升船機(jī)

　　歷史發(fā)展

　　升船機(jī)作為一種升降船舶的機(jī)械設(shè)施，其原始雛型為粘土滑道上用人工木絞盤作為動(dòng)力工具，拖運(yùn)小型船舶過(guò)壩的設(shè)備。最早的機(jī)械化升船機(jī)是1788年在英國(guó)開(kāi)特里建造的斜面干運(yùn)升船機(jī)。此后法國(guó)、德國(guó)、比利時(shí)等國(guó)也繼起建造。18～19世紀(jì)的升船機(jī)，提升高度大都在15米以下,船舶噸位一般在100噸以下。這一時(shí)期不僅出現(xiàn)多種形式的升船機(jī)，而且已廣泛采用平衡系統(tǒng)，以減小提升功率。

　　現(xiàn)代化大型升船機(jī)出現(xiàn)在20世紀(jì)。自1934年在德國(guó)建造了尼德芬諾垂直升船機(jī)以來(lái)，升船機(jī)發(fā)展到一個(gè)新階段，提升的船舶噸位顯著增大，提升高度增加，類型不斷增多?，F(xiàn)代各種類型升船機(jī)示例見(jiàn)表。升船機(jī)中國(guó)現(xiàn)有升船機(jī)60多座，主要分布于浙江、湖南、湖北等12個(gè)省。大多數(shù)為提升50噸以下船舶的小型斜面升船機(jī)，多用高低輪或高低軌來(lái)保持承船廂的水平位置。

　　2015年12月，三峽升船機(jī)成功完成實(shí)船過(guò)三峽大壩試驗(yàn)，為這座世界上最大的“升船電梯”2016年投入試運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)。其中由武船集團(tuán)制造的三峽升船機(jī)承船廂可載3000噸級(jí)船舶，最大爬升噸位高達(dá)1.55萬(wàn)噸，最大爬升高度113米。而三峽升船機(jī)主體工程土建與部分設(shè)備安裝工程，由葛洲壩集團(tuán)三峽建設(shè)工程有限公司歷時(shí)6年半建成。[1]

　　工作原理

　　船只上行時(shí)，從下游引航道駛?cè)氤写瑤?，關(guān)閉閘門和下游端廂門后，泄去這兩門之間縫隙內(nèi)的水體，松開(kāi)承船廂與下閘首的拉緊和密封裝置，在驅(qū)動(dòng)裝置作用下，承船廂上升并?？颗c上閘首對(duì)接的位置；松開(kāi)承船廂與上閘首間的拉緊和密封裝置，給閘門之間空隙內(nèi)灌水；開(kāi)啟上閘首的工作閘門及承船廂上游端的船廂門，船只即駛進(jìn)上游引航道。下行時(shí)則相反。

　　船舶自下游河段向上游河段的提升過(guò)程是：通過(guò)控制系統(tǒng)啟動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，使承船廂停放在廂中水位與下游水位相齊平的位置，開(kāi)啟廂門和連接建筑物的閘門，船舶進(jìn)入承船廂，關(guān)閉閘門和廂門，將承船廂升至廂內(nèi)水位與上游水位相齊平的位置，開(kāi)啟廂門與連接建筑物的閘門，船舶自承船廂駛?cè)肷嫌我降?。船舶自上游河段下降至下游河段，按上述程序反向進(jìn)行。

　　船舶在升降過(guò)程中的支承方式，有干運(yùn)和濕運(yùn)兩種。干運(yùn)是船舶停放在不盛水的承船架或承船車上；濕運(yùn)是船舶載于盛水的承船廂內(nèi)。干運(yùn)比濕運(yùn)可減少升船機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的功率，但船體受力不利。

　　驅(qū)動(dòng)方式

　　升船機(jī)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)方式有多種形式，目前國(guó)內(nèi)升船機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式主要是：電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)驅(qū)動(dòng)（湖北長(zhǎng)陽(yáng)清江隔河巖升船機(jī)）、水力式驅(qū)動(dòng)（云南瀾滄江景洪水電站升船機(jī)）、齒輪齒條式（三峽升船機(jī)）[2] 。

　　組成部分

　　升船機(jī)的基本組成部分包括：承船廂（或承船架、承船車）,用于停放船舶；斜坡道或垂直構(gòu)架,前者供斜面升船機(jī)運(yùn)行，后者為垂直升船機(jī)承船廂的支承和導(dǎo)行設(shè)備；連接建筑物，設(shè)置在上下游引航道與承船廂的連接處，使船舶自承船廂進(jìn)入引航道或自引航道進(jìn)入承船廂；機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，用于啟閉承船廂的廂門和驅(qū)動(dòng)承船廂升降；電氣控制系統(tǒng)，用于操縱升船機(jī)的運(yùn)行。

　　類型

　　升船機(jī)按承船廂運(yùn)行的線路，分為垂直式和斜面式兩類。

　　垂直升船機(jī)

　　垂直升船機(jī)承船廂沿垂直方向升降的升船機(jī)，主要有平衡重式、浮筒式和水壓式。平衡重式垂直升船機(jī)在垂直構(gòu)架上部裝設(shè)有繞以鋼絲繩的滑輪,鋼絲繩的一端連接承船廂,另一端裝有平衡重，組成一個(gè)平衡系統(tǒng)，一上一下，彼此作方向相反的運(yùn)動(dòng)。浮筒式垂直升船機(jī)建有浮筒井，井內(nèi)裝設(shè)浮筒。浮筒頂部與承船廂底部相連，利用浮筒的浮力平衡和支持承船廂的重量。水壓式垂直升船機(jī)是利用水壓機(jī)的活塞支承承船廂。

　　斜面升船機(jī)

　　斜面升船機(jī) 　承船廂沿斜坡軌道上下的升船機(jī)，有縱向斜面式和橫向斜面式兩種?？v向斜面升船機(jī)在升降過(guò)程中，船體縱軸線與斜坡道方向一致。橫向斜面升船機(jī)在升降過(guò)程中，船體縱軸線垂直于斜坡道方向。如果上下游斜坡道不能成直線布置，可在壩頂設(shè)置轉(zhuǎn)盤，待船舶過(guò)壩時(shí)，用以調(diào)換不同的運(yùn)行斜坡道。

　　水坡式升船機(jī)

　　水坡式升船機(jī) 　水坡式升船機(jī)就其運(yùn)行線路來(lái)說(shuō)，實(shí)際上是斜面升船機(jī)的一種特殊形式。目前僅在法國(guó)蒙特施和楓斯拉諾各建有一座水坡式升船機(jī)。水坡式升船機(jī)的斜坡道為斜坡水槽，擋水閘門可以沿槽移動(dòng)，閘門間楔形水體相當(dāng)于承船廂水體。用牽引設(shè)備移動(dòng)閘門，推動(dòng)水體上升或下降，從而把船舶從一河段送至另一河段。

　　優(yōu)缺點(diǎn)

　　平衡重式垂直升船機(jī)可以大幅度地降低系統(tǒng)的升船功率，維修方便，所以應(yīng)用廣泛?，F(xiàn)在世界上最大的平衡重式垂直升船機(jī)建在聯(lián)邦德國(guó)易北河支運(yùn)河的沙爾貝內(nèi)克。目前已不發(fā)展水壓式升船機(jī)。浮筒式升船機(jī)由于浮筒井的建造和維護(hù)比較困難也未繼續(xù)建造。斜面升船機(jī)多使用縱向的，只是在水域和陸域的特殊情況下才建造橫向斜面升船機(jī)?，F(xiàn)在世界上最大的縱向斜面升船機(jī)建在蘇聯(lián)葉尼塞河的克拉斯諾亞爾斯克。干運(yùn)只是在升船機(jī)發(fā)展的初期和船舶噸位不大的情況下使用，且多為小型斜面式?，F(xiàn)代建造的數(shù)百噸以上船舶的升船機(jī)均為濕運(yùn)。

　　與垂直升船機(jī)相比，斜面升船機(jī)易于管理和維護(hù)，沒(méi)有高空建筑產(chǎn)生的復(fù)雜技術(shù)問(wèn)題和營(yíng)運(yùn)問(wèn)題。主要缺點(diǎn)是在提升高度大的情況下，線路長(zhǎng)，影響通過(guò)能力；變速行駛，影響廂內(nèi)停泊的穩(wěn)定性。

　　升船機(jī)比船閘節(jié)省水或幾乎不耗水，在少水的河流或人工運(yùn)河上，這是一個(gè)重要的優(yōu)點(diǎn)。在高水頭的通航建筑物中，升船機(jī)的造價(jià)通常低于船閘。