一种应用于隧洞船舶通航的曳引系统技术方案

本发明专利技术公开了一种应用于隧洞船舶通航的曳引系统，包括隧洞、曵引机构和传感机构，隧洞包括航道、基岸和拱形洞，所述基岸上分别平行设置曵引导轨，曵引导轨包括两条相互平行的Z型导轨，其间设置曵引齿条，曵引导轨和拱形洞侧壁之间设置应急和检修通道；曵引机构包括多个曵引小车、控制器和电力线缆，多个曵引小车对称设置于所述Z型导轨上，通过碳刷与电力线缆连接，通过无线方式和控制器连接，并通过钢丝绳与船舶连接；传感机构包括多个位置传感器和拉力传感器，多个位置传感器等间距分布于拱形洞侧壁上，拉力传感器设置于钢丝绳上。本发明专利技术的曵引系统有效提高船舶通过隧洞的效率和安全性，且有利于减小隧洞截面积，降低隧洞工程造价。

A traction system applied to the navigation of ships in tunnels

【技术实现步骤摘要】
一种应用于隧洞船舶通航的曳引系统
本专利技术涉及船舶曳引系统，尤其涉及一种应用于隧洞船舶通航的曳引系统。
技术介绍
在我国西南贵州等省的内河航道，受峡谷地形、超高水头影响，每座电站均需要布置多级甚至多线通航设施，才能顺利过坝。由于发电水坝后变动回水段的影响，在升船机连接通航隧洞将船舶送到水位较高的航段，是解决高山峡谷枢纽通航的必备工程之一。受通航线型、上下游航道条件的限制，通航隧洞既不同于可自由选址且无内水作用的地下大断面厂房洞室，又远大于公路、铁路和水工隧洞断面，通航隧洞的断面由通航的船舶尺寸和自航必须的安全尺寸决定，而一种隧洞曳引系统可有效的降低船舶通航的安全尺寸，进而减小通航隧洞的断面，降低工程造价。在国内，针对三峡船闸现行每天运行闸次数达不到设计水平的问题，长江三峡通航管理局的齐俊麟提出采用机械牵引方式协助船舶成组快速进出闸，将此技术应用于三峡工程水运千吨级建设，论证其可行性。参照大型浮船坞中船舶牵引方式，船舶过闸机械牵引系统主要由引船小车、驱动设备、牵引绳、导向机构、轨道等部件组成。论证得出，机械牵引船舶进出船闸和机械牵引船舶进出船坞的布置应用基本相同，可以实现。国外曳引系统相关研究应用主要体现在巴拿马运河船闸上，巴拿马运河老船闸是通过闸两侧岸上的机车牵引钢丝缆调整大船在闸内的位置，靠运行于闸壁顶部齿轨上的机车牵引通过水闸。1996年，巴拿马运河管理局(ACP)制定并实施了一项运河现代化和技术改造计划，包括航道加宽，船闸机械和集控系统现代化，新增拖轮，更新牵引车等7项工程。巴拿马运河船舶通过新船闸时，采用闸面机械牵引和拖轮助推方式。并且新增了4台船闸牵引车，牵引车用于对进出闸船舶的牵引、制动和方向控制，安装在敷设于各级船闸闸面以及闸首斜坡面的轨道上。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种应用于隧洞船舶通航的曳引系统。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种应用于隧洞船舶通航的曳引系统，包括隧洞，用于通航船舶和布置曵引系统，包括航道、基岸和拱形洞，所述基岸上分别平行设置曵引导轨、曵引齿条和应急和检修通道，所述曵引导轨包括两条相互平行的Z型导轨，两条相互平行的Z型导轨中间设置所述曵引齿条，所述应急和检修通道设置于所述曵引导轨和拱形洞侧壁之间；曵引机构，用于隧洞船舶通航曵引，包括多个曵引小车、控制器和电力线缆，多个曵引小车对称设置于所述Z型导轨上，通过碳刷与所述电力线缆连接，通过无线方式和控制器连接，并通过钢丝绳与船舶连接；传感机构，为曵引机构提供位置和拉力信息，包括多个位置传感器和拉力传感器，多个位置传感器等间距分布与所述拱形洞侧壁上，所述拉力传感器设置于所述钢丝绳上。接上述技术方案，所述曵引小车包括车架底盘，所述车架底盘通过多个测向位移限位滑轮和水平运动滑轮卡于所述曵引导轨上，其上设置有曵引电机和卷扬机，所述曵引电机通过齿轮装置与所述曵引齿条配合，所述卷扬机与所述钢丝绳连接。接上述技术方案，所述电力线缆沿曵引导轨铺设。接上述技术方案，所述曵因小车成对并排设置。本专利技术产生的有益效果是：本专利技术提供的一种应用于隧洞船舶通航的曳引系统，通过在隧洞的基岸上设置曵引机构，结合传感机构对通航船舶提供对称的曵引力保证船舶平稳通过隧洞。本专利技术的曵引系统有利于减小隧洞截面积，降低隧洞工程造价，同时提高船舶通过隧洞的效率和安全性。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术隧洞船舶通航曳引系统俯视结构示意图；图2是本专利技术隧洞船舶通航曳引系统左视结构示意图；图3是本专利技术隧洞船舶通航曳引系统曵引小车剖视图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1所示，提供一种应用于隧洞船舶通航的曳引系统，包括隧洞1，用于通航船舶和布置曵引系统，如图2所示，包括航道11、基岸12和拱形洞13，基岸12上分别平行设置曵引导轨14、曵引齿条15和应急和检修通道16，曵引导轨14包括两条相互平行的Z型导轨，两条相互平行的Z型导轨中间设置曵引齿条15，应急和检修通道16设置于曵引导轨14和拱形洞13侧壁之间；曵引机构2，用于隧洞船舶通航曵引，包括多个曵引小车21、控制器22和电力线缆23，多个曵引小车21对称设置于所述Z型导轨上，通过碳刷与电力线缆23连接，通过无线方式和控制器22连接，并通过钢丝绳4与船舶连接；传感机构，为曵引机构2提供位置和拉力信息，包括多个位置传感器31和拉力传感器32，多个位置传感器31等间距分布与拱形洞13侧壁上，拉力传感器32设置于钢丝绳4上。位置传感器31用于监测船舶实时速度和航线的偏离程度，拉力传感器32用于监测钢丝绳的拉力。本专利技术的曳引系统中，曵引机构2根据传感机构体提供的位置和拉力信息，适时自动拖动船舶在隧洞1中通航，保证了船舶运动轨迹的精确性，提高了控制的精度，提高了船舶通过隧洞1的效率和安全性，本曵引系统有利于减小隧洞1的截面，从而降低隧洞1工程造价。进一步地，如图3所示，曵引小车21包括车架底盘211，车架底盘211通过多个测向位移限位滑轮212和水平运动滑轮213卡于曵引导轨14上，其上设置有曵引电机214和卷扬机215，曵引电机214通过齿轮装置216与曵引齿条15配合，卷扬机215与钢丝绳4连接。Z型导轨和曳引小车21上的多个测向位移限位滑轮212和水平运动滑轮213组成定位导向结构，限制曳引小车21的侧向偏移，而钢丝绳4在垂直于地面的方向的分力由小车的自重来平衡。进一步地，电力线缆23沿曵引导轨14铺设。进一步地，曵因小车21成对并排设置。如图1所示，利用四个曵引小车21构成的曳引系统的工作过程如下：当船舶驶入隧洞1待定区域停稳后，由工作人员将4段钢丝绳4分别系于船上的系缆桩上，此时钢丝绳4是松弛状态，船舶的位置也不是稳定状态，启动曵引机构2，控制器22根据位置传感器31和拉力传感器32的数据，调节曳引小车21的工作状态，使船舶调整到初始位置，钢丝绳4处于拉紧状态，船舶的轴线与航道的轴线重合，之后进入拖曳行驶。启动曵引机构2的曳引加速程序，曳引小车21沿导轨前行，从而通过钢丝绳4曵引船舶。在整个曳引过程中的加速或平稳曵引阶段，船首的两个曳引小车21输出主要的前进动力，船尾两个曳引小车21主要起稳定船体的作用，避免出现尾部晃动的情况，此时船尾的钢丝绳4的夹角可以适当增大，以降低行驶阻力。在减速段时，船首的钢丝绳4通过卷扬器215进行适当收绳，增大钢丝绳4的角度，而此时船尾的钢丝绳4可以适当放绳，减小两个钢丝绳4的角度，以提供向后的阻力，必要情况下可以控制曳引小车21施加反向力矩，使船舶在预定的范围内减速并停止，船舶曳引到终点停止后，通过收放卷机构，取下四根钢丝绳4，曳引小车21空载本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于隧洞船舶通航的曳引系统，其特征在于，包括/n隧洞，用于通航船舶和布置曵引系统，包括航道、基岸和拱形洞，所述基岸上分别平行设置曵引导轨、曵引齿条和应急和检修通道，所述曵引导轨包括两条相互平行的Z型导轨，两条相互平行的Z型导轨中间设置所述曵引齿条，所述应急和检修通道设置于所述曵引导轨和拱形洞侧壁之间；/n曵引机构，用于隧洞船舶通航曵引，包括多个曵引小车、控制器和电力线缆，多个曵引小车对称设置于所述Z型导轨上，通过碳刷与所述电力线缆连接，通过无线方式和控制器连接，并通过钢丝绳与船舶连接；/n传感机构，为曵引机构提供位置和拉力信息，包括多个位置传感器和拉力传感器，多个位置传感器等间距分布与所述拱形洞侧壁上，所述拉力传感器设置于所述钢丝绳上。/n

【技术特征摘要】
1.一种应用于隧洞船舶通航的曳引系统，其特征在于，包括
隧洞，用于通航船舶和布置曵引系统，包括航道、基岸和拱形洞，所述基岸上分别平行设置曵引导轨、曵引齿条和应急和检修通道，所述曵引导轨包括两条相互平行的Z型导轨，两条相互平行的Z型导轨中间设置所述曵引齿条，所述应急和检修通道设置于所述曵引导轨和拱形洞侧壁之间；
曵引机构，用于隧洞船舶通航曵引，包括多个曵引小车、控制器和电力线缆，多个曵引小车对称设置于所述Z型导轨上，通过碳刷与所述电力线缆连接，通过无线方式和控制器连接，并通过钢丝绳与船舶连接；
传感机构，为曵引机构提供位置和拉力信息，包括多...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘志翔，王丽铮，李迟，朱思巍，杨敬堡，陈顺怀，焦振男，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42