三机推船在黄河浮桥中的应用

何恩新，张朋，焦玉春

摘 要：本文主要针对黄河中下游浮桥产业更新换代过程中的新旧承压舟、推船进行了分析，指出目前存在的推船在黄河浮桥使用上的优缺点。通过对三机推船的分析，体现出三机推船在黄河浮桥应用上的优势。

关键词：推船;黄河;浮桥

中图分类号：U674.18          文献标识码：A            文章编号：1006—7973（2019）11-0076-02

1 浮桥和推船现状

交通是连接城市的重要纽带，也是为城市发展运送人流、物流的重要通道，作为城市发展的主要动力，交通对生产要素的流动、城镇体系的发展有着决定性的影响。承压舟浮桥作为快速跨越河流、浅滩的重要通道之一，是跨河路网交通的一种新型基础设施。承压舟浮桥的架设，延伸并优化了路网交通，提高了客流物流时效，大大缩短了跨河交通的时间成本和经济成本，为便捷交通的实现提供了基础保障，对促进区域经济和社会的和谐发展发挥着越来越重要的作用。为保证浮桥运营的安全，在汛期及凌期需快速拆除。推船作为浮桥的配套器材，在浮桥的拆除与架设过程中起着重要作用。浮桥配备多为双机推船，也有少量单机推船，船长从16米至22米不等，主机功率从136Kw至275Kw，是承压舟浮桥架设与拆除的主要工具，是承压舟浮桥产业中不可缺少的重要器材。此外，推船在汛期对抗洪抢险救灾发挥着重要作用，在冬季还可以对漂凌进行破冰，减少漂凌对岸堤的冲击 ，降低灾害的发生。

承压舟自1985年在山东省首次研制并成功架设浮桥以来，在沿黄流域得到了迅猛发展。截止2017年底，山东境内登记注册的承压舟浮桥已达55座，各式承压舟1200余艘，使得山东省成为了全国乃至全世界民用承压舟浮桥最为集中的地区。近年来，承压舟浮桥在河南、河北、陕西、宁夏、山西、内蒙古、黑龙江、四川等多个省份和流域得到了推广应用。浮桥根据需要，一般配备1～2艘推船，随着承压舟浮桥在多个省份的架设，推船也快速走向了省外。浮桥专用推船，平时基本不动，但在凌汛期拆搭浮桥或紧急演练时等关键时刻使用，航行工况较为恶劣，要求反应要快、动作迅速。汛期到来时黄河上游经常放水，时间短流速快，要求浮桥必须快速拆解，这对推船的快速性提出了要求。凌期因为低温黄河一夜之间就会淌凌，冰块在浮桥上游聚集成堆压向浮桥，对浮桥安全产生了巨大隐患，这又对推船的推力提出了更大的挑战。快速的拆除浮桥意味着安全，快速的架设浮桥决定着经济。

2 浮桥承压舟的升级换代提出了推力新要求

我国近几年交通运输事业发展迅猛，货车数量迅速增多，载重能力大幅提高，应运而生的新一代承压舟主尺度变化较大。主尺度的变化带来了承压舟所受水阻力的大幅提高，这对推船的快速性和经济性提出了新要求，对推船性能和线型指出了新方向，三机推船就是快速性和经济性相结合的代表。根据《山东省钢质内河浮桥承压舟建造规范》2019对新旧浮桥承压舟所受水流阻力进行对比如下：

旧承压舟主尺度为：总长22米，船宽20米，型深1.8米，片体宽6米，满载吃水1.1米

所受水流的阻力：

新承压舟主尺度为：总长40米，船宽35米，型深2.26米，片体宽12.5米，满载吃水：0.9米

所受水流的阻力：

通过以上计算可知：新承压舟所受的水阻力远远超过了旧承压舟。浮桥的架设是由推船将承压舟从下游向上游顶推到预定位置后进行系固和连接。新承压舟所受水流阻力的大幅增加，对推船在推力方面提出了新的要求。

3 浮桥推船面临的问题和不足

黄河上游夏秋季多暴雨，沙源丰富，多水多沙，洪峰流量大，含沙量高。黄河下游水源主要来自雨水补给，夏季水量较大，冬季水量少，河流含沙量较大，河流冬季结冰，初冬、初春季节山东段有凌汛。黄河流域山东段是举世闻名的“地上悬河”，水位变化大，忽高忽低，浅滩多，河道弯曲多变，水流速度快，含沙量高，对推船有吃水限制和操纵性等要求。

为提高快速性，就需要增加推力，这需要增大吃水，这与黄河大多时间水位低产生了矛盾;主机功率的增加意味着油耗的增加，这是推船经济方面的矛盾;螺旋桨直径的增大，与黄河浅滩多、易搁浅和触底产生矛盾;推船对操纵灵活性要求较高，单轴功率较大在黄河这种河道弯曲多变情况下难以保证推进效率并提高操纵性。

4 三机推船是浮桥推船的最优选择

三机推船采用三台柴油机分别带动一个螺旋桨同时推进的形式，极大的提高了推船的动力。根据工作需要，可以实现单机工作或双机、三机协同工作，提高了推船使用的灵活性。主要参数如下：船长23.1米，船宽6.8米，型深2.2米，设计吃水1.3米，主机功率3X161KW，详见三机推船布置图（图1）。

三机推船与双机、单机推船比较，有以下几方面改进：

4.1船体方面

本船采用三机三桨的形式。结构布置采用紧凑型，船长与设计吃水较小，既满足黄河水流要求，也具有良好的操纵性。首部水线上采用方头形式并设置顶推架以便于顶推承压舟;水线以下采用具有32°倾斜角的圆钢首柱和外飘的V形肋骨，艏尖舱设有立柱与斜撑，加强了首部的结构强度，同时具备了的破凌功能。

艉部采用闭式双隧道结构，采用大直径螺旋桨并配有导流管，解决了大吃水时螺旋桨触底损坏问题。导管内部的流道为渐缩到渐扩形状，中段面积较小，流速最大，而螺旋桨工作在最大的流速区域，减少了螺旋桨的负荷系数和滑距，提高了螺旋桨的效率。导管出口面积逐步扩大，使螺旋桨推出的水柱集中，尾流收缩极小，使轴向诱导速度减小，从而使螺旋桨的轴向诱导效率提高、推力增加。此外，为了获得较高的推进效率，本船外侧螺旋桨采用内旋，中间螺旋桨为右旋非导管桨。

4.2轮机方面

本船采用3台玉柴YC6T200C型柴油机作为主机，每台主机单独为一只螺旋桨输出推力。舵系采用液压助力多级操纵，操作灵活、方便，可以根据转速与功率变化以及现场情况随时转换操纵3台主机，既提高了操控性又保证了经济性。

本船采用双循环闭式冷却方式（海淡水双重冷却），通过主机轴带海水泵将黄河水抽入海淡水热交换器中冷却循环水。由于黄河中含沙量太大，船上設备不适用于黄河水直接冷却，河沙容易堵塞机器冷却系统。采用海淡水双重冷却有效的将河水与淡水分离，河水在外循环管路冷却循环水，循环水在内循环管路中冷却设备。此外，本船设置两个淡水箱，其淡水作为冷却水，冬季时可往淡水箱中加入防冻液，以保证主机正常启动，为凌期紧急拆除浮桥提供了保障。

5 结束语

随着交通运输行业的迅速发展，承压舟浮桥需要更新换代，承压舟主尺度相应加大，以增加浮桥的通行能力和承载重量。承压舟主尺度的增大导致其所受水流的阻力增大，这就提高了推船顶推力的要求。

三机推船具有顶推力大，速度快，经济性好，操作灵活等特点，适用于黄河中下游承压舟浮桥。此外，三机推船在汛期的抗洪抢险救灾、冬季破冰防凌亦可发挥重大作用。