浮筒式垂直升船机论文.docx

浮筒式垂直升船机论文从十九世纪末到二十世纪六十年代德国人设计建造了好几座浮筒式垂直升船机。如1899年建成的亨利兴堡老升船机（Henrichenburg）1938年建成的罗特塞升船机（Rothensee）1962年建成的亨利兴堡新升船机（Henrichenburg/Waltrop)。亨利兴堡老升船机图中近处为罗特塞升船机亨利兴堡新升船机浮筒式垂直升船机适用于升程不高的升船机工程因为升程高需在下游河床高程以下修建很深的竖井不但受地质条件约束还会给工程带来许多麻烦。据说尼德芬诺（Niederfinow）升船机曾准备选用浮筒式垂直升船机方案因亨利兴堡老升船机运行几十年没出什么事故运行安全可靠。但最终没被选用主要原因是地质条件差修建深竖井有困难。尼德芬诺升船机升程37m如采用浮筒式垂直升船机方案需在下游河床高程以下修建90m深的竖井。浮筒式垂直升船机由上、下游闸首（含工作门、启闭机等）、导向柱、承船厢室、承船厢、浮筒、竖井、提升机构等组成。它与平衡重式垂直升船机的主要不同就是利用浮筒从水中获得浮力来抵消承船厢的重力而不是利用平衡重块。从而不需要设置数量众多的钢丝绳、滑轮、卷筒及平衡重块使承船厢变得十分简洁美观。其次是它采用螺母螺杆装置既作为升船机的提升装置又作为安全装置。现以亨利兴堡新升船机为例介绍浮筒式垂直升船机。亨利兴堡新升船机最大提升高度承船厢有效长度有效宽度船厢内水深能满足级欧洲型船舶通航。升船机活动部分总重约其中承船厢内水重厢体自重（金属结构及设备）两个浮筒及支架重。两只直径为高为的浮筒排水量共为其获得的浮力可抵消升船机活动部分的全部重量。应该注意的是浮筒直径越大升降时遇到的水阻力便越大。减小浮筒直径虽然可以减小水阻力但却增加了浮筒高度从而竖井深度必须加深。浮筒顶部装有高的支架支架顶部与承船厢底部铰接支架的有效高度必须大于升船机最大升程。竖井设在承船厢室底部见图。竖井的深度应大于浮筒高度与升船机最大升程之和竖井与浮筒之间的间隙应能满足浮筒在竖井中自由升降间隙过小会增大浮筒运动时的阻力从而增加升船机的动力消耗。亨利兴堡新升船机的竖井内径竖井深度浮筒直径浮筒高度升船机最大升程。竖井顶部设有井盖安装在浮筒顶部的支架穿过井盖上预留的孔洞与承船厢底部实现铰接。升船机运行时在提升装置——螺母螺杆的作用下浮筒与承船厢一起升降。无论承船厢在什么位置浮筒都必须完全淹没在水中。这样才能与承船厢始终保持平衡将承船厢的全部重量抵消。应该说浮筒式升船机升降时所需克服的阻力是最小的因为它只需克服浮筒在水中升降时遇到的阻力其他类型的升船机则不然。当承船厢与下闸首对接时浮筒下沉至竖井最深处此时浮筒下端部所受水压可达为抵消水压对浮筒产生的应力减轻浮筒结构重量防止浮筒漏水将浮筒分为上、下两个隔离仓并充有压缩空气上隔离仓充气压力下隔离仓充气压力并将充入浮筒的空气预先进行干燥处理。当承船厢在高位时浮筒上的支架露出水面当承船厢在低位时支架沉入水中这样浮力就会产生变化。在浮筒下隔离仓中设一下端敞开的平衡仓（直径、高）当浮筒下沉时平衡仓内的空气被水压缩浮筒上升时水压减小平衡仓内的空气便膨胀从而抵消了因支架露出或淹没于水中产生的浮力变化。浮筒四周设有导向轮导向轮沿安装在竖井内壁上的导轨作垂直运动。在承船厢室两侧对称布置四座高的钢筋砼导向柱。导向柱的横截面为凹形凹槽中装有提升螺杆及导轨。提升螺杆直径高重。升船机的4台提升电机（直流电机）分别安装在四座导向柱顶部的机房内通过减速器可驱使提升螺杆旋转并通过安装在承船厢上与其旋合的固定螺母带动承船厢以的速度升降。在四根提升螺杆的底部用同步轴、联轴节及换向齿轮等组成一封闭的刚性同步系统。同步系统安装在承船厢室有防护设施的钢筋砼沟槽中。当其中一台电机因故障退出运行其它三台电机通过同步系统依然可以保证升船机平稳升降。运行时提升螺杆与螺母始终相互磨擦由于承船厢与上、下游水位的每次对接不可能没有偏差以及对接时上、下游水位发生变化造成承船厢的超、欠载都可能加剧提升螺杆与螺母的磨擦和磨损。为保护提升螺杆使其少受磨损利用青铜制作螺母并将其设计成分瓣结构便于检修、维护时更换磨损过量的青铜螺母。提升螺杆上、下两端的支座从结构上保证了不论承船厢上升还是下降提升螺杆始终受拉而不受压。升船机运行时安装在承船厢两侧的导向轮在弹簧的推动下紧紧压在安装在导向柱凹槽内的导轨上防止承船厢前后、左右摆动。导轨是可以调整的当发现歪斜时可进行调整。下闸首挡水门和承船厢上、下游侧闸门一样均选用下沉式反弧门因为下游水位变化很小。而