三機推船在黃河浮橋中的應用

何恩新，張朋，焦玉春

摘 要：本文主要針對黃河中下游浮橋產業更新換代過程中的新舊承壓舟、推船進行了分析，指出目前存在的推船在黃河浮橋使用上的優缺點。通過對三機推船的分析，體現出三機推船在黃河浮橋應用上的優勢。

關鍵詞：推船;黃河;浮橋

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

1 浮橋和推船現狀

交通是連接城市的重要紐帶，也是為城市發展運送人流、物流的重要通道，作為城市發展的主要動力，交通對生產要素的流動、城鎮體系的發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，是跨河路網交通的一種新型基礎設施。承壓舟浮橋的架設，延伸并優化了路網交通，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濟成本，為便捷交通的實現提供了基礎保障，對促進區域經濟和社會的和諧發展發揮著越來越重要的作用。為保證浮橋運營的安全，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過程中起著重要作用。浮橋配備多為雙機推船，也有少量單機推船，船長從16米至22米不等，主機功率從136Kw至275Kw，是承壓舟浮橋架設與拆除的主要工具，是承壓舟浮橋產業中不可缺少的重要器材。此外，推船在汛期對抗洪搶險救災發揮著重要作用，在冬季還可以對漂凌進行破冰，減少漂凌對岸堤的沖擊 ，降低災害的發生。

承壓舟自1985年在山東省首次研制并成功架設浮橋以來，在沿黃流域得到了迅猛發展。截止2017年底，山東境內登記注冊的承壓舟浮橋已達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。近年來，承壓舟浮橋在河南、河北、陜西、寧夏、山西、內蒙古、黑龍江、四川等多個省份和流域得到了推廣應用。浮橋根據需要，一般配備1～2艘推船，隨著承壓舟浮橋在多個省份的架設，推船也快速走向了省外。浮橋專用推船，平時基本不動，但在凌汛期拆搭浮橋或緊急演練時等關鍵時刻使用，航行工況較為惡劣，要求反應要快、動作迅速。汛期到來時黃河上游經常放水，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。凌期因為低溫黃河一夜之間就會淌凌，冰塊在浮橋上游聚集成堆壓向浮橋，對浮橋安全產生了巨大隱患，這又對推船的推力提出了更大的挑戰。快速的拆除浮橋意味著安全，快速的架設浮橋決定著經濟。

2 浮橋承壓舟的升級換代提出了推力新要求

我國近幾年交通運輸事業發展迅猛，貨車數量迅速增多，載重能力大幅提高，應運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濟性提出了新要求，對推船性能和線型指出了新方向，三機推船就是快速性和經濟性相結合的代表。根據《山東省鋼質內河浮橋承壓舟建造規范》2019對新舊浮橋承壓舟所受水流阻力進行對比如下：

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：

通過以上計算可知：新承壓舟所受的水阻力遠遠超過了舊承壓舟。浮橋的架設是由推船將承壓舟從下游向上游頂推到預定位置后進行系固和連接。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給，夏季水量較大，冬季水量少，河流含沙量較大，河流冬季結冰，初冬、初春季節山東段有凌汛。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生了矛盾;主機功率的增加意味著油耗的增加，這是推船經濟方面的矛盾;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效率并提高操縱性。

4 三機推船是浮橋推船的最優選擇

三機推船采用三臺柴油機分別帶動一個螺旋槳同時推進的形式，極大的提高了推船的動力。根據工作需要，可以實現單機工作或雙機、三機協同工作，提高了推船使用的靈活性。主要參數如下：船長23.1米，船寬6.8米，型深2.2米，設計吃水1.3米，主機功率3X161KW，詳見三機推船布置圖（圖1）。

三機推船與雙機、單機推船比較，有以下幾方面改進：

4.1船體方面

本船采用三機三槳的形式。結構布置采用緊湊型，船長與設計吃水較小，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，艏尖艙設有立柱與斜撐，加強了首部的結構強度，同時具備了的破凌功能。

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

4.2輪機方面

本船采用3臺玉柴YC6T200C型柴油機作為主機，每臺主機單獨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，可以根據轉速與功率變化以及現場情況隨時轉換操縱3臺主機，既提高了操控性又保證了經濟性。

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

5 結束語

隨著交通運輸行業的迅速發展，承壓舟浮橋需要更新換代，承壓舟主尺度相應加大，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。

三機推船具有頂推力大，速度快，經濟性好，操作靈活等特點，適用于黃河中下游承壓舟浮橋。此外，三機推船在汛期的抗洪搶險救災、冬季破冰防凌亦可發揮重大作用。