邵國鈞

升船機比較

邵國鈞

世界上已建成的升船機五花八門，性能各異，都不具有廣泛的適應(yīng)性。本文通過太平鼓船箱自動水平斜槽式升船機與克拉斯諾雅爾斯克斜面升船機比較，了解升船機最新技術(shù)的發(fā)展，有利于升船機研制過程中少走彎路，早日擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的升船機。

升船機是一種克服江河集中落差實現(xiàn)通航的機械，太平鼓船箱自動水平斜槽式升船機是一款獲得中國知識產(chǎn)權(quán)局發(fā)明專利授權(quán)的升船機，說明書雖然對它進行了詳盡的描述，但對于對升船機了解不多的人來說還是生疏的。太平鼓船箱自動水平斜槽式升船機采用鼓筒承重，軌道運行，平衡重牽引，承船箱與鼓筒轉(zhuǎn)動連接以實現(xiàn)自動水平，翻越大壩如履平地，整機構(gòu)造簡潔，設(shè)計思路清晰，運行非常流暢。為了進一步充分了解它的先進性能和價值，把它與現(xiàn)行的優(yōu)秀升船機對比非常必要。

克拉斯諾雅爾斯克水電站斜面升船機是一款前蘇聯(lián)建造，并于1976年建成試運行，1982年，升船機所有的主要部件經(jīng)過調(diào)試和運行可靠性檢驗后，經(jīng)國家驗收委員會批準正式投入運行的龐然大物，至今仍是世界之最。它的建造成功，使前蘇聯(lián)確立了自己的升船機建造標準，那就是：蘇聯(lián)對壩高在100m以上的樞紐，在航道和通航建筑物工程初步規(guī)劃設(shè)計中，擬定了統(tǒng)一航道尺度和統(tǒng)一的通航建筑物標準，即一律采用斜面升船機。由于這款升船機在通用性方面還有許多的不足，耗能較大，靈活性較差，所以低水頭樞紐，則采用船閘。

目前，克拉斯諾雅爾斯克升船機運行正?？煽浚浳镞^壩都有保證，也不誤航期，升船機在軌運行時間為45min?？死怪Z雅爾斯克升船機是一款在軌道上運行的升船機，象火車一樣，其安全性不容置疑，這是用它和太平鼓船箱自動水平斜槽式升船機比較的重要原因之一。為了解決上下游坡面相反的坡向，建造者巧妙地在坡頂設(shè)置了一個大圓盤來使升船機調(diào)頭，以適應(yīng)坡向的變化。然而，有了太平鼓船箱自動水平斜槽式升船機后這就不足為奇了。但是，在沒有發(fā)明太平鼓船箱自動水平斜槽式升船機之前，最好的高壩升船機方案應(yīng)該是這種大圓盤斜面船機。二者在以下八個方面好有一比。

1.安全運行與坡向的適應(yīng)方面，安全運行可謂是升船機設(shè)計建造的首要問題，二者可謂心有靈犀，都來用了軌道運行方式，而坡向的適應(yīng)才體現(xiàn)二者的優(yōu)劣?？死怪Z雅爾斯克升船機就只是一個承船箱，是一個在軌道上運行的承船箱，因此必須在坡頂為它建造大圓盤以改變船箱運行的坡向，上下游的軌道在坡頂相交處被大圓盤斷開，是不連續(xù)的，其安全理念在于貼地運行更安全上，這當然只能是與垂直升船機相較。而太平鼓船箱自動水平斜槽式升船機由運行主機和承船箱組合而成，承船箱掛在主機鼓筒上與主機轉(zhuǎn)動連接，用鼓筒擔起承船箱，承船箱則好似一只花籃，依靠其自重實現(xiàn)自動水平，這樣就沒有坡向問題了。主機沿著軌道運行，上下游軌道在坡頂相交處圓弧連接為連續(xù)的，使得升船機沿軌道運行和普通火車別無兩樣，這讓我們不會懷疑它的運行速度會大大的超過克拉斯諾雅爾斯克升船機，可以當它是一列“過壩的火車”。時代給予發(fā)明人3D仿真模擬動畫視屏，在優(yōu)酷網(wǎng)上，能看到逼真的模擬升船機運行視屏。由于太平鼓船箱自動水平斜槽式升船機解決了承船箱與主機之間的連接問題，它就比克拉斯諾雅爾斯克升船機多了一種運行模式即安全運行模式，以兩種原理相同的運行模式（正常運行模式和安全運行模式）保證升船機的安全運行還有誰不放心呢？

2.節(jié)能方面，由于克拉斯諾雅爾斯克升船機上下游的軌道在坡頂處是斷開，這也使得它只能是自行式的，難于布置成節(jié)能的平衡重牽引式升船機。值得欽佩的是，前蘇聯(lián)的科學家們?yōu)榱斯?jié)能，給它加裝了升船機下行時的發(fā)電裝置，便于升船機把下行時的重力勢能轉(zhuǎn)化為電力。多余的裝置雖然增加了升船機的重量，但它說明了前蘇聯(lián)的科學家們的強烈的節(jié)能意識和力求使升船機盡善盡美的敬業(yè)精神。

太平鼓船箱自動水平斜槽式升船機則是一款完美的節(jié)能升船機，它用平衡重進行牽引，所配置的驅(qū)動機構(gòu)僅用于初始啟動和過頂協(xié)調(diào)。太平鼓船箱自動水平斜槽式升船機完全就是一部斜靠在大壩坡面上的電梯，與大樓里的垂直電梯相比，它的“轎箱”升船機還能翻過坡頂?shù)搅硪黄旅?，這得益于上下游的軌道在坡頂處的連接?；騿柨死怪Z雅爾斯克升船機為什么不能？因為它只是一只箱子，沒有運行主機。如果一定要說它也有驅(qū)動機構(gòu)，驅(qū)動機構(gòu)不就是主機嗎？回答是：它還沒有找到箱子與主機的最好連接方式，這也就是太平鼓船箱自動水平斜槽式升船機的重大發(fā)明所在。太平鼓船箱自動水平斜槽式升船機主機與承船箱轉(zhuǎn)動連接，承船箱依靠自重實現(xiàn)自動水平，這樣承船箱就不需要象克拉斯諾雅爾斯克升船機那樣在坡頂調(diào)換方向以適應(yīng)坡向變化，對它而言，不管跑到上游或下游，它總是掛在主機承重鼓筒上保持水平。

3.外形方面，克拉斯諾雅爾斯克升船機就是一個鋼鐵怪獸，沒有“機”的靈氣，當然這是玩笑，前面也說過，在沒有太平鼓船箱自動水平斜槽式升船機之前，最好的高壩升船機方案應(yīng)該是這種大圓盤斜面船機。太平鼓船箱自動水平斜槽式升船機從外形上一看就讓人喜歡，它上小下大，酷似人形，有人氣，要是在大江旁跑起來，你一定會把它想象成穿著長裙的美女在戲水。它重心低，離地近，不用擔心墜落的危險，它有兩套原理相同的運行模式，即正常運行模式和安全運行模式，當正常運行模式出現(xiàn)問題時，本機并非停止運行，而是啟用安全運行模式回到檢修點，緊急情況下也可以依靠安全運行模式工作一段時日，這是克拉斯諾雅爾斯克升船機所沒有的。

4.斜槽的好處，由于斜槽提供了一個承船箱貼地運行的通道，使得太平鼓船箱自動水平斜槽式升船機重心很低，離地近，安全風險大大降低，提運承船箱與我們提一只花籃類似，即便花籃失手落地，對藍內(nèi)的東西影響不會很大，更何況這種可能性幾乎為零。另外，斜槽使得升船機在任何位置停留時，承船箱都能通過船箱兩側(cè)的制動盤鎖定在槽壁上穩(wěn)定的停住，不會產(chǎn)生晃動，這樣船只進出船箱和正常航行別無兩樣，也與克拉斯諾雅爾斯克升船機感覺是一樣的。

5.牽引配重的妙用，牽引配重是太平鼓船箱自動水平斜槽式升船機能夠采用節(jié)能的平衡重牽引方式而又能平穩(wěn)翻越大壩的關(guān)鍵之一。因為本機平衡重只把升船機牽引到圓弧軌道上一定坡度點的位置，而非牽引到頂點。這樣的好處是避免平衡重牽引升船機爬升與升船機牽引平衡重爬升的突然轉(zhuǎn)換，達到平穩(wěn)運行的目的。升船機從下游到上游的運行過程是： 升船機啟動打破靜力平衡，平衡重下滑，牽引升船機到預(yù)定坡度點后停止，升船機依靠自身動力爬到頂點，牽引配重拉出這段超長鋼絲繩；升船機越過頂點駛向上游坡面預(yù)定的坡度點，牽引配重釋放超長鋼絲繩，此時，升船機與平衡重之間的牽引鋼絲繩繃緊。升船機繼續(xù)下行直到預(yù)定水位，同時牽引平衡重爬升一定高度。升船機從上游到下游的運行過程僅僅只是方向相反，運行原理相同。在整個升船機運行過程中，牽引配重不單是把超長的牽引鋼絲繩拉出來避免堆積纏繞，并且還起到能量緩沖的作用，而平衡重牽引升船機爬升與升船機牽引平衡重爬升不過是二者之間的重力勢能在相互轉(zhuǎn)化。這又是克拉斯諾雅爾斯克升船機沒有的。

6.適應(yīng)水位變化方面，由于兩種升船機的承船廂都自由入水，因此只要軌道延伸到水位變化的最低位置，也就使升船機適應(yīng)任何水位變化，而不用象垂直升船機那樣難于適應(yīng)水位的變化，即建造太平鼓船箱自動水平斜槽式升船機和克拉斯諾雅爾斯克升船機與大壩沒有直接的聯(lián)系。這樣我們就可以考慮為沒有建造通航建筑物的高壩重新建造升船機，讓斷航的河流重新通航，開辟新航線。

7.船舶進出升船機方面，很顯然，克拉斯諾雅爾斯克升船機船舶開進升船機，轉(zhuǎn)運到目的地后只有從承船箱中退著或拖著出來。而船舶進出太平鼓船箱自動水平斜槽式升船機則是左進右出或右進左出的，這叫出入順暢，船舶轉(zhuǎn)運的時間就大大縮短了。

8.地形方面的要求，克拉斯諾雅爾斯克升船機要在坡頂建一個一百多米的轉(zhuǎn)向大圓盤，還只是2000噸級的升船機，這對地形的要求是苛刻的，越是高壩大庫越是在深山峽谷。然而，對于太平鼓船箱自動水平斜槽式升船機來說，需要的僅僅是一條比過壩船只稍寬一點的通道，而不是讓過壩船只轉(zhuǎn)身，這樣的要求算不算太高呢？顯然，能最大限度適應(yīng)地形的升船機才具有生命力，這就是太平鼓船箱自動水平斜槽式升船機。

以上八個方面，除第一、第六方面二者相似或相同外，其他方面的對比都是太平鼓船箱自動水平斜槽式升船機更優(yōu)秀或獨有。因此，太平鼓船箱自動水平斜槽式升船機具有最多的優(yōu)點，最好的通用性能，可以預(yù)言：太平鼓船箱自動水平斜槽式升船機將是世界上能通用化的升船機，期待它的早日建成，為我國水運事業(yè)作出應(yīng)有的貢獻。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.21.048