浚通江海 吹滩造岛

　　天鲲号踏浪而行

　　本报记者 王珍

　　“全国工人先锋号”“第26届中国青年五四奖章集体”，在刚刚过去的“五一”小长假，曾创造多项世界第一的疏浚造岛利器——天鲲号接连斩获两项全国荣誉称号。此时，天鲲号正远渡重洋，为“一带一路”沿线重点项目再建新功。

　　荣誉背后，是中国疏浚人打破国外长期垄断关键核心技术的艰难实践，也是天鲲号全体船员坚持创新创效的生动写照。

　　天鲲号，我国第一艘自行设计建造、拥有完全自主知识产权的新一代疏浚造岛利器，也是亚洲最大的自航式绞吸挖泥船。它的诞生，填补了我国自主设计建造重型自航式绞吸挖泥船的空白，使我国挖泥船研制和建造技术跻身世界前列，实现了我国疏浚装备由跟跑、并跑向关键技术领域领跑的重大跨越。

　　那么，天鲲号是如何研制出来的？它有哪些“秘密武器”，到底强在哪里？记者近日采访了中交天津航道局有限公司天鲲号有关负责同志。

　　1 从“4吨黄金”买船到完全自主设计建造

　　打破国外长期垄断，把关键核心技术牢牢掌握在自己手中

　　初夏，黎明的第一缕曙光渐渐染红了远处的海平面，刚刚结束一场抢修的轮机长王东站在天鲲号的甲板上。望着眼前的景色，思绪不禁回到了三年前的那个早晨，也是一样凛冽的风，一样深蓝的海，一样熹微的天。

　　那是天鲲号完成所有技术监造工作、即将建成投产的日子，也是王东与师傅王健分别的日子。

　　王健，天鲲号监造组组长。就是他，带着一班人历经八载探索、三年实践，攻克了一个又一个难关、突破了一项又一项核心技术，最终成就了船长140米、型宽27.8米、型深9米、最大挖深35米的庞然大物——亚洲最大的自航式绞吸挖泥船天鲲号。

　　不仅体型巨大，其挖掘能力位居世界前列、输送能力达到世界第一、适应恶劣海况的能力全球最强，且采用了全电力驱动系统，拥有国际领先的智能集成控制系统。可以说，天鲲号的成功投产，为中国疏浚业在国际舞台上赢得了实实在在的话语权。

　　国之润，自疏浚始。

　　一直以来，我国都有着巨大的疏浚需求——广袤国土，江河湖海众多，为了保证航道畅通，必须及时清理航道。

　　以长江为例，每年都会有6000万方的回淤泥沙沉淀江底，如果把这些回淤泥沙按照15厘米的厚度切割成1米长、1米宽的泥砖，足以铺设一条从地球到月球的通道。淤泥严重影响往来船只航行，只有依靠大型疏浚设备及时挖掘清理，才能让长江下游保持12.5米的水深，成为名副其实的黄金水道。

　　挖泥船，一种特殊的作业船舶，主要用于江河湖海的疏浚和人工岛屿的吹填。“通过巨型绞刀将河道或者海底的泥沙、岩石绞碎，再通过泥泵、排泥管等将泥沙混合物，输送到几公里乃至十几公里之外，实现航道通畅。与此同时，可利用这些挖出来的泥沙和岩石铺成陆地、快速造岛。”专家介绍。中国第三大岛——崇明岛就是由长江输出的泥沙淤积而成。

　　我国的挖泥船先后走过整船进口、国外设计国内建造、国内自主设计建造的曲折道路，经历了从无到有、从小到大、从弱到强的发展历程。

　　1897年，中交天航局的前身——海河工程局成立，中国近代疏浚业由此发轫。1902年，中国从荷兰购进第一艘挖泥船，开启了中国近代疏浚工程由人工挖掘到机械挖掘的变革，也开启了从国外引进挖泥船的历史。

　　“天鲸号诞生之前，国内重型挖泥船进口比例高达八九成。”中交天航局有关负责人介绍，1966年，从荷兰引进自航耙吸船“津航浚102”轮时，中交天航局曾花费了折合4吨黄金的高价。

　　关键核心技术“买不来、讨不来”。中国一直在尝试自主制造挖泥船，尤其改革开放后，经济发展进入快车道，给我国自主研发挖泥船带来了新的机遇。

　　2006年，中国成功建造了第一艘拥有完全自主知识产权的大型非自航绞吸挖泥船“天狮号”，打破海外挖泥船的技术垄断。此后，“天”字号系列挖泥船陆续制造出来。

　　2010年1月，我国首艘超大型自航绞吸船——天鲸号建成投产，对于我国整个疏浚业具有里程碑意义。作为国内第一艘自航绞吸挖泥船，其疏浚能力当时位居亚洲第一、世界第三，标志着我国大型绞吸装备设计建造从此迈入世界先进行列。

　　天鲲号是天鲸号的“升级版”，在自主创新上又向前迈进了一大步，被业内视为“国轮国造”的集大成者。如今，以天鲸号、天鲲号为代表的国产大型绞吸装备，已成为疏浚港口航道、建设远海岛礁和实施“一带一路”沿线重点工程的主力军。

　　2 拥有强大的挖掘系统和输送系统

　　每小时挖泥量可填满15公里外标准足球场大小的一米深坑

　　天鲲号的创新突破是全方位的。

　　“天鲸号具备的优点，天鲲号都具备，天鲸号的缺点，天鲲号都进行了改良。全电力驱动、超远距离输送、快速成岛……取得了上千项自主创新成果，‘海上大型绞吸疏浚装备的自主研发与产业化’项目还曾荣获国家科学技术进步奖特等奖。”天鲲号船长张燚告诉记者，天鲲号拥有强大的挖掘系统和输送系统。

　　从一组数据可见一斑：天鲲号总装机功率达25843千瓦，绞刀额定功率6600千瓦，最大可达9900千瓦，设计每小时挖泥6000立方米，泥泵输送功率达到17000千瓦，最大排泥距离达15公里，均居世界前列。

　　这意味着，天鲲号通过巨型绞刀将河道或者海底的泥沙、岩石绞碎，船体内功率巨大的泥泵可以将绞碎的泥沙混合物以每小时6000立方米的速度，通过形似“脐带”的排泥管向外输送到指定地点，源源不断喷出的巨流最远可达15公里开外。

　　“也就是说，天鲲号每小时的挖泥量可填满15公里外标准足球场大小的一米深坑。”张燚解释道，天鲲号也因此被称为疏浚造岛神器。

　　而它的“前辈”天鲸号设计每小时挖泥4500立方米，最大传输距离为6公里。

　　绞刀，是天鲲号的核心部件，位于船艉。据介绍，与传统挖泥船“一刀走天下”不同，天鲲号配备了四型绞刀，分别是挖砂型、挖岩型、挖硬岩型和通用型，挖掘淤泥、粘土、密实砂质土、砾石、强风化岩等，均不在话下。

　　“直径超3米，重超20吨。”王东告诉记者，在进行作业前，他们会对作业范围内的地质条件进行检测，确定使用的绞刀头类型。

　　天鲲号首秀便与世界顶级疏浚旗舰同台竞技，成功粉碎施工区70兆帕高硬度岩石。

　　70兆帕是什么概念？“相当于一个指甲盖上站了10个70公斤的人。”王东说，极端工况下，天鲲号可以在瞬间将绞刀功率从6600千瓦提高到超过9000千瓦，这比30台重型卡车的功率还要强劲。

　　江苏连云港赣榆航道工程项目，令天鲲号浚工长高建伟十分难忘。该项目的最大挑战，是对天鲲号远程输送能力的考验。“连云港航道的海底泥石包含大量粘土球混合姜结石，长达七公里的输送距离，极易发生堵塞，就像人喘不过气一样，严重的话甚至会将排泥管堵死。”高建伟介绍。他们将泥泵的功率调整到最大17000千瓦，强大的压力保证泥浆以每秒5米的速度进入形似“脐带”、直径1米的排泥钢管，“如果将输送粘土球混合姜结石工况的排压换算成标准土质细粉砂的输送能力，排距超过15公里设计标准。”

　　绞挖、输送、喷射……天鲲号的强大力量，令人惊叹。

　　而强劲的力量，来自电力驱动。据了解，这艘挖泥船采用的是全新的电力驱动系统，区别于传统的柴油机直接驱动，天鲲号的柴油机不直接产生动力，而是负责发电。挖掘、泵送的核心部件都是通过大功率电机驱动作业，动力输出更加强劲，功率输出更加灵活，作业效率也因此大幅提高。

　　3 拥有全球最强的适应恶劣海况能力

　　全球首创柔性钢桩台车和三缆定位双定位系统，可抗14级大风

　　对于海上作业船舶来说，遇到大风、海浪是家常便饭。尤其是在远海，最高风浪甚至可达14级，作业环境十分恶劣。

　　研发伊始，设计团队就在提高天鲲号复杂海况作业时的适应能力上下足了功夫。

　　选材上，钢板的强度至关重要。据监造人员介绍，天鲲号由97个大钢构件拼接而成，这些钢构件由数百吨特种钢板焊接而成，船体关键部分选用的高强度钢板厚度达60毫米，远远超过普通钢板厚度。

　　如此厚度的钢板，焊接难度极大，极易出现表面成型平整，焊缝内部却出现裂纹、未熔合等情况。在总长度约40万米的焊缝中，任何一条焊缝不达标，都可能造成船毁人亡的后果。为了保证高强度钢板之间焊接质量的稳定，焊工们每次要将钢板加热到120摄氏度才能开始焊接，同时需要在焊缝上放入像沙子一样的焊剂，帮助焊缝更好地熔合。

　　设计上，采取柔性钢桩台车+三缆定位系统“双保险”。据了解，在疏浚造岛施工时，为了保证挖泥船船体稳定，通常会采用一主一辅两根钢桩交替插进海底，就如同两条腿，让挖泥船牢牢“站”在海底，可谓是挖泥船的“定海神针”。

　　为了加大天鲲号定位钢桩的抗风浪能力，工程师们攻克了柔性钢桩台车技术，同时钢桩设计也更粗壮，单根钢桩高55米、直径2.2米，重量超过180吨，相当于140辆家用轿车的重量。这也是一个挖泥船钢桩的极限重量。

　　然而，有了“定海神针”，并不意味着万无一失。“一旦遇到风浪，造成钢桩断裂，不但船舶不能正常工作，断裂的钢桩甚至可能会划破船体，造成更大的损失。”天鲲号监造组副组长冯长华说。反复研究之后，他们决定除了钢桩系统，再添加一套三缆定位系统，两套系统形成有益互补。

　　三缆定位系统，即在船上配置三台大型绞车，利用一套装置将三台绞车的缆绳在船底一个固定位置导出，三条缆绳互相夹角120度，通过海底三个定位锚固定，利用三缆绞车收放缆，实现船的移动和定位，在大风浪的情况下延长有效的作业时间，增加船舶对恶劣海况的适应能力。

　　值得一提的是，天鲲号还安装了国内最先进的绞吸挖泥船智能集成控制系统。有了这个“大脑”，可以实时显示疏浚三维土质、推算潮位，还可以实现挖泥和泥泵的自动控制，进行无人化作业。