世界上规模最大的“电梯”，可载船上升40...

电工技术

  



看到上面的图没，没错！今天应上期粉丝留言，要介绍的电梯也非常明确，那就是目前世界上技术难度最高、规模最大的升船机——三峡升船机。另外希望本期的内容能够帮助到小伙伴顺利通过考试，那么话不多说，即刻开始！

  



首先我们先来介绍一下“船坐电梯”。

众所周知，人要上楼，可以选择爬楼梯或坐电梯，那么船舶要翻过大坝，是不是也有多种选择呢？答案当然是Yes，同样可以选择爬楼梯或者坐电梯，其中，“楼梯”指的是船闸，“电梯”自然就是升船机了。

  



升船机，顾名思义是为了让船舶顺利通过，利用机械装置升降船舶以克服航道上集中水位落差的通航建筑物。它的功能和船闸一样，但在实现原理上却又存在着很大区别，船闸是通过控制闸内水位升降来实现船舶上下，而升船机则是用承船厢载着船舶垂直运动。

  



通常来说，有升船机的地方往往都会有大坝，因为大坝是拦截江河渠道水流以抬高水位或调节流量的挡水建筑物？不，是因为大坝在拦截洪水的同时，“不小心”挡住了过往船舶的行驶。

尽管有船闸可供通过，但还是会影响到船舶通过的速度，尤其是小伙伴所提到的“三峡”。

  



众所周知，三峡升船机，其所在地就位于长江。学过地理的小伙伴肯定知道，长江是中国第一大河，是横贯我国东西的水运大动脉，素有“黄金水道”之称，而三峡则作为长江上防洪发电的国之重器所存在！

175米的大坝拦截了洪水，同样挡住了黄金水道上的船舶。

  



原来，当三峡水库蓄水到175米的正常蓄水位时，三峡大坝的上下游落差就会上升到将近40层楼高。

这时，船舶如果要顺畅往返于上下游，就必须通过三峡枢纽工程的双线五级梯级船闸。而三峡船闸虽然保证了来往船舶能够正常通过，但却需要花费更多的时间，这对于利用长江黄金水道优势降低物流成本，发展钢铁、汽车等产业的我国而言，自然是不允许的。

因此，为最大限度保障通航能力，提高运输效率，中国在三峡大坝上建造了垂直升船机，也即是现在所提到的三峡升船机！

  



三峡升船机是由武船集团制造的，是三峡工程的永久通航设施之一，被誉为“三峡工程收官之作”，与同为永久通航设施中的“两线五级船闸”一起，形成三峡大坝中“大船爬楼梯，小船坐电梯”的奇特景象。

  



从性能数据上来看，三峡升船机全线总长约5000米，船厢室段塔柱建筑高度146米，最大提升高度为113米、最大提升重量超过1.55万吨，承船厢长132米、宽23.4米、高10米，可提升3000吨级的船舶过坝。升船机上游通航水位变幅30米，下游通航变幅11.8米。这些数据指标都大大超过现有世界水平。

  



要知道，在此之前，世界最大垂直升船机位于比利时中央运河，其过船规模为1350吨级，提升总重量为8800吨，最大提升高度为73米。而现在的三峡升船机，早已超越昔日老大比利时升船机近一倍。

只需40分钟即可完成3000吨级船舶40层楼高的垂直升降，是目前世界上技术难度和规模难度最大的升船机，实实在在的超级工程。

  

说到这里，也许有人会担忧，1.55万吨的重量被抬升至百米高空，是否安全？
  

对此，据中国工程院院士陆佑楣所说，三峡升船机属于齿轮齿条爬升、长螺母柱短螺杆安全机构、全平衡垂直式升船机。这种形式比人们较为熟知的钢丝绳卷扬式提升方案更安全可靠。一旦发生事故，驱动系统停止运行，承船厢的平衡状态变化将造成安全机构螺纹间隙变小，直到最终锁定，从而确保了承船厢安全。

同时，升船机还有着完善的消防安全系统，在升船机两侧墙上每隔3.5米就设有一个逃生通道，在紧急情况可以实现人员快速疏散。

另外，在零件方面上，仅仅是齿条的原型疲劳试验，循环次数就高达40多万次，相当于升船机运行70年。

  



当船舶真正驶入三峡升船机的承船厢时，就像进入一个装满水的水盆，随后整个乘船厢以0.2米/秒的速度下行。升船机传动系统的四个驱动点就好比是四个钢铁巨人，他们分别站在四个不同的角，同时发力，安稳地让电梯实现上升或下降。

值得一提的是，整个步骤下来，这四个巨人，也就是四个驱动点的同步误差还不到2毫米，其精准度令人惊叹。

之后“从电梯下来了”就要简单多了，当船舶行驶至对接位时，乘船厢与下闸首工作门对接，平稳驶出乘船厢，即可轻松翻过大坝。

  



那么，又是提升重量达到15500吨，又是提升高度达到100多米，还需要那么精密地运行，如此夸张的设计，运行起来是不是特别费电呢？

答案是否定的，原来，三峡升船机采用的是和普通电梯类似的平衡重系统，比较不同的是，普通电梯的对重一般都是按半载设置，即轿厢的载重量达到50%的额定载重量时，平衡重一侧和轿厢一侧达到平衡状态，但三峡升船机却是按满载设置。

  



其中奥妙就在于，根据阿基米德原理，船舶驶入承船厢后，就会排出同等重量的水，因此承船厢重量几乎不会改变，这时，只需要设置一个同等重量的平衡重，中间用钢丝绳连接，就可以与船厢保持完全平衡。

而且，为了补偿承船厢和平衡重两侧钢丝绳因承船厢升降带来的长度变化进而引起的重量变化，升船机还采用12条平衡链，它们的单位长度重量与256根钢丝绳的单位长度重量相等，从而让两侧始终处于平衡状态。

事实上，驱动设备只需要提供400吨左右的力量，就可让船厢克服误载水深荷载、系统机械摩擦阻力、惯性力和风阻力等实现顺利运行。

  



以上，就是本期的全部内容了，当然看到这里你也许就发现了，上述这些，介绍的都是三峡升船机的作用性，就历史而言，自1958年6月第一次三峡科研大会在武汉召开，至2016年9月三峡升船机试通航成功，将近60的时间，三峡升船机工程的建设攻坚战取得预期成果，是科学民主决策的样板，是团结协作建设的范例，是几代三峡人的心血与汗水，本期肯定是没法讲完的了，留待以后接着讲！

最后，三峡升船机体现了建设者精益求精的科学态度，是一项航运效益显著的工程。“世界水电奇迹”的世界上最大的升船机三峡升船机，为促进长江经济带沿线地区经济发展发挥了重要作用。