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上海交大的这支研究团队为中国疏浚史创造了奇迹

周到报道 2018年3月,完全自主知识产权的世界上最大的重型非自航绞吸装备“新海旭”交付使用,它总长138.0米,总装机功率26100千瓦,标准疏浚能力6500立方米/小时,这是上海交大船舶设计团队设计的第56艘大型绞吸挖泥船,也是目前世界上最大的非自航绞吸挖泥船,标志着我国海上大型绞吸疏浚装备总体技术跻身世界前列。

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■ “新海旭”号

就在教育部刚刚公布的“2018年度中国高等学校十大科技进展”评选结果中,上海交通大学牵头负责,六家单位共同合作的项目《海上大型绞吸疏浚装备的自主研发与产业化》成功入选。

疏浚航道、吹填造陆、码头建设……在工程建设领域,疏浚一直扮演着举足轻重的角色。大型绞吸疏浚装备是疏浚领域的“大力士”,也是远海岛礁、一带一路港口、长江深水航道建设的“国之重器”。上海交大与中国交通建设集团等全国行业支持下,产学研用共同突破“卡脖子”关键技术,近20年来设计建造了59艘大型绞吸挖泥船,在中国疏浚史上写下了浓墨重彩的一笔。

中国疏浚行业的“国之重器”背后有着怎样的研发故事?

从第一条船到第56条船

2000年之前,中国的大型挖泥船主要是从国外进口。国外对中国采取严格的技术封锁,仅仅高价向中国出口整船。1966年,中交天航局从荷兰引进自航耙吸船“津航浚102”轮时,花费的“天价”可折合4吨黄金。

核心技术受制于人,就如同在别人的墙基上砌房子,再大再漂亮也可能经不起风雨,甚至会不堪一击。

2002年起,上海交通大学在中交集团、交通运输部长江航道局、中铁建港航局集团和大型疏浚企业支持下,开始了大型绞吸挖泥船设计技术研究及专用疏浚设备开发,从此,“绞吸挖泥船世家”的传奇在不断上演。

所有的一切都从零开始。他们秉承“做明白的设计”的理念,边学、边做、边改,一步步地解决关键的技术,慢慢地逐步掌握了绞吸疏浚装备的最核心技术,再也不受国外的制约。

2004年,作为国内首艘自主设计、自主建造的大型绞吸挖泥船“航绞2001”,它的建成和投产为中国自主设计建造大型绞吸船积累了宝贵经验,也揭开了自主设计建造的序幕。

每一艘船的背后,都有一波三折的“造船故事”。

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■ “天鲸”号

2010年,设计建设“天鲸”号的时候,本来用的是德国的设计方案,结果德国的设计方案与当时的国内需求“水土不服”,排水量、结构、主要性能都要动“大手术”,对方却表示“方案没问题,你改你负责”。

设计所前任所长谭家华老师带领团队科研人员们经过反复测算,大胆表示“我们改,我们交大负责”!毫不犹豫地按照我方的实际需求修改了船舶设计方案,最后成功设计制造出了这艘我国首艘自航绞吸挖泥船。

天鲸号绞吸挖泥船,绞刀功率达4200千瓦,可以挖掘岩石和珊瑚礁,最大挖深30米,总装机功率20020千瓦,成为当时亚洲第一、世界第三的超大型自航绞吸挖泥船。

如今,中国年疏浚量已超16亿立方米,是少数几个能够自主开展大规模吹填造陆和航道疏浚工程的国家之一。

装备见匠心

围海造地等大型基建工程,都需要用大型绞吸挖泥船来实现,而上海交通大学研发的系列绞吸船诞生后,这一切变得轻而易举。

坚硬岩石挖掘问题,一直是疏浚行业的世界性难题。针对远海快速成岛等国家战略需求,亟需解决水下“挖得动”和“挖得快”的关键技术难题。上海交大科研团队牵头联合国内各方力量经过多年探索实践,解决了“海底高强度岩礁快速挖掘技术(挖得快)、顺应式钢桩台车定位技术(定的稳)、大通道高效疏浚输送技术(排得远)、多复杂系统优化集成技术(效率高)”4项关键技术问题。

拥有强大的挖掘和输送能力“武装”,上海交大研发的系列海上大型绞吸挖泥船可以在不同海况和海底地质条件下进行作业,既可疏浚坚硬的风化岩或者珊瑚礁,也可疏浚疏松的沙土、黏土和淤泥,无论是哪种作业条件,都可以获得可观的产量。

上海交大设计所团队负责人之一杨启教授举例说,如果每天按照16小时工作量来计算,上海交大研制的“新海旭”绞吸挖泥船挖掘细粉沙每天可以疏浚10-12万立方米沙土。“可以想象一下,一条船一天的挖掘、输送量可以把一个足球场堆高约18米。”

建造“新世界”的“幕后英雄”

“大国重器,筑梦深蓝”,实现着中国的海洋强国梦想,也凝聚着高校科技创新的智慧,和一流学科的助力。交大系列海上大型绞吸挖泥船的故事背后,是全体交大船海人的坚持和传承。

刚刚获得“船舶设计大师”荣誉称号的上海交通大学船舶与海洋工程设计研究所所长何炎平说,拧成一股绳儿把事情做好是我们团队最大的特点。我们所的每个人,这十几年的加班不计其数,寒暑假也几乎没有休息。因为每天工作8个小时,4个小时做教学,4个小时做科研是远远不够的。虽然很辛苦,但每位老师仍日复一日地坚持下来。

“因为我们不仅仅想完成任务,更想要做到最好,我们希望我们做的每一条船都有新的进步,自己能够推着我们自己继续往前走。”

2010年,作为当时亚洲最大的自航绞吸挖泥船“天鲸号”首次挖掘岩石的工程是在广西防城港,设计所前任所长谭家华教授,当时已经65岁了,但他还是坚持带领大家出海上船,现场考察“天鲸号”挖掘岩石的工作状况,以及船舶设备的运行状况。

谭家华认为,中国只有实现大型绞吸挖泥船的自主研发建造,才能突破封锁,不受制于人。研发团队成员心里也一直憋着一股劲,一定要造出具有完全自主知识产权的海上大型绞吸挖泥船。

何炎平教授回忆说,“谭家华老师作为一名科技工作者不仅求真务实,更有许多开创性的成果,敢为人先,勇于开拓。他主持开发了国内广泛应用于水下地基处理的‘软体排铺设’装备和技术,也是海上大型绞吸挖泥船自主研制的开拓者和倡导者。”

只有拥有强大的自主创新能力,才能在激烈的市场竞争中把握先机、赢得发展的主动权。从“全靠进口”到“限制出口”,上海交大联合国内产学研用各单位,带领中国的疏浚设备走出了一条自主创新之路。

来看看团队过往的战绩

2017年11月,“天鲸号绞吸式挖泥船”和“中国天眼”500米口径射电望远镜柔性并联索驱动系统技术及装备、“复兴号”中国标准动车组、“神威太湖之光”超级计算机等10项设计一起,摘得中国好设计奖金奖。

2018年9月,中国机械工业科学技术奖评审揭晓,由上海交通大学与其它6家单位联合报送的“海上大型绞吸疏浚装备的自主研发与产业化”项目获特等奖,位列机械行业5项特等奖项目第一名。工程机械工业协会出具了成果水平证明,认为项目创建了我国大型绞吸疏浚装备设计、制造和使用的完整技术体系,研制的大型绞吸疏浚装备综合性能达到了国际领先水平。

“2018年中国造船工程学会船舶设计大师评审会”评选出8位人员授予船舶设计大师荣誉称号。上海交大船舶与海洋工程设计研究所所长何炎平教授榜上有名,荣获“船舶设计大师”称号,成为高校领域首位获此殊荣的学者。

 

董川峰