“新海旭”的大型絞吸挖泥船

2017年4月，一艘船名為“新海旭”的大型絞吸挖泥船建造完工，它總長(zhǎng)138.0米，總裝機(jī)功率26100千瓦，標(biāo)準(zhǔn)疏浚能力6500立方米/小時(shí)，這是上海交大船舶設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的第56艘大型絞吸挖泥船，也是目前世界上最大的非自航絞吸挖泥船，它的核心設(shè)備均實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)和制造，標(biāo)志我國(guó)的大型絞吸挖泥船的設(shè)計(jì)、制造、使用形成了完整的技術(shù)體系，總裝建設(shè)和核心設(shè)備建造已形成了完整產(chǎn)業(yè)鏈。

12月27日，記者從上海交通大學(xué)獲悉，由上海交大牽頭負(fù)責(zé)，6家單位共同合作的項(xiàng)目《海上大型絞吸疏浚裝備的自主研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化》入選2018年度“中國(guó)高等學(xué)校十大科技進(jìn)展”名單。

疏浚航道、吹填造陸、碼頭建設(shè)……在工程建設(shè)領(lǐng)域，疏浚一直扮演著舉足輕重的角色。

2000年之前，中國(guó)的大型挖泥船主要是從國(guó)外進(jìn)口。國(guó)外對(duì)中國(guó)采取嚴(yán)格的技術(shù)封鎖，僅僅高價(jià)向中國(guó)出口整船。大型現(xiàn)代化的挖泥船是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、技術(shù)含量高的特種工程船，國(guó)際挖泥船市場(chǎng)基本被歐洲少數(shù)幾個(gè)國(guó)家壟斷。1966年，中交天航局從荷蘭引進(jìn)自航耙吸船“津航浚102”輪時(shí)，花費(fèi)的“天價(jià)”可折合4噸黃金。

“核心技術(shù)受制于人，就如同在別人的墻基上砌房子，再大再漂亮也可能經(jīng)不起風(fēng)雨，甚至?xí)�不堪一�?rdquo;。2002年起，上海交通大學(xué)在中交集團(tuán)、交通運(yùn)輸部長(zhǎng)江航道局、中鐵建港航局集團(tuán)和大型疏浚企業(yè)支持下，開始了大型絞吸挖泥船設(shè)計(jì)技術(shù)研究及專用疏浚設(shè)備開發(fā)，從此，“絞吸挖泥船世家”的傳奇在不斷上演。

當(dāng)時(shí)我國(guó)在大型疏浚船方面是一片空白，上海交大科研人員和中交上海航道局技術(shù)人員一起實(shí)地調(diào)研了幾乎所有相關(guān)的船型，第一步先看別人是怎么造出來的，接下來回來想為什么這么做，然后研究相關(guān)的計(jì)算方法與機(jī)理。他們秉承“做明白的設(shè)計(jì)”的理念，邊學(xué)、邊做、邊改，一步步地解決關(guān)鍵的技術(shù)，慢慢地逐步掌握了絞吸疏浚裝備的最核心技術(shù)，再也不受國(guó)外的制約。

2006年，上海交通大學(xué)與天津航道局聯(lián)合開發(fā)建成了“天獅”號(hào)大型絞吸挖泥船，它是我國(guó)首艘自行設(shè)計(jì)和建造的采用淺水倒樁鋼樁臺(tái)車的大型絞吸挖泥船。

每一艘船的背后，都有一波三折的“造船故事”。2010年，設(shè)計(jì)建設(shè)“天鯨”號(hào)的時(shí)候，本來用的是德國(guó)的設(shè)計(jì)方案，結(jié)果德國(guó)的設(shè)計(jì)方案與當(dāng)時(shí)的國(guó)內(nèi)需求“水土不服”，排水量、結(jié)構(gòu)、主要性能都要?jiǎng)?ldquo;大手術(shù)”，對(duì)方卻表示“方案沒問題，你改你負(fù)責(zé)”。設(shè)計(jì)所前任所長(zhǎng)譚家華老師帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)科研人員們經(jīng)過反復(fù)測(cè)算，大膽表示“我們改，我們交大負(fù)責(zé)”！毫不猶豫地按照我方的實(shí)際需求修改了船舶設(shè)計(jì)方案，最后成功設(shè)計(jì)制造出了這艘我國(guó)首艘自航絞吸挖泥船。天鯨號(hào)絞吸挖泥船，絞刀功率達(dá)4200千瓦，可以挖掘巖石和珊瑚礁，最大挖深30米，總裝機(jī)功率20020千瓦，成為當(dāng)時(shí)亞洲第一、世界第三的超大型自航絞吸挖泥船。

2018年3月，完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的世界上最大的重型非自航絞吸裝備“新海旭”交付使用，隨即開赴遠(yuǎn)海進(jìn)行“一帶一路”港口建設(shè)。從“航絞2001”到“新海旭”，我國(guó)大型絞吸挖泥船設(shè)計(jì)建造實(shí)力得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展，產(chǎn)學(xué)研用有機(jī)結(jié)合，自主創(chuàng)新能力顯著提升，多項(xiàng)技術(shù)達(dá)到世界領(lǐng)先水平。目前，國(guó)產(chǎn)疏浚設(shè)備裝船率超過95％，總造價(jià)不足國(guó)外同類型船50％，與國(guó)外同類產(chǎn)品比，具有性價(jià)比高和維修服務(wù)便捷等優(yōu)勢(shì)。至此，上海交通大學(xué)已經(jīng)成功設(shè)計(jì)了56艘各種挖泥船，這些船的疏浚量達(dá)到全國(guó)疏浚總量的60%。

圍海造地等大型基建工程，都需要用大型絞吸挖泥船來實(shí)現(xiàn)，而上海交通大學(xué)研發(fā)的系列絞吸船誕生后，這一切變得輕而易舉。

堅(jiān)硬巖石挖掘問題，一直是疏浚行業(yè)的世界性難題。針對(duì)遠(yuǎn)海快速成島等國(guó)家戰(zhàn)略需求，亟需解決水下“挖得動(dòng)”和“挖得快”的關(guān)鍵技術(shù)難題。上海交大科研團(tuán)隊(duì)牽頭聯(lián)合國(guó)內(nèi)各方力量經(jīng)過多年探索實(shí)踐，解決了“海底高強(qiáng)度巖礁快速挖掘技術(shù)（挖得快）、順應(yīng)式鋼樁臺(tái)車定位技術(shù)（定的穩(wěn)）、大通道高效疏浚輸送技術(shù)（排得遠(yuǎn)）、多復(fù)雜系統(tǒng)優(yōu)化集成技術(shù)（效率高）”4項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)問題。

擁有強(qiáng)大的挖掘和輸送能力“武裝”，上海交大研發(fā)的系列海上大型絞吸挖泥船可以在不同海況和海底地質(zhì)條件下進(jìn)行作業(yè)，既可疏浚堅(jiān)硬的風(fēng)化巖或者珊瑚礁，也可疏浚疏松的沙土、黏土和淤泥，無論是哪種作業(yè)條件，都可以獲得可觀的產(chǎn)量。上海交大設(shè)計(jì)所團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人之一楊啟教授舉例說，如果每天按照16小時(shí)工作量來計(jì)算，上海交大研制的“新海旭”絞吸挖泥船挖掘細(xì)粉沙每天可以疏浚10-12萬立方米沙土。“可以想象一下，一條船一天的挖掘、輸送量可以把一個(gè)足球場(chǎng)堆高約18米。”

2017年5月26日，中國(guó)商務(wù)部發(fā)布2017年第28號(hào)公告，為維護(hù)國(guó)家安全，對(duì)大型挖泥船實(shí)施出口管制，未經(jīng)許可任何單位和個(gè)人不得對(duì)外出口。這則毫不起眼的“小公告”，是中國(guó)疏浚設(shè)備領(lǐng)域的一個(gè)巨大進(jìn)步。

一直以來，全球挖泥船設(shè)計(jì)和建造市場(chǎng)被歐洲船廠主導(dǎo)，世界上絕大多數(shù)絞吸挖泥船主要集中在歐洲四大疏浚公司。實(shí)踐證明，只有擁有強(qiáng)大的自主創(chuàng)新能力，才能在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中把握先機(jī)、贏得發(fā)展的主動(dòng)權(quán)。從“全靠進(jìn)口”到“限制出口”，上海交大聯(lián)合國(guó)內(nèi)產(chǎn)學(xué)研用各單位，帶領(lǐng)中國(guó)的疏浚設(shè)備走出了一條自主創(chuàng)新之路。