中國(guó)升船機(jī)研制的重要性與可能性

邵國(guó)鈞

中國(guó)升船機(jī)研制的重要性與可能性

邵國(guó)鈞

升船機(jī)是世界上還沒(méi)有通用化的一種機(jī)械，大多停留在一機(jī)一研制的水平，生產(chǎn)量也不多，但是對(duì)中國(guó)尤為重要。本文主要從五個(gè)方面進(jìn)行論述。第 一、中國(guó)升船機(jī)的需求。包括：一、水運(yùn)的重要性，二、問(wèn)題與機(jī)遇同在，三、中國(guó)升船機(jī)的需求。第二、世界范圍內(nèi)的升船機(jī)生產(chǎn)現(xiàn)狀。包括：一、已建成和在建的代表性的升船機(jī)，二、升船機(jī)生產(chǎn)現(xiàn)狀。第三、中國(guó)升船機(jī)研制的重要性。包括：一、三峽瓶頸，二、梯級(jí)長(zhǎng)河，三、落后的水運(yùn)交通，四、富裕的希望和強(qiáng)國(guó)的夢(mèng)想。第四、中國(guó)升船機(jī)研制的可能性。包括：一、原理的突破，二、比較的優(yōu)勢(shì)，三、通用的性能，四、廣闊的市場(chǎng)，五、夢(mèng)想實(shí)現(xiàn)。第五、結(jié)束語(yǔ)：中國(guó)水運(yùn)網(wǎng)展望。

中國(guó)升船機(jī)的需求

水運(yùn)的重要性

區(qū)別于航海，這里所說(shuō)的水運(yùn)是指內(nèi)河航運(yùn)，是使船舶通過(guò)內(nèi)陸江湖、河川等天然或人工水道，運(yùn)送貨物和旅客的一種運(yùn)輸方式。是交通運(yùn)輸?shù)囊粋€(gè)組成部分，是內(nèi)陸腹地、邊遠(yuǎn)地區(qū)通江達(dá)海的連接線。內(nèi)河航運(yùn)業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，也是社會(huì)發(fā)展的重要組成部分。在維護(hù)國(guó)家安全、區(qū)域經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展、人與自然和諧等方面，內(nèi)河航運(yùn)業(yè)起著重要作用。特別是世界強(qiáng)國(guó)的興起，大都與海運(yùn)和內(nèi)河運(yùn)輸有著密切的關(guān)系。世界內(nèi)河航運(yùn)發(fā)達(dá)的國(guó)家基本上是經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家或中等發(fā)達(dá)國(guó)家。因此，建立完善的現(xiàn)代交通體系不能不發(fā)展水運(yùn)。

我國(guó)最大的水運(yùn)潛能在長(zhǎng)江，本文多以長(zhǎng)江為例進(jìn)行說(shuō)明。建設(shè)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶，長(zhǎng)江內(nèi)河航運(yùn)建設(shè)和發(fā)展顯得尤其重要。長(zhǎng)江干流自西而東橫貫中國(guó)中部，流域內(nèi)數(shù)百條支流延伸至西藏、云南、貴州、四川、重慶、甘肅、陜西、湖南、湖北、江西、安徽、江蘇、浙江等主要省、自治區(qū)的部分地區(qū)。眾多的支流蘊(yùn)藏巨大的水運(yùn)開(kāi)發(fā)潛力，建設(shè)長(zhǎng)江內(nèi)河航運(yùn)網(wǎng)就相當(dāng)于在長(zhǎng)江流域又建設(shè)了一個(gè)高速物流運(yùn)輸網(wǎng)，而它的深度和廣度則遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)現(xiàn)在的公路網(wǎng)，深入到最偏遠(yuǎn)的村寨，為最偏遠(yuǎn)的人們實(shí)現(xiàn)通江達(dá)海的夢(mèng)想。

在西方國(guó)家，公民抱怨公路運(yùn)輸?shù)母吆哪堋⒏呶廴竞蛽頂D，希望將公路貨物運(yùn)輸量轉(zhuǎn)移到內(nèi)河運(yùn)輸上來(lái)，給公路客運(yùn)留出發(fā)展空間，因此，國(guó)家制定一系列發(fā)展內(nèi)河航運(yùn)的優(yōu)惠政策，緩解社會(huì)發(fā)展中的矛盾。在水運(yùn)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)很發(fā)達(dá)的美國(guó)，又在進(jìn)行新一輪的水上高速公路的建設(shè)，參見(jiàn)《中國(guó)水運(yùn)報(bào)》2010年10月11日刊載《美國(guó)全力打造高速水運(yùn)走廊》，其閱讀提示：“目前美國(guó)正在熱火朝天地實(shí)施沿海和內(nèi)地水運(yùn)高速走廊建設(shè)，有的水運(yùn)高速走廊早就建成，目前僅僅是創(chuàng)新改革，提升水路運(yùn)能；有的則是需要投資開(kāi)發(fā)，新開(kāi)辟水運(yùn)走廊，使主干走廊和支線走廊相互連接。其目標(biāo)鎖定在最大化利用美國(guó)沿海和內(nèi)地水運(yùn)資源，進(jìn)一步投資開(kāi)發(fā)美國(guó)沿海和內(nèi)地水運(yùn)航線。擴(kuò)大美國(guó)內(nèi)地水上交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)功能的最大優(yōu)勢(shì)就是很少占用土地，緩和美國(guó)國(guó)內(nèi)公路和鐵路交通運(yùn)輸壓力，同時(shí)節(jié)能減排。”這其中對(duì)于很少占用土地這點(diǎn)來(lái)說(shuō)，對(duì)我國(guó)這樣一個(gè)人多地少的大國(guó)更顯其重要。

發(fā)展內(nèi)河航運(yùn)對(duì)保障國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)安全具有舉足輕重的作用，內(nèi)河航運(yùn)是國(guó)家重點(diǎn)物資、搶險(xiǎn)救災(zāi)以及國(guó)防軍事運(yùn)輸?shù)闹匾绞健Ｔ趪?guó)際上，前蘇聯(lián)和美國(guó)率先完成了本國(guó)水運(yùn)網(wǎng)的建設(shè)，前蘇聯(lián)把大轉(zhuǎn)盤(pán)式斜面升船機(jī)作為國(guó)家水運(yùn)網(wǎng)建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)升船機(jī)。歐洲各國(guó)也都能共享水運(yùn)之利。

問(wèn)題與機(jī)遇同在

然而，我們的問(wèn)題是：廣袤的長(zhǎng)江流域?yàn)槲覀兲峁o(wú)盡的資源的同時(shí)，它的西部地區(qū)山高坡陡，讓我們獲取資源的困難不小。以水運(yùn)而言，幽深的峽谷、飛湍的急流，讓我們欲進(jìn)不得。大山里的人們?yōu)榱俗叱龃笊剑挥衅疵男蘼罚皆綆X義無(wú)反顧，長(zhǎng)橋飛渡在所不惜。而其實(shí)家門(mén)口就有一條咆嘯而去的大河，不但不能行船，還攔住了通往外界的通路。要是能走水路不知要少走多少?gòu)潖澋纳铰罚氵^(guò)多少翻車的橫禍。

機(jī)遇終于來(lái)了，水電開(kāi)發(fā)，西電東送，一座座大壩，把咆嘯的江水鎖住了，再也聽(tīng)不到它怒吼的聲響，能看到的是長(zhǎng)河靜靜、碧水悠悠。心曠神怡，下得河來(lái)，多想乘舟暢游一翻。可惜有船也不能過(guò)壩，為運(yùn)輸需要，修翻壩公路，即使是這樣的折騰，算賬一筆，水運(yùn)還是便宜。修建船閘吧，長(zhǎng)江三峽，五級(jí)船閘，過(guò)壩時(shí)間，三四小時(shí)，慢如蝸牛，長(zhǎng)江水運(yùn)，確實(shí)梗阻了。還有垂直升船機(jī)，正在建設(shè)，據(jù)說(shuō)建好之后，3000t船，暢通無(wú)阻。

中國(guó)升船機(jī)的需求

建設(shè)升船機(jī)以實(shí)現(xiàn)跨過(guò)高差突變的江河障礙的航運(yùn)要求，這是人類改造自然的一個(gè)很好的夢(mèng)想。在我國(guó)黃河壺口的旱地行船便是最早的斜面行船的實(shí)踐，做法是先把貨物卸下再沿坡面拖船越過(guò)壺口，然后再把貨物重新裝船始往目的地。在人背馬馱的時(shí)代，這樣的水運(yùn)方式也是經(jīng)濟(jì)的。

世界范圍內(nèi)，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)。現(xiàn)代化大型升船機(jī)出現(xiàn)在20世紀(jì)。而今，在水運(yùn)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)很發(fā)達(dá)的美國(guó)，又在進(jìn)行新一輪的水上高速公路的建設(shè)，美國(guó)的水運(yùn)條件當(dāng)然比我國(guó)的好，早就實(shí)現(xiàn)了全國(guó)聯(lián)網(wǎng)，但在一些支流上仍然是需要開(kāi)拓的，對(duì)美國(guó)國(guó)土而言，如果有比較好的升船機(jī)方案，美國(guó)人也許會(huì)想到使東岸水運(yùn)網(wǎng)和西部沿海聯(lián)為一體。

然而，對(duì)升船機(jī)的需求最迫切的應(yīng)該是中國(guó)，中國(guó)國(guó)土西高東低，青藏高原，孕育了眾多的河流奔騰于深山峽谷之間，豐富的水能資源的開(kāi)發(fā)，把這里的相當(dāng)一部分河流梯級(jí)化了，試想，若能把西部水電開(kāi)發(fā)梯級(jí)化后的大大小小的河流用升船機(jī)串聯(lián)成暢通無(wú)阻的運(yùn)河，所開(kāi)拓的航運(yùn)里程會(huì)增加多少？社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益又將會(huì)怎樣變化？環(huán)境的宜居性將顯著提高，人民的幸福感會(huì)加倍的增加。這充分說(shuō)明了中國(guó)升船機(jī)研制的必要性。

也許有人會(huì)說(shuō)，我們現(xiàn)在不是有了比較現(xiàn)代化的水口垂直升船機(jī)嗎？三峽垂直升船機(jī)建成后，更是有了3000t級(jí)的，還用進(jìn)行別的研制？這就涉及平衡重垂直升船機(jī)的缺點(diǎn)，其一、平衡重垂直升船機(jī)只能適應(yīng)水位變幅比較小的水庫(kù)，三峽上游水位變幅30m，需要隨著水位的變化拆裝大壩上與承船箱連接的渡槽門(mén)坎，如果承船箱的水深為10m，簡(jiǎn)單計(jì)算，一年得拆裝三次。要么承船箱水深直接為33m（假設(shè)通航水深3米），那么承船箱加上水重就翻十倍吧，不能做這樣的笨事。因此，三峽升船機(jī)建成后也是不順暢的。而三峽工程只是一個(gè)季調(diào)節(jié)型水庫(kù)，對(duì)于象糯扎渡那樣的多年調(diào)節(jié)型水庫(kù)就更無(wú)法處理了。結(jié)論是：只能適應(yīng)固定水位或水位變幅不大的平衡重垂直升船機(jī)適用性很有限。就這點(diǎn)而言，平衡重垂直升船機(jī)還不如前蘇聯(lián)克拉斯諾雅爾斯克斜面升船機(jī)。其二、提升鏈條承載了全部的承船箱荷載，在巨大的拉力作用下，還要不斷的運(yùn)動(dòng)。安全風(fēng)險(xiǎn)說(shuō)不高都不行，雖說(shuō)另有安全機(jī)構(gòu)，然而，機(jī)械的東西，還是機(jī)構(gòu)越多隱患越多，簡(jiǎn)單明了才有生命力。這點(diǎn)也不如前蘇聯(lián)克拉斯諾雅爾斯克斜面升船機(jī)的軌道承重運(yùn)行那樣好，克拉斯諾雅爾斯克斜面升船機(jī)鋼纜牽引，牽引力只是承船箱重量的約十分之一，簡(jiǎn)單明白，不必特別談安全問(wèn)題。當(dāng)然這樣的重型機(jī)械安全是最重要的。而以金沙江下游四座大壩論，壩更高，除向家壩外，水位變幅都很大。其他的高壩大庫(kù)，無(wú)一例外。而向家壩也只是因?yàn)榻ㄓ型ê降钠胶庵卮怪鄙瑱C(jī)，為了保證通航而限制其水位的變化，這使得它的防洪調(diào)節(jié)庫(kù)容很小，即犧牲防洪效益保證通航，突顯了水庫(kù)的垂直升船機(jī)通航與防洪調(diào)節(jié)庫(kù)容的矛盾。因此，現(xiàn)有的升船機(jī)技術(shù)不能滿足中國(guó)乃至世界的需求。在建的龍灘升船機(jī)，采用兩級(jí)垂直升船機(jī)克服179m水位落差的變化；烏江構(gòu)皮灘升船機(jī)用三級(jí)垂直升船機(jī)方案，都只能提升500t級(jí)船舶，真是無(wú)可奈何之壯舉。

世界范圍內(nèi)的升船機(jī)生產(chǎn)現(xiàn)狀

已建成和在建的代表性的升船機(jī)

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。尼德芬諾垂直升船機(jī)是世界上最早的真正意義上的現(xiàn)代化大型升船機(jī)，該升船機(jī)可通過(guò)1000t級(jí)船舶，提升高度僅36m。

目前世界上最大的縱向斜面升船機(jī)（兩面）則是1978年投入試運(yùn)行的前蘇聯(lián)葉尼塞河的克拉斯諾雅爾斯克斜面升船機(jī)。坡度1：10，坡道全長(zhǎng)1731m，可自行的承船廂的下降速度每分鐘80m，上升速度每分鐘60m，升船機(jī)往返一次90min，即平均45min過(guò)一次壩。水頭101m，提升高度118.9m，能適應(yīng)水庫(kù)水位的巨大變化。承船廂長(zhǎng)90m、寬18m、水深3.2m、重3100t，連水總重量6700t，可通過(guò)船舶噸位2000t，設(shè)計(jì)船舶噸位為1500t。它是目前提升高度最大、過(guò)壩噸位最大的縱向斜面升船機(jī)，也是一款很優(yōu)秀的升船機(jī)，好就好在它的承船箱行走在軌道上，上下游都直接入水，適應(yīng)任何水位變化。如圖1。

其它形式的升船機(jī)還有浮筒式升船機(jī)、橫向斜面升船機(jī)、高低軋道斜面升船機(jī)、旋轉(zhuǎn)式升船機(jī)等，各有特色。

正在建設(shè)的世界最大的垂直升船機(jī)是三峽升船機(jī)，克服最大落差113m，設(shè)計(jì)通過(guò)3000t級(jí)船舶。但是當(dāng)三峽水位在145m至175m之間變化時(shí)，總是存在調(diào)整壩體上與升船機(jī)連接的渡槽門(mén)坎高程的問(wèn)題，不但影響通航的連續(xù)性，安全隱患也不可小覷。三峽升船機(jī)引進(jìn)的技術(shù)正是德國(guó)的垂直升船機(jī)技術(shù)，而德國(guó)的尼德芬諾垂直升船機(jī)提升高度僅36m，其渡槽門(mén)坎高程不變。

圖1　原理示意（源自《葉尼塞河上的“鋼鐵纖夫”——蘇聯(lián)克拉斯諾雅爾斯克水電站斜面升船機(jī)》）

升船機(jī)生產(chǎn)現(xiàn)狀

從世界范圍看，升船機(jī)這一特殊工業(yè)產(chǎn)品，目前還沒(méi)有通用的、規(guī)范適用的產(chǎn)品，大都停留在一機(jī)一探索，一機(jī)一研制上。比如當(dāng)年的三峽升船機(jī)，國(guó)內(nèi)就曾組織當(dāng)時(shí)的河海大學(xué)、二重等教學(xué)科研和生產(chǎn)單位進(jìn)行研究，沒(méi)有結(jié)果。后來(lái)才考察引進(jìn)了德國(guó)的技術(shù)。然而，也并非德國(guó)有生產(chǎn)升船機(jī)的專業(yè)工廠，像買(mǎi)汽車、飛機(jī)、輪船那樣，訂單一下，就可以買(mǎi)來(lái)。因?yàn)槭澜缟线€沒(méi)有成熟的升船機(jī)的通用產(chǎn)品。可是，對(duì)于我國(guó)眾多的梯級(jí)長(zhǎng)河來(lái)說(shuō)，高壩巨庫(kù)，最需要的就是技術(shù)可靠的通用升船機(jī)產(chǎn)品。

中國(guó)升船機(jī)研制的重要性

三峽瓶頸

三峽水利樞紐工程的建成，高峽出平湖，獲得了巨大的清潔能源，改善了庫(kù)區(qū)的航道條件，防洪效益也非常顯著。可是，長(zhǎng)江黃金水道的暢通受到了嚴(yán)重的影響，以致于大量的貨物在這里需要翻壩轉(zhuǎn)運(yùn)，重新裝卸一次，這樣的成本浪費(fèi)降低了黃金水道的含金量。以致于有人提出，為了黃金水道的暢通，應(yīng)該修建第二條五級(jí)船閘。姑且不論現(xiàn)場(chǎng)還有沒(méi)有擺放第二條五級(jí)船閘的位置，這樣的慣性思維顯然是不可取的。那么三峽垂直升船機(jī)建成后情況會(huì)不會(huì)有所改觀，在此，也不用拭目以待，因?yàn)槿龒{垂直升船機(jī)設(shè)計(jì)之初考慮的是3000t級(jí)的客船和小型貨船的通行，大型貨船的通行還是只能依靠緩慢的五級(jí)船閘，如果沒(méi)有新型的升船機(jī)突破，再修兩線五級(jí)船閘也不能從根本上改變?nèi)龒{航運(yùn)的瓶頸問(wèn)題。而要想再引進(jìn)什么更先進(jìn)的升船機(jī)技術(shù)也是不可能的，因?yàn)椋澜缟细緵](méi)有，而世界范圍內(nèi)最需要這類技術(shù)的是中國(guó)，別人是沒(méi)法幫這個(gè)忙的。

梯級(jí)長(zhǎng)河

建設(shè)三峽，開(kāi)發(fā)長(zhǎng)江以及西部大開(kāi)發(fā)，形成了一道壯麗的風(fēng)景，那就是梯級(jí)長(zhǎng)河。三峽的高峽平湖，金沙江上烏東德電站建成后，500km左右梯級(jí)長(zhǎng)河從水富直達(dá)攀枝花，這里江寬水深，航運(yùn)的效益讓人垂涎欲滴。

瀾滄江上，從糯扎渡到功果橋五個(gè)梯級(jí)所形成的梯級(jí)長(zhǎng)河又是近500km。這是一條中國(guó)連接?xùn)|南亞各國(guó)的水上通道，其價(jià)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)昆曼高速公路，因?yàn)憸娼掠我呀ㄓ?00t級(jí)升船機(jī)，按500t級(jí)的航道考慮，至少相當(dāng)于一條鐵路的運(yùn)力。而其投入就目前而言只需要五座升船機(jī)建設(shè)的投入。為了能在短期內(nèi)獲取航運(yùn)之利，糯扎渡也在修建翻壩轉(zhuǎn)運(yùn)公路，這個(gè)做法連旱地行船都不如，真是沒(méi)辦法的辦法。

紅水河上，從西往東流淌的紅水河，橫貫云南、貴州、廣西、廣東四省區(qū)，直達(dá)南海。龍灘垂直升船機(jī)已開(kāi)工建設(shè)，規(guī)劃最大過(guò)壩船只500t級(jí)，最大提升高度179m，采用二級(jí)全平衡重垂直升船機(jī)，投資26億元。龍灘垂直升船機(jī)建成后，意味著紅水河上500t級(jí)航道可以到達(dá)平班水電站下游。從平班到云南開(kāi)遠(yuǎn)市300km左右的河道，主要就是天生橋二級(jí)電站成為航運(yùn)的攔路虎。然而，這里的長(zhǎng)遂道引水發(fā)電確實(shí)讓航道開(kāi)辟成為難題，也許得增加專門(mén)的航運(yùn)梯級(jí)才能解決問(wèn)題。

黃河梯級(jí)，只要黃河不斷流，很想擁有水運(yùn)通道的莫過(guò)于古都西安了。只要解決了小浪底和三門(mén)峽的過(guò)壩問(wèn)題，西安就有了1000km左右的水運(yùn)通道，實(shí)現(xiàn)達(dá)海的夢(mèng)想。其它黃河中游到上游蘭州以上，只要梯級(jí)完成，開(kāi)發(fā)航運(yùn)是預(yù)料中的事，3000km黃河航運(yùn)將是中國(guó)航運(yùn)全新的一頁(yè)。當(dāng)然，黃河航運(yùn)網(wǎng)的形成還有一個(gè)水的問(wèn)題。

其它的江河不再細(xì)說(shuō)，看到眾多的梯級(jí)長(zhǎng)河，我們應(yīng)該有開(kāi)拓航運(yùn)的企盼。

落后的水運(yùn)交通

落后的水運(yùn)交通遲滯了我們致富的步伐，大宗的物資運(yùn)不出去，需要的物資運(yùn)不進(jìn)來(lái)，這是很多的深山峽谷地區(qū)的交通現(xiàn)實(shí)，我國(guó)的大部分國(guó)土面積的現(xiàn)狀。為了解決水運(yùn)交通問(wèn)題，新中國(guó)建立之初，先輩們就曾考查過(guò)金沙江的航運(yùn)。云南日?qǐng)?bào)網(wǎng)2004年7月20日《38年前的金沙江航道考察》重提，1966年4月初，國(guó)家科委和交通部為了開(kāi)發(fā)金沙江水上運(yùn)輸、擴(kuò)大川江通航能力、發(fā)展長(zhǎng)江航運(yùn)，共同組織了一次大規(guī)模的川江、金沙江航道考察活動(dòng)。在全國(guó)航運(yùn)發(fā)展史上留下難忘的一筆。一批務(wù)實(shí)的領(lǐng)導(dǎo)，一幫有志的學(xué)者，在極端艱苦的條件下，對(duì)金沙江進(jìn)行了歷時(shí)49d，行程4000多公里的考察工作。該文還上溯到了清朝以來(lái)的考察實(shí)踐活動(dòng)。非常敬佩先輩們的努力，在此就不一一贅述。他們目的就是一個(gè)，開(kāi)拓金沙江航運(yùn)。然而，時(shí)至今日，在艱險(xiǎn)的深山峽谷地區(qū)，水運(yùn)依然是空白，我們不得不敬畏大自然的同時(shí)，也為我們?cè)诟脑熳匀环矫娴霓k法不多而羞愧。

富裕的希望和強(qiáng)國(guó)的夢(mèng)想

那么在現(xiàn)今高速公路甚至高速鐵路比較發(fā)達(dá)的時(shí)候還有必要開(kāi)發(fā)水運(yùn)嗎？答案是肯定的。每種交通方式都有其特定的好處和適用的條件，對(duì)水運(yùn)而言，其低廉的成本和巨大的運(yùn)力，即使是鐵路也是無(wú)法比擬的，這是公論。在深山峽谷區(qū)，有水運(yùn)交通肯定比修公路爬一坡下一坡，左一彎右一彎要省事得多。因此，在有水路可供選擇的深山峽谷區(qū)，發(fā)展水運(yùn)交通是富裕的希望。對(duì)于一個(gè)國(guó)家來(lái)說(shuō)，完善的交通體系，是國(guó)家富強(qiáng)的標(biāo)志，而完善的交通體系不能沒(méi)有水運(yùn)體系。建設(shè)一個(gè)三峽工程，要修一個(gè)升船機(jī)，需要請(qǐng)德國(guó)人，更多的高壩大庫(kù)之間要實(shí)現(xiàn)通航，沒(méi)有人能幫我們了。因此，研制中國(guó)自己的升船機(jī)顯得尤為重要。

中國(guó)升船機(jī)研制的可能性

原理的突破

原理的突破迎來(lái)了中國(guó)升船機(jī)研制的曙光，國(guó)家發(fā)明專利太平鼓船箱自動(dòng)水平斜槽式升船機(jī)為升船機(jī)領(lǐng)域注入了一劑強(qiáng)心劑。其專利說(shuō)明書(shū)描述了其基本原理，是以往的升船機(jī)所沒(méi)有的，是升船機(jī)原理上的重大突破，而一樣?xùn)|西的生命力就在于其原理是否先進(jìn)。其專利說(shuō)明書(shū)概述為：“本發(fā)明太平鼓船箱自動(dòng)水平斜槽式升船機(jī)原理很簡(jiǎn)單，即用一個(gè)像鼓樣的滾筒，鋼絲繩跨過(guò)滾筒，兩端拴在被吊運(yùn)重物的兩個(gè)支點(diǎn)上，然后推著滾筒沿著即定的軌道運(yùn)動(dòng)，被吊運(yùn)重物就隨著滾筒的運(yùn)動(dòng)而在一個(gè)低于軌道的槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)。該槽為運(yùn)輸槽，對(duì)升船機(jī)而言，該槽是傾斜的，因此稱斜槽。采用它可以使主機(jī)高度降低，整機(jī)重心降低，還可以為承船箱制動(dòng)提供支持。”用竹竿抬過(guò)水的人都知道，只要同伴的肩膀也能承受，扭動(dòng)竹竿對(duì)水桶的影響是不大的，就這么簡(jiǎn)單的原理。進(jìn)一步的構(gòu)造措施形成了完整的升船機(jī)。

其所要解決的技術(shù)問(wèn)題也把它羅列如下。

“本發(fā)明試圖解決的是：大重載、適應(yīng)任何水位變化和上下游大落差、跨越大壩、安全節(jié)能等要求。”如圖（其動(dòng)畫(huà)模擬發(fā)明人也發(fā)布在互聯(lián)網(wǎng)上）

很顯然，這些技術(shù)問(wèn)題正是三峽升船機(jī)應(yīng)該解決的問(wèn)題，而三峽目前的方案不能完成“適應(yīng)任何水位變化和上下游大落差、跨越大壩”的要求，解決“大重載和安全節(jié)能”問(wèn)題的手段也是沒(méi)有新意的。

太平鼓船箱自動(dòng)水平斜槽式升船機(jī)用五方面的辦法解決所提出的技術(shù)問(wèn)題：第一、鼓筒承重，軌道運(yùn)行，解決大重載；第二、坡面傾斜軌道直線延伸以適應(yīng)任何水位變化和上下游大落差；第三、承船箱與主機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)連接實(shí)現(xiàn)自動(dòng)水平，就可以在壩頂用圓弧軌道把上下游坡面的傾斜軌道連接起來(lái)，解決跨越大壩問(wèn)題；第四、采用平衡重牽引實(shí)現(xiàn)節(jié)能；第五、承船箱重心低，最大限度的接近斜槽底面，整機(jī)軌道運(yùn)行，獨(dú)有兩套原理相同的運(yùn)行模式，安全不再是問(wèn)題。當(dāng)正常運(yùn)行模式出問(wèn)題時(shí)，啟用安全運(yùn)行模式回到檢修點(diǎn)，緊急情況時(shí)，可以在安全運(yùn)行模式下工作一段時(shí)日。

對(duì)于黃金水道而言，暢通意味著：“要像沒(méi)有大壩的阻攔一樣通過(guò)。”只要解決上述的技術(shù)問(wèn)題就可以實(shí)現(xiàn)暢通，這個(gè)任務(wù)只有交給太平鼓船箱自動(dòng)水平斜槽式升船機(jī)來(lái)完成。

比較的優(yōu)勢(shì)

俗話說(shuō)：不怕不識(shí)貨，就怕貨比貨。太平鼓船箱自動(dòng)水平斜槽式升船機(jī)與提升式升船機(jī)比較，在轉(zhuǎn)運(yùn)船只噸位、節(jié)能上遠(yuǎn)超提升式升船機(jī)。與浮筒式升船機(jī)比較，在轉(zhuǎn)運(yùn)噸位、能否翻壩、節(jié)約用水方面占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。與平衡重垂直升船機(jī)比較，在能否翻壩、牽引拉力大小方面占盡優(yōu)勢(shì)。難能可貴的是，在安全方面，因?yàn)樘焦拇渥詣?dòng)水平斜槽式升船機(jī)擁有兩種原理相同的運(yùn)行模式正常模式和安全模式，所以在安全方面都優(yōu)于前面幾種升船機(jī)。

下游坡面平衡重斜面升船機(jī)不能翻壩，不能適應(yīng)上下游水位的任何變化，因此才有了克拉斯諾雅爾斯克斜面升船機(jī)。克拉斯諾雅爾斯克斜面升船機(jī)確實(shí)是一款很好的升船機(jī)，在沒(méi)有太平鼓船箱自動(dòng)水平斜槽式升船機(jī)之前它應(yīng)該是最優(yōu)秀的。安全理念兩者相同：盡量貼地運(yùn)行會(huì)更安全。在翻壩技能方面前者就費(fèi)力了，要在壩頂建百米直徑的轉(zhuǎn)向盤(pán)，這對(duì)地形的要求是苛刻的。也因?yàn)檗D(zhuǎn)了向，船只進(jìn)出船箱不順暢，走著進(jìn)去得退著出來(lái)。太平鼓船箱自動(dòng)水平斜槽式升船機(jī)在壩頂是一溜煙的過(guò)去，船只進(jìn)出船箱是左進(jìn)右出，右進(jìn)則左出，沒(méi)有退著出來(lái)的道理。再就是克拉斯諾雅爾斯克斜面升船機(jī)不能使用平衡重，節(jié)能方面不如太平鼓船箱自動(dòng)水平斜槽式升船機(jī)。

通用的性能

一種機(jī)械的通用的性能，就是要在完成既定任務(wù)時(shí)比之前的同類機(jī)械優(yōu)越，這又回到了前述與同類機(jī)械的對(duì)比。在此不妨換一個(gè)角度從它的運(yùn)行是否順暢來(lái)感知。太平鼓船箱自動(dòng)水平斜槽式升船機(jī)運(yùn)行過(guò)程非常流暢。專利說(shuō)明書(shū)試運(yùn)行說(shuō)明：“當(dāng)下游船只進(jìn)入承船箱后，升船機(jī)主機(jī)開(kāi)始啟動(dòng)，平衡重向下運(yùn)動(dòng)，通過(guò)牽引鋼絲繩牽引升船機(jī)上升。平衡重運(yùn)行到最低點(diǎn)時(shí)，升船機(jī)上的電動(dòng)機(jī)全部投入工作，牽引升船機(jī)過(guò)頂，此時(shí)張緊配重通過(guò)動(dòng)滑輪把松散的牽引鋼絲繩拉出牽引支架。升船機(jī)越過(guò)頂點(diǎn)后，繼續(xù)向上游坡面下降，被拉出的牽引鋼絲繩逐漸釋放并與上游方向的定滑輪接觸，當(dāng)拉出的牽引鋼絲繩釋放完畢，鋼絲繩被繃緊，平衡重受到升船機(jī)的牽引而開(kāi)始上升，升船機(jī)則繼續(xù)沿上游坡面下降到預(yù)定水位后停止，此時(shí)平衡重的上升也停止。被搬運(yùn)的船只駛出承船箱，完成從下游到上游的搬運(yùn)。上游來(lái)的船只開(kāi)始進(jìn)入承船箱，進(jìn)行從上游到下游的搬運(yùn)，運(yùn)行過(guò)程與上述過(guò)程類似。”

這樣流暢的運(yùn)行過(guò)程是以往的升船機(jī)所不能做的，因?yàn)槭窃谲夁B續(xù)運(yùn)行，承船箱直接入水，所以，太平鼓船箱自動(dòng)水平斜槽式升船機(jī)就是一列過(guò)壩的火車。

此前的提升式升船機(jī)，把承船箱提升到超過(guò)大壩的高度停下，才水平移動(dòng)，到預(yù)定位置停下再往下降。平衡重垂直升船機(jī)起止要開(kāi)關(guān)兩道門(mén)：承船箱門(mén)和渡槽對(duì)接門(mén)，還要在兩道門(mén)中間充泄水。最糟糕的是當(dāng)水位低于渡槽通航的最低水位時(shí)，要么斷航，要么重新拆裝渡槽；平衡牽引式斜面升船機(jī)、浮筒式垂直升船機(jī)情況與平衡重垂直升船機(jī)一樣。克拉斯諾雅爾斯克大轉(zhuǎn)盤(pán)式斜面升船機(jī)運(yùn)行時(shí)要在壩頂停留轉(zhuǎn)向，船只進(jìn)承船箱后要退著或者拉著出來(lái)，這兩方面使得它在運(yùn)行的流暢性上落后于太平鼓船箱自動(dòng)水平斜槽式升船機(jī)。

關(guān)于太平鼓船箱自動(dòng)水平斜槽式升船機(jī)更詳細(xì)的內(nèi)容，可以調(diào)閱其專利說(shuō)明書(shū)，在此不贅述。從上面引述的原理、比較和運(yùn)行說(shuō)明，可以確定該型升船機(jī)發(fā)明實(shí)現(xiàn)了升船機(jī)原理上的突破，能解決其所提出的問(wèn)題，讓我們擁有了建造我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)升船機(jī)的夢(mèng)想。見(jiàn)附圖

仿真原理圖

廣闊的市場(chǎng)

前面已描述了國(guó)內(nèi)的需求是非常明顯的，下面看一下潛在的建設(shè)數(shù)量，據(jù)《世界水庫(kù)大壩建設(shè)與水電開(kāi)發(fā)概況（一）（科普）》報(bào)道，世界上已建和在建大壩中，壩高大于或等于200米的大壩74座（其中，中國(guó)16座，占21.6%），壩高小于200m、大于等于100m的大壩有814座（其中，中國(guó)200座，占24.6%），壩高小于100m、大于等于60m的大壩有2467座（其中，中國(guó)680座，占27.6%），壩高小于60m、大于等于30m的大壩有11759座。這么多大大小小的水壩，總計(jì)有15114座。60m以上的3355座，中國(guó)896座，占26.6%，大部分未配建升船機(jī)，否則，越是高壩大庫(kù)，尾水越長(zhǎng)，水運(yùn)效益越好。而壩高趆低的水庫(kù)往往在江面較寬的開(kāi)闊地帶，宜于布置較小坡度的軌道以獲取較大的通過(guò)能力。因此，超過(guò)單級(jí)船閘通航經(jīng)濟(jì)水位的都可以建造太平鼓船箱自動(dòng)水平斜槽式升船機(jī)。

在世界上，如埃及著名的阿斯旺大壩，它橫截尼羅河水，高峽出平湖。高壩長(zhǎng)3830m，高111m，回水長(zhǎng)550km，寬35km，面積達(dá)5250km2，體積達(dá)132km3，沒(méi)有建造通航用的升船機(jī)。550km長(zhǎng)的湖面是很需要升船機(jī)實(shí)現(xiàn)通航的，翻壩轉(zhuǎn)運(yùn)效果就大打折扣了，只是當(dāng)時(shí)沒(méi)有很好用的升船機(jī)可供選擇。世界其他長(zhǎng)河上的大壩也如此，因此，新型升船機(jī)具有廣闊的市場(chǎng)。

夢(mèng)想實(shí)現(xiàn)

實(shí)現(xiàn)這樣一個(gè)大型的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，不但需要一定的市場(chǎng)環(huán)境，而且需要比較大的開(kāi)發(fā)平臺(tái)和巨大的資金投入。在我國(guó)，產(chǎn)業(yè)的民營(yíng)化，尤其是大型公共公益產(chǎn)業(yè)，基本上都是在國(guó)家的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品成熟，才引入民資擴(kuò)大效益，像公路、鐵路、汽車制造等，這是我國(guó)國(guó)情決定的。而其實(shí)，像水電水運(yùn)開(kāi)發(fā)這樣的大事，在市場(chǎng)發(fā)達(dá)的美國(guó)也是在國(guó)家層面上來(lái)解決的， 美國(guó)田納西河流域治理充分說(shuō)明這一點(diǎn)。因此，大型的專利發(fā)明對(duì)發(fā)明人個(gè)人來(lái)說(shuō)是沒(méi)有意義的，它的意義在于服務(wù)社會(huì)，而從開(kāi)發(fā)能力上來(lái)說(shuō)又難于登天。不要說(shuō)自然人難于進(jìn)行開(kāi)發(fā)，即便是比較有實(shí)力的公司法人，要進(jìn)行這樣大型的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)也很難，技術(shù)問(wèn)題之外還有一個(gè)問(wèn)題是開(kāi)發(fā)出來(lái)賣給誰(shuí)？自然人是沒(méi)有這個(gè)需求的。好在這個(gè)時(shí)代給予了發(fā)明人計(jì)算機(jī)軟件模擬的辦法，可以讓我們一睹太平鼓船箱自動(dòng)水平斜槽式升船機(jī)建成運(yùn)行的效果，在優(yōu)酷網(wǎng)上，你也許認(rèn)為那些配了優(yōu)美音樂(lè)的美妙的視屏是真實(shí)的，而其實(shí)僅只是發(fā)明人的業(yè)余愛(ài)好動(dòng)畫(huà)模擬仿真。國(guó)家專利局也許還有許多這樣類型的專利，那些癡迷的專利發(fā)明人沉醉在自己的一孔之見(jiàn)中，嘔心瀝血，其實(shí)對(duì)自己是很有害的。有的甚至投入了身家，以至于搞得家庭失和。倒是小一些的發(fā)明有利可圖，易于操作。特別是針對(duì)個(gè)人消費(fèi)的，等到別人的專利許可失效后再申請(qǐng)生產(chǎn)許可一樣的有利可圖。美國(guó)輝瑞萬(wàn)艾可就是一個(gè)典型，據(jù)說(shuō)輝瑞公司在中國(guó)的專利期限到期后，有很多的中國(guó)公司申請(qǐng)生產(chǎn)許可，這當(dāng)然有助于國(guó)人的雄壯，美國(guó)人已經(jīng)先行雄壯了20年，再不讓國(guó)人也雄壯怎么得了。

那么怎樣讓國(guó)家雄壯？培元固本的好藥方就是發(fā)展生產(chǎn)，發(fā)展生產(chǎn)最困難的在西部，西部最困難的是交通，交通最直觀的公路，而最睿智是水運(yùn)。在國(guó)家層面上，我國(guó)交通體系最薄弱的是水運(yùn)，可以說(shuō)我國(guó)的交通體系是不完善的。相比水運(yùn)發(fā)達(dá)的美國(guó)還在進(jìn)行水運(yùn)方面的優(yōu)化和開(kāi)拓，我國(guó)的投入實(shí)在是欠缺了，開(kāi)拓更談不上。因此，我國(guó)水運(yùn)要形成生產(chǎn)效益，構(gòu)成一定的網(wǎng)絡(luò)，根本上需要國(guó)家層面的重視，對(duì)新技術(shù)的勇敢的進(jìn)行應(yīng)用開(kāi)發(fā)，當(dāng)然可以企盼有更好的再發(fā)明，但坐等肯定不會(huì)有的。一旦升船機(jī)開(kāi)發(fā)成熟，新的水運(yùn)方式不但是水上漂的，還是火車輪上跑的。我國(guó)水運(yùn)網(wǎng)將在一個(gè)新的概念上得以建成，那就是“梯級(jí)運(yùn)河網(wǎng)”。

結(jié)束語(yǔ)

水運(yùn)網(wǎng)展望

近年來(lái)，比較好看的是烏江干流的梯級(jí)開(kāi)發(fā)，水電方面已經(jīng)完成，水運(yùn)開(kāi)發(fā)正在進(jìn)行，前面曾提到構(gòu)皮灘升船機(jī)采用三級(jí)垂直升船機(jī)方案。上游烏江渡水電站，正常高水位760m，死水位720m，屬于季調(diào)節(jié)水庫(kù)，水位變幅很大，水庫(kù)回水長(zhǎng)度76km，左岸預(yù)留有建造垂直升船機(jī)位置，建設(shè)問(wèn)題暫時(shí)沒(méi)見(jiàn)到。往烏江北支的六沖河方向，洪家渡龍頭水庫(kù)到烏江渡有200km左右的梯級(jí)長(zhǎng)河。南支方向，最好看的是貓?zhí)樱⒍ㄊ且粭l水運(yùn)之河，它的源流是貴陽(yáng)的紅楓湖。貴陽(yáng)是個(gè)好地方，南面還有一條叫漣江的直通紅水河，這就是上面說(shuō)的好看的地方。在水電開(kāi)發(fā)取得了巨大成績(jī)的基礎(chǔ)上，把這些梯級(jí)長(zhǎng)河加上一定數(shù)量的人工運(yùn)河，就能把長(zhǎng)江水運(yùn)與珠江水運(yùn)在這里連起來(lái)，這已不是貴州經(jīng)長(zhǎng)江出海的問(wèn)題，而是川渝乃至西北可以從珠江出海的問(wèn)題。可以想象由長(zhǎng)江水運(yùn)網(wǎng)和珠江水運(yùn)網(wǎng)共同構(gòu)成中國(guó)的水運(yùn)骨干網(wǎng)，會(huì)讓世界為之羨慕的。實(shí)質(zhì)上，只要升船機(jī)技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)，很多河流都可以在分水嶺附近找到連接點(diǎn)，這樣的水運(yùn)路線是由一段一段的梯級(jí)河流組成的，和傳統(tǒng)的運(yùn)河大不一樣，不需要太大的開(kāi)挖，而是有效利用自然河川，這是現(xiàn)代意義上的梯級(jí)運(yùn)河。有了這樣通用的升船機(jī)技術(shù)，黃河水運(yùn)網(wǎng)當(dāng)然也可以加入長(zhǎng)江水運(yùn)網(wǎng)。大膽一點(diǎn)，在東北方向，只要遼河與松花江之間修建一條也許是水平的運(yùn)河，就實(shí)現(xiàn)了全國(guó)的江河水運(yùn)網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)。到了這一天，將標(biāo)志著中國(guó)水運(yùn)網(wǎng)的建設(shè)完成！

邵國(guó)鈞

供職昭通職業(yè)技術(shù)學(xué)校

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.18.036