“党旗下的科技发展”系列--千锤百炼的造岛神器

 

2018年，“天鲲号”在江苏启东进行挖泥调试工作。

 

海平面正在缓慢上升，沿海地区不知何时就有被淹没的危险，危急时刻，人们在海上造一个足球场那么大的小岛需要多少天?如果用上挖泥船“天鲲号”，只需要一天。“天鲲号”是我国首艘自主研发的重型自航绞吸挖泥船，目前是亚洲最大、最先进的挖泥船。

 

精心设计的造岛神器

 

曾几何时，我国连一艘像样的挖泥船都造不出来：1966年，从荷兰引进自航耙吸船“津航浚102”轮时，中交天津航道局(以下简称“天航局”)曾花费了折合4吨黄金的高价。建国以来，重型挖泥船设计建造技术掌握在欧洲几个国家手中，中国学不到、买不来造船的核心技术，在这一块始终受制于人。为了破除这一困境，在国家资金支持下，2005年，天航局迈出了我国自主设计建造大型绞吸式挖泥船的第一步。在随后的10年时间，在建造各种型号挖泥船的过程中，造船工程师和工人师傅积累了大量经验，为自主设计建造大型疏浚装备奠定了雄厚的技术积累。2016年初，中国开始设计并建造拥有完全自主知识产权的重型绞吸船“天鲲号”。虽然是第一次几乎完全自主制造这样的庞然大物，设计团队却有着宏图壮志——打造一艘国际领先的挖泥船。它的领先体现在这几个方面：智能挖泥控制系统，只需轻轻按下按钮，便可实现无人操控自动挖泥;钢桩台车和三缆定位系统，无论遇到怎样恶劣的海况，船舶都能巍然不动，从而实现精准挖泥;双桨双转动传送系统，这是亚洲最强大的挖掘系统、最大功率的输送系统。

 

在设计和建造过程中，天航局还花重金请来了比利时的船舶建造专家弗兰西斯科，他拥有丰富的船舶制造和监理经验，能为船舶的设计提供技术支持和系统评价。弗兰西斯科与中国的同事一起，设计出了船舶保持稳定的最佳方案——柔性重型钢桩台车系统，在桥架上配置了世界上最大的波浪补偿系统，可保证船舶在大风浪的条件下安全地工作。

 

匠心打造的造岛神器

 

为了实现设计目标，工程师们对建造工人的要求到了吹毛求疵的地步。挖泥船挖泥的装置叫绞刀，整个铰刀装置总重量达1600吨，放在地上犹如一座山，高度相当于14层楼高。难以想象的是，这个大家伙与船体的连接间隙只有13毫米，只有严丝合缝地安装进去，铰刀才能毫无阻碍地运转。但是，在露天环境下，铰刀装置和船体受光照和温度影响，会发生一些变形，变形也许微乎其微，但由此造成的安装误差却是不可忍受的。

 

 

 

为了尽可能减少误差，工人们必须在温差最小、钢板最稳定的时间段进行安装工作。为了找到这个时间段，工人们24小时跟踪测量钢板的变化，在确定这个时间段后，他们每天在固定时间安装铰刀装置，一天只能完成一点点，用了两个多月时间，铰刀才安装完成。

 

不止铰刀装置，整个船体的多个部件安装精度都以毫米为单位。桥架与船体的连接处，共有12个连接点，要将这些位置用轮轴连接起来，才能将船与桥架固定，而轮轴与连接点的安装空隙仅有3毫米;船体共分成96段建造，将所有段拼接起来才能成船，每一段的拼接误差只有±2毫米……工人们的工作难度可想而知!

 

进行电焊工作时，由于空间狭小，工人们必须躺在地上，仰面朝上焊。这是非常艰难的，按工艺，铸体要加热到150℃以上，人们才能开始电焊工作。150℃的高温能让水汽在瞬间蒸发，让人产生窒息之感，但工人们还要钻到船体底部进行电焊。在这样逼仄的环境下，每个焊工只能工作10分钟，然后换人，2～3人一班进行轮换，直到完成工作。由于空间太小，常规的焊接防护服不能够隔阻高温，工人只能穿着棉袄进行隔温施工。但是，这仍不能抵挡焊接时火花的掉落，每个焊接工人身上都伤痕累累……

 

就是在这样精益求精的设计方案和吹毛求疵的建造方式下，历时7个月，“天鲲号”终于建成。

 

无往不利的挖泥神器

 

设计师们为“天鲲号”配置了通用、黏土、挖岩及重型挖岩4种不同类型的绞刀，不仅可以疏浚黏土、密实砂质土、砾石、珊瑚礁，还可以挖开中弱风化岩石。“天鲲号”的泥泵输送功率达到17000千瓦，最大排泥距离15000米，泥泵远程输送能力居世界首位。“天鲲号”的最大亮点当属目前国际最先进的自动控制系统，可实现自动挖泥、监控及无人操控，极大提高了作业效率，适用于沿海及深远海港口航道疏浚等工程。

 

 

完成疏浚任务后返航的“天鲲号”

 

2018年11月20日，“天鲲号”在启东完成挖泥调试工作，调试中“天鲲号”挖泥最高生产率达到每小时7501立方米，远超每小时6000立方米的设计标准，同时验证了该船15千米超长排距的挖掘输送能力。2018年11月23日，“天鲲号”又开赴大连开展挖岩实验，岩石是疏浚行业中的“硬骨头”，也最能考验船舶挖掘的性能。经过一个多月的反复磨合检验，“天鲲号”共进行了绞刀在岩床上的挖掘姿态试验、不同性能的刀齿试验、绞刀转速试验、极限横移拉力试验、正反刀挖掘试验5个方面的试验，成功完成挖掘60兆帕强度的岩石的试验，超过挖掘岩石强度50兆帕的设计标准，顺利度过了最后一道考验。至此，“天鲲号”正式具备了投产能力。2019年3月12日，“天鲲号”完成通关手续，成为亚洲最大的重型自航绞吸船，以江苏连云港为起点，奔赴“一带一路”沿线国家，为当地建设发展贡献中国力量，向世界展示着中国制造的风采。

 

来源：大科技微信号