又一個(gè)大國(guó)重器，呈現(xiàn)在全世界的面前。

前段時(shí)間，由我國(guó)自主研發(fā)制造的世界最大卷?yè)P(yáng)式垂直升船機(jī)，百色升船機(jī)主提升機(jī)在中國(guó)能建葛洲壩機(jī)船公司順利交付。

此次交付的主提升機(jī)是百色升船機(jī)的“動(dòng)力中樞”，后者是目前全球在建的最大升船機(jī)項(xiàng)目，建成后將是僅次于三峽升船機(jī)的世界第二大升船機(jī)，也是全球最大的卷?yè)P(yáng)式垂直升船機(jī)。

百色升船機(jī)具有全球最長(zhǎng)提升船廂、10700噸卷?yè)P(yáng)式提升總重、提升高度88.8米、核心部件280噸卷筒微米級(jí)精密制造等多項(xiàng)“世界之最”，將我國(guó)高端裝備制造實(shí)力推向新高度。

未來(lái)，3000噸輪船可以“坐電梯”、“躍龍門(mén)”。

通俗地講，升船機(jī)其實(shí)就是“給船坐的電梯”。

在沒(méi)有升船機(jī)之前，船舶要想在不同高度的水面之間穿梭，比如，遇到大壩或急流，要么是走多級(jí)臺(tái)階式船閘，要么就只能遠(yuǎn)遠(yuǎn)繞路或者開(kāi)足馬力硬闖。

這些都不是好辦法。

過(guò)船閘雖然安全卻慢得熬人，繞路則可能多走幾十上百公里，費(fèi)油又費(fèi)時(shí)。硬闖顯然是下下之策，安全性差，而且遇上大高差，就根本沒(méi)法過(guò)去。

升船機(jī)的出現(xiàn)，完美地解決了以上這些問(wèn)題。

俯瞰三峽大壩的船閘

首先是快。

以既有升船機(jī)又有船閘的長(zhǎng)江三峽大壩為例，“大船爬樓梯，小船坐電梯”——“樓梯”是船閘，“電梯”則是升船機(jī)。

三峽船閘為雙線五級(jí)船閘，全長(zhǎng)6.4公里，上下落差113米，采用五級(jí)梯級(jí)設(shè)計(jì)降低水位差。

作為目前世界上連續(xù)級(jí)數(shù)最多、總水頭和級(jí)間輸水水頭最高、技術(shù)最復(fù)雜的內(nèi)河船閘，其最大單級(jí)閘室工作水頭達(dá)45.2米。

這個(gè)船閘原來(lái)是世界第二，現(xiàn)在被珠江上的大藤峽水利樞紐工程船閘超過(guò)。

五級(jí)船閘就是五個(gè)樓梯臺(tái)階，過(guò)一次最快需要兩個(gè)半小時(shí)。這已經(jīng)很快了，有些船閘落差小，反而需要三四個(gè)小時(shí)。

三峽升船機(jī)看上去就像大壩旁邊的電梯井，承船廂132米×23.4米×10米，可載3000噸級(jí)船舶，爬升高度113米，全線總長(zhǎng)5000米，為世界規(guī)模最大、技術(shù)難度最高的升船機(jī)工程，過(guò)船只要大約40分鐘，大幅節(jié)省航運(yùn)時(shí)間。

三峽大壩的船閘

第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)。

靠“承船廂+配重”運(yùn)作，不像船閘那樣每級(jí)每次都要進(jìn)水，船在廂內(nèi)幾乎是完全平靜的水面，不會(huì)因水流波動(dòng)搖晃。

第三個(gè)優(yōu)點(diǎn)是省。

船閘無(wú)論上行還是下行，都需要反復(fù)充水、放水，每次還都需要調(diào)節(jié)水位，能耗比較大。

升船機(jī)則不存在這些問(wèn)題，長(zhǎng)期用更經(jīng)濟(jì)。另外，升船機(jī)不需要航船爬坡，也大大減少了船只的動(dòng)力消耗。

有些大壩因?yàn)槁洳罡?，必須設(shè)計(jì)復(fù)雜的多級(jí)船閘，長(zhǎng)度就會(huì)拉很長(zhǎng)，而升船機(jī)則很節(jié)約空間，施工成本會(huì)大大下降。

升船機(jī)的操作也比較簡(jiǎn)單。就像把大象裝進(jìn)冰箱一樣，分為三步：裝船、移船、放船——

第一步，把船“裝”進(jìn)承船廂，相當(dāng)于是個(gè)裝水的大“盒子”；
第二步，像蹺蹺板一樣，用很小的力拉動(dòng)巨重的船廂，讓承船廂帶著船平穩(wěn)上升或下降；
第三步，等承船廂與目標(biāo)水面齊平，開(kāi)閘門(mén)，船直接開(kāi)出去，完成高度切換。

在承船廂中的船只

一句話，升船機(jī)就是把“爬樓梯”變成“坐電梯”：幾十分鐘完成百米落差，船在靜水里穩(wěn)如泊港，還省水省電省地皮，妥妥的內(nèi)河通航利器。

下次如果再有機(jī)會(huì)過(guò)大壩，記得選“電梯”。

升船機(jī)，經(jīng)常是看著簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)起來(lái)就很難。

相比歐洲在運(yùn)河上建設(shè)升船機(jī)的悠久歷史，我國(guó)起步晚很多。

我國(guó)此前中小河道航運(yùn)多靠天然航道或簡(jiǎn)單船閘，沒(méi)有建升船機(jī)的迫切需求。

升船機(jī)對(duì)機(jī)械、結(jié)構(gòu)的要求相對(duì)較高，中國(guó)古代的技術(shù)和工業(yè)基礎(chǔ)跟不上，到了近現(xiàn)代，又落后于西方。

直到改革開(kāi)放后，我國(guó)才逐步具備大型機(jī)械加工、高難度工程建設(shè)的技術(shù)儲(chǔ)備，也慢慢能支撐升船機(jī)的設(shè)計(jì)建造。

好飯不怕晚，21世紀(jì)后，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)高效航運(yùn)需求激增，我國(guó)的升船機(jī)技術(shù)也攻克難關(guān)，站上世界之巔。

中國(guó)在升船機(jī)領(lǐng)域的彎道超車(chē)，練就出獨(dú)特的武功，不但形成了自己的技術(shù)特色，還在各個(gè)方面實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新。

三峽升船機(jī)是齒輪齒條爬升式升船機(jī)的代表，是升船機(jī)中的大力士，最大爬升噸位1.55萬(wàn)噸，提升高度113米。

升船機(jī)內(nèi)部的“螺母柱”

這項(xiàng)世界紀(jì)錄靠剛性齒輪齒條驅(qū)動(dòng)，其安全性則由“長(zhǎng)螺母柱+短螺桿”安全鎖來(lái)實(shí)現(xiàn)——這被認(rèn)為是目前最安全的升船機(jī)設(shè)計(jì)方案。

在四個(gè)塔柱上固定著強(qiáng)度極高的“螺母柱”，承船廂兩側(cè)帶著短“螺桿”。正常運(yùn)行時(shí)，兩者有微小的間隙，保證不接觸，避免動(dòng)力損耗。

一旦承船廂平衡打破，系統(tǒng)檢測(cè)到異常，驅(qū)動(dòng)機(jī)會(huì)立刻停止，間隙消失，短螺桿會(huì)像擰螺絲一樣旋進(jìn)長(zhǎng)螺母柱并自動(dòng)鎖死，將萬(wàn)噸船廂牢牢固定在塔柱上。

這套機(jī)械鎖死系統(tǒng)不依賴電力，確保了極端情況下的絕對(duì)安全。

此外，升船機(jī)兩側(cè)每隔3.5米就設(shè)有逃生通道，為乘客提供了快速疏散通道。

與之相得益彰的百色升船機(jī)，是全球最大的鋼絲繩卷?yè)P(yáng)式升船機(jī)。

所謂卷?yè)P(yáng)式升船機(jī)，是指承船廂的升力是鋼絲繩卷?yè)P(yáng)提供，對(duì)應(yīng)的，鋼絲繩卷?yè)P(yáng)機(jī)是升船機(jī)的主提升設(shè)備。

卷?yè)P(yáng)式升船機(jī)的原理很簡(jiǎn)單，就是鋼絲繩卷起，承船廂升起；鋼絲繩放開(kāi)，承船廂下降。

類似的卷?yè)P(yáng)設(shè)備，在工程機(jī)械中很常見(jiàn)。比如下圖就是一個(gè)能拉升10噸重物的卷?yè)P(yáng)機(jī)。

卷?yè)P(yáng)機(jī)

百色升船機(jī)的系統(tǒng)采用多根鋼絲繩協(xié)同工作，外加智能控制系統(tǒng)，能平穩(wěn)又精準(zhǔn)地將10700噸的重量抬升88.8米，這在卷?yè)P(yáng)式升船機(jī)中遙遙領(lǐng)先。

能有如此的提升力，關(guān)鍵在于讓所有的鋼絲繩都像一雙手的十個(gè)手指頭那樣同步工作。

這套智能傳動(dòng)控制系統(tǒng)，能實(shí)時(shí)感知每根鋼絲繩的受力、速度和小齒輪的位置，再通過(guò)各種智能算法，自動(dòng)調(diào)整每臺(tái)電機(jī)的輸出，確保所有提升點(diǎn)保持在同一水平。

還有一種是中國(guó)原創(chuàng)的水力驅(qū)動(dòng)式升船機(jī)，已經(jīng)在景洪水電站使用，最大提升高度66.86米，過(guò)船噸位500噸，升降時(shí)間全程約17分鐘。

水力驅(qū)動(dòng)式升船機(jī)的原理是浮力定律，系統(tǒng)核心是一個(gè)巨大的浮筒，淹沒(méi)在充滿水的豎井中。

通過(guò)管道向豎井充水或排水，改變浮筒所受的浮力，從而直接帶動(dòng)與浮筒相連的承船廂升降。

即便發(fā)生漏水或停電，系統(tǒng)也能自然穩(wěn)定在新的平衡點(diǎn)，安全性高。

景洪升船機(jī)

中國(guó)很大，河流很多，每條河每個(gè)河段的水文條件都不一樣。

在解決水壩通航的問(wèn)題上，中國(guó)工程師面對(duì)的早已不是單一技術(shù)難題，而是如何為不同地理?xiàng)l件（如高壩、缺水地區(qū)）選擇并優(yōu)化最佳最安全的方案。

齒輪齒條式更適合超高提升，且安全冗余高；鋼絲繩卷?yè)P(yáng)式通過(guò)智能控制，實(shí)現(xiàn)了萬(wàn)噸級(jí)提升的平穩(wěn)可靠；水力式升船機(jī)更將安全這一要素發(fā)揮到極致。

可以說(shuō)，每一條河流，中國(guó)都能找到適合的方案。

百色這次站上巔峰，新的第一給我們帶來(lái)了什么？

從產(chǎn)業(yè)鏈角度看，升船機(jī)這類“大國(guó)重器”的建設(shè)過(guò)程，能極大地拉動(dòng)國(guó)內(nèi)重型機(jī)械、高端鋼材、精密儀器、智能控制系統(tǒng)等相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展和技術(shù)升級(jí)。

比如，促進(jìn)關(guān)鍵零部件國(guó)產(chǎn)化，提高了國(guó)內(nèi)重型機(jī)械產(chǎn)業(yè)的自主可控能力。通過(guò)對(duì)零部件供應(yīng)商、整機(jī)制造商進(jìn)行整合，從而帶動(dòng)了整個(gè)重型機(jī)械產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同發(fā)展。

這些領(lǐng)域的快速蛻變，不但支持了國(guó)家對(duì)高新科技產(chǎn)學(xué)研不斷迭代的戰(zhàn)略要求，還順便培養(yǎng)出一大批頂尖的工程師和技術(shù)工人。

更大意義是，釋放了我國(guó)黃金水道的巨大潛能。

水運(yùn)的成本遠(yuǎn)低于鐵路和公路，大型升船機(jī)的建成，將上游原本不通航或通航標(biāo)準(zhǔn)低的庫(kù)區(qū)水域，與中下游的干線航道連接起來(lái)，形成了干支聯(lián)動(dòng)、通江達(dá)海的高等級(jí)航道網(wǎng)絡(luò)。

這極大地延伸了航運(yùn)里程，提升了整個(gè)水系的運(yùn)輸效率，節(jié)約了運(yùn)輸成本。

三峽升船機(jī)就是實(shí)施“長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶”發(fā)展戰(zhàn)略的關(guān)鍵性工程之一，保障了長(zhǎng)江黃金水道主通道的暢通，激活了如重慶、四川這樣的上游地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

二十多年前，為了治理水患、開(kāi)發(fā)水電資源，百色水利樞紐誕生，在防洪和發(fā)電方面發(fā)揮了巨大的作用。

高聳的大壩也將黃金水道右江攔腰截?cái)唷?/p>

百色升船機(jī)的建設(shè)，對(duì)上游的云貴等內(nèi)陸省份來(lái)說(shuō)，意味著打開(kāi)了一條極其重要的水運(yùn)出海通道。

長(zhǎng)江和珠江航運(yùn)圖

經(jīng)右江、珠江出海的最便捷通道被打通后，預(yù)計(jì)可縮短傳統(tǒng)航程約560公里，是服務(wù)“西部陸海新通道”國(guó)家戰(zhàn)略的具體體現(xiàn)。

西南地區(qū)豐富的礦產(chǎn)資源、煤炭等大宗貨物可以通過(guò)經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的水路向東部沿海運(yùn)輸，而不是僅僅依賴成本更高、運(yùn)力更有限的公路和鐵路。

一條水運(yùn)通道的開(kāi)通，盤(pán)活的是整個(gè)西南的經(jīng)濟(jì)。

我國(guó)是水電大國(guó)，內(nèi)河航運(yùn)與水電之間存在天然的矛盾。

升船機(jī)，作為“大國(guó)重器”的集大成者之一，確保了水利樞紐綜合效益的最大化，成為賦能?chē)?guó)家能源戰(zhàn)略和航運(yùn)戰(zhàn)略的重要支撐點(diǎn)。

升船機(jī)，讓天塹變通途！