三機(jī)推船在黃河浮橋中的應(yīng)用

何恩新，張朋，焦玉春

摘 要：本文主要針對黃河中下游浮橋產(chǎn)業(yè)更新?lián)Q代過程中的新舊承壓舟、推船進(jìn)行了分析，指出目前存在的推船在黃河浮橋使用上的優(yōu)缺點(diǎn)。通過對三機(jī)推船的分析，體現(xiàn)出三機(jī)推船在黃河浮橋應(yīng)用上的優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：推船;黃河;浮橋

中圖分類號：U674.18 ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號：1006—7973（2019）11-0076-02

1 浮橋和推船現(xiàn)狀

交通是連接城市的重要紐帶，也是為城市發(fā)展運(yùn)送人流、物流的重要通道，作為城市發(fā)展的主要動力，交通對生產(chǎn)要素的流動、城鎮(zhèn)體系的發(fā)展有著決定性的影響。承壓舟浮橋作為快速跨越河流、淺灘的重要通道之一，是跨河路網(wǎng)交通的一種新型基礎(chǔ)設(shè)施。承壓舟浮橋的架設(shè)，延伸并優(yōu)化了路網(wǎng)交通，提高了客流物流時效，大大縮短了跨河交通的時間成本和經(jīng)濟(jì)成本，為便捷交通的實(shí)現(xiàn)提供了基礎(chǔ)保障，對促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)和社會的和諧發(fā)展發(fā)揮著越來越重要的作用。為保證浮橋運(yùn)營的安全，在汛期及凌期需快速拆除。推船作為浮橋的配套器材，在浮橋的拆除與架設(shè)過程中起著重要作用。浮橋配備多為雙機(jī)推船，也有少量單機(jī)推船，船長從16米至22米不等，主機(jī)功率從136Kw至275Kw，是承壓舟浮橋架設(shè)與拆除的主要工具，是承壓舟浮橋產(chǎn)業(yè)中不可缺少的重要器材。此外，推船在汛期對抗洪搶險救災(zāi)發(fā)揮著重要作用，在冬季還可以對漂凌進(jìn)行破冰，減少漂凌對岸堤的沖擊 ，降低災(zāi)害的發(fā)生。

承壓舟自1985年在山東省首次研制并成功架設(shè)浮橋以來，在沿黃流域得到了迅猛發(fā)展。截止2017年底，山東境內(nèi)登記注冊的承壓舟浮橋已達(dá)55座，各式承壓舟1200余艘，使得山東省成為了全國乃至全世界民用承壓舟浮橋最為集中的地區(qū)。近年來，承壓舟浮橋在河南、河北、陜西、寧夏、山西、內(nèi)蒙古、黑龍江、四川等多個省份和流域得到了推廣應(yīng)用。浮橋根據(jù)需要，一般配備1～2艘推船，隨著承壓舟浮橋在多個省份的架設(shè)，推船也快速走向了省外。浮橋?qū)Ｓ猛拼綍r基本不動，但在凌汛期拆搭浮橋或緊急演練時等關(guān)鍵時刻使用，航行工況較為惡劣，要求反應(yīng)要快、動作迅速。汛期到來時黃河上游經(jīng)常放水，時間短流速快，要求浮橋必須快速拆解，這對推船的快速性提出了要求。凌期因?yàn)榈蜏攸S河一夜之間就會淌凌，冰塊在浮橋上游聚集成堆壓向浮橋，對浮橋安全產(chǎn)生了巨大隱患，這又對推船的推力提出了更大的挑戰(zhàn)?？焖俚牟鸪蛞馕吨踩焖俚募茉O(shè)浮橋決定著經(jīng)濟(jì)。

2 浮橋承壓舟的升級換代提出了推力新要求

我國近幾年交通運(yùn)輸事業(yè)發(fā)展迅猛，貨車數(shù)量迅速增多，載重能力大幅提高，應(yīng)運(yùn)而生的新一代承壓舟主尺度變化較大。主尺度的變化帶來了承壓舟所受水阻力的大幅提高，這對推船的快速性和經(jīng)濟(jì)性提出了新要求，對推船性能和線型指出了新方向，三機(jī)推船就是快速性和經(jīng)濟(jì)性相結(jié)合的代表。根據(jù)《山東省鋼質(zhì)內(nèi)河浮橋承壓舟建造規(guī)范》2019對新舊浮橋承壓舟所受水流阻力進(jìn)行對比如下：

舊承壓舟主尺度為：總長22米，船寬20米，型深1.8米，片體寬6米，滿載吃水1.1米

所受水流的阻力：

新承壓舟主尺度為：總長40米，船寬35米，型深2.26米，片體寬12.5米，滿載吃水：0.9米

所受水流的阻力：

通過以上計(jì)算可知：新承壓舟所受的水阻力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了舊承壓舟。浮橋的架設(shè)是由推船將承壓舟從下游向上游頂推到預(yù)定位置后進(jìn)行系固和連接。新承壓舟所受水流阻力的大幅增加，對推船在推力方面提出了新的要求。

3 浮橋推船面臨的問題和不足

黃河上游夏秋季多暴雨，沙源豐富，多水多沙，洪峰流量大，含沙量高。黃河下游水源主要來自雨水補(bǔ)給，夏季水量較大，冬季水量少，河流含沙量較大，河流冬季結(jié)冰，初冬、初春季節(jié)山東段有凌汛。黃河流域山東段是舉世聞名的“地上懸河”，水位變化大，忽高忽低，淺灘多，河道彎曲多變，水流速度快，含沙量高，對推船有吃水限制和操縱性等要求。

為提高快速性，就需要增加推力，這需要增大吃水，這與黃河大多時間水位低產(chǎn)生了矛盾;主機(jī)功率的增加意味著油耗的增加，這是推船經(jīng)濟(jì)方面的矛盾;螺旋槳直徑的增大，與黃河淺灘多、易擱淺和觸底產(chǎn)生矛盾;推船對操縱靈活性要求較高，單軸功率較大在黃河這種河道彎曲多變情況下難以保證推進(jìn)效率并提高操縱性。

4 三機(jī)推船是浮橋推船的最優(yōu)選擇

三機(jī)推船采用三臺柴油機(jī)分別帶動一個螺旋槳同時推進(jìn)的形式，極大的提高了推船的動力。根據(jù)工作需要，可以實(shí)現(xiàn)單機(jī)工作或雙機(jī)、三機(jī)協(xié)同工作，提高了推船使用的靈活性。主要參數(shù)如下：船長23.1米，船寬6.8米，型深2.2米，設(shè)計(jì)吃水1.3米，主機(jī)功率3X161KW，詳見三機(jī)推船布置圖（圖1）。

三機(jī)推船與雙機(jī)、單機(jī)推船比較，有以下幾方面改進(jìn)：

4.1船體方面

本船采用三機(jī)三槳的形式。結(jié)構(gòu)布置采用緊湊型，船長與設(shè)計(jì)吃水較小，既滿足黃河水流要求，也具有良好的操縱性。首部水線上采用方頭形式并設(shè)置頂推架以便于頂推承壓舟;水線以下采用具有32°傾斜角的圓鋼首柱和外飄的V形肋骨，艏尖艙設(shè)有立柱與斜撐，加強(qiáng)了首部的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，同時具備了的破凌功能。

艉部采用閉式雙隧道結(jié)構(gòu)，采用大直徑螺旋槳并配有導(dǎo)流管，解決了大吃水時螺旋槳觸底損壞問題。導(dǎo)管內(nèi)部的流道為漸縮到漸擴(kuò)形狀，中段面積較小，流速最大，而螺旋槳工作在最大的流速區(qū)域，減少了螺旋槳的負(fù)荷系數(shù)和滑距，提高了螺旋槳的效率。導(dǎo)管出口面積逐步擴(kuò)大，使螺旋槳推出的水柱集中，尾流收縮極小，使軸向誘導(dǎo)速度減小，從而使螺旋槳的軸向誘導(dǎo)效率提高、推力增加。此外，為了獲得較高的推進(jìn)效率，本船外側(cè)螺旋槳采用內(nèi)旋，中間螺旋槳為右旋非導(dǎo)管槳。

4.2輪機(jī)方面

本船采用3臺玉柴YC6T200C型柴油機(jī)作為主機(jī)，每臺主機(jī)單獨(dú)為一只螺旋槳輸出推力。舵系采用液壓助力多級操縱，操作靈活、方便，可以根據(jù)轉(zhuǎn)速與功率變化以及現(xiàn)場情況隨時轉(zhuǎn)換操縱3臺主機(jī)，既提高了操控性又保證了經(jīng)濟(jì)性。

本船采用雙循環(huán)閉式冷卻方式（海淡水雙重冷卻），通過主機(jī)軸帶海水泵將黃河水抽入海淡水熱交換器中冷卻循環(huán)水。由于黃河中含沙量太大，船上設(shè)備不適用于黃河水直接冷卻，河沙容易堵塞機(jī)器冷卻系統(tǒng)。采用海淡水雙重冷卻有效的將河水與淡水分離，河水在外循環(huán)管路冷卻循環(huán)水，循環(huán)水在內(nèi)循環(huán)管路中冷卻設(shè)備。此外，本船設(shè)置兩個淡水箱，其淡水作為冷卻水，冬季時可往淡水箱中加入防凍液，以保證主機(jī)正常啟動，為凌期緊急拆除浮橋提供了保障。

5 結(jié)束語

隨著交通運(yùn)輸行業(yè)的迅速發(fā)展，承壓舟浮橋需要更新?lián)Q代，承壓舟主尺度相應(yīng)加大，以增加浮橋的通行能力和承載重量。承壓舟主尺度的增大導(dǎo)致其所受水流的阻力增大，這就提高了推船頂推力的要求。

三機(jī)推船具有頂推力大，速度快，經(jīng)濟(jì)性好，操作靈活等特點(diǎn)，適用于黃河中下游承壓舟浮橋。此外，三機(jī)推船在汛期的抗洪搶險救災(zāi)、冬季破冰防凌亦可發(fā)揮重大作用。