一种高水头船闸闸门防撞装置及防撞方法与流程

本发明涉及水运船闸设备，尤其是涉及一种高水头船闸闸门防撞装置及防撞方法。

背景技术：

1、船闸是水利枢纽工程的主要通航建筑之一，为保障其安全高效的运行，一些大型船闸设置有防撞警戒装置，防撞警戒装置安装于船闸人字门之前，目的在于防止或尽量减轻因驾驶员的失误或船舶故障而致使船舶向船闸人字门滑行造成冲撞人字门损坏船闸设备的事故。大部分船闸防撞警戒装置着重于警戒警示作用，防撞作用功能不足，因未设置有消能装置，一旦发生船舶冲撞防撞警戒装置事件，巨大的冲击力甚至可能会损坏闸墙闸槽类的水工建筑物。

2、申请号为cn202222907489.3的专利公开一种重力消能式船闸闸门防撞装置，包括消能配重组件、浮筒机架、双卷筒卷扬机和拦阻链索，消能配重组件、浮筒机架和双卷筒卷扬机在船闸两侧闸墙顶部和闸槽内对称分布，成对出现，由拦阻链索连接；双卷筒卷扬机包括配重提升卷筒、拦阻链卷筒和离合器，配重提升卷筒上设有配重提升大齿轮，拦阻链卷筒上设有拦阻链大齿轮，配重提升大齿轮与配重提升小齿轮啮合，拦阻链大齿轮与拦阻链小齿轮啮合，配重提升小齿轮和拦阻链小齿轮通过离合器相连；消能配重组件包括配重提升链，配重提升链穿过浮筒机架连接配重提升卷筒，在配重提升链上设置防过载挂锤；拦阻链索包括用于拦截失速船舶的拦阻链，拦阻链穿过浮筒机架连接拦阻链卷筒。

3、申请号为cn201420008832.3的专利公开一种阻尼机式拦船装置，它包括阻尼机、钢丝绳和浮桶，两台阻尼机相对安装在两岸的钢筋混凝土基础上，横跨河道的钢丝绳两端分别固定并预绕一定长度在阻尼机上，河道内的钢丝绳上连接浮桶，整体构成拦船装置。

4、但是，上述技术方案中的结构形式适用于低水头船闸，因通过下放钢丝绳到闸室底部来保证船舶的出闸通航，若用于高水头船闸，则会增加钢丝绳长度，同样会增加闸室顶部卷扬机构的体积，增大成本，因钢丝绳过长，大部分钢丝绳处于水下，不利于钢丝绳使用寿命，若发生船舶碰撞，带水钢丝绳通过收卷至卷扬机构上，进而影响到整个卷扬装置的使用寿命，且拦阻锁链拦阻消能时，因钢丝绳的连接方式连带整个装置受力点过多，使闸墙顶部卷扬机构的故障率更高。同样因钢丝绳过长使卷扬装置的起升和下降时间过长，影响整个船闸的过闸效率。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了提供一种高水头船闸闸门防撞装置及防撞方法，适用于高水头船闸闸门防撞。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种高水头船闸闸门防撞装置，包括浮筒机构、双联卷扬机构、动滑轮组件、配重消能组件和拦阻钢丝绳；

3、所述浮筒机构在船闸两侧闸槽对称分布，成对出现；

4、所述双联卷扬机构、动滑轮组件位于浮筒机构上方，在船闸两侧对称分布，成对出现，双联卷扬机构布置于闸槽顶部，动滑轮组件位于双联卷扬机构下方且与双联卷扬机构连接；

5、所述配重消能组件位于浮筒机构下方，布置于闸槽底部，在船闸两侧对称分布，成对出现；

6、所述拦阻钢丝绳横跨闸室经浮筒机构转向连接动滑轮组件，再经动滑轮组件转向连接至配重消能组件上。

7、优选地，所述浮筒机构包括浮筒、机架和机架定滑轮；

8、所述机架设置在浮筒上，机架定滑轮转动设置在机架上，拦阻钢丝绳横跨闸室经浮筒机构的机架定滑轮转向连接动滑轮组件。

9、进一步优选地，所述浮筒机构还包括滑轨支垫、导轮、机架定滑轮轴座、机架定滑轮轴；

10、所述滑轨支垫设置在机架前后，导轮设置在机架两侧，机架中间安装机架定滑轮，机架定滑轮与机架定滑轮轴连接，机架定滑轮轴一端铰支在机架上，另一端设置在机架定滑轮轴座上。

11、更进一步优选地，所述浮筒机构还包括机架定滑轮铰支座轴和机架定滑轮铰支座；

12、所述机架定滑轮轴靠近机架定滑轮铰支座端开有轴孔，穿有机架定滑轮铰支座轴，构成铰支结构，机架定滑轮轴座内轴孔开有一定间隙的腰圆孔，使得机架定滑轮轴有一定移动空间，当拦阻钢丝绳受到撞击时，机架定滑轮轴能有一定摆动角度，防止机架定滑轮与机架定滑轮轴配合处受力过大。

13、优选地，所述双联卷扬机构包括双联卷筒、卷筒轴、卷扬钢丝绳、卷扬定滑轮轴、卷扬定滑轮、驱动制动组件和卷扬机构底座；

14、所述双联卷筒通过卷筒轴转动设置在卷扬机构底座上，卷扬定滑轮通过卷扬定滑轮轴转动设置在卷扬机构底座上，双联卷筒连接驱动制动组件，卷扬钢丝绳两端固定在双联卷筒上并绕设在动滑轮组件和卷扬定滑轮上。

15、进一步优选地，所述动滑轮组件包括左滑轮、中间滑轮、右滑轮和动滑轮轴；

16、所述左滑轮、中间滑轮和右滑轮相邻并排穿于同一动滑轮轴上，左滑轮和右滑轮通过卷扬钢丝绳连接双联卷筒和卷扬定滑轮，中间滑轮上绕设拦阻钢丝绳。

17、更进一步优选地，所述动滑轮轴两端分别伸出左滑轮和右滑轮，浮筒机构顶部设有动滑轮支座，动滑轮轴能与动滑轮支座碰撞卡合形成机械自锁机构。

18、进一步优选地，所述驱动制动组件包括依次连接的电机、制动器、减速箱，双联卷筒与卷筒轴通过键连接，卷筒轴与联轴器连接，联轴器连接于减速箱低速输出端，减速箱高速输入端与电机连接，中间有制动器控制转速。

19、更进一步优选地，所述电机为可正反转的电机。

20、进一步优选地，所述双联卷筒上设有荷重仪。

21、进一步优选地，所述双联卷筒上设有限位装置。

22、本发明中，卷扬机构底座位于闸槽顶部，固定在闸槽两侧的闸墙顶，即双联卷扬机构布置于闸槽(闸墙)顶部。

23、优选地，所述船闸闸门防撞装置还包括控制组件，控制组件连接荷重仪、限位装置、电机、制动器。

24、进一步优选地，所述控制组件包括plc控制器。

25、优选地，所述配重消能组件包括钢丝绳转接环、一级配重块、二级配重块，两级配重块之间通过铁链连接，拦阻钢丝绳通过钢丝绳转接环连接转换至配重消能组件上。

26、优选地，所述拦阻钢丝绳为柔性钢丝绳，比如公称抗拉强度为1960mpa的6×37s+iwr型钢丝绳。

27、一种高水头船闸闸门防撞方法，使用上述进行，包括以下步骤：

28、下行第一排进闸船舶由于未及时制动与拦阻钢丝绳发生轻微碰撞时，冲击力经过浮筒机构传递至动滑轮组件再连接到配重消能组件上，当冲击力还无法提升配重消能组件时，船舶碰撞拦阻钢丝绳产生的动能转化为钢丝绳的弹性势能，实现拦截失速船舶；

29、或者，船舶由于制动故障或者误操作撞向拦阻钢丝绳，当冲击力达到开始提升配重消能组件时，拦阻钢丝绳被拉长，配重消能组件被提起，若冲击力过大，浮筒机构被一同提升出水面，直至浮筒机构卡合在动滑轮组件上停止并形成机械自锁，碰撞产生的动能大部分转化为配重消能组件的重力势能，直至动能全部转化，失速船舶在闸门前停止，配重消能组件因重力下降回复直至闸槽底，失速船舶退回到闸室防撞警戒线以内，实现闸门防撞后自动回复功能。

30、本发明针对现有大部分的船闸防撞警戒装置着重关注于警戒警示作用，而防撞作用功能不足，因未设置有消能装置，一旦发生船舶冲撞防撞警戒装置事件，巨大的冲击力甚至可能会损坏闸墙闸槽类的水工建筑物，虽然也有一部分船闸闸门防撞装置设置有消能机构，但更适合于低水头船闸。本发明针对现状，设计出既能适应于高水头船闸，也设置有消能机构的防撞装置。

31、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

32、1.本发明装置安全可靠，设计了配重消能组件，把失速船舶的动能转化为配重消能组件的重力势能，可有效地避免了船闸闸门被误操作的船舶碰撞，保护船闸闸门的安全，提高了船闸结构设备的安全性。

33、2.本发明装置原理易懂，结构简单，通过双联卷扬机构与动滑轮组件连接卷扬钢丝绳来提升和下放浮筒机构，当拦阻钢丝绳发生船舶碰撞时，拦阻钢丝绳经浮筒机构上的定滑轮转向到动滑轮组件的中间滑轮再提升配重消能组件以达到消能目的，结构更简单，在高水头船闸上，保证净空高度的前提下，浮筒机构无需放下至水面，节约时间，提升船舶过闸效率，延长钢丝绳的使用寿命。

34、3.本发明装置有自动恢复功能，且恢复快速便捷，维保检修方便。在防撞能力设计范围内，失速船舶的动能转化为配重消能组件的重力势能，随着撞击船舶的后退，拦阻钢丝绳逐渐恢复拦船状态，配重消能组件的配重块缓慢下放恢复原状。

35、4.本发明装置的拦阻钢丝绳是柔性钢丝绳，在船舶与拦阻钢丝绳发生碰撞时，船舶动能一部分转化为柔性钢丝绳的弹性势能，具有一定缓冲能力，且可恢复性强，保证了结构的完整性和较好的拦截效果。

36、5.本发明装置的浮筒机构，具有准确定位拦阻水面和使拦阻钢丝绳转向功能，当将拦阻钢丝绳和浮筒机构下放到一定高程，因浮筒机构浮力作用反馈回荷重仪信号，以此来设定在水面的拦截高度，实现拦钢丝绳准确在水面位置的准确定位。

37、6.本发明具有结构简单，安全可靠，保证通航效率，维保检修方便，成本不高，适用于高水头船闸闸门防撞等优点。重力消能式船闸闸门防撞装置若在高水头船闸中运用，会增加钢丝绳长度，以及增大卷扬机构的体积，带水钢丝绳通过收卷至卷扬机构上，进而影响到整个卷扬装置的使用寿命等。本发明中动滑轮组件有效的避免了传动机构的钢丝绳涉水，保障了驱动部件的整体使用寿命；同时动滑轮组件中的中间动滑轮升降高度为一倍时，则浮筒机构的升降高度为两倍，有效的增大了浮筒机构的升降高度和效率，十分适用于高水头船闸水位落差大的情况。