决承船厢倾覆问题首先要分析承船厢装载水体后，水体荷载给升船机运行带来的影响。下面通过简图分析承船厢水体荷载对升船机运行的影响。

由图1、图2分析可知，在承船厢无水的工况下，无论承船厢处于倾斜、还是处于水平状态，承船厢结构及设备荷载重心都不会发生重大变化，承船厢作用在吊点上的荷载也基本一致(F1＝F2)。

由图3、图4分析可知，在承船厢有水的工况下，当承船厢处于理想的水平状态时，承船厢结构及设备、水体荷载重心处于中心，作用在各吊点上的荷载相等(F1＝F2)；但当承船厢出现倾斜的状态时，因承船厢的水体荷载发生了偏移，致使承船厢结构及设备、水体荷载重心都发生变化(由G变为ΔP)，承船厢作用在各吊点上的荷载也随之改变(F1>F2)，因此就出现了承船厢倾斜的正反馈现象，这是所有钢丝绳悬吊的升船机都会面临的问题。

结合承船厢有水倾斜正反馈现象、承船厢有水与承船厢无水分析可知，在承船厢有水的工况下，一旦承船厢出现较小的倾斜，就会导致承船厢内水体波动，破坏承船厢各吊点的受力平衡，尤其在水体自高往低处瞬间流动的情况下又助推承船厢产生更大的倾斜，进而导致钢丝绳、同步轴系统产生变形，而当钢丝绳、同步轴系统变形后又反过来加重承船厢的倾斜度，如此产生一个承船厢受力不平衡→水力助推承船厢倾斜→钢丝绳/同步轴系统变形→加重承船厢倾斜的正反馈现象，最终导致承船厢有水倾覆的问题。

通过上述分析可知：在承船厢有水的工况下，不可避免地会产生承船厢倾斜，因此必须研究新的技术方案来解决升船机承船厢有水倾斜的问题。

发明内容

本发明通过对水力式升船机倾覆问题的深入研究，结合水力式升船机基本原理及结构，尤其是针对现有水力式升船机承船厢存在的带水倾斜问题，提出了一种水力式升船机抗倾覆系统及设计方法。

本发明将原有水力式升船机的机械同步传动系统、水力驱动系统、承船厢导向系统提升整合为主动抗倾覆机械同步系统、自反馈稳定系统、稳定均衡水力驱动系统，从而构成一种具有抗倾覆能力的水力式升船机及其抗倾覆设置方法。并通过这些系统及其联合作用解决水力式升船机承船厢因载水倾覆而无法正常升降运行的问题。

本发明通过下列技术方案完成：一种具有抗倾覆能力的水力式升船机，包括主动抗倾覆机械同步系统、稳定均衡水力驱动系统、自反馈稳定系统，其特征在于：

所述稳定均衡水力驱动系统还包括设置在分支水管转角处的第一阻力均衡件或/和分叉管处的第二阻力均衡件、分别设置在输水主管输水阀阀前的环向强迫通气机构和阀后的稳压减振箱；

所述自反馈稳定系统的每一个导轮通过支撑机构固定在承船厢上，所述支撑机构包括与承船厢相连的底座，铰接在底座上的支架，固定在支架与底座之间的柔性件，设置在柔性件外侧的限位挡件，设置在支架上并沿导轨滚动的导轮；通过上述主动抗倾覆机械同步系统、稳定均衡水力驱动系统、承船厢自反馈稳定系统联合共同作用，解决水力式升船机承船厢载水倾斜，无法正常升降运行的问题，提高了水力式升船机的总体抗倾覆能力，保障水力式升船机安全、稳定、可靠运行。