一种与鱼道相结合的多功能船闸的制作方法

本实用新型属于水利工程设备及机械技术领域，具体涉及一种与鱼道相结合的多功能船闸。

背景技术：

鱼道是一种过鱼建筑物，是供鱼类洄游通过拦河建筑物的人工水槽，鱼道的设计主要考虑鱼类的上溯习性。在拦河建筑物的下游，鱼类常依靠水流的吸引进入鱼道，鱼类在鱼道中靠自身力量克服流速溯游至上游。随着大量水利设施的不断修建，鱼类的生存环境受到了严重的威胁，拦河建筑物隔断了上下游的水流，使得原来河流里的鱼类无法洄游，造成大量鱼类的减少甚至灭绝。现有的鱼道存在着不能满足不同鱼类洄游，过鱼效率低，需求不适用与高水头差拦河建筑物等缺点。

船闸是拦河建筑物建成后解决水上通航问题的重要途径，也是拦河建筑物的重要组成部分。拦河建筑物建成后，船闸成为上下游水体连通的重要通道，因此具备成为鱼类洄游通道的潜在条件。对船闸升级改造，实现船闸过鱼，利用船闸过鱼既可以降低单独建设鱼道所花费的成本，又可以解决鱼道占地面积大的问题，同时提高了船闸的利用率，益处颇多。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种与鱼道相结合的多功能船闸，船闸和鱼道合二为一，在不影响船闸通航能力的前提下，对船闸进行升级改造、添加附加装置，利用船闸实现过鱼。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种与鱼道相结合的多功能船闸，包括上闸首、闸室段、下闸首，其特征在于，所述上、下闸首内均设有一组旋转闸门，所述旋转闸门通过承力伸缩杆可在上、下闸首内升降；通过承力伸缩杆，使旋转闸门在对应闸首内上升，通过旋转闸门的旋转，使对应闸首处实现过鱼或挡水；通过承力伸缩杆，使旋转闸门在对应闸首处下降至闸室底板的底部，以实现通航。

进一步地，所述上、下闸首内的闸室底板底部设有升降槽，槽体形状整体呈圆柱体形；每组旋转闸门包括支撑圆盘以及安装于支撑圆盘上的四片门叶、主轴、两片弧形闸门；所述主轴固定连接于支撑圆盘中心，四片门叶以主轴为中心，垂直交叉布置，构成十字型；两片弧形闸门的两端分别与相邻两片门叶的外侧边密封固定连接，且两片弧形闸门相对分布。

进一步地，每片门叶上均设有若干叶栅，每个叶栅与对应门叶转动连接；所述主轴上设有电动螺旋杆，所述电动螺旋杆安装于主轴中部；每个门叶配备一根绳索，每根绳索依次将同一门叶上的叶栅相连，其端部缠绕于电动螺旋杆；通过控制电动螺旋杆的旋转，控制绳索松紧程度，绳索拉紧，使叶栅开度变小，绳索放松，叶栅在水流冲击下开度变大。

进一步地，所述弧形闸门与门叶的上端安装有圆形盖板，所述圆形盖板边缘布置有环形塑性止水，所述升降槽槽口内侧布置有三角形弹性橡皮；旋转闸门下降至升降槽内，圆形盖板处的环形塑性止水与升降槽槽口顶部边缘密封配合；旋转闸门上升在闸室底板以上时，三角形弹性橡皮顶端抵在支承圆盘底部，隔档水流中杂物进入升降槽。

进一步地，所述上、下闸首处，其两侧岸墙对称布置，分别呈圆弧形。

进一步地，所述承力伸缩杆为液压伸缩杆，其包括安装于升降槽底部的伸缩杆基座、可伸缩段、以及可伸缩段顶部中心的齿轮安装部件，所述齿轮安装部件为轴承状结构；所述支承圆盘底部中心设有齿轮槽，所述齿轮槽内设有齿轮；所述齿轮底部设有螺纹柱，该螺纹柱与齿轮安装部件的内圈螺纹连接，且齿轮安装部件的内圈由电控转动装置控制其旋转，从而驱动旋转闸门旋转至所需角度。

进一步地，所述可伸缩段上端设有液压承力滚珠，以与支撑圆盘底部支承接触。

进一步地，所述上、下闸首的两侧(即上游侧、下游侧)以及闸室段中部均布置有水下监控设备。

进一步地，该多功能船闸配有plc控制器、计算机，所述水下监控设备与计算机信号连接，所述计算机通过plc控制器控制电控转动装置、承力伸缩杆、电动螺旋杆。

本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型设有开度可调节的叶栅，可调节水流为流域内洄游鱼类感应固定流速，起到诱鱼功能；

2、本实用新型可通过旋转承力伸缩杆上端的齿轮，带动支承圆盘转动进而驱动旋转闸门旋转，起到旋转驱鱼功能；

3、本实用新型可通过旋转承力伸缩杆上端的齿轮，带动支承圆盘转动进而驱动旋转闸门，弧形闸门正对水流，使弧形闸门起到挡水功能；

4、本实用新型可通过控制承力伸缩杆沉降旋转闸门于升降槽内，实现在有通航需求时通航的功能；

5、本实用新型在汛涝期时可使旋转闸门沉降至升降槽内，使闸室形成一个无障碍通道，短暂起到行洪排涝功能；

6、本实用新型将竖缝式鱼道建在船闸闸室中，实现了船闸与鱼道的合二为一，节省了修建鱼道工程的投资成本和管理运营成本。

附图说明

图1为本实用新型与鱼道相结合的多功能船闸的整体结构示意图；

图2为上、下闸首处升降槽的示意图；

图3为旋转闸门无盖板的结构示意图；

图4为旋转闸门带盖板的结构示意图；

图5为旋转闸门门叶的结构示意图；

图6为旋转闸门的电动螺旋杆的截面图；

图7为旋转闸门升起时的立面结构示意图；

图8为闸门下沉至升降槽时的立面结构示意图；

图9为旋转闸门的承力伸缩杆的结构示意图；

图10为旋转闸门的齿轮与导流罩连接结构示意图；

图11为旋转闸门的支撑圆盘底部结构示意图；

图12为旋转闸门导流罩安装结构示意图；

图13为旋转闸门齿轮与伸缩杆上端齿轮安装部件连接示意图；

图14(a)-(g)为过鱼过程示意图(无盖板)；

图15(a)-(e)为通航过程示意图(无盖板)；

图16为挡水工况平面布置示意图(无盖板)；

图17为行洪排涝工况平面布置示意图(有盖板)；

图18为检修工况平面布置示意图(无盖板)；

图中：1上闸首，2下闸首，3闸室段，3.1止水橡皮，4闸室底板，5升降槽，5.1三角形弹性橡皮，6上游①号旋转闸门，7下游②号旋转闸门，8弧形闸门，9门叶，9.1叶栅，9.2圆孔，9.3绳索，9.4电动螺旋杆，9.5叶栅轴承，9.6绳索绕轨，10主轴，11圆形盖板，11.1环形塑性止水，12支撑圆盘，13承力伸缩杆，13.1伸缩杆基座，13.2伸缩节，13.3伸缩杆伸缩段，13.4液压承力滚珠，13.5齿轮安装部件，14齿轮，14.1齿轮槽，14.2齿轮底部的螺纹柱，15导流罩，15.1导流罩安装卡槽，16水下监控设备，17检修门槽，18检修闸门。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术实施方案和优点更加清楚，以下结合具体实例，对本实用新型作进一步详细说明。

天然河道中拦河建筑物的修建破坏了鱼类上溯洄游通道，影响水生态多样性，鱼道的设立在实现拦河建筑物功能的同时，提供鱼类上溯洄游通道，本实用新型提供的一种与鱼道相结合的多功能船闸及其运行方法，既能解决船只通航问题又能解决鱼类上溯洄游问题。

如图1-图18所示，本实用新型提供的一种与鱼道相结合的多功能船闸，该船闸包括上闸首1、下闸首2以及闸室段3，其中闸首处安装的旋转闸门部分包括弧形闸门8、门叶9、连接门叶的主轴10、圆形盖板11、支撑圆盘12以及可调节闸门升降的承力伸缩杆13，所述承力伸缩杆13由液压驱动。

上闸首1处安装有上游①号旋转闸门6，下闸首2处安装有下游②号旋转闸门7，两处闸门相互配合以实现不同功能。

上闸首1与下闸首2为相同的弧形结构，两侧岸墙结构为圆弧形，半径略大于圆形盖板11半径。上、下闸首1和2与闸室段3以及上下游连接处布置有止水橡皮3.1，在弧形闸门8处于挡水状态时填充弧形闸门8与墙体间隙，起止水作用。上闸首1、下闸首2处下端闸室底板4以下开挖设置有升降槽5，在有通航需求时由液压驱动承力伸缩杆13控制旋转闸门部分沉降于槽内。

升降槽5槽体形状整体呈圆柱体形，高度为支撑圆盘12、承力伸缩杆13(最大高度)与弧形闸门8三者高度之和，半径略大于支撑圆盘12半径且略小于圆形盖板11半径，空间可容纳整个闸门部分并留有富裕空间，使闸门部分沉降时盖板11边缘恰好卡在升降槽5上端边缘，圆形盖板11边缘布置的环形塑形止水11.1，在闸门部分沉降至升降槽5时起到止水作用，同时避免水流中杂物进入升降槽5。

升降槽5顶端两边内侧布置有弹塑性较好的三角形弹性橡皮5.1，在闸门部分上升在闸底板4以上时，此结构三角形顶端抵在支承圆盘12底部，隔档水流中杂物进入升降槽5同时不影响闸门部分正常行使旋转功能；此三角形弹性橡皮5.1具有较好的压缩性和可伸缩性，不影响闸门部分的上升和下降。

弧形闸门8连接在两片开度为90°的门叶9之间，形成一扇形结构，弧形闸门8共两扇且以主轴10为中心对称布置。

所述门叶9共四片且两两呈90°，一端连接弧形闸门8，另一端固定在主轴10上，门叶9上通过叶栅轴承9.5安装有叶栅9.1，并且叶栅9.1可在力的作用下左右活动。

叶栅9.1上设有圆孔9.2，供绳索9.3穿过，绳索端部缠绕在电动螺旋杆9.4的绳索绕轨9.6上，电动螺旋杆9.4(由电机控制旋转的螺杆)安装在主轴10外侧中间部位且通过布置在主轴10内的电缆连接计算机控制，并可通过控制电动螺旋杆9.4转动不同角度进而控制绳索9.3松紧程度带动叶栅9.1转动，从而控制叶栅9.1开度(绳索拉紧，使叶栅开度变小，绳索放松，叶栅在水流冲击下开度变大)，使叶栅9.1适应并调节船闸闸室内水流流速，控制流速在洄游鱼类感应范围，起到诱鱼作用。

弧形闸门8以及门叶9上端安装有圆形盖板11，圆形盖板11边缘布置有环形塑性止水11.1，且圆形盖板11半径略大于支撑圆盘12半径，上述闸门部分下端安装在支撑圆盘12上。

支撑圆盘12半径与弧形闸门8半径等同，支撑圆盘12具有一定厚度，安装并支承起整个闸门部分。支撑圆盘12底部设有齿轮槽14.1，齿轮槽14.1外侧有一圈卡槽15.1，可安装导流罩15，使承力伸缩杆13与支撑圆盘12连接后具有较好的隔水效果，避免齿轮14长时间与水流接触产生锈蚀。

承力伸缩杆13由伸缩杆基座13.1、伸缩节13.2、伸缩杆伸缩段13.3、伸缩段13.3上端的液压承力滚珠13.4以及齿轮安装部件13.5组成，其中伸缩杆基座13.1高度略小于伸缩杆13.3的高度。承力伸缩杆13共两段且段节间设置有伸缩节13.2，起到阻水隔水作用；伸缩段13.3可在液压驱动下升降；其上端液压承力滚珠13.4起到支承旋转闸门作用，液压承力滚珠13.4与齿轮安装部件13.5高度相同；齿轮安装部件13.5为轴承状结构，内圈设置有螺纹，与齿轮底部的螺纹柱14.2连接配合，齿轮安装部件13.5轴承状结构内侧上端安装齿轮底部螺纹柱14.2，下端通过电控转动装置控制旋转并连接计算机，可通过控制计算机驱动此构件内圈旋转，从而驱动齿轮14转动进而带动支撑圆盘12上闸门部分转动。可根据不同功能需求调节驱动方式。电控转动装置为圆柱形，安装在轴承状结构内圈上，通过电缆连接plc控制器、计算机，由计算机控制此装置的转动。

上闸首1、下闸首2的两侧以及闸室段3中部布置有水下监控设备16，水下监控设备16包括水下摄像头、信号传输装置，并与计算机信号连接，所述的水下摄像头为可360°旋转水下摄像头，通过安装有监控软件的计算机调整水下摄像头拍摄角度，计算机通过信号传输装置读取水下鱼类活动信息，并根据鱼类活动信息控制旋转闸门的旋转、启闭。

上闸首1、下闸首2在与上下游交接处前段设置有检修门槽17，当闸首处以及闸室段3有检修需求时，关闭检修闸门18并排空闸室段3内水流，以便检修。

现结合不同运行工况说明其具体运行方法。

一、过鱼工况：

如图14(a)-(g)所示，当洄游鱼类通过该船闸时，此时所述的一种与鱼道相结合的多功能船闸采取如下步骤实现过鱼(此时旋转闸门上升至对应闸首处)：

步骤一：

(1)当上、下游水位差较大时：布置在下闸首2的水下监控设备16发现洄游鱼类的活动信息，启动上闸首1与下闸首2处电动螺旋杆9.4调节减小叶栅9.1开度，进而减小水流流速，使流速控制在洄游鱼类适应范围，将洄游鱼类聚集到下闸首2处，如图14(a)所示；

(2)当上、下游水位相差不大时：布置在下闸首2的水下监控设备16发现洄游鱼类的活动信息，启动上闸首1与下闸首2处电动螺旋杆9.4调节增大叶栅9.1开度，进而控制水流流速，使流速控制在洄游鱼类适应范围，将洄游鱼类聚集到下闸首2处，如图14(a)所示；

步骤二：当洄游鱼类聚集到下闸首2处时，驱动下闸首2处齿轮14转动带动下游②号旋转闸门7部分旋转，洄游鱼类在旋转闸门旋转作用影响下跟随旋转闸门旋转游向闸室段3，如图14(b)、14(c)所示；

步骤三：如图14(d)所示，当鱼类洄游至闸室段3时，布置在闸室段3处的水下监控设备16发现洄游鱼类的活动信息，并启动上闸首1处电动螺旋杆9.4调节叶栅9.1开度，将活动在闸室段3内的洄游鱼类聚集到船闸上闸首1处，如图14(e)所示；

步骤四：如图14(f)、14(g)所示，当洄游鱼类聚集到上闸首1处时，驱动上闸首1处齿轮14转动带动上游①号旋转闸门6旋转，洄游鱼类溯游而上，随闸门部分旋转达到拦河建筑物上游，过鱼过程完成；

连续过鱼过程如图14(a)-(g)所示，洄游鱼类从下游溯流而上，完成过鱼。

二、通航工况：

如图15(a)-(e)所示，当河道有船只通过即有通航需求时，以下游到上游为例，此时所述的一种与鱼道相结合的多功能船闸采取如下步骤运行：

步骤一：当通航船只到达如图15(a)所示船闸下闸首2前端时，驱动上闸首1处齿轮14转动从而转动上游①号旋转闸门6部分使两扇弧形闸门8处于挡水状态，同时驱动下闸首2处齿轮14将下游②号旋转闸门7部分旋转至可过流状态，此时闸室段3内水位下降；

步骤二：当闸室段3内水位稳定后(与下游水位齐平时)，驱动下闸首2处承力伸缩杆13沉降下游②号旋转闸门7至升降槽5内，随后船只驶入闸室段3如图15(b)所示；

步骤三：当船只驶入闸室段3时，启动下闸首2处承力伸缩杆13驱动下游②号旋转闸门7部分上升，并驱动齿轮14转动从而转动下游②号旋转闸门7部分使两扇弧形闸门8处于挡水状态；同时驱动上闸首1处齿轮14将上游①号旋转闸门6旋转至可过流状态，此时闸室段3内水位上升，如图15(c)所示；

步骤四：当闸室段3内水位与上游齐平时，启动上闸首1处承力伸缩杆13将上游①号旋转闸门6部分沉降至闸门升降槽5内，随后船只驶出闸室段3，如图15(d)所示；

步骤五：当通航船只驶出闸首时，启动上闸首1处承力伸缩杆13驱动闸门部分上升，并驱动齿轮14转动从而转动闸门部分使两扇弧形闸门8处于挡水状态，如图15(e)所示，以便后续船只通航。

船只从上游到下游的通航过程与上述过程相反。

三、挡水工况：

如图16所示，当拦河建筑物有拦蓄河水需求时：旋转闸门位于升降槽5以上并驱动齿轮14旋转，从而带动上闸首1以及下闸首2处①号及②号旋转闸门6和7部分旋转使弧形闸门8处于挡水状态，起到挡水作用。

四、行洪排涝工况：

如图17所示，当洪涝汛期，天然河道有泄洪排涝需求时：驱动承力伸缩杆13下沉上闸首1以及下闸首2处①号及②号旋转闸门6和7部分于升降槽5中，使船闸整体形成一个通道，短暂起到行洪排涝功能，此时圆形盖板11边缘卡在升降槽5上端闸室底板4处，边缘环形塑性止水11.1堵塞两结构间缝隙，封闭升降槽5内部空间，避免了水流通过带来的杂物沉积。

五、检修工况：

如图18所示，当船闸结构有检修需求时：关闭检修闸门18并排空船闸闸室内的水，以便检修。

综上，本实用新型有效克服了现有技术的缺点而具有较高的经济价值。所述门叶上设有开度可调节的叶栅，以调节水流流速，实现诱鱼效果。所述承力伸缩杆，上端设有液压装置以及齿轮安装构件，可调节控制闸门旋转和升降。船闸闸首部位设置有升降槽，在有通航、行洪排涝等需求时由液压驱动伸缩杆控制旋转闸门部分沉降于升降槽内。本实用新型实现了鱼道与船闸合二为一，节约了成本；可实现诱鱼、旋转驱鱼、通航、挡水、行洪排涝等多重功能。

上述内容已经用一般性文字和具体实施步骤对本实用新型作了较为详尽的描述，但并非是对本实用新型进行限制，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。在不偏离本实用新型精神的基础上所进行的相关修改、等同替换、改进，都属于本实用新型要求保护的范围。

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