一种重力消能结合液压消能的船闸闸门防撞装置的制作方法

本技术涉及船闸的闸门防撞，具体涉及一种重力消能结合液压消能的船闸闸门防撞装置。

背景技术：

1、船闸是水利枢纽工程的主要通航建筑物，其安全运转是确保航道在兴建水利枢纽工程后正常通航的关键。其中闸门的正常开启及关闭是船闸安全运转的必要条件。但是在船闸运行时，从上游进入船闸闸室的船舶撞击下闸首闸门是最常遇到的事故之一，一旦发生这种事故，船闸闸门和船舶都会受到损害，且若不及时检修，将会导致闸门漏水振动，严重时将威胁船闸与大坝的安全，致使船闸停航，带来巨大的经济损失等负面影响。

2、针对闸门被撞的问题，申请号为cn202410980353.6公开了一种船闸闸门防撞装置及防撞方法，该装置在船舶撞击时，横跨船闸闸室的拦阻链索联动卷扬机释放配重，利用重力逐步耗散冲击能量，该技术通过重力消能的方式将防撞产生的力进行分散，实现防撞，但仍存在不足，首先，其消能效率受限于配重质量，调节范围仍较有限，在应对大型船舶高速撞击时可能出现能量耗散不足的情况；其次，装置响应速度依赖机械传动系统，存在一定滞后性，快速响应。而申请号cn202410980351 .7公开了一种液压消能式船闸闸门防撞装置及防撞方法，该装置利用液压组件提升了消能效率和控制精度，但液压响应虽快，但易受油液黏温特性影响，在极端工况下性能不稳定。

3、综上，重力消能虽结构简单可靠，但消能效率较低且调节能力有限；液压消能虽响应迅速、控制精准，但易受油液黏温特性影响；因此需要结合两种消能形式，研发能使两种消能方式相结合的消能装置。

技术实现思路

1、针对重力消能虽结构简单可靠，但消能效率较低且调节能力有限；液压消能虽响应迅速、控制精准，但易受油液黏温特性影响的不足，本实用新型提供了一种力消能结合液压消能，使用效果好，能够结合两种消能优势，提高防撞效果的船闸闸门防撞装置。

2、为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

3、一种重力消能结合液压消能的船闸闸门防撞装置，包括重力消能机构、液压消能机构、滑轮连接机构、拦阻索、连接扣、智能识别机构和控制中心，其中船闸闸室两侧对称设有卷扬机和闸槽；所述闸槽内部设有浮箱，顶部设有固定框架，其中浮箱上方的闸槽中设置液压消能机构，下方的闸槽中设置重力消能机构；所述滑轮连接机构包括两个定滑轮、动滑轮和钢丝绳，其中两个定滑轮安装在固定框架中；所述钢丝绳依次绕过第一个定滑轮、动滑轮和第二个定滑轮，且钢丝绳的一端连接卷扬机，另一端连接连接扣；所述拦阻索两端分别穿过浮箱换向后通过连接扣与钢丝绳进行连接；所述动滑轮底部连接液压消能机构，且还底部还设有一根第一配重提升链；所述第一配重提升链穿入浮箱后与连接扣连接，连接扣与重力消能机构连接，其中连接扣卡在浮箱内部，在提升过程拉拽浮箱上升；所述智能识别机构安装在船闸闸室顶面的任意一侧，能够监视船舶在船闸闸室内的整个运行过程；所述控制中心设置在船闸的控制室内，且分别连接智能识别机构、卷扬机和液压消能机构。

4、进一步的，所述重力消能机构包括第二配重提升链、一级配重块和二级配重块；所述第二配重提升链有两根，两根第二配重提升链有中间交错固定，之后与第一配重提升链末端的连接扣进行连接，其中每根第二配重提升链分别连接一级配重块和二级配块。使用前一级配重块和二级配重块沉于船闸闸室底部，第二配重提升链呈松弛状态，当船闸运行工况转换下行状态时，船闸进入闸室前，控制中心启动卷扬机收卷，使下放在闸室底部的拦阻索上升，当拦阻索提升至离水面约一米的高度时，拦阻索带动浮箱一起上升，并通过动滑轮提升一级配重块，一级配重块提升使得卷扬机载荷传感器值明显增大，触发卷扬机制动，此时拦阻索在第一级配重的牵引下绷直在闸室水面，装置整体进入准备就绪状态；当智能识别机构检测到船舶超速时，控制中心启动卷扬机，卷扬机通过连接锁链拉动动滑轮上升，带动拦阻索和浮箱提升，随着拦阻索上升，第二配重提升链逐渐绷紧，先拉动一级配重块上升，提供初步缓冲阻力；若船舶冲击力较大，一级配重块不足以完全制动，则第二配重提升链继续拉动二级配重块上升，形成阶梯式消能；其中两根第二配重提升链交错固定，确保受力均匀，避免单侧受力过大导致结构损坏，使整个结构更加稳定可靠。

5、进一步的，所述动滑轮底部设有连接辊；所述液压消能结构包括镶嵌平台、液压缸、蓄能器和连接锁链；所述镶嵌平台固定设在闸槽中上部的位置，顶面对称安装液压缸和蓄能器；所述液压缸内部填充液压油，且活动设置有活塞杆，侧面设有输油管，输油管中间设有流量控制阀，末端连通蓄能器，其中活塞杆的顶部设有连接轮；所述流量控制阀还连接有接收器，接收器与控制中心无线连接；所述连接锁链分别将连接辊和连接轮包裹，形成封闭的传动机构。其中控制中心通过控制流量控制阀开闭大小，进而控制液压油的流量大小，当闭合小时，液压油通过的流量小，产生的液压能大；当闭合大时，液压油通过的流量大，产生的液压能小；当速度较大时，信号传递到控制中心，控制中心在接受到异常信息时，通过无线信号发出指令，接收器接收信号后调节流量控制阀，具体是将流量控制阀调小，使通过液压油流量变小，液压消能值提升，此时重力消能机构和液压消能机构共同参与拦截消能，船舶撞击拦阻索后，阻拦索受力拦截，牵引动滑轮继续上升，此过程中，动滑轮拉动连接辊，连接辊带动连接锁链、连接轮以及活塞杆向上移动，将液压缸中的液压油压出液压缸，液压油经过流量控制阀进入到蓄能器中，此过程进行能量消耗，进而成功阻挡船舶冲撞闸门，其中能量消耗过程是将船舶撞击产生的动能转化为液压油的压力能与热能，液压缸与蓄能器通过输油管连通，配合实现动态调节，控制中心通过无线信号实时调控液压阻尼力，显著提升了响应速度和消能效率，连接锁链形成的封闭传动机构确保能量传递稳定可靠，在船舶撞击时能快速启动液压消能机构，既保留了重力消能的可靠性，又发挥了液压消能的精准可控性，有效解决了单一消能方式效率不足或响应滞后的问题。

6、进一步的，所述镶嵌平台三边镶嵌于闸槽的墙面内，第四边与船闸闸室墙面留有一定距离，用于拦阻索穿过，且镶嵌平台还设有对应第一配重提升链的连通孔，第一配重提升链穿过连通孔向下延伸。将镶嵌平台三边嵌入闸槽墙面，既保证了结构稳固性，又预留了拦阻索和配重提升链的通行空间，可有效避免运动干涉，拦阻索从平台与闸槽的间隙穿过，配重提升链通过连通孔顺畅下延，确保重力消能机构正常运行；液压消能机构与重力消能系统协同工作时互不干扰，镶嵌平台的嵌入式安装增强了结构强度，能承受更大冲击载荷，而预留通道确保拦阻系统快速响应，提升了防撞装置的可靠性和实用性。

7、进一步的，所述液压消能结构还包括铰接平台，铰接平台顶面固定连接液压缸和蓄能器，底面可活动与镶嵌平台连接。铰接平台可带动整个液压消能机构进行铰接，使得液压缸能随动滑轮的拉力方向自适应偏转，保持活塞杆的轴向受力状态。

8、进一步的，所述智能识别机构包括固定杆以及电性连接在一起的摄像头、雷达测速仪、单片机、无线通信模块和存储模块；所述固定杆固定安装在船闸闸室顶面的任意一侧，固定杆靠近顶端的位置安装摄像头和雷达测速仪；所述单片机、无线通信模块与存储模块分别嵌入设置在固定杆内部，其中无线通信模块与控制中心无线连接。其中存储模块内设有船舶正常运行的速度数据，同时用于储存摄像头、雷达测速仪以及单片机的相关数据，摄像头与雷达的监测数据输送给单片机，单片机接收分析处理船舶运行数据，并将其与存储模块中船舶正常运行速度进行对比，当接收到的船舶速度超过预设速度是证明存在超速现象，此时单片机通过无线通信模块将超速新型发送给控制中心，通过控制中心启动装置；通过摄像头和雷达测速仪实时监测船舶速度，结合预设数据自动判断超速情况，可及时监测异常船舶，便于装置快速响应以及启动。

9、进一步的，所述控制中心包括电性连接的收发器和控制器，且收发器和控制器均安装在控制室内。其中控制器采用32为mcu，例如stm32f7 系列微控制器；收发器接收智能识别机构监测的船舶运行速度，并在速度异常时将异常数据传输给控制器，控制器根据回传的数据分析，之后根据做出控制指令，控制指令通过收发器发送给卷扬机和液压消能机构，卷扬机和液压消能机构进行工作；控制器配合无线收发器实现智能识别数据的高速处理和精准控制指令发送，且能根据实时监测数据快速启动卷扬机和液压消能机构，确保防撞装置在船舶超速时及时响应，有效解决了传统控制系统反应滞后的问题。

10、进一步的，所述浮箱内部设有一个中间宽，两端窄的通孔，侧面还设有一个缺口，其中第一配重穿入通孔中，通孔中部孔径大于连接扣，两端的孔径小于连接扣，可将连接扣限制在通孔中；缺口中间设置有换向轴，阻拦索进入缺口后绕换向轴进行换向。通孔中中间宽，两端窄的设计可供第一配重提升链末端的连接扣在通孔内部自由移动而不脱离通孔，可保证后续提升的时候能够带动浮箱向上运动，结构合理可靠。

11、使用方法：

12、当船闸运行工况转换下行状态时，船闸进入闸室前，控制中心启动卷扬机收卷，使下放在闸室底部的拦阻索上升，当拦阻索提升至离水面约一米的高度时，拦阻索带动浮箱一起上升，并带动重力消能机构提升，使得卷扬机载荷传感器值明显增大，进而触发卷扬机制动，此时拦阻索在重力消能机构的牵引下绷直在闸室水面，装置整体进入准备就绪状态。

13、使用时，智能识别机构持续监测船闸闸室内船舶的航行速度，当智能识别机构识别到船舶速度异常，如超速或失控时，将信号传递至控制中心；控制中心启动卷扬机，卷扬机通过钢丝绳拉动动滑轮上升，带动重力消能机构和浮箱进行提升，此时浮箱及拦阻索从水底提升至水面以上，形成第一道缓冲屏障；船舶撞击拦阻索后，阻拦索受力拦截，牵引动滑轮继续上升，动滑轮上升带动重力消能机构和液压消能机构将撞击产生的动能进行消耗，直至将船舶拦截，至此可避免船闸闸门被撞；拦截成功后，卷扬机释放钢丝绳，拦阻索、浮箱及配重回位至初始状态；其中控制中心能够根据船舶实时速度动态调节液压消能机构，以便于控制液压消能。装置的控制中心根据船舶的动能判断液压消能机构是否参与消能工作，当船舶速度处于正常状态，此时产生的船舶动能小于等于重力消能机构所能提供的重力势能，因此液压消能机构不启动，整个装置仅重力消能机构进行工作，反之液压消能机构参与工作。

14、相对于现有技术，本实用新型具有以下优点及有益效果：

15、1.本实用新型结合重力消能与液压消能优势，通过智能识别系统实时监测船舶速度，控制中心联动卷扬机快速提升拦阻索形成多级防护；重力消能机构提供基础保障，液压消能机构实现动态调节，两者协同作用显著提升消能效率和响应速度；装置在应对不同吨位船舶撞击时，既能确保快速响应又能保持稳定性能，有效解决了现有技术消能不足、响应滞后等问题，为船闸闸门提供了更可靠的防撞保护。

16、2.本实用新型通过智能识别机构实时监测船舶速度，结合雷达与摄像头数据，快速判断是否超速，并触发控制中心响应；控制中心采用高性能的控制器，可快速处理数据的同时还可确保指令精准及时下发；重力消能机构采用双级配重块与交错提升链设计，实现阶梯式消能，提升缓冲效果和结构稳定性；浮箱特殊通孔设计使连接扣灵活移动且不脱落，保障拦阻索有效工作。

17、3.本实用新型液压消能结构通过控制中心调节流量控制阀进行调节，可将船舶撞击动能转化为液压油的压力能与热能，提升消能效率；铰接平台设计使液压缸能自适应拉力方向，保持活塞杆轴向受力，增强系统响应速度与稳定性；液压消能机构与重力消能机构协同工作，兼具可靠性与可控性，有效解决单一方式效率低、响应慢的问题，显著提升船闸防撞能力。