[发明专利]一种带充气气囊的竖井式省水船闸

说明书

本发明涉及通航船闸水工建筑物设计领域，具体公开了一种带充气气囊的竖井式省水船闸，包括船舶通航的闸室、调节闸室的通航水位的多个竖井及连接闸室和竖井的连通廊道，占地面积较小，可有效节省土地资源，竖井顶部安装有电动执行器，电动执行器的输出轴传动连接有丝杆，丝杆的底部固定连接有钢制圆盘，钢制圆盘上方固定有多个逐层堆叠的环形气囊，环形气囊上设置有充气管道，充气管道连接有空气压缩机，通过电动执行器带动丝杆使钢制圆盘在竖井内上下运动，同时环形气囊依次充气或泄气，环形气囊调整竖井内的水体体积，实现竖井与闸室相互输水，保证通航河流水资源的高效利用，可灵活适应上下游水位变幅，不需设计补溢水设施，提升船闸通航效率。

技术领域

本发明涉及通航船闸水工建筑物设计领域，具体公开了一种带充气气囊的竖井式省水船闸。

背景技术

在水资源匮乏的通航河流上，农业灌溉、发电和航运三者用水矛盾突出，如何节省船闸耗水量的同时提高船舶通过效率是新、扩建船闸迫切需要解决的问题。省水船闸具有降低工作水头，节约船舶过闸用水量的作用，是一种应用前景广阔的通航建筑物型式。

省水船闸的主要类型有带省水池的省水船闸、双线相互输水的省水船闸及带中间渠道的省水船闸等。其中，带省水池的省水船闸应用较为广泛，布置主要有封闭式和开敞式两类。封闭式省水船闸是在船闸一侧或两侧集中布置水平分层的省水池，采用框架结构，自重较大，对结构承载力要求较高。开敞式省水船闸是在船闸的一侧错落布置省水池，水头划分相对灵活，但会占用大量土地资源，且省水池与闸室相连的输水线路较长，降低了输水效率，目前建成的带省水池的船闸多采用开敞式。

当省水船闸的省水池面积一定时，省水池级数越多，则省水效率就越高，但省水池级数超过3级后，省水效率增加不明显，实际工程中省水率一般仅有40％～70％。此外，省水船闸运行程序较为复杂，且受上、下游水位变幅的影响，有的工程还需额外设置溢流道对船闸进行补溢水，导致闸室输水时间较长，降低了通航效率。

发明内容

有鉴于此，本发明为了解决传统开敞式省水船闸占地面积较大，实际省水效率低，省水船闸运行程序较为复杂，部分船闸还需额外进行补溢水，导致闸室输水时间较长，船闸通航效率低的问题，提供一种带充气气囊的竖井式省水船闸。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种带充气气囊的竖井式省水船闸，包括船舶通航的闸室、调节闸室通航水位的多个竖井及连接闸室与竖井的连通廊道，竖井顶部安装有电动执行器，电动执行器的输出轴传动连接有丝杆，丝杆的底部固定连接有钢制圆盘，钢制圆盘上方固定有多个逐层堆叠的环形气囊，环形气囊上设置有充气管道，充气管道连接有空气压缩机。

本方案的工作原理在于：船闸运行时，通过电动执行器带动丝杆使钢制圆盘在竖井内上下运动，同时给固定在钢制圆盘和丝杆间的环形气囊依次充气或泄气，通过环形气囊调整竖井内的水体体积，实现竖井与闸室相互输水。

进一步，闸室内设置有下游最低通航水位和上游最高通航水位，上游最高通航水位与下游最低通航水位之差为H，闸室在平面的投影面积为A₁，环形气囊在平面的投影面积为A₂，钢制圆盘在竖井内可上下运动的最大距离为h，竖井数量为N，竖井的设计满足如下公式要求：A₁×H＝A₂×h×N。

进一步，充气管道上安装有能够自动控制充气量的充气阀门。

进一步，闸室底部中间位置设置有与连通廊道相通的闸底长廊道，闸底长廊道左右两侧的闸室底部设置有消能明沟。有益效果：通过消能明沟外侧闸墙的折挡作用可使进入明沟的射流扩散后相互剪切、混掺形成漩涡而消能。

进一步，上游最高通航水位与下游最低通航水位之差为船闸最大工作水头。

进一步，竖井的主体结构为圆柱形，环形气囊均由高柔韧性的耐磨橡胶制成。有益效果：高柔韧性的耐磨橡胶有助于延长环形气囊使用寿命。