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      提高船閘通過(guò)能力的方法及裝置與流程

      文檔序號(hào):12717537閱讀:869來(lái)源:國(guó)知局
      提高船閘通過(guò)能力的方法及裝置與流程

      本發(fā)明涉及一種提高船閘通過(guò)能力的方法及裝置,屬于水運(yùn)交通技術(shù)。



      背景技術(shù):

      船閘的通過(guò)能力取決于每閘次的時(shí)間周期及每批過(guò)閘船只的數(shù)量,縮短每閘次的耗時(shí),使每天通航閘數(shù)增加,增加每批過(guò)閘的船只數(shù),都可提高船閘的通過(guò)能力。

      船閘通航每一閘次經(jīng)歷的工序?yàn)?以多級(jí)船閘下行時(shí)為例):1)開(kāi)啟第一閘首人字閘門(mén),2)第一批船只依次由引航道駛?cè)氲谝婚l室排列并系纜,3)關(guān)閉第一閘首閘門(mén)。4)第一閘室向二閘室泄水,使二者水位持平。5)開(kāi)啟第二閘首閘門(mén)。6)船只依次從第一閘室駛?cè)氲诙l室。7)關(guān)閉第二閘首閘門(mén),此批船只繼續(xù)按上述方式向下游行進(jìn)。8)第二閘首關(guān)閉后,往第一閘室充水至與上游水位持平。經(jīng)過(guò)這些步驟,一個(gè)閘次的工序完成。然后,便可打開(kāi)第一閘首閘門(mén),讓下一批船只進(jìn)閘??梢?jiàn),上述過(guò)程中,兩批船只過(guò)閘的時(shí)間間隔,即為船閘每個(gè)閘次的時(shí)間周期。此周期各工序的耗時(shí)可歸納為四部分來(lái)分析;1)各個(gè)人字閘門(mén)開(kāi)啟、關(guān)閉耗時(shí)之和T1;2)各閘室充水、泄水的耗時(shí)之和T2;3)船只進(jìn)入第一閘室的耗時(shí)T3;4)船只移泊到第二閘室的耗時(shí)T4。對(duì)于大閘室船閘,T1、T2占每閘次時(shí)間周期的比重較小,且較為恒定,T3、T4則占每閘次時(shí)間周期的比重較大,而且依運(yùn)行方式不同,存在較大范圍的波動(dòng)。

      目前的過(guò)閘方式,是由各艘單船或小單元船隊(duì)依次先后進(jìn)出船閘,在移動(dòng)時(shí),為保持一定的安全距離,后船的啟航,須與前船有一段時(shí)間滯后。可見(jiàn),每閘次過(guò)閘的船只越多,累積的時(shí)間滯后就越長(zhǎng)??偟倪M(jìn)程就越慢。當(dāng)前面的船只進(jìn)入閘室就位后,閘室余下的空間越來(lái)越小,為避免發(fā)生碰撞、以及停泊在不浪費(fèi)空間的位置,后面船只的移動(dòng)必然緩慢,有時(shí)還要反復(fù)對(duì)推進(jìn)器進(jìn)行停車(chē)、倒車(chē)的操作來(lái)實(shí)現(xiàn)就位。對(duì)于閘室面積較大,每批船數(shù)較多的船閘(例如長(zhǎng)江三峽樞紐船閘)T3與T4之和達(dá)數(shù)十分鐘之久,其耗時(shí)占每閘次時(shí)間周期的比重很大,以三峽五級(jí)船閘目前的實(shí)際運(yùn)行為例:每閘次的周期約90分鐘,其中人字門(mén)的啟、閉耗時(shí)T1約18分鐘,閘室的充、泄水耗時(shí)T2約24分鐘,而船只進(jìn)入一閘室及移泊至二閘室的耗時(shí)T3加T4則需48分鐘之久,這是造成每閘次時(shí)間周期過(guò)長(zhǎng)的主要原因。再之,如欲將各種尺寸船只的數(shù)量與位置作最佳編排,以提高閘室容積的利用率,增加每次過(guò)閘船只數(shù)量。則因需耗費(fèi)更長(zhǎng)的時(shí)間,抵消了提高容積率的效果。由拖輪拉拽或頂推一批船只集體過(guò)閘的方式,雖消除了各船只依次啟航、到達(dá)的時(shí)間滯后,耗時(shí)有所減少,但此方式至少存在以下缺陷:1)拖輪本身需要擠占閘室的一部分有效面積,這無(wú)疑減少了可容納船只的數(shù)量,降低了閘室面積的利用率;2)船只在閘室內(nèi)的減速及制動(dòng)過(guò)程須依靠水的阻力作用或推進(jìn)器倒車(chē)來(lái)實(shí)現(xiàn),減速時(shí)機(jī)難以把握,就位操作復(fù)雜且耗時(shí)過(guò)長(zhǎng)。

      綜上所述,目前由各船依次、或由拖輪攜帶進(jìn)閘及移泊的過(guò)閘方式,無(wú)論是每閘次的時(shí)間周期,以及閘室空間的利用率,都決定了船閘的通過(guò)能力處于較低的狀態(tài)。

      發(fā)明目的

      針對(duì)上述的缺陷,本發(fā)明提出一種能使同批次船只同步進(jìn)閘及移泊的方法及裝置,以達(dá)到縮短每閘次時(shí)間周期、增加閘室面積的利用率,從而提高船閘通過(guò)能力之目的。



      技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

      本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:根據(jù)閘室面積的大小,將每批過(guò)閘的船只預(yù)先在引航道等候處進(jìn)行編排,組成一列或數(shù)列縱向頭尾連接的臨時(shí)船隊(duì),然后由設(shè)置于相應(yīng)位置的牽引架的拖拽,實(shí)現(xiàn)臨時(shí)船隊(duì)的同步過(guò)閘。牽引架在每個(gè)閘室的兩端各設(shè)一具,在上、下游引航道各設(shè)一具,為橫向設(shè)置,牽引架上裝置有收、放拖拽纜索的卷?yè)P(yáng)機(jī),同步過(guò)閘的操作,由位于船隊(duì)前、后兩個(gè)方向的各一具牽引架通過(guò)纜索拖拽共同完成,每列船隊(duì)首船的船頭栓接向前拖曳的牽引纜索,末船的船尾栓接向后拖曳的制動(dòng)纜索。當(dāng)前方牽引架上的卷?yè)P(yáng)機(jī)收聚纜索、后方牽引架上的卷?yè)P(yáng)機(jī)放送纜索時(shí),船隊(duì)受拖拽向前行駛,(為穩(wěn)定航向,向后纜索可對(duì)船隊(duì)施加適當(dāng)?shù)姆聪蚶?,當(dāng)接近指定位置時(shí),前方纜索停拉,后方纜索增加制動(dòng),船隊(duì)即可在短距離內(nèi)減速至停止于系泊位置。在船隊(duì)移動(dòng)的過(guò)程中,船只的推進(jìn)器處于停車(chē)狀態(tài)、或只作短時(shí)、低功率的運(yùn)轉(zhuǎn)。由于可通過(guò)選用大拉力卷?yè)P(yáng)機(jī)來(lái)縮短船隊(duì)行進(jìn)中加速階段和減速制動(dòng)階段的耗時(shí),過(guò)程中大部分時(shí)間為勻速前行,這樣的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),可在最高速度受限的條件下,獲得較高的平均速度,節(jié)約了時(shí)間。

      位于引航道、及各閘室位于靠近上游方向一端的牽引架,各配套裝設(shè)可供用于牽引架升降的升降橫架,牽引架懸掛于橫架的升降鋼索,升降橫架可吊升牽引架的高度,不小于船只通過(guò)所需的垂直凈空。當(dāng)牽引架在施行拖拽牽引時(shí),升降橫架將其下降到閘室左右兩側(cè)邊墻的垂直凹槽中,牽引架拖拽時(shí)受到的反作用力傳遞于此凹槽。當(dāng)牽引架下方有船只穿越時(shí),升降橫架將其升高,騰出凈空。各閘室位于靠近下游方向一端的牽引架,則直接橫跨固定在閘室左右兩側(cè)的邊墻上,此類(lèi)牽引架不需配套設(shè)升降橫架。若上游引航道會(huì)因季節(jié)更替而使水位發(fā)生較大的起落,則臨近上游第一閘室的兩具牽引架,均需配設(shè)升降橫架。

      每具牽引架所裝設(shè)卷?yè)P(yáng)機(jī)的數(shù)量與船閘所能容納船隊(duì)的列數(shù)相適應(yīng),采取單根纜索栓接于船頭縱軸線的,每列船隊(duì)配一臺(tái),采取用雙根纜索分別栓接于左右船舷的,每列船隊(duì)配兩臺(tái)。卷?yè)P(yáng)機(jī)可受控沿閘室橫向左右移動(dòng),以對(duì)準(zhǔn)船隊(duì)的縱軸線、也可由此來(lái)調(diào)節(jié)纜索拉力方向的角度,從而調(diào)節(jié)船隊(duì)的航向。根據(jù)水位的高低的不同,卷?yè)P(yáng)機(jī)還可隨牽引架上下移動(dòng)。每具牽引架均可根據(jù)船閘處于上行或下行的不同狀態(tài),施行向前或向后拖拽的功能。配套有升降橫架的牽引架,其卷?yè)P(yáng)機(jī)也可裝設(shè)在升降橫架上,牽引架則裝設(shè)相應(yīng)的滑輪,卷?yè)P(yáng)機(jī)收放的拖拽纜索經(jīng)此滑輪引出,滑輪軸承座可受控在牽引架上沿閘室橫向左右移動(dòng)。

      每具牽引架均配備用于遞送拖拽纜索的小型摩托艇,其數(shù)量與船隊(duì)列數(shù)相同,作業(yè)時(shí),摩托艇吊放下水面,由此艇將纜索遞送到與船隊(duì)的栓接處。具體方式如下:1)向后拖拽的纜索經(jīng)摩托艇短距離的遞送,與船隊(duì)尾部栓接后,摩托艇由船隊(duì)拖帶一同行進(jìn),(摩托艇員離艇登上大船稍息),待船隊(duì)移動(dòng)到位,解脫后拽纜索,摩托艇將此纜索在閘門(mén)關(guān)閉前迅速帶離,然后由卷?yè)P(yáng)機(jī)一同拖回原處。2)船隊(duì)處于上行狀態(tài)時(shí),向前拖拽的纜索由摩托艇先攜帶到即將開(kāi)啟的閘門(mén)附近等候,開(kāi)閘后即遞送到船隊(duì)的船頭栓接,然后摩托艇返回原處,吊離水面。3)船隊(duì)處于下行狀態(tài)時(shí),先將一段適當(dāng)長(zhǎng)度的向前拖拽纜索蓄備于摩托艇上,由一從閘室另一端引來(lái)的繩索將拖拽纜索拉往閘門(mén)附近,摩托艇同步隨行至等候處,因有此繩索承受了拖拽纜索的張力,故纜索懸空于水面之上,待閘門(mén)開(kāi)啟,摩托艇將纜索遞送到位栓接后,此繩索與拖拽纜索脫離。4)由引航道往閘室方向遞送拖拽纜索的操作,宜選用噸位稍大,能承受拖拽纜索張力的船艇執(zhí)行。

      船只在進(jìn)出閘室時(shí),會(huì)發(fā)生“船”與“水”的位置互換,將前方的水?dāng)D往身后的空間,當(dāng)閘室門(mén)檻水位較淺時(shí),被擠出的水流速較高,這會(huì)對(duì)船只行駛的穩(wěn)定性造成影響,由于同步過(guò)閘采取的是船隊(duì)齊頭并進(jìn)的進(jìn)出方式,這種影響更為顯著,對(duì)此,可采取以下應(yīng)對(duì)措施;1)采用較低的進(jìn)出航速,這不但可減少單位時(shí)間內(nèi)擠出的水量,也有利于減少磕碰的可能及程度,鑒于同步過(guò)閘方式節(jié)約時(shí)間的潛力,有條件采用較低的航速;2)可利用輸水系統(tǒng)作為被擠出水流的輔助通道,在船隊(duì)移動(dòng)的過(guò)程,酌情將輸水閥門(mén)開(kāi)啟,以供分流之用。

      本發(fā)明的實(shí)施,可至少產(chǎn)生如下的有益結(jié)果;1)由于同步過(guò)閘不存在前、后船依次啟航的時(shí)間滯后,各船均同開(kāi)同到,且臨時(shí)船隊(duì)既受向前拖拽的牽引纜索、也受向后拖拽的制動(dòng)纜索實(shí)施操控,能實(shí)現(xiàn)迅速的加速及制動(dòng),船只在閘室內(nèi)的就位操作快速而簡(jiǎn)便。因此,可比背景技術(shù)減少船只進(jìn)閘及移泊的耗時(shí)T3、T4,從而縮短每閘次的時(shí)間周期,提高船閘的通過(guò)能力;2)由于同批過(guò)閘各船只有較長(zhǎng)的時(shí)間在引航道等候處進(jìn)行最佳的位序編排,且在同步移動(dòng)中維持位序不變,因此,可盡量安排更多的船只一批過(guò)閘,提高閘室的容積率,這也提高了船閘的通過(guò)能力。3)由于每批船只通過(guò)全部閘室的總耗時(shí)是過(guò)各級(jí)閘室耗時(shí)之累積,T3及T4的減少,無(wú)疑可使船只以更短的時(shí)間通過(guò)整座船閘,船閘的級(jí)數(shù)越多,此效果越顯著。

      附圖說(shuō)明

      圖1是一座二級(jí)船閘及一批上行過(guò)閘船只的平面示意圖;圖2是圖1的A-A向剖切的側(cè)視圖;圖3是圖1的B-B向放大的剖視圖;圖4是圖1的C-C向放大的剖視圖。

      附圖中各標(biāo)記說(shuō)明;

      10-上游引航道,11-船閘的第一閘室,12-船閘的第二閘室,13-下游引航道,21-船閘的一閘首,22-船閘的二閘首,23-船閘的三閘首,31-第一閘首關(guān)閉狀態(tài)的人字閘門(mén),32-二閘首開(kāi)啟的人字閘門(mén),33-三閘首關(guān)閉的人字閘門(mén),41-上游引航道牽引架,410-(41)的升降橫架,42-第一閘室前端牽引架,420-(42)的升降橫架,421-拖拽卷?yè)P(yáng)機(jī),43-第一閘室后端牽引架,430-(43)的升降橫架,44-第二閘室前端牽引架,440-(44)的升降橫架,45-第二閘室后端牽引架,451-拖拽卷?yè)P(yáng)機(jī),46-下游引航道牽引架,460-(46)的升降橫架,60-過(guò)閘船只,51-向前拖拽牽引纜索,52-向后拖拽制動(dòng)纜索,70-操縱牽引架升降的升降機(jī),71-升降機(jī)鋼絲索。

      具體實(shí)施方式

      以下結(jié)合附圖,以一座多級(jí)船閘(二級(jí))的船只上行過(guò)程為實(shí)施例,說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方式,(下行過(guò)程原理類(lèi)似,不贅述)。為便于說(shuō)明,以下結(jié)合附表加以敘述,表格中的時(shí)間數(shù)據(jù),與如下參數(shù)有關(guān):1)設(shè)船閘的平面有效尺寸為,長(zhǎng)280米寬34米,(與長(zhǎng)江三峽樞紐船閘相同)。2)設(shè)船隊(duì)過(guò)每閘室所需的移動(dòng)距離為,進(jìn)閘時(shí)340米,移泊時(shí)320米。3)設(shè)移動(dòng)時(shí)勻速段的速度為,進(jìn)閘時(shí)每秒0.6米,移泊時(shí)每秒0.5米。4)設(shè)啟航加速段用時(shí)為90秒,減速制動(dòng)段用時(shí)為30秒。5)設(shè)啟航前卷?yè)P(yáng)機(jī)收緊松弛的纜索用時(shí)為60秒。6)設(shè)人字閘門(mén)每次開(kāi)啟或關(guān)閉用時(shí)為4.5分鐘。7)設(shè)閘室每次充水或泄水用時(shí)為12分鐘。

      附表

      接上頁(yè)附表

      上述對(duì)實(shí)施例的敘述及分析顯示:采用本發(fā)明提出的技術(shù)方案,船閘通航每閘次T3加T4的耗時(shí)為24分鐘,每閘次的時(shí)間周期為66分鐘,而閘室平面與本實(shí)施例所設(shè)尺寸相同的三峽樞紐船閘,其通航每閘次T3加T4的耗時(shí)則為48分鐘,每閘次的時(shí)間周期為90分鐘。由此可見(jiàn),本實(shí)施例即使在降低了進(jìn)閘及移泊航速的條件下,其單位時(shí)間內(nèi)可通行的閘次數(shù),仍比三峽時(shí)船閘的目前水平增加接近36%,很顯然,本發(fā)明提出的技術(shù)方案,可以實(shí)現(xiàn)比背景技術(shù)提高船閘通過(guò)能力的發(fā)明目的。再之,因T3、T4的縮短,使通過(guò)每級(jí)閘室的耗時(shí)減少了約12分鐘,由此推算,如船閘級(jí)數(shù)為5級(jí),(例如三峽樞紐船閘),將可使每批船只通過(guò)整座船閘的耗時(shí)減少60分鐘。

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