无能源逆流运输

 

--江河运输的一种节能方法    退休高工 陈日华

 

本文所谓的“无能源逆流运输”是指没有外来能源的情况下，靠河流自身的水力作用，实现其逆流运输。

一、思路来源

来自五十年代（1953-1955）我在闽江建溪洪水测量的实践中创造成功的“水轮绞锚方法”（又名“水力绞关”、“水轮收缆法”）见附件中附图。它是利用河流自身的水力作用通过水轮与水力绞关卷收锚缆绞起铁锚的方法，使测洪操作中减少很多笨重的人力劳动。且加快收缆绞锚速度，缩短测洪过程的历时，也提高了测洪成果的精度。同时在收缆过程中测船得以沿着锚缆的路线逆水上行起着逆流运输的作用。

在那时，我们只把它作为洪水测量中能大大节省收缆起锚的人力，减轻人员劳动强度来认识，还没有把它提到能源问题的节能减耗的高度来重视。倘若把测洪中的锚缆改用长得多的钢丝绳索道，把铁锚的锚定改用钢丝绳一端固结在桥墩下面或河底的固定点，同样可以利用水轮与水力绞关卷收索道钢丝绳，使运输船沿着索道路线逆流上驶，岂不是实现了逆流运输的幻想？

二、运作实施

只要在运输船上安装一对水轮及水力绞关的卷绳轮（卷轮的直径相当于水轮直径的1/8～1/5），其结构大体仿照“水轮绞锚方法”的设置（见附件中附图）。另在河流中央设置一条1000米长的钢丝绳牵引索（直径为6毫米左右），钢丝绳一端绑结在中间桥墩下部或河底固定点上，另一端安接在卷轮的起卷点。但由于实用方法不同于“水轮绞锚方法”：原用的锚缆只有200米（0.2公里）左右长，锚缆是用棕绳或麻绳的，绳的直径近15毫米大，用这样的200米锚缆卷起来一大捆，在卷轮上已不好容纳。如果要使运输航程长一些（比如达1公里以上），至少要用1000米以上的钢丝牵引索，而且只能用绳子直径6毫米大的，才能让卷轮承受得起。即便如此，逆水上行的航距也只有1公里。这一公里航距只能供短距离搬运应用，而在长途运输中根本成不了气候。要想让上述方法能在运输界中有立足之地，则必须进一步改进设计方法，引进一些新的技术，才能有广阔的用途。本文只是从“节能减耗不嫌小”的角度出发，提供参考之用。

 

 

 

介绍用水轮绞锚的方法:

编者按:水轮绞锚法”(又名”水鸭绒收缆法”)曾在全国农业水利先进生产者代表会议水文专业组倡议书中建议推广使用.

 

 

 

“水轮绞锚法”系在船身前部装置水轮，利用水力冲击轮叶带动轮轴，以代替人力收缆及起锚；现将水轮的构造、用法及使用效果介绍如下。

1、构造：如图1，A为水轮轴，B为可供轮轴上下往复运动的轴承，C为水轮，D为把手，G为绳轮，H为制动夹板。

2、用法：用时把H制动夹板移去，杆架E向上敲起，水轮轴放在A处，水轮已入水，吃水深3公寸，水轮受水力旋转，带动轮轴，逐渐卷收锚缆，直至铁锚将离底时（此时船开始微向下滑而水车速度转小），立即用人力按下杆架E，并将制动夹板夹入，使轮轴离水至A处，再迅速将把手以人力旋转，铁锚即离水吊于船头。用另一制动插入把手与轴承支架之间，把它固定起来。在铁锚离底之后，离水之前，船工应迅速划撑，把船向左（或右）推进，减少向下飘距离，至要求起点距地方，拔开插在把手与轴承支架间的子，让铁锚下抛，并用人力将铁锚倒转，让铁锚早些着底。

3、效果：

（1）索长250公尺，平均流速每秒1.5公尺左右时收缆时间约需12-15分钟，开始时捆索较小，旋转慢些，捆绞逐渐增大，速度就逐渐加快，流速愈大，旋转愈快，最快时不亚于汽船逆行速度，全索收拉时间约比同情况用人力收拉缩短2-5倍；

（2）大量节省人力，除铁锚离底时需要将把手旋转几下以及水轮抬起时用人力压下杆架所用的瞬时人力外，其它均由水力自动旋转收索，把测量最感疲劳的拉锚动作的时间，来从事于船上整理与计算工作；

（3）旋转快，速度匀，不像用人力的断断续续状态；水轮拉力相当于二人以上的劳动力，可适用三十公斤以上的大铁锚。

（4）水轮装在船的第二舱，不影响划船位置，船头载重亦无问题；增加船的笨重程度亦有限；

（5）根据洪尾、南平、沙县三站制造结果，每架约需20-30元。

4、存在缺点及今后改进方向：

（1）下杆架E的瞬时需要二个人力力量，因受竹篷高度与船舱位置的限制，杆架无法伸长；最近已在船头装设一付长臂杆架，200公尺索只须一个人力即可下，索长在200公尺以上，仍须另一人略施帮助。

（2）全套木质结构，比较粗笨，摩擦力大，若能改为类如旋杯式铁质结构，可较轻便。

 

 

长江委员会郧县水文站的使用情况

我会郧县水文站站长姚木权，听到全国农业、水利先进生产者代表韩承荣传达了福建省有水轮绞锚，能用于1.5秒公尺的流速，回站后即发动职工试制，克服了购料和请工的困难。制成后初步试用，在1.2秒公尺的流速下，能将锚绞起来，不过速度较慢，分析原因是由于流速小，水轮转速小，证明用水车绞锚在流速愈大时效率愈高。后来又加改进，把调整水轮横轴位置改用贡杆以代替人力，并把绞车位置安设在后舱。

在6月9日的洪峰测流中，用两只测船同时施测，把装有绞锚水轮的一只测主泓一边，当时中泓水深流急，流速为2.79秒公尺，突破了郧县站的历史纪录，锚绳用6m m的钢丝绳，长140公尺，用一锚多点法进行施测，当每测完一线后绞锚时，将杆一放，水轮很快地转动，只见绞轴上的锚绳不断增多，7分钟即将锚绞起。同时另一只船在流速较小的地方施测，起锚时用5个人拉，拉一阵休息一阵，大家累得很，大约要20分钟才能将40公尺的锚绳拉起来。

绞锚水轮的应用和推广，对于高流速测验，固定垂线，缩短测流时间，将起很大的作用。

 

水力绞关在长缆操船测流方法中的应用

水力绞关最先为福建洪尾水文站陈日华同志创造，它的主要部分是一对特制的水轮，用来借天然水流冲力绞收锚缆以代替人力。这种水力绞关收缆法，又称为“水轮绞收锚法”，或“水轮收缆法”。1956年全国农业、水利先进生产者代表会议曾向全国推荐，两年来在一些测站，如汉江郧县站，广东横石站，已先后试用，并略加改进。1957年黄河船工汝永庚同志创制了一种类似的水力绞关，在结构和安装上，又有许多的特点。经黄河某些测站使用，基本上是成功的。所以目前所用的水力绞关，似可分为福建、广东型的与黄河型的两种。

创造了水力绞关绞锚的方法，是一个重大的收获；它更为一锚多线法的推广，增加了有利条件。一锚多线法所用的锚缆日益加长，它本身要求有较强大的起锚动力，以代替人力操作。1956年全国农业、水利先进生产者代表会议上首先出现了利用水力绞关绞收锚缆的倡议，引起各地水文工作者的巨大兴趣。这种水力绞关和目前有些地区农民创造的低水头发电所用水轮很相似。以后在其他地区的测站上，曾试行推广和作了改进。在1957年的水文测验技术交流会议上，再次提出经过实践的用新型水力绞关绞锚的经验，对于水力绞关的结构和装置方面，又有了创造性的发展。大家给予这一经验以很高的评价，是由于它不但大大地提高了起锚效率，减轻了劳动强度，缩短了测流时间，而且对于解决象黄河上流沙河床测站站滑锚问题，保证使用重型铁锚和使测船更加容易固定等各方面，亦起了不小的作用。