三峡升船机：中德联合设计
2004年4月28日19时，三峡工程垂直升船机承船厢及其设备设计委托合同正式签订。
这是与德国拉麦尔国际公司、克雷布斯空福尔工程公司紧张的技术和商务谈判的结果。
此次委托德国设计联合体承担设计的项目，包括升船机船厢室段总体布置设计、船厢及其设备和平衡重系统设计等。合同执行的时间为70周。三峡升船机总成设计和船厢室段土建部分设计，仍由长江规划设计研究院承担。
7月31日，三峡升船机第一次设计联络会在德国举行。
此举意味着中德在水电工程重大装备研发与制造的合作上又掀开了新的一页。中国三峡总公司总经理李永安在与德国设计联合体代表交谈时曾表示，中国政府十分看重工程与设施的安全性与可靠性，勉励中外设计各方认真工作，把三峡升船机设计好，为使升船机早日投入运行而共同努力。
出于对安全运行的严格要求，三峡工程业主审慎选择了富有运行经验的德国公司进行设计与监理。三峡工程的设计总成单位长江水利委员会在1992年对升船机总体布置、主要建筑物结构型式、提升方式和安全运行等提出了初设推荐方案——采用多钢丝绳卷扬平衡垂式垂直升船机。
中国三峡总公司也组织专家研究了齿轮齿条爬升的型式。
专家评审研究后认为：两种方案都属于全平衡垂直提升型式，总体布置和设计参数都一样，只是在驱动机构和安全保障装置上不同。
但专家们更多考虑了三峡工程的重要性和社会影响，于是将三峡升船机的安全运行列为比选的首要因素。在这个前提下，齿轮齿条爬升方案因在发生船厢水全部漏空的极端事故时，能通过机械联动自行锁定，运行安全可靠性更高，且国外已有几十年的成熟经验，而被认为更适宜三峡枢纽使用。
据了解，三峡工程业主将为此支付高达550万欧元的设计费用。
2007年7月，三峡升船机完成总体设计，并通过了国务院三建委组织的设计审查。
负责审查的国务院三峡工程质量检查专家组认为：三峡升船机采用齿轮齿条爬升方案技术可行，可以做到安全可靠，建议国务院三峡建委早日批准开工建设。
升船机最终设计方案解读
升船机过船规模为3000t级，最大提升高度113m，上游通航水位变幅30m，下游通航水位变幅11.8m。具有提升重量大、升程高、上下游通航水位变幅大、水位变率快以及通航条件受河流泥沙淤积、船闸充泄水和枢纽泄流影响的特点，是世界上规模和技术难度最大的升船机。
齿轮齿条爬升式升船机属于全平衡垂直提升型式。其规模、功能以及总体布置与钢丝绳卷扬提升式升船机基本相同，其上下闸首的设备布置及结构型式完全相同。
齿轮齿条爬升式升船机与钢丝绳卷扬提升式升船机的主要不同之处，在于升船机主体部分，而主体部分的关键差异是船厢的驱动方式和安全保障体系的结构型式及其工作机理。
齿轮齿条爬升式升船机的船厢总重约15000t，全部由重力平衡重平衡，由16×16根Ф70mm的钢丝绳悬吊。其船厢驱动系统采用齿轮齿条爬升式，4套驱动机构之间通过机械同步轴连接。驱动机构由开式齿轮、齿条、液气弹簧、减速器、电动机等设备组成。开式齿轮由双电机和双减速器驱动，齿轮与塔柱上的齿条相啮合，驱动船厢升降运行。驱动系统允许船厢误载水深±10cm，电机功率8×315kW。当船厢与闸首对接过程中误载水深超过±10cm时，需启动船厢两端的可逆水泵系统进行调节。
船厢的安全机构采用“短螺杆—长螺母柱”方案，与驱动机构相邻布置，螺杆与驱动机构的齿轮之间通过机械轴连接，船厢升降时，螺杆由齿轮轴驱动在螺母柱内空转，旋升速度与齿轮的爬升速度同步。螺纹副间隙设计值为50mm，并预留适当的裕量。螺母柱采用中空开槽结构，通过钢结构调整架安装在混凝土塔柱上。安全机构按照船厢水漏空以及船厢室进水船厢承受浮力进行设计。
另外，船厢上还设有与钢丝绳卷扬方案相类似的对接锁定装置、顶紧机构、可逆水泵系统等机械设备。驱动机构和安全机构安装在船厢两侧的4个侧翼平台上。除增加4个侧翼外，船厢结构型式与钢丝绳卷扬方案的船厢结构基本相同。在塔柱顶部设左右两个独立的机房，内部布置平衡滑轮组及检修桥机等设备。
齿轮齿条爬升式升船机具有如下特点：
1、 遇船厢漏水事故可按限定载荷自行锁定；
2、 主提升设备规模小、布置紧凑；
3、 船厢运行水平度较高；
4、 升船机停航期间设备处于非工作状态，可利用安全机构进行船厢检修；塔柱顶部机房设备布置简单。升船机防事故能力按照船厢室进水、船厢承受浮力进行设计，同时可有效防御船厢内9000t水体全部漏空的事故。
升船机：人们期待的时间表
考虑引三峡升船机工程规模大、技术难度高，并且在设备工艺方面还存在着不确定的因素，因此要有一个合理的建设工期安排以确保工程质量。大体上划分为设计、制造、安装调试和试运行四个阶段。
设计阶段：2004年6月—2006年7月，此项工作已完成且通过验收。
制造阶段（2006年1月—2009年12月）。通过公开竞标的方式选择优秀的制造厂商和土建承包商提供升船机设备和完成土建工程。可以预见到的难题，包括超大型非标机械部件的加工制造，承船厢拼装、组焊工艺控制，塔柱大体积混凝土薄壁结构浇筑工艺控制等，要组织联合科技攻关。
安装调试（2007年7月—2010年12月）。从设备埋件安装开始，经过各种设备和各分部系统的安装调试，逐步完成升船机设备系统的联合调试。承船厢等超大型设备的加工制造延续到现场完成，在现场条件下如何控制和调整设备制造安装的精度、变形和各类配合间隙等是保证质量的关键。
试运行阶段（2011年1月—2012年6月）。利用两个枯水期完成升船机的试运行工作。通过一系列的实验全面检验设计成果；并且充分地暴露和消除设备在选型、制造、安装调试阶段存在的各类缺陷和隐患。
三峡中间“试验机”福建水口亮相
2006年1月，由中船重工武汉船舶工业公司组织，武昌造船厂、武汉船用机械厂、七0九所、七一二所、七一七所承制，国内目前规模最大的升船机——福建水口升船机在福州通过专家组鉴定。
由两院院士潘家铮领衔，工程院院士梁应辰、张超然、黄旭华等13名专家组成的技术成果鉴定委员会，经过一系列严格的鉴定程序和现场实地考察后，作出鉴定结论：水口升船机的建设及运行项目成果总体上已达到了国际先进水平，部分技术居国际领先水平。
水口升船机是三峡升船机的中间试验机。该升船机的建成和运行对解决船舶过坝，尤其是高坝通航问题具有重要意义，将为我国大型升船机后续工程提供可借鉴的技术成果和宝贵的实际运行经验。
该升船机在世界同类机型中仅次于比利时斯特勒比·蒂厄垂直升船机。升船机1995年开工建造，2003年11月1日通过工程验收，2005年4月8日开始对外试通航。8个月过坝运量20多万吨，单次过坝最快时间27分钟，成为闽江黄金航线上名副其实的快速通道。
三峡“试验机”清江隔河岩投运
2006年9月20日，隔河岩第二级升船机承船厢完成工地总装，并通过专家验收，进入运行前的最后调试。
水利专家称，历时10余年建设的清江隔河岩升船机，将为建设世界最大升船机——三峡升船机提供最基础、最直观和最重要的施工经验和技术数据借鉴，堪称三峡升船机的“试验机”。
升船机和船闸是两种不同的船舶通航设施。升船机通航，俗称船舶“坐电梯”，即船舶进入升船机承船厢，升船机通过提升机构使承船厢和船舶整体提升，实现船舶或上或下的翻坝，升船机最大的优点在于通航时间比船闸通航时间大大缩短。
清江隔河岩升船机位于湖北长阳境内，其设计为两级升船机，第一级升船机的提升高度为40米，第二级升船机的提升高度为80米，提升速度为每分钟8米。作为升船机的核心设备——承船厢是一个槽形结构，有效水域长42米，宽10.2米，深1.7米，每次可承载300吨级船舶实现120米高程的翻坝通航。
（待续）