全球首创、中国原创，让船舶坐“电梯”，原理简单却用12年攻克

不知道大家有没有思考过一个问题，船只可以顺水流而下，那原路返回的时候如何逆流而上呢？从古至今，水运一直是交通运输中不可或缺的环节，但是在内陆河道的运输中，难免经过水位落差比较大的区域，这时候，船舶应该如何通过呢？

相信听完这个问题，很多聪明的朋友就想到了船闸，这种方式也是之前被普遍运用的方法，在河流水位落差大的地方建造几级船闸，当船舶进入闸室之后，就进行放水，使得水位与上游水位平齐之后，开放闸室，船舶自然就能驶入上游。但是这种方式有一个很大的弊端，那就是只适用于水位落差小的河段，一旦水位落差变大，这种水闸的建设难度和船舶通过需要的时间都会增大。

尤其是目前水利发电的快速发展，使得更多的河流被人为制造出了水位落差，落差越大，发电的性能就越好，但是这时船舶再依靠船闸通行，显然就不太现实了。于是各国就开始研究，怎么才能让船快速安全的通过水位落差大的河段呢？升船机就这样诞生了。目前，全球的升船机类型主要用的是齿轮齿条爬升式和我国自主研发的水力式升船机。

目前国内使用较多的就是齿轮齿条爬升式的升船机，这种升船机就类似于电梯的原理，当船舶进入轿厢时，利用齿轮或者齿条进行垂直的爬升或降落，使得船能够进入另一高度的航道。

其实，早在1788年时，英国就建造了全球第一座升船机，属于斜面升船机。之后，德国、法国等西方国家也相继建设了不少的升船机，但此时的船舶吨位还比较小，大部分都在1000吨以下，如今随着船舶吨位的不断提升，升船机的建设更加要考虑安全问题。因为传统的升船机主要依靠电机来驱动，它能够承受的船舶重量会受到设备的制约。另外，这种设备还会不可避免地出现故障问题，维修的过程也十分复杂。

其中最重要的一点就是，承船厢还会发生漏水的情况，这会破坏整个设备运行的平衡，制动不及时就有可能船毁人亡。因此国内就想要找到一种成本低且高效安全的方式来进行替代，水力式升船机就应运而生了。

水力式升船机的原理其实很简单，就是利用水自身的浮力让承船厢和拉升系统实现自平衡。和以往的生产机结构大致相同，水力式升船机也需要用到承船厢，但是它的拉升设备却是由一些浮筒构成的。在承船厢的周围有一些竖井，这些竖井中就安放着浮筒。当船舶从下游进入承船厢时，竖井中的阀门就会打开，开始泄水，以降低竖井中的水位。这时，浮筒的总重量大于承船厢和船舶的重量，承船厢就会向上拉升，在到达上游水位时，将竖井阀门关闭，船舶就能平稳地驶往上游。

如果船舶是由上游向下游行驶，在进入承船厢固定好之后，竖井的注水阀门就会开启，这时浮筒会在水的浮力下升高，浮筒重量小于承船厢和船舶的重量，承船厢自然就会随之下降，大家听完是不是会有一种恍然大悟的感觉？

不过也不要小看这个简单的原理，这个技术从提出到正式投入使用，中间经过了12年的时间。因为这个简单的原理在实际建设的过程中，却遇到了一个极大的问题。那就是因为起初建设的时候，每个竖井的注水管道都是独立的，所以水量的控制无法达到精准的一致，所以承船厢在重量不等的浮筒作用下，也就不能实现平衡。

为了解决这个办法，工程师们经过大量的实测和模拟，最终找到了一个，可以将每个竖井的注水量和出水量精准控制的办法，那就是将竖井之间的管道连通，在内部水位上实现一个自平衡，最终才完成了整个原理的实现，终于在2016年，国内的水力式升船机正式投入使用。

值得一提的是，这种方式同时实现了国内原创和全球首创，因为是依靠水自身的浮力来进行平衡，不会有电机升船机那么高的故障率，可以将生产机的安全性能提高到最大化。另外，在建造成本上也有显著的优势，根据相关计算，水力式升船机与电机式升船机的建设相比，可以节省1.5亿元的投资。

虽然我国升船机的研究工作起步较晚，与德国等国家有着不小的差距，但正是因为水力式升船机的发明，使得国内的升船机技术达到了国际一流水平。目前，我国的水力升船机已经打通了湄公河和澜沧江上的主航运道。已经有多个国家与国内达成了该工程建设的合作，我们还会加快与泰国等国家的合作，进一步打开境外船舶航道，届时，我国的船舶运输发展也将进入新一阶段。