按照承船厢的工作条件,可将升船机分为干式和湿式两类。干式也称干运,是指将船舶置于无水的承船厢内承台上运送;湿式又称湿运,是指船只浮于有水的承船厢内运送。由于干运时船舶易于碰损,故目前已较为少用。
按承船厢的运行线路,一般将其分为垂直升船机和斜面升船机两大类。垂直升船机,是利用水力或机械力沿铅直方向升降,使船只过坝;而斜面升船机,船只过坝时的升降方向(运行线路)则是沿斜面进行的。下面仅对这两类升船机的特点予以简介。
(一)垂直升船机
垂直升船机按其升降设备特点,可以分为提升式、平衡重式和浮筒式等形式。
1.提升式升船机
提升式升船机类似于桥式升降机,船只驶进船厢后,由起重机进行提升,经过平移,然后下降过坝。提升式升船机的主要特点是动力较大,一般只用于提升中小船只。如我国丹江口水利枢纽中就应用了这种垂直升船机,如图11-16所示。
2.平衡重式升船机
平衡重式垂直升船机,是利用平衡重来平衡承船厢的重量,如图11-17所示。提升动力仅用来克服不平衡重及运动系统的阻力和惯性力,运动原理与电梯相似。其主要优点是:可节省动力,过坝历时短、通航能力大、耗费电量小、运行安全可靠,进出口条件较好。但是工程技术较复杂,工程量较为集中,耗用钢材也较多。
图11-16 丹江口水利枢纽的垂直升船机(高程单位:m;尺寸单位:cm)
如德国的吕勒升船机,属于双船厢,单个船厢的长度100m,宽度12m,水深3.5m,载船吨位为1500t,其提升高度为37.8m,为目前世界上最大的平衡重式升船机。
3.浮筒式升船机(www.zuozong.com)
浮筒式升船机,其特点是将金属浮筒浸在充满水的竖井中,如图11-18所示,利用浮筒的浮力来平衡船厢的总重量,提升动力仅用来克服运动系统的阻力和惯性力。这种升船机的支承平衡系统简单,工作可靠。但是,提升高度因受到浮筒所需竖井深度的限制,其提升高度不宜太大,并且,一部分设备长期处于竖井的水下,检修较为困难。
目前世界上最大的浮筒式升船机,是德国亨利兴堡枢纽中的升船机,于20世纪60年代建成,其提升高度14.5m,承船厢尺寸90m×12m,厢内水深3.0m,可通过1350t的船只。
图11-17 平衡重式垂直升船机(单位:m)
图11-18 浮筒式垂直升船机
(二)斜面升船机
斜面升船机,是在斜坡上铺设升降轨道,将船舶置于特制的承船车中干运或在承船厢中湿运过坝,如图11-15所示。这种升船机按照运行方式不同,可以分为牵引式、自行式(或称自爬式);按照运送方向与船只行驶方向的关系,又可分为纵向行驶和横向行驶两种。其中,牵引式纵向行驶的升船机应用最为广泛。
斜面升船机一般由承船厢、斜坡轨道和卷扬设备等部分组成。为了减小牵引动力,斜面升船机多设置平衡重块。在我国丹江口水利枢纽中,由于落差大,若采用单一的垂直升船机、斜面升船机或船闸方案,工程量都较大,同时考虑到近期货运量较小,经过比较,选用了垂直升船机与斜面升船机相结合的方式,船厢干湿两用,曾干运过300t的驳船和湿运过150t的驳船。
目前,世界上运载量最大、提升最高的斜面升船机,是俄罗斯的克拉斯诺雅尔斯克斜面升船机,其最大提升高度达118m,可以运载2000t的船舶。
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