作者:黄辛 来源:中国科学报 发布时间:2019-1-11
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上海交通大学研制成功世界上最大的重型非自航绞吸挖泥船
以“自主研发”书写中国疏浚史


 

“新海旭”大型绞吸挖泥船

“新海旭”的核心设备实现了国内设计和建造,标志我国的大型绞吸挖泥船的设计、建造、使用已形成了完整的技术体系,同时也形成了绞吸挖泥船总装建设和配套装备自主开发的完整产业链。

■本报记者 黄辛

疏浚航道、吹填造陆、码头建设,在工程建设领域,疏浚作业一直扮演着举足轻重的角色。

海上大型绞吸疏浚装备是远海大规模快速填海造岛的国之重器,也是“一带一路”港口建设等国家战略任务的紧迫需求。然而,大型绞吸疏浚相关核心技术长期被国外公司垄断和封锁。

这一切,随着一艘名为“新海旭”的大型绞吸挖泥船的建造完成得到了改观。

2018年3月,“新海旭”建造完成并交付使用。它总长138.0米,总装机功率26100千瓦,标准疏浚能力6500立方米/小时——这是上海交通大学船舶设计团队设计研发的第56艘大型绞吸挖泥船,也是目前世界上最大的非自航绞吸挖泥船。据相关技术负责人介绍,它的核心设备实现了国内设计和建造,标志着我国的大型绞吸挖泥船的设计、建造、使用已形成了完整的技术体系,同时也形成了绞吸挖泥船总装建设和配套装备自主开发的完整产业链。

2018年12月26日,上海交通大学自主研发与产业化项目《海上大型绞吸疏浚装备》入选2018年度“中国高等学校十大科技进展”。

大国重器,筑梦深蓝。这些成绩的取得,凝聚着上海交通大学几代船海人科技创新的智慧,及10多年的辛勤付出与坚守。

从第1条船到第56条船

“2000年之前,中国的大型挖泥船主要是从国外进口。”中交上海航道局有限公司董事长侯晓明告诉《中国科学报》,国外对中国采取严格的技术封锁,仅仅高价向中国出口整船。

大型现代化的挖泥船是结构复杂、技术含量高的特种工程船,国际挖泥船市场基本被欧洲少数几个国家垄断。1966年,中交天津航道局从荷兰引进自航耙吸船“津航浚102”轮时,花费的代价可折合4吨黄金。

“核心技术受制于人,就如同在别人的墙基上砌房子,再大再漂亮也可能经不起风雨,甚至会不堪一击。”2002年起,上海交通大学在中交集团、交通运输部长江航道局、中铁建港航局集团和大型疏浚企业支持下,开始了大型绞吸挖泥船设计技术研究及专用疏浚设备开发,从此,“绞吸挖泥船世家”的传奇不断上演。

当时我国在大型疏浚船方面是一片空白,所有的一切都没有资料和先例可参考。据上海交大海科院院长杨启介绍,科研人员秉承“做明白的设计”的理念,边学、边做、边改,一步步地解决关键的技术,逐步掌握了绞吸疏浚装备的核心技术。

2004年,国内首艘自主设计、自主建造的大型绞吸挖泥船“航绞2001”宣告建成。它的投产为中国自主设计建造大型绞吸船积累了宝贵经验,也揭开了自主设计建造的序幕。

2006年,上海交通大学与天津航道局联合开发建成了“天狮号”大型绞吸挖泥船,它是我国首艘自行设计和建造的采用浅水倒桩钢桩台车的大型绞吸挖泥船。“天狮号”的成功投入使用是国内设计和建造大型绞吸挖泥船的里程碑,标志着我国具备了设计和制造大型先进绞吸挖泥船的能力。

2018年3月,完全自主知识产权的世界上最大的重型非自航绞吸装备“新海旭”正式开始疏浚作业,开赴远海进行“一带一路”港口建设,其总装机功率、绞刀功率和疏浚泵总功率等均大大超过国内外同类船,是我国自主设计和建造的大型绞吸疏浚装备的一个里程碑,标志着我国海上大型绞吸疏浚装备总体达到国际领先水平。

从“航绞2001”到“新海旭”,我国大型绞吸挖泥船设计建造实力得到突飞猛进的发展,产学研用有机结合,自主创新能力显著提升,多项技术达到世界领先水平。中船重工711研究所严忠胜主任表示,目前国产疏浚设备装船率超过95%,总造价不足国外同类型船50%;与国外同类产品比,具有性价比高和维修服务便捷等优势。

事实上,目前上海交通大学已经成功设计了56艘各种挖泥船,这些船的疏浚量达到全国疏浚总量的60%。

如今,中国年疏浚量已超16亿立方米,是少数几个能够自主开展大规模吹填造陆和航道疏浚工程的国家之一。

从“一个点”到“一个岛”

围海造地等大型基建工程,都需要用大型绞吸挖泥船来实现,而上海交通大学研发的系列绞吸船诞生后,这一切变得容易起来。

坚硬岩石挖掘问题,一直是疏浚行业的世界性难题。针对“远海快速成岛”等国家战略需求,亟须解决水下“挖得动”和“挖得快”的关键技术难题。该项目负责人之一杨启介绍说,上海交大科研团队牵头联合相关合作单位一起联合攻关,发明和研制了双螺旋刀臂载荷均化重型绞刀、变刚度顺应式双扼架钢桩台车和大过流通道扭曲叶片疏浚泵等核心装备,解决了海底坚硬岩礁高效快速挖掘、恶劣海况精确定位和大块物料卡泵与远距离高浓度输送堵管的世界性技术难题;提出功率自动调配、负载平衡运行的动力配置理念,研制了功率管理系统和实景集成疏浚监控系统;构建了大型绞吸疏浚装备设计开发体系,研制了56座系列化绞吸疏浚装备,使我国形成绞吸疏浚装备的自主设计和制造能力,建成完整的产业链,实现了从“被封锁”到“出口”的跨越发展。

刚刚获得“船舶设计大师”称号的上海交通大学船舶与海洋工程设计研究所所长何炎平告诉记者,拥有强大的挖掘和输送能力“武装”,上海交大等研发的系列海上大型绞吸挖泥船可以在不同海况和海底地质条件下进行连续作业,既可疏浚坚硬的风化岩或珊瑚礁,也可疏浚疏松的沙土、黏土和淤泥,无论是哪种作业条件,都可以获得可观的产量。杨启举例说,如果每天按照16小时工作量来计算,上海交大研制的“新海旭”绞吸挖泥船挖掘细粉沙每天可以疏浚10万~12万立方米沙土。“可以想象一下,一条船一天的挖掘、输送量可以把一个足球场堆高约18米。”

2017年5月26日,中国商务部发布2017年第28号公告,为维护国家安全,对大型挖泥船实施出口管制,未经许可任何单位和个人不得对外出口。这则毫不起眼的“小公告”,是中国疏浚设备领域的一个巨大进步。

从“全靠进口”到“限制出口”,上海交大联合国内产学研用各单位,带领中国的疏浚设备走出了一条自主创新之路。

上海交大研制的海上大型绞吸挖泥船承担着重要的角色,也为中国疏浚业增添了累累硕果。据不完全统计,由上海交大船舶设计团队设计建造的56艘大型绞吸挖泥船,先后参与洋山港、天津新港、长江口深水航道等我国沿海沿江70余项重大疏浚工程,并乘着“一带一路”的东风,应用于包括瓜达尔港、科伦坡港等10多个国家的20余项国外疏浚工程,让我国在大型绞吸挖泥船的设计、制造领域,实现了从“跟跑”到“领跑”,并带动了相关装备制造业的发展。

《中国科学报》 (2019-01-11 第8版 装备制造)
 
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