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”，在剛剛過去的“五一”小長假，曾創(chuàng)造多項世界第一的疏浚造島利器——天鯤號接連斬獲兩項全國榮譽稱號。此時，天鯤號正遠渡重洋，為“一帶一路”沿線重點項目再建新功。

　　榮譽背后，是中國疏浚人打破國外長期壟斷關鍵核心技術的艱難實踐，也是天鯤號全體船員堅持創(chuàng)新創(chuàng)效的生動寫照。

　　天鯤號，我國第一艘自行設計建造、擁有完全自主知識產權的新一代疏浚造島利器，也是亞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，使我國挖泥船研制和建造技術躋身世界前列，實現(xiàn)了我國疏浚裝備由跟跑、并跑向關鍵技術領域領跑的重大跨越。

　　那么，天鯤號是如何研制出來的？它有哪些“秘密武器”，到底強在哪里？記者近日采訪了中交天津航道局有限公司天鯤號有關負責同志。

　　1 從“4噸黃金”買船到完全自主設計建造

　　打破國外長期壟斷，把關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面，剛剛結束一場搶修的輪機長王東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(jiān)造工作、即將建成投產的日子，也是王東與師傅王健分別的日子。

　　王健，天鯤號監(jiān)造組組長。就是他，帶著一班人歷經八載探索、三年實踐，攻克了一個又一個難關、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——亞洲最大的自航式絞吸挖泥船天鯤號。

　　不僅體型巨大，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系統(tǒng)，擁有國際領先的智能集成控制系統(tǒng)。可以說，天鯤號的成功投產，為中國疏浚業(yè)在國際舞臺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，江河湖海眾多，為了保證航道暢通，必須及時清理航道。

　　以長江為例，每年都會有6000萬方的回淤泥沙沉淀江底，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，足以鋪設一條從地球到月球的通道。淤泥嚴重影響往來船只航行，只有依靠大型疏浚設備及時挖掘清理，才能讓長江下游保持12.5米的水深，成為名副其實的黃金水道。

　　挖泥船，一種特殊的作業(yè)船舶，主要用于江河湖海的疏浚和人工島嶼的吹填?！巴ㄟ^巨型絞刀將河道或者海底的泥沙、巖石絞碎，再通過泥泵、排泥管等將泥沙混合物，輸送到幾公里乃至十幾公里之外，實現(xiàn)航道通暢。與此同時，可利用這些挖出來的泥沙和巖石鋪成陸地、快速造島?！睂＜医榻B。中國第三大島——崇明島就是由長江輸出的泥沙淤積而成。

　　我國的挖泥船先后走過整船進口、國外設計國內建造、國內自主設計建造的曲折道路，經歷了從無到有、從小到大、從弱到強的發(fā)展歷程。

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

　　“天鯨號誕生之前，國內重型挖泥船進口比例高達八九成?！敝薪惶旌骄钟嘘P負責人介紹，1966年，從荷蘭引進自航耙吸船“津航浚102”輪時，中交天航局曾花費了折合4噸黃金的高價。

　　關鍵核心技術“買不來、討不來”。中國一直在嘗試自主制造挖泥船，尤其改革開放后，經濟發(fā)展進入快車道，給我國自主研發(fā)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。此后，“天”字號系列挖泥船陸續(xù)制造出來。

　　2010年1月，我國首艘超大型自航絞吸船——天鯨號建成投產，對于我國整個疏浚業(yè)具有里程碑意義。作為國內第一艘自航絞吸挖泥船，其疏浚能力當時位居亞洲第一、世界第三，標志著我國大型絞吸裝備設計建造從此邁入世界先進行列。

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

　　2 擁有強大的挖掘系統(tǒng)和輸送系統(tǒng)

　　每小時挖泥量可填滿15公里外標準足球場大小的一米深坑

　　天鯤號的創(chuàng)新突破是全方位的。

　　“天鯨號具備的優(yōu)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(chuàng)新成果，‘海上大型絞吸疏浚裝備的自主研發(fā)與產業(yè)化’項目還曾榮獲國家科學技術進步獎特等獎?！碧祧H號船長張燚告訴記者，天鯤號擁有強大的挖掘系統(tǒng)和輸送系統(tǒng)。

　　從一組數據可見一斑：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公里，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、巖石絞碎，船體內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公里開外。

　　“也就是說，天鯤號每小時的挖泥量可填滿15公里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，最大傳輸距離為6公里。

　　絞刀，是天鯤號的核心部件，位于船艉。據介紹，與傳統(tǒng)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、挖巖型、挖硬巖型和通用型，挖掘淤泥、粘土、密實砂質土、礫石、強風化巖等，均不在話下。

　　“直徑超3米，重超20噸。”王東告訴記者，在進行作業(yè)前，他們會對作業(yè)范圍內的地質條件進行檢測，確定使用的絞刀頭類型。

　　天鯤號首秀便與世界頂級疏浚旗艦同臺競技，成功粉碎施工區(qū)70兆帕高硬度巖石。

　　70兆帕是什么概念？“相當于一個指甲蓋上站了10個70公斤的人?！蓖鯑|說，極端工況下，天鯤號可以在瞬間將絞刀功率從6600千瓦提高到超過9000千瓦，這比30臺重型卡車的功率還要強勁。

　　江蘇連云港贛榆航道工程項目，令天鯤號浚工長高建偉十分難忘。該項目的最大挑戰(zhàn)，是對天鯤號遠程輸送能力的考驗?！斑B云港航道的海底泥石包含大量粘土球混合姜結石，長達七公里的輸送距離，極易發(fā)生堵塞，就像人喘不過氣一樣，嚴重的話甚至會將排泥管堵死?！备呓▊ソ榻B。他們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姜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公里設計標準。”

　　絞挖、輸送、噴射……天鯤號的強大力量，令人驚嘆。

　　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系統(tǒng)，區(qū)別于傳統(tǒng)的柴油機直接驅動，天鯤號的柴油機不直接產生動力，而是負責發(fā)電。挖掘、泵送的核心部件都是通過大功率電機驅動作業(yè)，動力輸出更加強勁，功率輸出更加靈活，作業(yè)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(chuàng)柔性鋼樁臺車和三纜定位雙定位系統(tǒng)，可抗14級大風

　　對于海上作業(yè)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(yè)環(huán)境十分惡劣。

　　研發(fā)伊始，設計團隊就在提高天鯤號復雜海況作業(yè)時的適應能力上下足了功夫。

　　選材上，鋼板的強度至關重要。據監(jiān)造人員介紹，天鯤號由97個大鋼構件拼接而成，這些鋼構件由數百噸特種鋼板焊接而成，船體關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(xiàn)表面成型平整，焊縫內部卻出現(xiàn)裂紋、未熔合等情況。在總長度約40萬米的焊縫中，任何一條焊縫不達標，都可能造成船毀人亡的后果。為了保證高強度鋼板之間焊接質量的穩(wěn)定，焊工們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，采取柔性鋼樁臺車+三纜定位系統(tǒng)“雙保險”。據了解，在疏浚造島施工時，為了保證挖泥船船體穩(wěn)定，通常會采用一主一輔兩根鋼樁交替插進海底，就如同兩條腿，讓挖泥船牢牢“站”在海底，可謂是挖泥船的“定海神針”。

　　為了加大天鯤號定位鋼樁的抗風浪能力，工程師們攻克了柔性鋼樁臺車技術，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，相當于140輛家用轎車的重量。這也是一個挖泥船鋼樁的極限重量。

　　然而，有了“定海神針”，并不意味著萬無一失?！耙坏┯龅斤L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劃破船體，造成更大的損失?！碧祧H號監(jiān)造組副組長馮長華說。反復研究之后，他們決定除了鋼樁系統(tǒng)，再添加一套三纜定位系統(tǒng)，兩套系統(tǒng)形成有益互補。

　　三纜定位系統(tǒng)，即在船上配置三臺大型絞車，利用一套裝置將三臺絞車的纜繩在船底一個固定位置導出，三條纜繩互相夾角120度，通過海底三個定位錨固定，利用三纜絞車收放纜，實現(xiàn)船的移動和定位，在大風浪的情況下延長有效的作業(yè)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最先進的絞吸挖泥船智能集成控制系統(tǒng)。有了這個“大腦”，可以實時顯示疏浚三維土質、推算潮位，還可以實現(xiàn)挖泥和泥泵的自動控制，進行無人化作業(yè)。