專利名稱：索道纜繩拉牽式內(nèi)河航運(yùn)系統(tǒng)的制作方法
索道纜繩拉牽式內(nèi)河航運(yùn)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域 宋代名畫“清明上河圖”上有大幅面的船和航運(yùn)活動(dòng)畫面，其中有一 高高桅桿的重載貨船，桅桿綁有一長(zhǎng)繩子，由岸上五個(gè)人拖著走，五人中有兩個(gè)還是倒 著走的，看來(lái)拖這條船并不需要五個(gè)人的全力。在五人斜下方，還畫有一支大槳，由八 個(gè)人齊心搖動(dòng)。我們?cè)倏串嬅嫔系暮拥擂D(zhuǎn)彎處，還并列畫有拉牽和搖槳的兩條船，岸上 拉牽有三人，船尾搖槳的是六人。對(duì)比之后，可發(fā)現(xiàn)拉牽的人力只是搖槳的一半。當(dāng) 然畫家不是科學(xué)家，他不一定曉得岸上拉牽的能量利用率比搖槳(包括現(xiàn)代螺旋槳)高 得多的道理，但他真實(shí)地記錄了。那么節(jié)能效果好的拉牽技術(shù)為什么至今沒有沿用和發(fā) 展呢？除了橋和水壩等障礙外，螺旋槳推進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用可能是禍根，它讓人感到快捷方 便，早把節(jié)能忘在腦后了。在地球生存環(huán)境日益惡化的今天，有必要重新啟用古老的拉 牽技術(shù)，并用新科技加以改善，使其更節(jié)能更有效率。本發(fā)明屬于內(nèi)河船舶運(yùn)輸技術(shù)領(lǐng) 域。技術(shù)背景內(nèi)河上運(yùn)輸船只大小不等，速度不同，行駛方向各異，經(jīng)常出現(xiàn)互相 碰撞或阻塞，遇到水閘水壩要花很長(zhǎng)時(shí)間才能通過，內(nèi)河船運(yùn)速度慢，效率低，無(wú)法與 公路運(yùn)輸競(jìng)爭(zhēng)，因此極待改造。索道纜車是比較成熟的技術(shù)，可以在俊嶺險(xiǎn)岸上建索道，有比較大的安全牽引 力，建一個(gè)長(zhǎng)距離的大牽引力的索道的成本比建一條低等級(jí)公路都要低，而且維護(hù)成本 也低。本發(fā)明是楊金玉發(fā)明(200810017737.9)(200810150248.0)的延續(xù)。發(fā)明內(nèi)容針對(duì)內(nèi)河航運(yùn)中存在的問題，首先把船上動(dòng)力(包括駕駛?cè)藛T和燃 料)移出船體(減輕船的自重，可載更多的貨)，改原來(lái)螺旋槳推進(jìn)為岸邊索道纜繩拖 曳。這一措施可節(jié)能50%。大家知道，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%。其次，是采用船底加氣墊等 措施進(jìn)一步減少船的阻力，爭(zhēng)取再節(jié)能50%。再次是利用系統(tǒng)工程進(jìn)一步，增加運(yùn)量、 縮短貨物到達(dá)時(shí)間。詳細(xì)發(fā)明內(nèi)容結(jié)合附圖加以說明。


圖中圖1為兩獨(dú)立索道運(yùn)行示意2為纜繩自動(dòng)交接示意3為纜繩交接爪的抓接過程4為標(biāo)準(zhǔn)化船平面5為標(biāo)準(zhǔn)化船基本架構(gòu)6為折疊式艙底氣墊通道和安裝7為浮箱升降式棧橋水槽8為標(biāo)準(zhǔn)船隊(duì)過三峽大壩的斜坡水槽方案圖。用現(xiàn)代鋼絲索道拉牽無(wú)論在牽引力和速度上都遠(yuǎn)超過人力拉牽，也因此拉牽船 運(yùn)有能力與鐵路公路運(yùn)輸較量。用拉牽代替螺旋槳推進(jìn)，節(jié)能效果明顯。把發(fā)動(dòng)機(jī)、螺 旋槳及燃料移出船體，不但減輕船的自重可載更多的貨，河道上不再有油污、船下無(wú)螺旋槳，無(wú)論對(duì)人對(duì)魚都有益處。而且不要發(fā)動(dòng)機(jī)、螺旋槳，能節(jié)省下來(lái)大筆錢，可用作 部分沖抵索道的基建費(fèi)用。 用索道拉牽適宜作長(zhǎng)距離運(yùn)輸。而鋼絲繩不可能無(wú)限長(zhǎng)。因此我們用多個(gè)獨(dú)立 的短距離的拉牽小系統(tǒng)組成長(zhǎng)距離系統(tǒng)(見圖1)。根據(jù)需要各小系統(tǒng)的拉力、速度可以 不同，各小系統(tǒng)架空高度也可依據(jù)地形橋洞高度而改變，以不影響其他船只航運(yùn)為準(zhǔn)。圖1中，1為上游小系統(tǒng)的鋼絲索，2為下游小系統(tǒng)的鋼絲索，3和5為主動(dòng)輪輪 盤，由電機(jī)帶動(dòng)，4和6為被動(dòng)輪輪盤。被鋼絲索1由上游牽引下來(lái)的船只，將通過纜繩 自動(dòng)交接裝置(見圖2圖3)交接給下游鋼絲索2，繼續(xù)向下游牽引。同理在河道的另一 邊，被鋼絲索2由下游牽引上來(lái)的船只，也將自動(dòng)交給鋼絲索1，繼續(xù)向上游牽引。圖2 圖3中，9為纜繩交接爪，其上方抓的是索繩牽引桿8，下方掛的是纜繩(指鋼絲索與船 之間的牽引繩)。纜繩自動(dòng)交接過程如下在輪盤3帶動(dòng)下，鋼絲索1將作箭頭方向移 動(dòng)，同時(shí)經(jīng)索繩牽引桿8，帶動(dòng)纜繩交接爪9，再經(jīng)纜繩牽引船只。當(dāng)纜繩交接爪9被帶 至圖2圖3的A位置時(shí)，交接爪9將穿入導(dǎo)軌7 (見圖2的局部放大圖)，直到導(dǎo)軌下降 的B處(見圖3)，有一固定的擋塊(圖中未畫出)擋一下棘爪的虛線部分，使棘爪脫鉤 (這里僅是原理性說明，實(shí)際上用光電位置檢測(cè)，再控制電磁棘爪動(dòng)作)。在圖3的B處 表現(xiàn)了處于自由狀態(tài)的爪鉤9，在索繩牽引桿8繼續(xù)前進(jìn)及導(dǎo)軌向下的雙重作用下的瞬時(shí) 狀態(tài)。再繼續(xù)下去，纜繩交接爪9就與上游索道小系統(tǒng)完全脫離。然后爪鉤9在重力和 慣性力作用下，沿導(dǎo)軌自由滑動(dòng)至C位置(在導(dǎo)軌上裝有卡緊彈簧片，能暫時(shí)阻止爪鉤繼 續(xù)前進(jìn))，爪鉤張口等待下游索道上的索繩牽引桿8’的到來(lái)，8，到來(lái)后將推動(dòng)爪鉤向 后移動(dòng)并掛上棘爪(如A狀態(tài))。這樣爪鉤就緊緊抓住牽引桿8’，在鋼絲索2的有力牽 引下沖破C位置上的彈簧片阻力而脫離導(dǎo)軌7，轉(zhuǎn)入下游索道系統(tǒng)的正常牽引。至此完 成了上下游兩個(gè)系統(tǒng)的纜繩的自動(dòng)交接過程。通過上述纜繩交接過程，我們可以發(fā)現(xiàn)，只要改變一下導(dǎo)軌7的上下傾角或前 后位置，我們就可以完成把纜繩自動(dòng)轉(zhuǎn)交給在附近等待的另一個(gè)小系統(tǒng)，這一功能類似 于鐵路道叉，因此我們稱其為“索道道叉”。有了索道道叉，我們就能做到把部分船只 調(diào)入(出)分叉河道，當(dāng)然也可調(diào)入(出)裝卸港。這樣我們就可依據(jù)運(yùn)輸量、貨物流 向及航道狀況，靈活地組建不同牽引力(不同噸位船隊(duì))、不同速度的主干航道，分支航 道索道拉牽網(wǎng)。下面我們來(lái)討論標(biāo)準(zhǔn)化的節(jié)能氣墊船10。圖4圖5示出了該船的式樣。標(biāo)準(zhǔn) 化氣墊船是一種無(wú)動(dòng)力、敞開式、方方整整的平底船，可以運(yùn)集裝箱也可運(yùn)散貨。圖4 示出了 500噸級(jí)船的外形尺寸，其有效吃水三米，若在船艙放置三層20尺集裝箱，每層 七只，每箱標(biāo)重20噸，21箱共標(biāo)重420噸。根據(jù)實(shí)重可增減幾只集裝箱，使整個(gè)船隊(duì) 吃水線基本一致。旱季可減至二層，此時(shí)吃水二米。船艙中心涂上顯眼標(biāo)記，可提高集 裝箱吊裝速度。船四邊分隔開八個(gè)空艙，圖中四個(gè)打斜線的艙叫調(diào)平衡艙，艙底設(shè)有人 工控制的水閥。在船裝滿貨之后，船體必定會(huì)發(fā)生傾斜，大的傾斜通過移動(dòng)上層貨柜來(lái) 校正，而小的傾斜則通過向四個(gè)平衡艙分別注水(控制水閥)來(lái)校正(卸貨后放掉水)， 注水也能微調(diào)吃水線，使船隊(duì)吃水一致，其余四個(gè)空艙完全封閉以提高安全性。圖5示 出標(biāo)準(zhǔn)化船的基本架構(gòu)，與一般船不同之處是兩舷有比船底還深的剛性側(cè)壁，船底中心 還有一條向下的龍骨，兩側(cè)壁與龍骨取齊，當(dāng)船平放地面時(shí)三者就是支撐。船底底面用波紋玻璃鋼板，船體骨架用型鋼或環(huán)氧碳纖維、環(huán)氧玻璃纖維成型。當(dāng)這種船下水裝滿 貨，并調(diào)吃水調(diào)平衡之后，我們就向船底充氣，使船底形成一層氣墊，這層氣墊隔開了 水與船底的接觸(見圖5小圖)，只要船體不發(fā)生大的傾斜，這一層不厚的氣墊將被密封 在船底。行船后要對(duì)船底補(bǔ)點(diǎn)氣，對(duì)于在內(nèi)河航行的寬體重載船來(lái)說，傾斜不大，因此 補(bǔ)氣量不大，補(bǔ)氣能耗極省，與耗氣極大的軍用氣墊船形同兩極。船底之間用折疊式氣 墊密封通道連接(圖5圖6)，加上各船吃水一致，這樣整個(gè)船隊(duì)船底的氣墊連貫相通。 可以用一個(gè)蓄電池氣泵完成整個(gè)船隊(duì)的補(bǔ)氣。氣墊減小行船阻力的原理是船底在空氣上走比在水上走的阻力要小約800 倍。(20°C時(shí)水的阻力是空氣阻力的671倍。10°C時(shí)水的阻力是空氣阻力的949倍)。 例如船寬8.5米，吃水是3米，沒有氣墊時(shí)，船(縱斷面) 與水接觸8.5+3+3 = 14.5米。 船底加氣后，8.5米船底的大部分不與水直接接觸(兩側(cè)壁和龍骨要與水接觸)，使船與 水接觸減小至7.5米以下。有氣墊，船的阻力減小近一倍。在水道允許情況下，進(jìn)一步 擴(kuò)大船寬，效果更好。比如船長(zhǎng)20米，吃水3米不變，船寬改25米，此時(shí)船底與水接 觸面增加不多，即阻力增加不多，但船的噸位由500噸增至1500噸。由于標(biāo)準(zhǔn)化氣墊船 大多是大船隊(duì)運(yùn)行，每條船都很方整，因此在船尾兩舷各裝一塊軟性拖板，蓋住前后船 之間隙，消除船間的水流渦流，使整個(gè)船隊(duì)都處于接近阻力最小的層流狀態(tài)下運(yùn)行，達(dá) 到進(jìn)一步節(jié)能的目的。當(dāng)然船頂加貨物蓋布也可減少風(fēng)阻；在船幫上加“鯊魚皮” 一樣 的覆蓋物(成本合適時(shí))還可減少3-5%的阻力。行船阻力減小為提高船速創(chuàng)造條件。圖6示出兩船之間的折疊式氣墊通道的構(gòu)成及安裝方法，圖6(a)中有一扛桿12 可幫折疊通道11的安裝孔對(duì)準(zhǔn)另一船的定位釘。圖6 (b)中有扛桿13可帶動(dòng)連桿裝置鎖 緊(松開)已對(duì)準(zhǔn)定位釘?shù)恼郫B通道11。由于船底氣墊在滿載貨物的壓縮下有約0.3kg/ cm2的壓強(qiáng)，所以兩船之間折疊通道的連接要采用擠壓橡皮密封。另外氣壓可使折疊通道 向上頂，為此兩船分別在緊挨通道頂部，裝幾根天花板棍限制上頂，兩船的天花板棍成 叉指分布，其長(zhǎng)短要滿足既能阻擋折疊通道上頂，還不妨礙船轉(zhuǎn)彎。方方整整的標(biāo)準(zhǔn)化氣墊船，不能作船隊(duì)的頭船，每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)氣墊船隊(duì)都加有一條 特別設(shè)計(jì)的艏船，他要完成以下功能①船頭外形能引導(dǎo)水流氣流使其處于阻力最小狀 態(tài)；②有捆綁、收集卷繞牽引纜繩裝置；③裝載蓄電池氣泵，對(duì)船底補(bǔ)氣(最好自動(dòng)對(duì) 氣墊檢測(cè)后，再控制補(bǔ)氣)；④在每條船上裝漏水檢測(cè)傳感器，集中到艏船用無(wú)線電自 動(dòng)報(bào)警求救；⑤當(dāng)河道彎多彎急時(shí)可考慮增加舵和舵手。采用連續(xù)不停運(yùn)運(yùn)行模式可做到能耗最省，運(yùn)量最大，貨物到達(dá)時(shí)間最短。。 所謂連續(xù)不停運(yùn)，就是航道上船的密度為頭尾相接，運(yùn)行中不會(huì)出現(xiàn)走走停停。應(yīng)該 說這是相當(dāng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程問題。這里面有貨物流的組織調(diào)度問題，也有橋梁、水壩攔 路、航道變淺問題。下面提幾個(gè)過水壩不停運(yùn)的方案。其基本思路是用一對(duì)(或幾對(duì)) 棧橋式活動(dòng)水槽15 (見圖7)斜搭在水壩16上，構(gòu)成斜坡，水槽的坡度隨壩內(nèi)的水位上升 或下降，兩水槽的寬度比標(biāo)準(zhǔn)氣墊船稍寬，只要在水槽中裝上少量水就能使船浮起來(lái)， 我們把用水不多又能使船浮起的水槽(不一定是斜槽)稱之為“少水模式船槽”。要過 水壩的船隊(duì)就要沿著一對(duì)對(duì)少水模式船槽斜坡，分別由拉牽小系統(tǒng)拉上(下)水壩。拉牽 小系統(tǒng)，一邊掛著要上壩的船隊(duì)，另一邊掛著要下壩的船隊(duì)。由于兩邊都是標(biāo)準(zhǔn)化船， 而且每條船的載重也差不多。上下聯(lián)運(yùn)的拉牽小系統(tǒng)兩邊荷重基本平衡，也就是說在理想狀況下，下坡船隊(duì)將勢(shì)能全部用作牽動(dòng)上坡船隊(duì)，拉牽小系統(tǒng)就不需要為克服重力而 作功，僅僅只要克服系統(tǒng)自身的摩擦力就行。所以這是一個(gè)耗水不多(與船閘相比)、既 不停運(yùn)、又節(jié)能的好方案。圖7示出了浮箱升降式棧橋水槽方案，圖中15為棧橋式水槽，他的一頭支撐 (可旋轉(zhuǎn))在引槽17(建立河床上，引槽水槽與棧橋水槽對(duì)應(yīng))上，另一頭支撐(可滑 動(dòng))在兩個(gè)浮箱14上。浮箱隨壩內(nèi)水位而升降，并帶動(dòng)15改變斜坡坡度，同時(shí)帶動(dòng)斜 坡水槽入水口的高度跟隨水位而升降，使入水量基本不變(少水模式)。在棧橋水槽槽 底還安裝有滾動(dòng)軸，在水流不穩(wěn)定時(shí)可支撐船底繼續(xù)滾動(dòng)前進(jìn)。圖中16為水壩壩體， 有一個(gè)與15匹配的缺口，對(duì)于運(yùn)河水壩這個(gè)缺口 5米深(即雨季旱季水位差)可能就夠 了。若相應(yīng)的棧橋水槽長(zhǎng)度為30米，則水槽坡度就可以在0° 10°范圍內(nèi)隨壩內(nèi)水位 自動(dòng)升降。這里講的匹配是指如何防止水從水槽15與缺口之間大量泄漏，解決辦法有二 個(gè)其一是浮箱下面緊帶著水間；其二是中間加建筑把缺口延伸至引槽15，這樣棧橋水 槽15下面的三角區(qū)內(nèi)就充滿水，為此要求缺口壁比較平直光滑，同時(shí)棧橋水槽兩邊加橡 皮以減少泄漏。棧橋水槽下有水要上頂，對(duì)棧橋水槽的負(fù)荷受力帶來(lái)有利影響。本方案 適合壩體不高的場(chǎng)合。對(duì)于壩體較高的長(zhǎng)江三峽大壩，建議采用圖8方案。圖上所標(biāo)尺 寸建立在壩高175米，坡度10度左右的基礎(chǔ)上，條件允許應(yīng)盡量減小坡度。由于圖面幅 度的限制，圖中采用運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖方式表現(xiàn)，圖8中15就是圖7中的15。可見本方案中 采用了四套棧橋式水槽。這四套水槽分別由四個(gè)螺旋副18，用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，控制其在相 應(yīng)滑槽中上下移動(dòng)，組成了豐水期上下60米的活動(dòng)范圍，以及枯水期再向下45米活動(dòng)范 圍。這樣設(shè)計(jì)是為減小水的泄漏量(尤其枯水期)，同時(shí)可減輕運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和制造壓 力。在枯水期，壩體缺口高出水面，得用抽水機(jī)向兩個(gè)斜坡供水，向庫(kù)區(qū)坡面的水回流 庫(kù)區(qū)，另一面坡耗水量(仍為少水模式)與豐水期相同。
需要強(qiáng)調(diào)，“少水模式船槽”還有其他用處第一，在梯級(jí)水壩配合下，可以 使河流通航里程向更上游延伸；可以恢復(fù)類似渭河一樣的長(zhǎng)年有水但水量小的河流通航 能力(唐朝時(shí)運(yùn)河到長(zhǎng)安)；第二，用斜坡水槽暫時(shí)讓船爬上岸，然后在陸地上的少水船 槽(也可能在隧洞水槽、河邊高架水槽)中走一段，再下坡回原河流的方案?？梢杂迷趦?條河流的航道就近對(duì)接上，比如在湖北荊州地段連通漢江長(zhǎng)江航道，縮短入川航程；可 以用在河流Ω大轉(zhuǎn)彎的航道截彎取直上；也可以解決黃河壺口瀑布景點(diǎn)與通航的矛盾， 從而打通黃河在這一地區(qū)的航道。本方案的通俗說法是在陸地上搭一個(gè)走船的便道，而 不影響原河流的功能。此便道用水量不大，盡是用地表水，實(shí)在不行抽航道水。特別要 說明的并不是處處要建槽，在水深的地方不用建槽，在水特別淺的地方向下挖挖，兩 邊筑個(gè)攔水提，把有限的水集中起來(lái)就可通航，這也是少水模式船槽。具體實(shí)施方法首先，要建立索道牽引網(wǎng)，這是一筆費(fèi)用很大的基建投入，但由 于是重大的節(jié)能、減碳排放項(xiàng)目，可以向國(guó)家、向世界銀行、向聯(lián)合國(guó)相關(guān)機(jī)構(gòu)申請(qǐng)資 助或貸款。標(biāo)準(zhǔn)化氣墊船應(yīng)該由用戶自備，初期可以用少量標(biāo)準(zhǔn)化船示范，同時(shí)索道也 拉牽相應(yīng)的非標(biāo)準(zhǔn)船，等大家都感到標(biāo)準(zhǔn)化氣墊船的優(yōu)勢(shì)之后，會(huì)逐步增加投入的。與 此同時(shí)，逐步提高拉牽速度，第一目標(biāo)是50公里/小時(shí)(有百公里潛力)。再配以貨物 的計(jì)算機(jī)組織調(diào)度及提升港口裝卸能力。那么內(nèi)河船運(yùn)就有能力超過鐵路、公路。而內(nèi) 河船運(yùn)低基建費(fèi)用、低能耗、低運(yùn)營(yíng)成本是鐵路、公路無(wú)法相比的。
權(quán)利要求
1.一種鋼絲索道船舶拉牽系統(tǒng)，由很多個(gè)獨(dú)立的短距離的拉牽小系統(tǒng)組成長(zhǎng)距離系 統(tǒng)，每個(gè)小系統(tǒng)包括鋼絲索，主動(dòng)輪輪盤，被動(dòng)輪輪盤，纜繩自動(dòng)交接爪，索道道叉；其中，鋼絲索頭尾相連，鋼絲索上隔一定距離固定一個(gè)牽引船舶的索繩牽引桿；其中，主動(dòng)輪輪盤，由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，是牽引鋼絲索的動(dòng)力；其中，被動(dòng)輪輪盤，起固定鋼絲索和改變鋼絲索走向作用，與主動(dòng)輪配合，組成兩 邊同步牽上牽下的牽引小系統(tǒng)；其中，纜繩自動(dòng)交接爪，其上方抓的是索繩牽引桿，下方掛的是牽引船只的纜繩， 當(dāng)纜繩交接爪被帶至圖3的A位置時(shí)，交接爪將穿入導(dǎo)軌，直到導(dǎo)軌下降的B處，有一 光電檢測(cè)器檢到交接爪并用電磁力使棘爪脫鉤，爪鉤處于自由狀態(tài)；再繼續(xù)下去，纜繩 交接爪就與上游索道小系統(tǒng)完全脫離；然后爪鉤在重力和慣性力作用下，沿導(dǎo)軌自由滑 動(dòng)至C位置，此位置的導(dǎo)軌上裝有卡緊彈簧片，能暫時(shí)阻止爪鉤繼續(xù)前進(jìn)，爪鉤張口等 待下游索道上的索繩牽引桿的到來(lái)，下游索繩牽引桿到來(lái)后將推動(dòng)爪鉤向后移動(dòng)并掛上 棘爪，如A狀態(tài)，這樣爪鉤就緊緊抓住下游牽引桿，在鋼絲索的有力牽引下沖破C位置 上的彈簧片阻力而脫離導(dǎo)軌，轉(zhuǎn)入下游索道系統(tǒng)的正常牽引；至此完成了上下游兩個(gè)系 統(tǒng)的纜繩的自動(dòng)交接過程；其中，索道道叉，建立在纜繩自動(dòng)交接爪和導(dǎo)軌可上下、前后改變的基礎(chǔ)上，這樣 一來(lái)，上游下來(lái)的纜繩可以自動(dòng)轉(zhuǎn)交給在附近等待的另一個(gè)下游小系統(tǒng)，完成類似于鐵 路道叉功能。
2.—種標(biāo)準(zhǔn)化的節(jié)能氣墊船船隊(duì)，包括標(biāo)準(zhǔn)化氣墊船，折疊式氣墊密封通道，艏船；其中，標(biāo)準(zhǔn)化氣墊船，是一種無(wú)動(dòng)力、敞開式、方方整整的平底船，可以運(yùn)集裝箱 也可運(yùn)散貨；船艙中心涂上顯眼標(biāo)記，船四邊分隔開八個(gè)空艙；分布在四角的艙叫調(diào)平 衡艙，艙底設(shè)有人工控制的水閥，可以用水閥向四個(gè)平衡艙分別注水來(lái)校正裝貨后船體 的平衡和微調(diào)吃水線，使船隊(duì)吃水一致，其余四個(gè)空艙完全封閉以提高安全性；船兩 舷有比船底還深的剛性側(cè)壁，船底中心還有一條向下的龍骨，兩側(cè)壁與龍骨取齊，當(dāng)船 平放地面時(shí)三者就是支撐；船底底面用波紋玻璃鋼板，船體骨架用型鋼或環(huán)氧碳纖維、 環(huán)氧玻璃纖維成型；當(dāng)這種船裝滿貨，并調(diào)吃水、調(diào)平衡之后，就向船底充氣，使船底 形成一層氣墊，這層氣墊隔開了水與船底的接觸，船底在氣墊上走比在水上走阻力小約 八百倍；只要船體不發(fā)生大的傾斜，這一層不厚的氣墊將被密封在船底；行船后要對(duì)船 底補(bǔ)點(diǎn)氣，對(duì)于在內(nèi)河航行的寬體重載船來(lái)說，傾斜不大，因此補(bǔ)氣量不大、補(bǔ)氣能耗 極??；由于標(biāo)準(zhǔn)化氣墊船大多是大船隊(duì)運(yùn)行，每條船都很方整，因此在船尾兩舷各裝一 塊軟性拖板，蓋住前后船之間隙，就能消除船間水流渦流，使整個(gè)船隊(duì)都處于接近阻力 最小的層流狀態(tài)下運(yùn)行，達(dá)到進(jìn)一步節(jié)能的目的；當(dāng)然船頂加貨物蓋布也可減少風(fēng)阻； 在船幫上加“鯊魚皮” 一樣的覆蓋物還可減少3-5%的阻力；行船阻力減小為提高船速 創(chuàng)造條件；其中，折疊式氣墊密封通道，安裝在兩船船底之間，連接處用擠壓橡膠進(jìn)行氣壓密 封，并在兩船分別裝幾根天花板棍限制折疊通道上頂，兩船的天花板棍成叉指分布，其 長(zhǎng)短要滿足既能阻擋折疊通道上頂，還不妨礙船轉(zhuǎn)彎；基于調(diào)平衡調(diào)吃水之后船隊(duì)所有船的吃水一致，有了密封折疊通道后，船隊(duì)船底氣墊連貫相通，阻力更小，更易統(tǒng)一補(bǔ) 氣；其中，艏船，每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)氣墊船隊(duì)都加有一條特別設(shè)計(jì)的艏船，他要完成以下功能 船頭外形能引導(dǎo)水流氣流使其處于阻力最小狀態(tài)；有捆綁、收集卷繞牽引纜繩裝置；裝 載蓄電池氣泵，對(duì)船底補(bǔ)氣，最好自動(dòng)對(duì)氣墊檢測(cè)后，再控制補(bǔ)氣；在每條船上裝漏水 檢測(cè)傳感器，集中到艏船用無(wú)線電自動(dòng)報(bào)警求救；當(dāng)河道彎多彎急時(shí)可考慮增加舵和舵 手。
3.一種浮箱升降式棧橋活動(dòng)水槽斜坡拉牽過水壩系統(tǒng)，包括引槽，棧橋活動(dòng)水槽，水壩，浮箱，拉牽小系統(tǒng)；其中，引槽，建在水壩下游河床上的斜坡水槽，分別有一升一降兩個(gè)水槽，兩水槽 的寬度比標(biāo)準(zhǔn)氣墊船稍寬，只要在水槽中裝上少量水就能使船浮起來(lái)，我們把用水不多 又能使船浮起的水槽稱之為“少水模式船槽”；其中，棧橋活動(dòng)水槽，其水槽寬度與引槽相同，也是少水模式，棧橋的一頭支撐在 引槽上，可旋轉(zhuǎn)；另一頭支撐在浮箱上，可滑動(dòng)；棧橋水槽槽底裝有滾動(dòng)軸，在水流不 穩(wěn)定時(shí)可支撐船底繼續(xù)滾動(dòng)前進(jìn)；其中，水壩，向下開一個(gè)與棧橋水槽匹配的缺口，匹配是防止水從水槽與水壩間隙 大量泄漏，辦法有二其一是浮箱下面緊帶著水間；其二是中間加建筑把缺口延伸至引 槽，并要求缺口壁平直光滑，同時(shí)水槽兩邊加橡膠以減小泄漏；其中，浮箱，承擔(dān)棧橋水槽坡度隨壩內(nèi)水位升降功能，同時(shí)調(diào)節(jié)流入水槽的水量， 維持少水模式運(yùn)行；其中，拉牽小系統(tǒng)，要過水壩的船隊(duì)就要沿著一對(duì)對(duì)少水模式船槽斜坡，分別由拉 牽小系統(tǒng)拉上、拉下水壩；拉牽小系統(tǒng)，一邊掛著要上壩的船隊(duì)，另一邊掛著要下壩的 船隊(duì)；由于兩邊都是標(biāo)準(zhǔn)化船，而且每條船的載重也差不多，上下聯(lián)動(dòng)的拉牽小系統(tǒng)兩 邊荷重基本平衡，也就是說在理想狀況下，下坡船隊(duì)將勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為對(duì)上坡船隊(duì)的牽 引，拉牽小系統(tǒng)就不需要為克服重力而作功，僅僅只要克服系統(tǒng)自身的摩擦力就行。
4.一種船隊(duì)沿斜坡少水模式船槽拉牽過三峽大壩系統(tǒng)，包括引槽，棧橋活動(dòng)水 槽，水壩，控制棧橋升降機(jī)構(gòu)，拉牽小系統(tǒng)；其中，引槽，建在水壩下游河床上的斜坡水槽，分別有一升一降兩個(gè)水槽，兩水槽 的寬度比標(biāo)準(zhǔn)氣墊船稍寬，只要在水槽中裝上少量水就能使船浮起來(lái)；引槽水槽與大壩 相應(yīng)缺口對(duì)接；其中，棧橋活動(dòng)水槽，其水槽寬度與引槽相同，也是少水模式，本系統(tǒng)采用多個(gè)棧 橋水槽，其中一個(gè)棧橋的一頭支撐在引槽與壩體結(jié)合部，可旋轉(zhuǎn)；另一頭支撐在控制棧 橋升降機(jī)構(gòu)上，可滑動(dòng)；其余棧橋水槽兩頭都支撐在升降機(jī)構(gòu)上；棧橋水槽槽底裝有滾 動(dòng)軸，在水流不穩(wěn)定時(shí)可支撐船底繼續(xù)滾動(dòng)前進(jìn)；其中，水壩，向下開一個(gè)與棧橋水槽匹配的缺口，匹配是防止水從水槽與水壩間隙 大量泄漏；大壩缺口斷面做成前高后低，與四套棧橋式水槽及四個(gè)升降機(jī)構(gòu)配合，組成 了豐水期上下60米的活動(dòng)范圍，以及枯水期再向下45米活動(dòng)范圍；這樣設(shè)計(jì)是為減小水 的泄漏量，尤其枯水期，同時(shí)可減輕運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和制造壓力；在枯水期，壩體缺口 高出水面，得用抽水機(jī)向兩個(gè)斜坡供水，向庫(kù)區(qū)坡面的水回流庫(kù)區(qū)，另一坡面耗水量與豐水期相同；其中，控制棧橋升降機(jī)構(gòu)，是螺旋副機(jī)構(gòu)，由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，控制棧橋在滑槽中升降；其中，拉牽小系統(tǒng)，要過水壩的船隊(duì)就要沿著一對(duì)對(duì)少水模式船槽斜坡，分別由拉 牽小系統(tǒng)拉上、拉下水壩；拉牽小系統(tǒng)，一邊掛著要上壩的船隊(duì)，另一邊掛著要下壩的 船隊(duì)；由于兩邊都是標(biāo)準(zhǔn)化船，而且每條船的載重也差不多，上下聯(lián)動(dòng)的拉牽小系統(tǒng)兩 邊荷重基本平衡，也就是說在理想狀況下，下坡船隊(duì)將勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為對(duì)上坡船隊(duì)的牽 引，拉牽小系統(tǒng)就不需要為克服重力而作功，僅僅只要克服系統(tǒng)自身的摩擦力就行。 5. 一種少水模式船槽陸地行船便道，包括 斜坡少水船槽，陸地少水船槽，拉牽小系統(tǒng)；其中，斜坡少水船槽，建立在河床與河岸之間；可以用斜坡少水船槽暫時(shí)讓船爬上 岸，然后在陸地上的少水船槽中走一段，再下坡回原河道走；其中，陸地少水船槽，可以像高速公路一樣在河邊、在地面、在隧洞中建少水船 槽，可以是高架的；少水船槽的用水盡量用地表水，實(shí)在不行抽航道的水，用水量不 大；特別要說明的并不是處處要建槽，在水深的地方不用建槽，在水特別淺的地方向 下挖挖，兩邊筑個(gè)攔水提，把有限的水集中起來(lái)就可通航，這也是少水模式船槽；其中，拉牽小系統(tǒng)，要上岸、下岸的船隊(duì)就要沿著一對(duì)對(duì)少水模式船槽斜坡，分別 由拉牽小系統(tǒng)拉上、拉下；拉牽小系統(tǒng)，一邊掛著要上岸的船隊(duì)，另一邊掛著要下岸的 船隊(duì)；由于兩邊都是標(biāo)準(zhǔn)化船，而且每條船的載重也差不多，上下聯(lián)動(dòng)的拉牽小系統(tǒng)兩 邊荷重基本平衡，也就是說在理想狀況下，下坡船隊(duì)將勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為對(duì)上坡船隊(duì)的牽 引，拉牽小系統(tǒng)就不需要為克服重力而作功，僅僅只要克服系統(tǒng)自身的摩擦力就行；陸 地拉牽系統(tǒng)與權(quán)利1相同。
全文摘要
索道纜繩拉牽式內(nèi)河航運(yùn)系統(tǒng)包括用索道拉牽代替螺旋槳推進(jìn)；用在船底加氣墊的氣墊船代替原先的內(nèi)河船；用斜坡拉牽過水壩替代“船閘”過水壩等。宋代名畫“清明上河圖”真實(shí)地描繪了岸上拉牽的人力只是搖槳的一半的事實(shí)。用現(xiàn)代鋼絲索道拉牽無(wú)論在牽引力和速度上都遠(yuǎn)超過人力拉牽，用拉牽代替螺旋槳推進(jìn)，不單節(jié)能50％，河道上不再有油污、船下無(wú)螺旋槳，無(wú)論對(duì)人對(duì)魚都有益處。采用在船底加氣墊技術(shù)，使船底在空氣上走比船底在水上走的阻力減小約800倍。有氣墊，船的阻力減小近一倍(又節(jié)能50％)。行船阻力減小為提高船速創(chuàng)造條件。采用“少水模式船槽”斜坡拉牽過水壩模式，替代“船閘”過水壩模式，是一個(gè)耗水不多(與船閘相比)、既不停運(yùn)、又節(jié)能的好方案。
文檔編號(hào)B63B21/56GK102020001SQ20091002391
公開日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2009年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月14日
發(fā)明者楊金玉 申請(qǐng)人:楊金玉