带自反馈稳定系统的抗倾覆水力式升船机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种水力式升船机及方法，具体来说是一种带承船厢自反馈稳定系统且具有抗倾覆能力的水力式升船机及方法，属于通航建筑领域。
【背景技术】
[0002]水力式升船机是一种新型升船机，专利申请号为:99116476.8的中国专利虽然公开了一种水力式升船机的基本结构，即:在容纳承船厢的船闸室两侧分别设置多个与船闸室分隔且相互间连通的可充、放水的竖井，每个竖井中设置浮筒，多个浮筒通过对应的钢绳、卷筒、滑轮与承船厢多个部位相连(即在承船厢上形成多个吊点)，向竖井充水时浮筒上升、承船厢下降，反之承船厢上升，从而完成水力驱动式升船或降船。但由于没有给出能够解决水力式升船机承船厢在受到不均衡荷载情况下具有抗倾覆作用的技术方案，因此至今没有得到推广和应用。就湿式过坝类升船机而言，由于其是直接将水注入承船厢中，再在承船厢的水中停泊船舶，使停泊的船舶同承船厢一同升或降，因此当承船厢处于理想的水平状态，即承船厢结构及设备、水体荷载重心均位于承船厢的几何中心，且运行过程中没有外来不平衡荷载的干扰，使水体保持绝对静止状态时，承船厢不会出现倾斜的问题。但是，实际运行中承船厢不可避免地会受到诸多不平衡荷载的影响，而引起局部失稳，导致承船厢内水体波动，进而导致承船厢出现倾斜后，倾斜的承船厢又助推其内的水体发生更大的波动，而使水体荷载重心严重偏移，加上水体的流动性和水往低处流的特性，导致承船厢倾斜并继续放大，最终引发升船机失稳后的倾覆安全事故。因此，若不解决水力式升船机因局部失稳而最终导致倾覆的问题，则水力式升船机就没有实用价值。
[0003]具体分析如下:
[0004]承船厢无水与承船厢有水最直观的区别就是升船机系统所受的荷载不同，解决承船厢倾覆问题首先要分析承船厢装载水体后，水体荷载给升船机运行带来的影响。在承船厢无水的工况下，无论承船厢处于倾斜、还是处于水平状态，承船厢结构及设备荷载重心都不会发生重大变化，承船厢作用在吊点上的荷载也基本一致。在承船厢有水的工况下，当承船厢处于理想的水平状态时，承船厢结构及设备、水体荷载重心处于中心，作用在各吊点上的荷载相等;但当承船厢出现倾斜的状态时，因承船厢的水体荷载发生了偏移，致使承船厢结构及设备、水体荷载重心都发生变化，承船厢作用在各吊点上的荷载也随之改变，因此就出现了承船厢倾斜的正反馈现象，这是所有钢丝绳悬吊的升船机都会面临的问题。
[0005]结合承船厢有水倾斜正反馈现象、承船厢有水与承船厢无水分析可知，在承船厢有水的工况下，一旦承船厢出现较小的倾斜，就会导致承船厢内水体波动，破坏承船厢各吊点的受力平衡，尤其在水体自高往低处瞬间流动的情况下又助推承船厢产生更大的倾斜，进而导致钢丝绳、同步轴系统产生变形，而当钢丝绳、同步轴系统变形后又反过来加重承船厢的倾斜度，如此产生一个承船厢受力不平衡—水力助推承船厢倾斜—钢丝绳/同步轴系统变形—加重承船厢倾斜的正反馈现象，最终导致承船厢有水倾覆的问题。
[0006]通过上述分析可知:在承船厢有水的工况下，不可避免地会产生承船厢倾斜，因此必须研究新的技术方案来解决升船机承船厢有水倾斜的问题。
【发明内容】
[0007]本发明通过对水力式升船机倾覆问题的深入研究，结合水力式升船机基本原理及结构，尤其是针对现有水力式升船机承船厢存在的带水倾斜问题，提出了一种带自反馈稳定系统的抗倾覆水力式升船机及自反馈稳定系统的设置方法。
[0008]本发明在原有水力式升船机的主动抗倾覆机械同步系统、稳定均衡水力驱动系统基础上，增加承船厢自反馈稳定系统，从而构成一种具有抗倾覆功能的水力式升船机。并通过这些系统及其联合作用解决水力式升船机承船厢因载水倾斜而无法正常升降运行的问题。
[0009]本发明通过下列技术方案完成:一种带自反馈稳定系统的抗倾覆水力式升船机，包括设置于船闸室中的承船厢，与承船厢相连的主动抗倾覆机械同步系统、稳定均衡水力驱动系统、自反馈稳定系统，所述自反馈稳定系统包括对称设置在船闸室侧壁上的导轨，对称设置在承船厢上下部、并与船闸室侧壁上的导轨相配接的多个导轮，其特征在于每一个导轮均通过支撑机构固定在承船厢上，所述支撑机构包括与承船厢相连的底座，铰接在底座上的支架，固定在支架与底座之间的柔性件，设置在柔性件外侧的限位挡件，设置在支架上并沿导轨滚动的导轮;通过上述主动抗倾覆机械同步系统、稳定均衡水力驱动系统、承船厢自反馈稳定系统联合共同作用，解决水力式升船机承船厢载水倾斜，无法正常升降运行的问题，提高了水力式升船机的总体抗倾覆能力，保障水力式升船机安全、稳定、可靠运行。
[0010]所述支架为两块相对设置的三角板，该三角板的直角处通过铰轴固定在底座内侧的凸块上，水平外端与底座之间设置柔性件，具体为弹簧，直角上端通过轮轴将导轮固定在两块三角板之间，以便导轮沿导轨滚动的过程中，遇到不平整的导轨时，通过柔性件使支架绕铰轴摆动而缓解导轨不平整带来的颠簸，同时通过导轨与导轮的配接，自动提供抗倾覆扭矩，以对承船厢进行主动纠偏，防止承船厢倾斜。
[0011]所述导轨沿船闸室两侧内壁分别设置两根，共四根，每一根导轨的左右两侧壁与承船厢上部的两个支撑机构、下部的两个支撑机构，共四个支撑机构相配接，当承船厢受到不平衡荷载而导致承船厢出现倾斜后，通过导轨与导轮的配接，自动提供抗倾覆扭矩，以对承船厢进行主动纠偏，防止承船厢倾斜，并对产生的倾斜进行限位，防止承船厢倾斜量继续增大，使水力式升船机稳定安全可靠运行。
[0012]所述导轨的左右两侧壁上对应地设置水平板或直角板，该水平板或直角板的侧板与承船厢上部的两个支撑机构、下部的两个支撑机构，共四个支撑机构相配接，以提高导轨的平整度。
[0013]所述主动抗倾覆机械同步系统包括与船闸室中的承船厢两侧的多个部位相连的多根钢绳，多根钢绳的另一端分别绕过对应的设置在顶部的卷筒以及设置在竖井中浮筒上的滑轮固定在竖井的顶部，多个卷筒之间通过同步轴及联轴器相连；
[0014]所述多个卷筒及联轴器和同步轴分别与承船厢两侧的钢绳相对应的设置成两排，两排之间通过伞齿对及联轴器连接有横向同步轴，构成矩形框连接，以通过同步轴、横向同步轴的微量变形对承船厢主动产生抗倾覆力矩;所述主动抗倾覆机械同步系统的每一卷筒上均设有常规制动器，以便在船厢倾斜量或同步传动扭矩达到设计值时，通过制动器锁定对应卷筒，保障升船机整体安全，以便在承船厢受到不平衡荷载作用下出现倾斜时，能通过主动抗倾覆机械同步系统的微量变形对承船厢主动产生抗倾覆力矩，达到控制承船厢倾斜量和降低同步轴扭矩的目的，并在船厢倾斜量或同步系统扭矩达到设计值时，通过主动抗倾覆机械同步系统设置的制动器锁定卷筒，保障升船机整体安全。
[0015]所述稳定均衡水力驱动系统包括竖井、设置在竖井中的浮筒、带输水阀的输水主管，下端与输水主管相连的多根分支水管，多根分支水管由下部的直管、中部的转角管和/或分叉管以及上部的直管构成，且上部的直管出水端置于对应的竖井底部，并在直管出水端设置有消能工，各个竖井之间通过水位平衡廊道相连。
[0016]所述浮筒底部设为120°的锥体，且竖井与浮筒之间的间隙比保持在0.095?0.061之间，以提高水力稳定均衡系统的水动力特性变化及水动力输出的稳定性。
[0017]所述消能工包括间隔地在竖井底部并沿直管出水端端口周边设置的立杆，设置在立杆上端的水平档板，以便向上冲的水在水平挡板作用下只能向下再经立杆之间的空隙进入竖井中，从而降低出水水流速度，消除水能量，减缓水流冲击力，改善浮筒底部水流条件，避免水流直接冲击浮筒底部而引起浮筒晃动。
[0018]所述稳定均衡水力驱动系统还包括设置在分支水管转角处的第一阻力均衡件或/和分叉管处的第二阻力均衡件、分别设置在输水主管输水阀阀前的环向