发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种多级气动坝,能在不增加开挖深度和施工工程量的情况下提高挡水高程，该新型气动坝设计简单，操作方便。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种多级气动坝,包括预留槽坝基,预留槽坝基上设置有一组支撑墩,支撑墩上设置有挡水装置，挡水装置为多级挡水装置，由气动控制装置控制；

多级挡水装置包括通过支撑装置支撑在支撑墩上的第一级挡水结构以及与第一级挡水结构外表面相切的第二级挡水结构；第一级挡水结构和第二级挡水结构均为内部中空的容纳腔体，容纳腔体为水箱，水箱的顶部与气动控制装置连通,由气动控制装置控制水箱的充气排水或注水排气,从而达到上下翻转的目的；第一级挡水结构的外表面为弧形迎水面，内侧面为平面背水面；第二级挡水结构的外表面为平面迎水面，内侧面为弧形背水面；弧形背水面和弧形迎水面内相切；第二级挡水结构的内部中空容纳腔体，在节省材料的同时兼顾挡水，中空的设计，保证了其结构在浮力重力矩作用下实现绕轴转动。

支撑装置通过传动杆与支撑墩铰接，挡水装置以铰接处为支点进行翻转运动，当挡水装置翻转至预定高度时，支撑装置对挡水装置起到支撑作用。

进一步地，传动杆上设置有锁定装置，锁定装置包括固定在传动杆上的内齿轮以及固定在支撑墩上的固定齿轮,外齿轮通过外齿轮固定钉与支撑墩铰接,外齿轮绕传动杆转动,通过控制传动杆来移动咬合在固定齿轮上的内齿轮，使其与外齿轮咬合达到锁定。内齿轮与外齿轮无连接，二者之间由于齿轮的咬合齿齿位不同，实现不同挡水位的锁定。采用齿轮的齿数控制，可对不同水位要求的控制，实现不同的挡水高度；内外齿与固定齿轮的设计，使转动杆的重力可以分布到各个支撑墩上。同时外齿轮固定钉的设计，保证了结构在不挡水的情况下，将结构重力分散到支撑墩上，而在挡水时不会影响结构的转动和力的传递。

进一步地，水箱的顶部设置有连接气动控制装置的空气输入管和注水管的气动通孔；水箱的底部设置有一组排水孔，排水孔上设置有单向阀。

进一步地，支撑装置包括支撑第一级挡水结构的两个第一支撑结构和支撑第二级挡水结构的两个第二支撑结构；第一支撑结构和第二支撑结构相互配合将第一级挡水结构和第二级挡水结构提升、落下。

进一步地，第一支撑结构包括均匀分布在第一级挡水结构内侧面的第一固定杆件、第二固定杆件和第三固定杆件，第一固定杆件、第二固定杆件和第三固定杆件之间通过第一稳定杆稳定；第二支撑结构包括位于第二支撑结构最下端的第四固定杆件和第五固定杆件，二者之间相距5cm。还包括第一移动杆件和第二移动杆件，第一移动杆件和第二移动杆件的一端与第二级挡水结构的内侧面铰接，另一端与外齿轮铰接。

第一支撑结构与第一级挡水结构固定连接，且可绕传动杆转动。铰接的设置可以使得第一级挡水结构落下时，与第二级挡水结构完美贴合。

这些杆件不仅支撑起了挡水面板，在水浮力的作用下使挡水板可以绕轴转动，浮力将面板抬升起来，支撑杆此时主要承担水压力，并使结构保持稳定；移动杆件全部在第二级挡水面弧形内侧凹槽内铰接，另一端铰接于锁定结构的外齿轮，是为了保证一级挡水结构可以与二级结构完整贴合。当第一级挡水结构由于重力落下时，力迫使在滑槽内的杆件滑动，从而第二级挡水结构上的杆件，全部移到底部。使第一级与第二级完美锲合，在左右继续采用此挡水坝时，就不会由于杆件间隙问题发生渗水现象。

进一步地，第一支撑结构和第二支撑结构上设置有弹簧结构，弹簧结构包括第一气弹簧、第二气弹簧和第三气弹簧；第一气弹簧的一端设置在第三固定杆件与第一稳定杆的交接处，另一端设置在第四固定杆件上；第二气弹簧的一端设置在第一移动杆件的端部，另一端设置在第五固定杆件上；第三气弹簧的一端设置在第一移动杆件的端部，另一端设置在第二移动杆件上。

使用气弹簧将第一级挡水结构与第二级挡水结构的杆件结构连接起来，保证在抬升面板的过程中不会由于浮力的变化，使挡水结构落下，发生不稳定现象。另外第二气弹簧和第三气弹簧铰接与第二级挡水结构的中部移动杆件的端口上，另一端连接于第二级上部移动杆件中点和底端内侧固定杆件中点处。即当第一级挡水结构由于排水，浮起来之后，当需要升起第二级挡水结构时，由于浮力的降低，弹簧的作用就是使第一级挡水结构依旧保持稳定状态。另一部份是第二层挡水结构上各可滑动杆件之间的，为了使杆件在第一部分升起之后杆件可以打开，恢复到原位，起支持，稳定结构的作用。

进一步地，当第二级挡水结构到达最大高度时，其底部与预留槽坝基相切。

进一步地，第一级挡水结构的背水面设置有防淤盖板。防淤盖板的设计可以使水流中的泥沙不会沉积在预留槽内以及盖板上，解决了平坦的盖板上淤积泥沙，导致闸门无法开启或者闸门开启时无法达到最高点的技术问题，保证闸门可以稳定使用，提高该生态气动坝的安全性，使该气动坝在泥沙多的河流中也可以使用。

进一步地，第一级挡水结构的外表面为弧形迎水面，内侧面为平面背水面；第二级挡水结构的外表面为平面迎水面，内侧面为弧形背水面；弧形背水面和弧形迎水面内相切。

有益效果：(1)本发明设计的气动坝双层水闸挡水设计，在基础埋置深度不变的情况下，通过采用弹簧结构和弧形相切设计使第二级挡水结构能够无缝连接第一层级挡水结构，提高了挡水高程；

(2)本发明的两级挡水结构采用双曲相切的设计，保证挡水时不会发生渗水现象，即第一级挡水结构与第二级挡水结构内侧面相切，第二级挡水结构下侧与地面相切均可实现下层防渗，还能保证在不增减开挖预留槽深度的情况下大大提高了挡水高度；

(3)本发明采用淤泥盖板的设计，使水流中的泥沙不会沉积在预留槽内以及盖板上，解决了平坦的盖板上淤积泥沙，导致闸门无法开启或者闸门开启时无法达到最高点的问题，保证闸门可以稳定使用，且提高该生态气动坝的安全性，使该动坝在泥沙多的河流中也可以使用；

(3)本发明采用齿轮的齿数控制，可对不同水位要求的控制，实现不同的挡水高度；内外齿与固定齿轮的设计，使转动杆的重力可以分布到各个支撑墩上。同时外齿轮固定钉的设计，保证了结构在不挡水的情况下，将结构重力分散到支撑墩上，而在挡水时不会影响结构的转动和力的传递；

(4)本发明采用的气弹簧的设计，使第一级挡水结构在上升过程中，当结构浮力的不足时，气弹簧提供一个支持力，保证了第一级挡水结构的稳定，其结构依旧可以运行，增强了在运行过程中恶劣环境的使用问题。另外的弹簧使杆件在第一级挡水结构离开第二级挡水结构时，保证了移动杆件杆件可以运动到他相应的位置，让结构在挡水时的稳定性得以保证。

(5)本发明中移动杆件的设计，使得第一级挡水结构落下与第二级挡水结构可完全重合，为后面多扇闸门直连时，解决了闸门之间的渗水问题；同时保证了在不增加开挖预留槽的情况下，为挡水结构的存放提供了可行性。

(6)本发明结构精巧，操作方便，能够在不同的挡水高程要求下进行水闸挡水调节，减少了工程施工量，节约了经济成本。