專利名稱：槽運(yùn)系統(tǒng)的船、槽、運(yùn)輸模式的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
在船運(yùn)的基礎(chǔ)上，引入管道運(yùn)輸、鐵路運(yùn)輸?shù)南冗M(jìn)理念，再用電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、魚雷技術(shù)等改造裝備內(nèi)河航運(yùn)，內(nèi)河航運(yùn)是可以做到高速、節(jié)能、大運(yùn)量的。本發(fā)明屬于內(nèi)河船舶運(yùn)輸技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
本發(fā)明是楊金玉發(fā)明(200710017805 7)的細(xì)化和提高。該發(fā)明用標(biāo)準(zhǔn)化的船，以頭尾相接的密度，在標(biāo)準(zhǔn)化的水槽中與水一起流動(dòng)，船本身無(wú)動(dòng)力，推動(dòng)(拖曳)船隊(duì)前進(jìn)的是岸邊動(dòng)力站。該系統(tǒng)由標(biāo)準(zhǔn)化的船和槽；岸邊動(dòng)力站；貨物裝卸和船隊(duì)編組站；移動(dòng)式裝卸子系統(tǒng)等組成。該發(fā)明有待細(xì)化和提高
發(fā)明內(nèi)容
高速、節(jié)能、無(wú)污染、安全、易裝卸、低成本是一切運(yùn)輸系統(tǒng)所追求的目標(biāo)。我們的槽運(yùn)系統(tǒng)追求的就是這一目標(biāo)，詳細(xì)內(nèi)容結(jié)合附圖加以說(shuō)明


圖中
1、 船自浮集裝箱式，可吊裝可堆積；統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)制作，船上無(wú)動(dòng)力，無(wú)人駕駛；船四角有四個(gè)貯水艙(圖二)，用排空或裝水的辦法調(diào)節(jié)裝貨之后的船體平衡及整船的吃水線；船上裝有漏水檢測(cè)無(wú)線、燈光報(bào)警設(shè)備，還可以控制排水泵排水以減緩船漏水的危害；為適應(yīng)高速、減少阻力，船頂有蓋板蓋布，船尾有可伸縮"拖裙"用以覆蓋兩船的間隙，船底裝有導(dǎo)流板用以引導(dǎo)水流及氣流；在裝船的貨場(chǎng)還應(yīng)配有"計(jì)算機(jī)裝船配重小系統(tǒng)"以加快裝船。
2、 槽統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的寬度和槽形；有圖一(a)敞開(kāi)式及圖一(b)封閉管道式。這里的水的作用與汽車輪、鐵軌、磁懸浮裝置一樣，但最省錢。船對(duì)槽底的壓力是分散的，平均壓強(qiáng)低、因此槽的造價(jià)比高速公路、鐵路低。槽運(yùn)的動(dòng)力是電，運(yùn)行過(guò)程不耗氧無(wú)污染，因此沉入地下的封閉管道式隧洞內(nèi)的設(shè)施可以很簡(jiǎn)單，隧洞的空間幾乎都用來(lái)通過(guò)船只，相同載貨量的隧洞比公路鐵路隧道小，造價(jià)低維修費(fèi)也低，地下冬天不結(jié)冰、水分蒸發(fā)少，特別適合北方及戈壁沙漠地區(qū)。水槽有水平槽(圖五)和斜坡槽(圖六)之分，水平槽一般與聯(lián)動(dòng)式斜坡傳輸帶(圖四)配合，構(gòu)成水平梯級(jí)槽。每個(gè)槽都是獨(dú)立的，都有水位調(diào)節(jié)設(shè)備和小水庫(kù)。各方向的水槽匯集在貨物裝卸和船隊(duì)編組站。
3、 水理論上只要在水槽與船的間隙處，充滿薄薄一層水，就能使船浮起來(lái)并行走。我們來(lái)算一下船與槽之間的間隙為0.2米、船
寬6米、長(zhǎng)12米、吃水分別l米及5米兩種水槽中每公里需要的水量l米吃水的船，排水量為72噸(可載重50噸左右)，每公里用水量為1680噸；5米吃水的船，排水量為360噸，每公里用水量3280噸，可見(jiàn)用水不多，也就是說(shuō)槽運(yùn)是少水運(yùn)行模式。當(dāng)船與槽動(dòng)態(tài)配合精度提高之后，間隙可進(jìn)一步縮小，用水更少了。這就為北方地區(qū)用潤(rùn)滑油等替代水創(chuàng)造了條件，這些替代品應(yīng)該有減阻力、低溫不凍的特性。在槽運(yùn)系統(tǒng)中水是循環(huán)流動(dòng)、反復(fù)利用的，除了蒸發(fā)消耗之外，防滲漏是主要任務(wù)。在水槽和船底涂復(fù)既可防滲漏又可減少水阻力的涂料很有必要。水的來(lái)源盡量就近取水，干旱無(wú)水地區(qū)，用槽運(yùn)從遠(yuǎn)處拉來(lái)補(bǔ)充。
4、 岸邊動(dòng)力站把船的動(dòng)力移到岸上，可減輕船的自重和造價(jià)，提高運(yùn)輸效率每船的運(yùn)輸效率=貨物重/(貨物重+船自重)。岸邊動(dòng)力'站用拖曳替代螺旋槳推進(jìn)，提高了能量轉(zhuǎn)換效率機(jī)械力經(jīng)螺旋槳旋轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)換成對(duì)船的推力，其能量轉(zhuǎn)換效率低于50%，而直接由岸邊拖曳的效率高于90%，這一措施非但節(jié)能(約為普通船運(yùn)的一倍).也為提高船速創(chuàng)造了條件。在槽運(yùn)系統(tǒng)中還采用以下三措施，進(jìn)一步減小船的運(yùn)行阻力、提高船速、節(jié)約能源①水流氣流的利用圖三畫出了封閉管道中船、水、氣之間的關(guān)系。常識(shí)告訴我們當(dāng)船隊(duì)前進(jìn)時(shí)，將推動(dòng)并擠壓船前的水和空氣，反過(guò)來(lái)水和氣將對(duì)船的前進(jìn)產(chǎn)生阻力。我們用低水位及船隊(duì)"首船"上裝犁一樣的分水器化解之，設(shè)計(jì)時(shí)低水位的水正好被犁分配到船幫和船底，滿足浮力要求。同時(shí)"首船"上裝有空氣壓縮機(jī)，吸進(jìn)船前的空氣形成負(fù)壓，壓縮后再分別送至船底及船幫，使水與船之間形成氣墊，進(jìn)一步減少阻力。由于水流波動(dòng)會(huì)產(chǎn)生阻力，船底空氣也會(huì)向上泄漏，所以除在船底裝置導(dǎo)流板使水流氣流處于阻力最小的相對(duì)平穩(wěn)狀態(tài)之外，還要岸邊動(dòng)力站適當(dāng)給船底補(bǔ)氣，使船底泄氣和補(bǔ)氣處于平衡狀態(tài)，有穩(wěn)定的氣墊。綜上所述，在船速一定時(shí)，若水流氣流都處于最好狀態(tài)，則槽運(yùn)環(huán)境就有可能比魚雷運(yùn)行環(huán)境好，槽運(yùn)的速度就可以趕超魚雷。②、爬坡爬水壩時(shí)采用圖四所示的上下聯(lián)動(dòng)的傳輸帶。槽運(yùn)是統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的船，載重量也差不多，加上頭尾相接的運(yùn)輸模式，可保證上下聯(lián)動(dòng)的傳輸帶兩邊每一時(shí)刻的承重基本平衡，也就是說(shuō)在理想狀況下，下坡船隊(duì)將勢(shì)能全部用作帶動(dòng)上坡船隊(duì)，整條傳輸帶是不需要為克服重力而做功，僅僅只要克服傳輸帶本身的摩擦力就行了。當(dāng)船較長(zhǎng)不便爬坡時(shí)，可使船側(cè)一角度，再并列爬坡，船太長(zhǎng)對(duì)爬坡和轉(zhuǎn)彎都不利。本方案還有連續(xù)不停運(yùn)的優(yōu)勢(shì)，無(wú)論船閘、升降電梯都做不到這點(diǎn)。船閘要大量的水，傳輸帶下可以沒(méi)有水。◎、槽運(yùn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)成連續(xù)不停運(yùn)模式，在這種模式下，所有運(yùn)輸參數(shù)都可以調(diào)整到最佳。因此不停運(yùn)的運(yùn)輸模式是最節(jié)能運(yùn)量最大的運(yùn)輸模式，只有貨源不足，設(shè)備檢修時(shí)才用間歇連續(xù)模式。
岸邊動(dòng)力站推動(dòng)(拖曳)船隊(duì)前進(jìn)的方式有接觸式和非接觸式兩種，采用磁懸浮列車的直線電機(jī)拖曳時(shí)為非接觸式，此時(shí)岸邊裝直線電機(jī)的一組電極，而船幫船底裝另一組電極；采用鏈輪拖曳時(shí)為接
觸式，此時(shí)岸邊裝電機(jī)驅(qū)動(dòng)的鏈輪，而船上裝鏈條。兩者都用電作動(dòng)力，運(yùn)行過(guò)程不耗氧無(wú)污染。用計(jì)算機(jī)調(diào)節(jié)控制各岸邊動(dòng)力站的運(yùn)行，可以做到無(wú)人值守。岸邊動(dòng)力站可以隔一定距離設(shè)置一個(gè)，因?yàn)榇?duì)
7有慣性。
具體實(shí)施方式
圖五示出了 "水平槽"槽運(yùn)的示意，圖中水槽中有一個(gè)可升降的水閘，閘兩邊分高低水位，閘左邊高水位區(qū)為"貨物裝卸和船隊(duì)編組站"，站里設(shè)有調(diào)節(jié)水位高低的設(shè)備和小水庫(kù)。高水位保證船能浮起來(lái)，每向水槽下一只船，槽中的水就會(huì)超過(guò)高水位而自動(dòng)溢入水庫(kù)。裝了貨的船在此調(diào)平衡、調(diào)吃水、檢測(cè)漏水，進(jìn)行貨物名稱、去向的計(jì)算機(jī)登記和校對(duì)，為槽運(yùn)的全線計(jì)算機(jī)調(diào)度管理做準(zhǔn)備。當(dāng)動(dòng)力站加電啟動(dòng)槽運(yùn)后，水閘迅速下降，船隊(duì)就向低水位區(qū)前進(jìn)，"首船"的犁把低水位水抬高至高水位，保證船隊(duì)前進(jìn)。船隊(duì)全部通過(guò)之后，水閘又會(huì)升起來(lái)，繼續(xù)蓄水到高水位備用。用水閘貯蓄臨時(shí)高水位的辦法還用在浮起因故障而停運(yùn)后的船隊(duì)，也就是說(shuō)在水槽較長(zhǎng)時(shí)，要適當(dāng)增設(shè)一些可升降水閘和調(diào)節(jié)水位的設(shè)備及水池，作救援貯備。
圖六為"斜坡槽"，與"水平槽"相比"斜坡槽"順地形坡度建槽，動(dòng)的土方要少，造價(jià)要低，但必須保證有低水流才行(不同坡度水流不同)。而梯級(jí)水平槽要省水、下坡的勢(shì)能利用也好。可根據(jù)實(shí)際地形水源權(quán)衡利弊選圖五或圖六。
圖七、圖八、圖九是三種連續(xù)不停運(yùn)狀態(tài)下如何裝卸貨的設(shè)施和方法。圖七叫切線甩出嵌入法。在高速不停運(yùn)狀態(tài)，船和貨都有巨大的慣性，故采用如圖所示沿"主航道"切線方向甩出貨船，進(jìn)入輔航
道卸貨。與此同時(shí)以同樣的速度沿切線把裝了貨的船嵌入"主航道'v
圖八叫漏斗式移動(dòng)碼頭法，圖中以客運(yùn)船為例，需要上船的旅客先全部登上靜候在站臺(tái)上的移動(dòng)碼頭，然后開(kāi)動(dòng)移動(dòng)碼頭，速度逐漸加快、直至追上對(duì)應(yīng)的旅客船位，由于此時(shí)碼頭與船速度相同，兩者相對(duì)靜止，出發(fā)旅客就可有組織地迅速的沿梯子進(jìn)入船艙，到達(dá)旅客也迅速由船艙爬上碼頭，旅客一上-一下載重基本平衡。然后移動(dòng)碼頭帶著到達(dá)旅客反方向開(kāi)回原站臺(tái)，請(qǐng)旅客出站。當(dāng)然漏斗式移動(dòng)碼頭還可用于裝卸貨及檢修。圖九叫旋轉(zhuǎn)吊臂組合法。圖中以六臺(tái)吊車組合為仔'J ，
各吊車的吊臂旋360。的時(shí)間，正好與走過(guò)六只船的時(shí)間—'致。A吊車在旋轉(zhuǎn)中吊起A船后繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，并以切線甩出方式卸下船。然后繼續(xù)轉(zhuǎn)至原來(lái)位置，準(zhǔn)備吊裝下一只船，在A吊車吊起A船之后B吊車也轉(zhuǎn)了 60° ，正好與走過(guò)來(lái)的B船相遇，吊起B(yǎng)船。C吊車……。六個(gè)吊車依次吊起六只船，如此重復(fù)。圖中左邊六個(gè)虛線吊車，表示依次吊船入槽。以上三種不停運(yùn)裝卸都離不開(kāi)計(jì)算機(jī)操控。
下面討論航運(yùn)救援，航道可能因船漏水，塌方而阻塞，必須事前有應(yīng)對(duì)措施，事發(fā)時(shí)及時(shí)搶救。事前的措施有船的自動(dòng)檢漏、報(bào)警、排水泵及裝貨后下水檢漏。在運(yùn)行過(guò)程中，動(dòng)力站可發(fā)現(xiàn)漏水觸底船要求拖力突增，并發(fā)出緊急報(bào)警信號(hào)。為了減輕觸底磨擦，可考慮在槽底斷續(xù)加裝些滑輪，部分承擔(dān)載荷。把前后船連接起來(lái)運(yùn)行，船與船之間互相搭載可以緩解個(gè)別船漏水的危害。對(duì)付塌方采用鐵路公路中常用的轉(zhuǎn)入備用道或轉(zhuǎn)入其他航道方法，這些都應(yīng)在施工前設(shè)計(jì)進(jìn)去。救援措施有直升飛機(jī)跟縱吊裝；每隔幾公里設(shè)里一臺(tái)旋臂吊車；每幾十公里配自行吊車。
槽運(yùn)系統(tǒng)是一個(gè)長(zhǎng)距離的大運(yùn)量的運(yùn)輸系統(tǒng)；引入管道運(yùn)輸中連續(xù)不停運(yùn)運(yùn)輸模式，采取把動(dòng)力由船上移至岸邊拖曳、采取船水流、氣流(氣墊)阻力最小化設(shè)計(jì)、采取上下聯(lián)動(dòng)傳輸帶爬坡等技術(shù)措施，提高了船速、減低了能耗，槽運(yùn)就成了目前最節(jié)能的，最快捷的大運(yùn)量輸系統(tǒng)。其能量利用率約為普通船運(yùn)的一倍，是公路運(yùn)輸?shù)暮脦妆?。槽運(yùn)系統(tǒng)已經(jīng)不是昔日的河與船，河是管道或開(kāi)放管道而船是自浮集裝箱。其少水運(yùn)行模式，使其具有穿越戈壁沙漠的能力。
權(quán)利要求
1、一種槽運(yùn)系統(tǒng)，包括由船、水槽、岸邊動(dòng)力站，不停運(yùn)裝卸貨設(shè)施構(gòu)成的水運(yùn)系統(tǒng)；其中，船自浮集裝箱式，可吊裝可堆積；統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)制作，船上無(wú)動(dòng)力，無(wú)人駕駛；船四角有四個(gè)貯水艙，用排空或裝水的辦法調(diào)節(jié)裝貨之后的船體平衡及整船的吃水線；船上裝有漏水檢測(cè)無(wú)線、燈光報(bào)警設(shè)備，還可控制排水泵減緩船漏水的危害；為適應(yīng)高速，減少阻力，船頂有蓋板蓋布，船尾有可伸縮“拖裙”，用以覆蓋兩船的間隙，船底裝有導(dǎo)流板，用以引導(dǎo)水流氣流；其中，槽統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的寬度和槽形，有敞開(kāi)式和封閉管道式；由于用電作動(dòng)力不耗氧無(wú)污染，封閉管道式的隧洞內(nèi)，設(shè)施可以很簡(jiǎn)單，隧洞的空間幾乎都用來(lái)通過(guò)船只，這樣的隧洞造價(jià)低，好維護(hù)；隧洞內(nèi)冬天不結(jié)水，水份蒸發(fā)少，適合北方及戈壁沙漠地區(qū)；水槽有水平槽和斜坡槽之分，水平槽一般與聯(lián)動(dòng)式斜坡傳輸帶配合，構(gòu)成水平梯級(jí)槽；每個(gè)槽都是獨(dú)立的，都備有水位調(diào)節(jié)設(shè)備和小水庫(kù)；各方向的水槽匯集在貨物裝卸和船隊(duì)編組站；其中，岸邊動(dòng)力站把船上動(dòng)力移至岸邊，改螺旋槳推進(jìn)為岸邊拖曳船隊(duì)；拖曳方式有接觸式與非接觸式，采用直線電機(jī)拖曳時(shí)為非接觸式，此時(shí)岸邊裝直線電機(jī)的一組電極，而船幫船底裝另一組電極，采用鏈輪拖曳時(shí)為接觸式，此時(shí)岸邊動(dòng)力站裝電機(jī)驅(qū)動(dòng)的鏈輪，而船上裝鏈條；兩者都用電作動(dòng)力，運(yùn)行過(guò)程不耗氧無(wú)污染；用計(jì)算機(jī)控制各動(dòng)力站的運(yùn)行，可以做到無(wú)人值守；船隊(duì)有慣性，岸邊動(dòng)力站可以每隔一定距離設(shè)置一個(gè)；其中，不停運(yùn)裝卸貨設(shè)施有三種不停運(yùn)裝卸方法和相應(yīng)的設(shè)施，第一種叫切線甩出嵌入法，在主航道的裝卸點(diǎn)建有貨船出和入的兩條與主航道相切的圓弧輔助航道；在計(jì)算機(jī)控制下，到達(dá)貨船從主航道沿切線甩至輔航道等待卸貨，而待出發(fā)的貨船以相同的速度從另一輔航道沿切線嵌入主航道；第二種叫漏斗式移動(dòng)碼頭，移動(dòng)碼頭事先裝滿貨物或旅客，然后啟動(dòng)并加速追趕船，等碼頭速度與船速相同時(shí)，即兩者相對(duì)靜止時(shí)，迅速完成裝卸貨交換，裝卸作業(yè)完成后，移動(dòng)碼頭反方向返回原出發(fā)地卸貨，等待下一次作業(yè)；第三種叫旋轉(zhuǎn)吊臂吊車組合，以航道邊排列六臺(tái)吊車為例，各吊車的吊臂旋轉(zhuǎn)360°的時(shí)間，正好與走過(guò)六只船的時(shí)間相同，六臺(tái)吊車的旋轉(zhuǎn)吊臂的位置，依次各遲延60°角；這樣，第一臺(tái)吊車吊起第一只船并旋轉(zhuǎn)至后面放下船只，然后繼續(xù)旋轉(zhuǎn)準(zhǔn)備吊下一只船；此期間第二臺(tái)吊車轉(zhuǎn)了60°，正好與走過(guò)來(lái)的第二只船相遇并吊起第二只船……，六臺(tái)吊車依次吊起六只船；用另外六臺(tái)吊車同樣可以向主航道依次吊入六只船。
2、 一種槽運(yùn)節(jié)能提速措施，其特征是 船上無(wú)動(dòng)力，拖曳船隊(duì)的動(dòng)力來(lái)自岸邊動(dòng)力站。
3、 一種槽運(yùn)節(jié)能提速措施，其特征是船、水流、氣流的綜合利用，在首船的船頭裝犁形分水器把低水 位的水引向船底船幫，在導(dǎo)流板配合下，形成穩(wěn)定的對(duì)船阻力最小的 水流；在首船上裝空氣壓縮機(jī)，吸進(jìn)船前的空氣，壓縮后再分別送至 船底船幫，使水與船之間形成氣墊，進(jìn)一步減小阻力；為了維持穩(wěn)定 的氣墊，船上裝導(dǎo)流板，并由岸邊動(dòng)力站向船底提供補(bǔ)氣，泄氣與補(bǔ) 氣動(dòng)態(tài)平衡。
4、 一種槽運(yùn)節(jié)能提速措施，其特征是爬坡時(shí)采用上下聯(lián)動(dòng)的傳輸帶，下坡船隊(duì)的勢(shì)能被全部用作提升 上坡船隊(duì)；理想情況下，整條傳輸帶是不需要為克服重力而作功，僅 僅只要克服傳輸帶本身的摩擦力；該傳輸帶是槽運(yùn)系統(tǒng)連續(xù)不停運(yùn)的 組成部分，傳輸帶下面可以沒(méi)有水。
5、 一種槽運(yùn)節(jié)能提速的運(yùn)行模式，其特征是槽運(yùn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)成連續(xù)不停運(yùn)模式，在這種模式下，所有運(yùn)輸參數(shù) 都可調(diào)整到最佳，因此是最節(jié)能運(yùn)量最大的模式，也是貨物最快到達(dá)模式；只有貨源不足或檢修才啟用間歇連續(xù)模式。
6、 一種槽運(yùn)少水運(yùn)行模式，其特征是水槽的水由可升降的閘分隔成高低水位；在連續(xù)不停運(yùn)的水槽 里，船幫上一直保持高水位，這是常態(tài)；當(dāng)臨時(shí)停運(yùn)，船只不能完全 塞滿水槽時(shí)，水位就會(huì)下降，船就會(huì)接觸槽底無(wú)法行走，此時(shí)可用升 起槽里的水閘和向槽里注水的辦法使水往上升；每個(gè)水槽都有自己的 小水庫(kù)和調(diào)節(jié)水位的設(shè)備；整個(gè)水槽的用水量就是船塞滿水槽之后的 槽與船的間隙的用水量，是一種少水運(yùn)行模式；槽里的水可以就近取 用，也可以用槽運(yùn)從遠(yuǎn)處拉來(lái)o
全文摘要
槽運(yùn)系統(tǒng)是一個(gè)長(zhǎng)距離的大運(yùn)量的運(yùn)輸系統(tǒng)；引入管道運(yùn)輸中連續(xù)不停運(yùn)運(yùn)輸模式，采取把動(dòng)力由船上移至岸邊拖曳、采取船水流、氣流(氣墊)阻力最小化設(shè)計(jì)、采取上下聯(lián)動(dòng)傳輸帶爬坡等技術(shù)措施，提高了船速、減低了能耗，槽運(yùn)就成了目前最節(jié)能的，最快捷的大運(yùn)量運(yùn)輸系統(tǒng)。其能量利用率約為普通船運(yùn)的一倍，是公路運(yùn)輸?shù)暮脦妆?。槽運(yùn)系統(tǒng)已經(jīng)不是昔日的河與船，河是管道或開(kāi)放管道而船是自浮集裝箱。其少水運(yùn)行模式，使其具有穿越戈壁沙漠的能力。
文檔編號(hào)B63B21/56GK101537840SQ20081001773
公開(kāi)日2009年9月23日 申請(qǐng)日期2008年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月18日
發(fā)明者楊金玉 申請(qǐng)人:楊金玉