浚通江海 吹灘造島

　　天鯤號踏浪而行

　　本報記者 王珍

　　“全國工人先鋒號”“第26屆中國青年五四獎章集體(ti) ”，在剛剛過去的“五一”小長假，曾創造多項世界第一的疏浚造島利器——天鯤號接連斬獲兩(liang) 項全國榮譽稱號。此時，天鯤號正遠渡重洋，為(wei) “一帶一路”沿線重點項目再建新功。

　　榮譽背後，是中國疏浚人打破國外長期壟斷關(guan) 鍵核心技術的艱難實踐，也是天鯤號全體(ti) 船員堅持創新創效的生動寫(xie) 照。

　　天鯤號，我國第一艘自行設計建造、擁有完全自主知識產(chan) 權的新一代疏浚造島利器，也是亞(ya) 洲最大的自航式絞吸挖泥船。它的誕生，填補了我國自主設計建造重型自航式絞吸挖泥船的空白，使我國挖泥船研製和建造技術躋身世界前列，實現了我國疏浚裝備由跟跑、並跑向關(guan) 鍵技術領域領跑的重大跨越。

　　那麽(me) ，天鯤號是如何研製出來的？它有哪些“秘密武器”，到底強在哪裏？記者近日采訪了中交天津航道局有限公司天鯤號有關(guan) 負責同誌。

　　1 從(cong) “4噸黃金”買(mai) 船到完全自主設計建造

　　打破國外長期壟斷，把關(guan) 鍵核心技術牢牢掌握在自己手中

　　初夏，黎明的第一縷曙光漸漸染紅了遠處的海平麵，剛剛結束一場搶修的輪機長王東(dong) 站在天鯤號的甲板上。望著眼前的景色，思緒不禁回到了三年前的那個(ge) 早晨，也是一樣凜冽的風，一樣深藍的海，一樣熹微的天。

　　那是天鯤號完成所有技術監造工作、即將建成投產(chan) 的日子，也是王東(dong) 與(yu) 師傅王健分別的日子。

　　王健，天鯤號監造組組長。就是他，帶著一班人曆經八載探索、三年實踐，攻克了一個(ge) 又一個(ge) 難關(guan) 、突破了一項又一項核心技術，最終成就了船長140米、型寬27.8米、型深9米、最大挖深35米的龐然大物——亞(ya) 洲最大的自航式絞吸挖泥船天鯤號。

　　不僅(jin) 體(ti) 型巨大，其挖掘能力位居世界前列、輸送能力達到世界第一、適應惡劣海況的能力全球最強，且采用了全電力驅動係統，擁有國際領先的智能集成控製係統。可以說，天鯤號的成功投產(chan) ，為(wei) 中國疏浚業(ye) 在國際舞台上贏得了實實在在的話語權。

　　國之潤，自疏浚始。

　　一直以來，我國都有著巨大的疏浚需求——廣袤國土，江河湖海眾(zhong) 多，為(wei) 了保證航道暢通，必須及時清理航道。

　　以長江為(wei) 例，每年都會(hui) 有6000萬(wan) 方的回淤泥沙沉澱江底，如果把這些回淤泥沙按照15厘米的厚度切割成1米長、1米寬的泥磚，足以鋪設一條從(cong) 地球到月球的通道。淤泥嚴(yan) 重影響往來船隻航行，隻有依靠大型疏浚設備及時挖掘清理，才能讓長江下遊保持12.5米的水深，成為(wei) 名副其實的黃金水道。

　　挖泥船，一種特殊的作業(ye) 船舶，主要用於(yu) 江河湖海的疏浚和人工島嶼的吹填。“通過巨型絞刀將河道或者海底的泥沙、岩石絞碎，再通過泥泵、排泥管等將泥沙混合物，輸送到幾公裏乃至十幾公裏之外，實現航道通暢。與(yu) 此同時，可利用這些挖出來的泥沙和岩石鋪成陸地、快速造島。”專(zhuan) 家介紹。中國第三大島——崇明島就是由長江輸出的泥沙淤積而成。

　　我國的挖泥船先後走過整船進口、國外設計國內(nei) 建造、國內(nei) 自主設計建造的曲折道路，經曆了從(cong) 無到有、從(cong) 小到大、從(cong) 弱到強的發展曆程。

　　1897年，中交天航局的前身——海河工程局成立，中國近代疏浚業(ye) 由此發軔。1902年，中國從(cong) 荷蘭(lan) 購進第一艘挖泥船，開啟了中國近代疏浚工程由人工挖掘到機械挖掘的變革，也開啟了從(cong) 國外引進挖泥船的曆史。

　　“天鯨號誕生之前，國內(nei) 重型挖泥船進口比例高達八九成。”中交天航局有關(guan) 負責人介紹，1966年，從(cong) 荷蘭(lan) 引進自航耙吸船“津航浚102”輪時，中交天航局曾花費了折合4噸黃金的高價(jia) 。

　　關(guan) 鍵核心技術“買(mai) 不來、討不來”。中國一直在嚐試自主製造挖泥船，尤其改革開放後，經濟發展進入快車道，給我國自主研發挖泥船帶來了新的機遇。

　　2006年，中國成功建造了第一艘擁有完全自主知識產(chan) 權的大型非自航絞吸挖泥船“天獅號”，打破海外挖泥船的技術壟斷。此後，“天”字號係列挖泥船陸續製造出來。

　　2010年1月，我國首艘超大型自航絞吸船——天鯨號建成投產(chan) ，對於(yu) 我國整個(ge) 疏浚業(ye) 具有裏程碑意義(yi) 。作為(wei) 國內(nei) 第一艘自航絞吸挖泥船，其疏浚能力當時位居亞(ya) 洲第一、世界第三，標誌著我國大型絞吸裝備設計建造從(cong) 此邁入世界先進行列。

　　天鯤號是天鯨號的“升級版”，在自主創新上又向前邁進了一大步，被業(ye) 內(nei) 視為(wei) “國輪國造”的集大成者。如今，以天鯨號、天鯤號為(wei) 代表的國產(chan) 大型絞吸裝備，已成為(wei) 疏浚港口航道、建設遠海島礁和實施“一帶一路”沿線重點工程的主力軍(jun) 。

　　2 擁有強大的挖掘係統和輸送係統

　　每小時挖泥量可填滿15公裏外標準足球場大小的一米深坑

　　天鯤號的創新突破是全方位的。

　　“天鯨號具備的優(you) 點，天鯤號都具備，天鯨號的缺點，天鯤號都進行了改良。全電力驅動、超遠距離輸送、快速成島……取得了上千項自主創新成果，‘海上大型絞吸疏浚裝備的自主研發與(yu) 產(chan) 業(ye) 化’項目還曾榮獲國家科學技術進步獎特等獎。”天鯤號船長張燚告訴記者，天鯤號擁有強大的挖掘係統和輸送係統。

　　從(cong) 一組數據可見一斑：天鯤號總裝機功率達25843千瓦，絞刀額定功率6600千瓦，最大可達9900千瓦，設計每小時挖泥6000立方米，泥泵輸送功率達到17000千瓦，最大排泥距離達15公裏，均居世界前列。

　　這意味著，天鯤號通過巨型絞刀將河道或者海底的泥沙、岩石絞碎，船體(ti) 內(nei) 功率巨大的泥泵可以將絞碎的泥沙混合物以每小時6000立方米的速度，通過形似“臍帶”的排泥管向外輸送到指定地點，源源不斷噴出的巨流最遠可達15公裏開外。

　　“也就是說，天鯤號每小時的挖泥量可填滿15公裏外標準足球場大小的一米深坑。”張燚解釋道，天鯤號也因此被稱為(wei) 疏浚造島神器。

　　而它的“前輩”天鯨號設計每小時挖泥4500立方米，最大傳(chuan) 輸距離為(wei) 6公裏。

　　絞刀，是天鯤號的核心部件，位於(yu) 船艉。據介紹，與(yu) 傳(chuan) 統挖泥船“一刀走天下”不同，天鯤號配備了四型絞刀，分別是挖砂型、挖岩型、挖硬岩型和通用型，挖掘淤泥、粘土、密實砂質土、礫石、強風化岩等，均不在話下。

　　“直徑超3米，重超20噸。”王東(dong) 告訴記者，在進行作業(ye) 前，他們(men) 會(hui) 對作業(ye) 範圍內(nei) 的地質條件進行檢測，確定使用的絞刀頭類型。

　　天鯤號首秀便與(yu) 世界頂級疏浚旗艦同台競技，成功粉碎施工區70兆帕高硬度岩石。

　　70兆帕是什麽(me) 概念？“相當於(yu) 一個(ge) 指甲蓋上站了10個(ge) 70公斤的人。”王東(dong) 說，極端工況下，天鯤號可以在瞬間將絞刀功率從(cong) 6600千瓦提高到超過9000千瓦，這比30台重型卡車的功率還要強勁。

　　江蘇連雲(yun) 港贛榆航道工程項目，令天鯤號浚工長高建偉(wei) 十分難忘。該項目的最大挑戰，是對天鯤號遠程輸送能力的考驗。“連雲(yun) 港航道的海底泥石包含大量粘土球混合薑結石，長達七公裏的輸送距離，極易發生堵塞，就像人喘不過氣一樣，嚴(yan) 重的話甚至會(hui) 將排泥管堵死。”高建偉(wei) 介紹。他們(men) 將泥泵的功率調整到最大17000千瓦，強大的壓力保證泥漿以每秒5米的速度進入形似“臍帶”、直徑1米的排泥鋼管，“如果將輸送粘土球混合薑結石工況的排壓換算成標準土質細粉砂的輸送能力，排距超過15公裏設計標準。”

　　絞挖、輸送、噴射……天鯤號的強大力量，令人驚歎。

　　而強勁的力量，來自電力驅動。據了解，這艘挖泥船采用的是全新的電力驅動係統，區別於(yu) 傳(chuan) 統的柴油機直接驅動，天鯤號的柴油機不直接產(chan) 生動力，而是負責發電。挖掘、泵送的核心部件都是通過大功率電機驅動作業(ye) ，動力輸出更加強勁，功率輸出更加靈活，作業(ye) 效率也因此大幅提高。

　　3 擁有全球最強的適應惡劣海況能力

　　全球首創柔性鋼樁台車和三纜定位雙定位係統，可抗14級大風

　　對於(yu) 海上作業(ye) 船舶來說，遇到大風、海浪是家常便飯。尤其是在遠海，最高風浪甚至可達14級，作業(ye) 環境十分惡劣。

　　研發伊始，設計團隊就在提高天鯤號複雜海況作業(ye) 時的適應能力上下足了功夫。

　　選材上，鋼板的強度至關(guan) 重要。據監造人員介紹，天鯤號由97個(ge) 大鋼構件拚接而成，這些鋼構件由數百噸特種鋼板焊接而成，船體(ti) 關(guan) 鍵部分選用的高強度鋼板厚度達60毫米，遠遠超過普通鋼板厚度。

　　如此厚度的鋼板，焊接難度極大，極易出現表麵成型平整，焊縫內(nei) 部卻出現裂紋、未熔合等情況。在總長度約40萬(wan) 米的焊縫中，任何一條焊縫不達標，都可能造成船毀人亡的後果。為(wei) 了保證高強度鋼板之間焊接質量的穩定，焊工們(men) 每次要將鋼板加熱到120攝氏度才能開始焊接，同時需要在焊縫上放入像沙子一樣的焊劑，幫助焊縫更好地熔合。

　　設計上，采取柔性鋼樁台車+三纜定位係統“雙保險”。據了解，在疏浚造島施工時，為(wei) 了保證挖泥船船體(ti) 穩定，通常會(hui) 采用一主一輔兩(liang) 根鋼樁交替插進海底，就如同兩(liang) 條腿，讓挖泥船牢牢“站”在海底，可謂是挖泥船的“定海神針”。

　　為(wei) 了加大天鯤號定位鋼樁的抗風浪能力，工程師們(men) 攻克了柔性鋼樁台車技術，同時鋼樁設計也更粗壯，單根鋼樁高55米、直徑2.2米，重量超過180噸，相當於(yu) 140輛家用轎車的重量。這也是一個(ge) 挖泥船鋼樁的極限重量。

　　然而，有了“定海神針”，並不意味著萬(wan) 無一失。“一旦遇到風浪，造成鋼樁斷裂，不但船舶不能正常工作，斷裂的鋼樁甚至可能會(hui) 劃破船體(ti) ，造成更大的損失。”天鯤號監造組副組長馮(feng) 長華說。反複研究之後，他們(men) 決(jue) 定除了鋼樁係統，再添加一套三纜定位係統，兩(liang) 套係統形成有益互補。

　　三纜定位係統，即在船上配置三台大型絞車，利用一套裝置將三台絞車的纜繩在船底一個(ge) 固定位置導出，三條纜繩互相夾角120度，通過海底三個(ge) 定位錨固定，利用三纜絞車收放纜，實現船的移動和定位，在大風浪的情況下延長有效的作業(ye) 時間，增加船舶對惡劣海況的適應能力。

　　值得一提的是，天鯤號還安裝了國內(nei) 最先進的絞吸挖泥船智能集成控製係統。有了這個(ge) “大腦”，可以實時顯示疏浚三維土質、推算潮位，還可以實現挖泥和泥泵的自動控製，進行無人化作業(ye) 。