[發(fā)明專利]水力浮動(dòng)式升船機(jī)及其同步系統(tǒng)側(cè)向傾覆穩(wěn)定性判別方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510072907.3
• 申請(qǐng)日: 2015-02-11
• 公開（公告）號(hào): CN104775411B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙蘭浩;郭博文;張偉;李同春
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號(hào): E02C5/02
• 分類號(hào): E02C5/02
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司32200
• 代理人: 張惠忠

1.水力浮動(dòng)式升船機(jī)，其特征是包括承船廂、同步軸、卷筒、鋼絲繩、若干個(gè)浮筒和兩道平行的豎井，

所述兩道平行的豎井之間形成船廂室，所述承船廂設(shè)置在船廂室內(nèi)，

所述每道豎井的上方均設(shè)置有若干個(gè)卷筒，每道豎井上方的卷筒均通過同步軸連接，所述所有的浮筒均勻分布在兩道豎井中，

所述每個(gè)浮筒分別通過各自的鋼絲繩與承船廂連接，所述所有的鋼絲繩分別繞過各自對(duì)應(yīng)的卷筒，

所述兩道豎井的底部貫通，豎井內(nèi)水位齊平，同步上升下降，船廂室中的水和大壩下游水位平齊，所述承船廂中裝有水，水面上漂浮有船。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水力浮動(dòng)式升船機(jī)，其特征是所述承船廂呈矩形體形狀，所述豎井與承船廂長邊平行。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水力浮動(dòng)式升船機(jī)，其特征是所述承船廂與水平線傾斜。

4.如權(quán)利要求1—3任一所述的水力浮動(dòng)式升船機(jī)及其同步系統(tǒng)側(cè)向傾覆穩(wěn)定性判別方法，其特征是包括如下步驟：

(1)建立水力式升船機(jī)系統(tǒng)，承船廂通過繞過卷筒的鋼絲繩連接位于豎井中的浮筒，鋼絲繩拉承船廂懸空在船廂室上方，承船廂與水平線呈α角度傾斜時(shí)水力式升船機(jī)系統(tǒng)達(dá)到平衡狀態(tài)；

(2)采集承船廂的重量、幾何尺寸及廂內(nèi)水深等數(shù)據(jù)；

(3)根據(jù)靜力平衡原理及幾何協(xié)調(diào)條件，分別以承船廂、浮筒、同步軸為研究對(duì)象，建立水力式升船機(jī)系統(tǒng)的力學(xué)平衡方程；

(4)定義升船機(jī)傾覆穩(wěn)定性判別條件，根據(jù)步驟(3)的平衡方程，建立水力浮動(dòng)式升船機(jī)側(cè)向傾覆穩(wěn)定性判別條件F(·)，對(duì)于受外力平衡的升船機(jī)，若F(·)≥0，升船機(jī)系統(tǒng)的平衡狀態(tài)為不穩(wěn)定平衡，升船機(jī)系統(tǒng)最終會(huì)發(fā)展到失穩(wěn)破壞狀態(tài)；若F(·)<0，升船機(jī)系統(tǒng)的平衡狀態(tài)為穩(wěn)定平衡。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的水力浮動(dòng)式升船機(jī)同步系統(tǒng)側(cè)向傾覆穩(wěn)定性判別方法，其特征是所述步驟(3)建立水力式升船機(jī)的力學(xué)平衡方程如下：

由平面力系力和力矩的平衡可知：

ΣM=0F2(x2-x3)=W1(x1-x3)+W2(x2-x3)ΣF=0F1+F2=W1+W2]]>

F2-F1=ΔF=W1(hL-HL)tanα+ρgB(h22-Hh+L212+L224tan2α)tanα]]>

由浮力公式及幾何協(xié)調(diào)條件可知：

F₂'-F₁'＝ΔF'＝ρgSΔh

Δh=2Lsinα2=θR=MLGIpR]]>

由同步軸上矩的平衡可知：

M₁＝f₁R＝(F₁'-F₁)R

M₂＝f₂R＝(F₂'-F₂)R

M₁+M₂＝0

化簡得平衡方程：ΔF=14ρgSLsinα2+2GIpR2sinα2,]]>

式中F₁、F₂為兩個(gè)鋼絲繩拉承船廂的拉力，W₁為承船廂重，W₂為廂內(nèi)水重，x₁-x₃為承船廂重心作用線與F₁作用線的距離，x₂-x₃為廂內(nèi)水體重心作用線與F₂作用線的距離，L為承船廂長，B為承船廂寬，H為承船廂高，h為承船廂放平時(shí)的水深，α為承船廂傾斜角度，F(xiàn)₁'、F₂'為兩根鋼絲繩拉浮筒的拉力，ρ為水的密度，g為重力加速度，S為浮筒的底面積，Δh為兩側(cè)浮筒入水深度差，θ為卷筒相對(duì)扭轉(zhuǎn)角，R為卷筒半徑，GI_p為同步軸剛度，M_i為第i個(gè)卷筒上的扭矩。