一种用于船闸闸室的船舶平衡机器及其使用方法与流程

本发明涉及船闸闸室防护技术领域，具体为一种用于船闸闸室的船舶平衡机器及其使用方法。

背景技术：

船舶在停靠船闸闸室内时，由于水位的变化会导致船舶产生摇晃，船舶的摇晃容易与闸室侧壁产生碰撞从而对闸室和船舶产生损伤，发生安全事故以及，降低使用寿命，现有的方式是采用多根缆绳对除船舶的周身进行拉拽，在使用过程中，需要逐个的将缆绳与闸室侧壁的挂钩连接，操作比较繁琐，费时费力，而且对闸室内水位波动产生的能量不能回收，造成浪费，鉴于此，我们提出一种用于船闸闸室的船舶平衡机器及其使用方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于船闸闸室的船舶平衡机器及其使用方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一方面，本申请给出一种用于船闸闸室的船舶平衡机器，包括固定在闸室底部的固定轴和固定在闸室侧壁上部的液位传感器，固定轴水平横置，且固定轴上定轴转动连接摇摆台，摇摆台和固定轴之间设置有第一抗摆机构，且第一抗摆机构与发电机一传动连接，摇摆台上设置有沉浮机构和第二抗摆机构，第二抗摆机构分别与发电机二和发电机三传动连接，且沉浮机构与第二抗摆机构相连接。

优选的，第一抗摆机构包括定轴转动连接在固定轴上的转盘，转盘的外侧壁沿圆周走向等间隔固定有多个楔形齿牙，且楔形齿牙为直角状结构，且多个所述楔形齿牙按照同一方向依次排列，转盘通过锥齿轮组与固定于闸室底部的发电机一的主轴端传动连接。

优选的，第一抗摆机构还包括固定在闸室底部的立架，立架的上部固定有导向套，且导向套内部滑动连接有竖直设置的滑杆，滑杆位于固定轴的正上方，且滑杆与固定轴垂直，摇摆台的上表面中部固定有立杆，且立杆垂直于摇摆台的上表面，立杆的上端与滑杆的上端之间通过连杆三铰接，滑杆的下端固定有水平横置的吊板，吊板的下表面左右两端分别铰接有夹臂一和夹臂二，所示夹臂一和夹臂二结构完全相同并对称式设置，夹臂一和夹臂二均为l形，且夹臂一和夹臂二的中部通过弹簧一连接，夹臂一和夹臂二位于转盘的两侧，且夹臂一和夹臂二下端的水平段均可与转盘上对应的楔形齿牙相抵扣。

优选的，浮沉机构包括电磁吸板和两个结构完全相同的浮箱，电磁吸板下表面的两端分别通过连杆一与对应的浮箱的上部铰接，摇摆台的上表面左右两端分别通过连杆二与对应的浮箱下部铰接，电磁吸板的上表面固定有压力传感器一。

优选的，浮箱的上侧壁开设有进水口，且进水口处连接有电磁阀，浮箱内部固定有排水泵，排水泵的出水端连接排水管，且排水管外露至浮箱的外部。

优选的，第二抗摆机构包括蓄水筒，蓄水筒位于两个浮箱之间，且蓄水筒的两端分别指向两个浮箱，蓄水筒的内部两端均滑动连接有活塞板，活塞板通过拉杆与对应的浮箱侧壁固定连接，蓄水筒的下表面固定有导向杆，导向杆滑动插接在开设有摇摆台上的通孔内，且导向杆的中部固定有压块，压块可与固定于摇摆台上表面的压力传感器二抵扣接触。

优选的，蓄水筒的中部上侧固定有进水柱筒，进水柱筒与蓄水筒相连通，且进水柱筒的下端口内侧设置有第一排水组件，进水柱筒与发电机二的叶轮壳相连通，且进水柱筒与电机二的叶轮壳相切，蓄水筒的中部下侧固定有排水柱筒，排水柱筒与蓄水筒相连通，且排水柱筒的上端口内侧设置有第二排水组件，排水柱筒与发电机三的叶轮壳相连通，且排水柱筒与电机三的叶轮壳相切。

优选的，第一排水组件包括固定在进水柱筒内壁上的凸环，进水柱筒的内壁上铰接有阀板，且阀板可对凸环的下端口封堵，阀板的下表面与进水柱筒的内壁通过弹簧二连接，第二排水组件与第一排水组件结构完全相同，并且安装方向相同。

优选的，还包括控制器，且控制的信号输入端分别与压力传感器一、压力传感器二和液位传感器电连接，控制器的执行输出端与排水泵电连接。

另外一方面，本申请还给出一种用于船闸闸室的船舶平衡机器的使用方法，包括以下步骤：

步骤一：通过控制沉浮机构展开从而对船舶进行固定连接；

步骤二：利用第一抗摆机构和第二抗摆机构抵抗船舶的左右、上下摇摆幅度，进而使得船舶的左右、上下摇摆幅度减弱，提高抗摇摆能力，并对水位波动致使船舶左右、上下摇摆产生的能量进行转化为电能回收利用，节省能源；

步骤三：通过控制沉浮机构收缩从而对船舶进行解开连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明中，通过控制沉浮机构升降，从而实现船舶在闸室内的连接固定或快速松开，操作简单便捷，无需人工多次连接或解开缆绳，降低劳动强度，提高连接或方向效率；

本发明中，利用第一抗摆机构和第二抗摆机构降低船舶的左右、上下的摇摆幅度，提高抗摇摆能力，避免船舶的摇摆幅度过大导致对闸室和船舶的损伤，而且能够对水位波动产生的能量进行回收利用，节省能源。

附图说明

图1为本发明的总装截面结构示意图；

图2为图1中的a处放大结构示意图；

图3为本发明中的第一抗摆机构结构示意图；

图4为图3中的b-b截面结构示意图；

图5为本发明中的浮箱截面结构示意图；

图6为本发明中的转盘结构示意图；

图7为本发明中船舶的行进示意图。

图中：1-固定轴；2-摇摆台；3-浮箱；4-连杆一；5-连杆二；6-电磁吸板；7-压力传感器一；8-转盘；81-楔形齿牙；9-立架；10-导向套；11-滑杆；12-连杆三；13-吊板；14-夹臂一；15-夹臂二；16-弹簧一；17-发电机一；18-蓄水筒；19-拉杆；20-活塞板；21-进水柱筒；22-发电机二；23-排水柱筒；24-发电机三；25-导向柱；26-压块；27-压力传感器二；28-液位传感器；29-立杆；30-第一排水组件；31-第二排水组件；32-凸环；33-阀板；34-弹簧二；35-排水泵；36-电磁阀；37-排水管；38-锥齿轮组。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术工作人员员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图7，本发明提供一种技术方案：一种用于船闸闸室的船舶平衡机器，包括固定在闸室底部的固定轴1和固定在闸室侧壁上部的液位传感器28，固定轴1水平横置，且固定轴1上定轴转动连接摇摆台2，摇摆台2和固定轴1之间设置有第一抗摆机构，且第一抗摆机构与发电机一17传动连接，摇摆台2上设置有沉浮机构和第二抗摆机构，第二抗摆机构分别与发电机二22和发电机三24传动连接，且沉浮机构与第二抗摆机构相连接，电机一17、电机二22和发电机三24与蓄电池或电网连接，使得电机一17、电机二22和发电机三24的发电能够得到存储、应用。

船闸闸室是利用向两端闸门控制的航道内灌、泄水，以升降水位，使船舶能克服航道上的集中水位落差，保证船舶顺利的水工建筑物，船只下行时，先向闸室内灌水，待闸室内水位与上游水位齐平，开启上游闸门，让船只进入闸室，随即关闭上游闸门，将闸室泄水，待闸室水面与下游水位相齐平时，打开下游闸门，船只驶出闸室，进入下游航道；上行时则相反。

本实施例中，第一抗摆机构包括定轴转动连接在固定轴1上的转盘8，转盘8的外侧壁沿圆周走向等间隔固定有多个楔形齿牙81，且楔形齿牙81为直角状结构，且多个所述楔形齿牙81按照同一方向依次排列，转盘8通过锥齿轮组38与固定于闸室底部的发电机一17的主轴端传动连接。

本实施例中，第一抗摆机构还包括固定在闸室底部的立架9，立架9的上部固定有导向套10，且导向套10内部滑动连接有竖直设置的滑杆11，滑杆11位于固定轴1的正上方，且滑杆11与固定轴1垂直，摇摆台2的上表面中部固定有立杆29，且立杆29垂直于摇摆台2的上表面，立杆29的上端与滑杆11的上端之间通过连杆三12铰接，滑杆11的下端固定有水平横置的吊板13，吊板13的下表面左右两端分别铰接有夹臂一14和夹臂二15，所示夹臂一14和夹臂二15结构完全相同并对称式设置，夹臂一14和夹臂二15均为l形，且夹臂一14和夹臂二15的中部通过弹簧一16连接，夹臂一14和夹臂二15位于转盘8的两侧，且夹臂一14和夹臂二15下端的水平段均可与转盘8上对应的楔形齿牙81相抵扣。

本实施例中，浮沉机构包括电磁吸板6和两个结构完全相同的浮箱3，电磁吸板6下表面的两端分别通过连杆一4与对应的浮箱3的上部铰接，摇摆台2的上表面左右两端分别通过连杆二5与对应的浮箱3下部铰接，电磁吸板6的上表面固定有压力传感器一7。

本实施例中，浮箱3的上侧壁开设有进水口，且进水口处连接有电磁阀36，浮箱3内部固定有排水泵35，排水泵35的出水端连接排水管37，且排水管37外露至浮箱3的外部。

本实施例中，第二抗摆机构包括蓄水筒18，蓄水筒18位于两个浮箱3之间，且蓄水筒18的两端分别指向两个浮箱3，蓄水筒18的内部两端均滑动连接有活塞板20，活塞板20通过拉杆19与对应的浮箱3侧壁固定连接，蓄水筒18的下表面固定有导向杆25，导向杆25滑动插接在开设有摇摆台2上的通孔内，且导向杆25的中部固定有压块26，压块26可与固定于摇摆台2上表面的压力传感器二27抵扣接触。

本实施例中，蓄水筒18的中部上侧固定有进水柱筒21，进水柱筒21与蓄水筒18相连通，且进水柱筒21的下端口内侧设置有第一排水组件31，进水柱筒21与发电机二22的叶轮壳相连通，且进水柱筒21与电机二22的叶轮壳相切，蓄水筒18的中部下侧固定有排水柱筒23，排水柱筒23与蓄水筒18相连通，且排水柱筒23的上端口内侧设置有第二排水组件32，排水柱筒23与发电机三24的叶轮壳相连通，且排水柱筒23与电机三24的叶轮壳相切。

本实施例中，第一排水组件31包括固定在进水柱筒21内壁上的凸环32，进水柱筒21的内壁上铰接有阀板33，且阀板33可对凸环32的下端口封堵，阀板33的下表面与进水柱筒21的内壁通过弹簧二34连接，第二排水组件31与第一排水组件30结构完全相同，并且安装方向相同。

本实施例中，还包括控制器，且控制的信号输入端分别与压力传感器一7、压力传感器二27和液位传感器28电连接，控制器的执行输出端与排水泵35电连接。

在上述机器结构的基础上，本申请还提出该种用于船闸闸室的船舶平衡机器的使用方法，在使用时，包括以下步骤：

步骤一：如图1和图5所示，当船舶进入闸室后，通过控制器控制浮箱3内部的排水泵3通电工作，排水泵35将浮箱3内部的水从排水管37排出至浮箱3外侧，使得浮箱3内部形成空腔，并且此时电磁阀36处于闭合状态，避免外侧水从进水口进入浮箱3内部，浮箱3内部空置后，在浮力的作用下浮箱3上移，浮箱3的上移带动连杆二5绕其下端旋转，且两个连杆二5的旋转方向相反，并且在连杆二旋转的过程中使得浮箱3在水平方向上相互靠近，而两个浮箱3的上移通过连杆一4使得电磁吸板6上移，并且两个浮箱3的相互靠近使得连杆一4绕其上端旋转，并且在连杆一4旋转的过程中使得电磁吸板6升高，进而使得电磁吸板6靠近并接触船舶底部，当电磁吸板6与船舶底部接触后，此时压力传感器一7接收到压力信号，并将该信号输送至控制器，控制器控制排水泵35停止工作同时对电磁吸板6通电，使得电磁吸板6固定连接在船舶底部，从而实现船舶在闸室内的连接固定，操作简单便捷，无需人工多次连接缆绳，降低劳动强度，提高连接效率；

作为本申请的另外一个实施例，本申请在实施过程中，利用该装置对船舶进行吸附，装置数量不做限制。

步骤二：如图7所示，船舶从闸室两侧的闸门处进入闸室内部，并在电磁吸板6与船舶连接固定完成后，对闸室内部进行灌水或者泄水，使得闸室的水位上升或下降，即在船舶上行时，对闸室内进行灌水使得闸室内的水位上升至于上游水位平齐，在船舶下行时，对闸室内进行泄水使得闸室内的水位下降至于下游水位平齐，这样是为了克服船舶在行驶中的集中水位落差，在对闸室内部进行灌水或者泄水过程中船舶受到闸室内水位变化的影响产生左右的摇摆，在船舶左右摇摆的过程中，如图1、图3、图4和图6所示，船舶的左右摇摆通过电磁吸板6、连杆一4、浮箱3和连杆二5带动摇摆台2绕固定轴1左右摇摆，在摇摆台2由图1中正中位置向左或向右摆动时，摇摆台2同步带动立杆29摆动，立杆29的摆动通过连杆三12对滑杆11施加向上的拉力，并使得滑杆11沿导向套10上移，滑杆11的上移通过吊板13带动夹臂一14和夹臂二15同步上移，在夹臂一14和夹臂二15上移过程中，如图3所示，夹臂一14下端的水平段与转盘8上的楔形齿牙81抵扣，并通过楔形齿牙81对转盘8的左侧施加向上的拉力，从而带动转盘8顺时针转动，而夹臂二15的水平段与楔形齿牙81的斜面接触，并不产生抵扣作用，因此夹臂二15的上移，对转盘8的右侧不产生向上的拉力，当摇摆台2由偏移位置向正中位置摆动时，摇摆台2同步带动立杆29反向摆动，立杆29的反向摆动通过连杆三12对滑杆11施加向下的压力，并使得滑杆11沿导向套10下移，滑杆11的下移通过吊板13带动夹臂一14和夹臂二15同步下移，在夹臂一14和夹臂二15下移过程中，如图3所示，夹臂二15下端的水平段与转盘8上的楔形齿牙81抵扣，并通过楔形齿牙81对转盘8的右侧施加向下的压力，从而带动转盘8顺时针转动，而夹臂一14的水平段与楔形齿牙81的斜面接触，并不产生抵扣作用，因此夹臂一14的下移，对转盘8的左侧不产生向上的压力，其中弹簧一17的作用是保持夹臂一14和夹臂二15能够始终与转盘8接触，从而确保夹臂一14和夹臂二15上移或下移过程中与转盘8接触稳定，实现了摇摆台2在左右摇摆过程中使得转盘8顺时针转动，转盘8的顺时针转动通过锥齿轮组38带动发电机一17的转子转动，从而产生电能，即，将船舶左右摇摆产生的能量转化为电能输送至电网或存储在蓄电池中以备使用，并且在能量转化的过程中，减弱船舶的摆动幅度，达到抵抗船舶摇摆能力，并且在能量转化的过程中，发电机一17通过转子和锥齿轮组38对转盘8施加反作用力从而抵抗摇摆台2的摇摆幅度，进而使得船舶的摇摆幅度减弱，提高抗摇摆能力，避免船舶的摇摆幅度过大导致对闸室和船舶的损伤，而且能够对水位波动产生的能量进行回收利用，节省能源；

对闸室内部进行灌水或者泄水，使得闸室的水位上升或下降过程中，受到水位波动的影响船舶不仅出现左右摇摆的情况，也会出现上下摇摆的情况，如图1和图2所示，当船舶下降时，同步带动电磁吸板6下移，电磁吸板6下移的过程中通过连杆一4对对应的浮箱3施加推力，该推力水平方向上的分力使得两个浮箱3相互远离，并且使得浮箱3在竖直方向上下移，两个所述浮箱3相互远离的过程中，通过对应的拉杆19拉动对应的活塞板20向蓄水筒18上对应的端部移动，从而使得蓄水筒18内部空腔容积变大，并在压力差的作用下使得外部的水从进水柱筒21流向蓄水筒18内部，在其中在蓄水筒18内部空腔容积变大的过程中，第一排水组件30中的阀板33受到进水柱筒21内部水压的作用绕其右端旋转，从而对凸环32解除封堵，进水柱筒21内部的水进入蓄水筒18内部，在水流进蓄水筒18内部的过程中，水流带动发电机一22的叶轮转动，从而带动发电机一22的转子转动，将水流的能量转化为电能，由于第二排水组件31中的阀板33受到对应凸环32的限位，因此蓄水筒18内的吸力不会使得阀板33上翻，进而使得排水柱筒23为封闭状态，从而避免蓄水筒18在蓄水时，水流从排水柱筒23中排出；

当船舶上升时，同步带动电磁吸板6上移，电磁吸板6上移的过程中通过连杆一4对对应的浮箱3施加拉力，该拉力水平方向上的分力使得两个浮箱3相互靠近，并且使得浮箱3在竖直方向上上移，两个所述浮箱3相互靠近的过程中，通过对应的拉杆19拉动对应的活塞板20向蓄水筒18的中部移动，从而使得蓄水筒18内部空腔容积变小，进而使得蓄水筒18内部压力变大，并在压力差的作用下使得蓄水筒18内部的水从排水柱筒23流向外部，在其中在蓄水筒18内部空腔容积变小的过程中，第二排水组件31中的阀板33受到蓄水筒18内部水压的作用绕其右端旋转，从而对凸环32解除封堵，蓄水筒18内部的水经过排水柱筒21流出，在水从排水柱筒23中流出的过程中，水流带动发电机二24的叶轮转动，从而带动发电机二24的转子转动，将水流的能量转化为电能，由于第一排水组件30中的阀板33受到对应凸环32的限位，因此蓄水筒18内的压力不会使得阀板33下翻，进而使得进水柱筒21为封闭状态，从而避免蓄水筒18在排水时，水流从进水柱筒21中排出，整个过程中使得水流从进水柱筒21进入蓄水筒18内部，并由排水柱筒23排出，在水流的作用下带动发电机一22和发电机二24将水位波动对船舶产生的上下摇摆进一步的转化为电能，即，将船舶上下摇摆产生的能量转化为电能输送至电网或存储在蓄电池中以备使用，并且在能量转化的过程中，减弱船舶的摆动幅度，达到抵抗船舶摇摆能力，从而提高能量回收效率，而且由蓄水筒18在吸水-排水的过程中水流的反作用力使得浮箱3相互靠近或远离的阻碍变大，进而阻碍船舶的上下移动，提高对船舶的上下摇摆阻抗能力，进而使得船舶的摇摆幅度减弱，提高抗摇摆能力，避免船舶的摇摆幅度过大导致对闸室和船舶的损伤，而且能够对水位波动产生的能量进行回收利用，节省能源；

步骤三：当闸室内水位到达设定的水位高度后，液位传感器28检测到水位信号，并将水位信号输送至控制器，控制器控制电磁吸板6断电，使得电磁吸板6与船舶底部断开，并开启电磁阀36，电磁阀36打开后，浮箱3外侧的水经过进水口进入浮箱3内部，从而使得浮箱3下移，浮箱3的下移带动连杆二5绕其下端反向旋转，且两个连杆二5的反向旋转方向相反，并且在连杆二5旋转的过程中使得浮箱3在水平方向上相互远离，而两个浮箱3的下移通过连杆一4使得电磁吸板6下移，并且两个浮箱3的相互远离使得连杆一4绕其上端反向旋转，并且在连杆一4反向旋转的过程中使得电磁吸板6降低，进而使得电磁吸板6下降，并复位，浮箱3下移的过程中带动蓄水筒18下移，从而使得蓄水筒18同步带动导向柱25下移，并同步带动压块26下移，当压块26与压力传感器二27接触后，此时压力传感器二27接收到压力信号，并将该信号输送至控制器，控制器控制电磁阀36关闭，使得浮箱3内灌满水并复位，从而实现船舶在闸室内的快速松开，操作简单便捷，无需人工多次解开缆绳，降低劳动强度，提高放行效率。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术工作人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

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