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“造岛神器”天鲲号有多牛? 一周填满一座水立方 ... 科技

科技     来源:网络     标签:[db:词语]     发布:2020-12-01 19:39     手机版     MIP

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被称为“造岛神器”的中国制造的重型自航绞吸挖泥船“天鲲号”11月初在江苏启东下水,目前正在进行设备安装工作。“天鲲号”船长140米,宽27.8米,最大挖深35米,总装机功率2.5万千瓦,设计每小时挖泥6000立方米,绞刀功率6600千瓦。从泥土到岩石都不在话下。

这艘亚洲最先进、在世界范围内也属领先水平的自航绞吸挖泥船是工信部立项的重点科研项目,由中交天津航道局有限公司牵头研发。与中国第一艘自航绞吸挖泥船“天鲸号”相比,“天鲲号”已全面超越。特别是,“天鲲号”是首艘国内设计建造、拥有完全自主知识产权的重型自航绞吸挖泥船。

即将启航的“天鲲号”身怀哪些绝技?挖泥设备的操作台、船员的生活区是什么样?带着种种问题,记者在江苏启东的船厂里登上了“天鲲号”,并从这艘船的设计者、建造者口中了解它背后的科技。

●南方日报记者 王诗堃 徐勉 发自江苏启东、上海

“天鲲”潜游

亚洲最先进的绞吸挖泥船

在江苏启东长江入海口的上海振华重工启东造船厂,已经下水的“天鲲号”正停靠在码头旁。这艘亚洲范围内最先进的重型自航绞吸挖泥船主体已完工,但绞刀、钢桩等设备尚未安装。

甲板上的脚手架尚未拆除,施工人员船上船下忙个不停。“天鲲号”监造组船体工程师孔凡震称之为“毛坯”。孔凡震给南方日报记者做了个比喻:“‘天鲲号’好比婴儿已经出生,但还不会走路,现在的设备安装,就是在‘学走路’。”

不仅工程设备正在安装,船员的生活区也在装修。记者看到,船员宿舍内床、柜、桌已安装了一部分,在最顶层的驾驶舱里,驾驶台和挖泥控制台已布置好,分别朝向船的两头。

下水并不意味着马上交付。孔凡震解释,目前需要对设备进行精确定位,对动力系统等进行调试。因为在陆地和水中,设备的受力状态不尽相同,因此这些“精细活儿”必须要在下水后才能进行。

“天鲲号”监造组副组长冯长华告诉南方日报记者,“天鲲号”下水后,还需经过设备安装、调试等阶段。按计划,海试安排在2018年4月底,之后还要进行挖泥设备实验,预计于2018年中正式交船。

“天鲲”重器

能自航,又能24小时连续施工

“天鲲号”是一艘自航绞吸式挖泥船。所谓“自航”,顾名思义,就是拥有自行航行能力。显然,相对于无自航能力的疏浚设备,这种设计无疑更复杂,成本也更高。

对于选择“自航”,孔凡震解释主要有两个原因:第一是安全,在海上施工如果遇到风浪或者台风,能够及时规避,自行前往避风场所。第二则是工期灵活,调遣去世界各地区施工能够自行前往,而不需要协调半潜船拖运。“特别是我们今后在‘一带一路’沿线很多的项目,远距离调遣半潜船可能会遇到协调不到船的情况,从而延误项目。对企业来说最怕不可控。”

孔凡震介绍,目前大型挖泥船主要以绞吸式和耙吸式为主。耙吸式船如其名,用“耙子”在水底挖泥,再用吸泥管吸走。其最大特点是可以边航行边吸泥,不影响附近船只经过,适合维护航道。

“天鲲号”和它的前辈“天鲸号”都是绞吸式挖泥船,这类船装有泥泵和吸泥装置,挖泥时用绞刀绞动水底地壳,再用泥泵将泥浆从吸泥管吸入,经过排泥管送到岸上或排入驳船运走。孔凡震介绍,耙吸船只能挖泥和砾石,而绞吸船即使是岩石也能“啃”下来,尤其适合填海造地。

另外,耙吸船吸上来的泥土需要暂存在船上的“肚子”里,而绞吸船则一边吸一边通过排泥管把吸上来的泥土排走,从而能够24小时连续施工。

之所以称“天鲲号”亚洲第一,最主要的依据是其挖掘能力。据介绍,“天鲲号”的绞刀电机额定功率达6600千瓦。绞刀转速可根据土质的变化进行无极调速,两台驱动电机可根据挖掘功率的需要选择单机或双机运转,其挖掘功率亚洲第一,在世界范围内也属前列。

另外,在输送系统水平上,“天鲲号”可称世界第一。其泥泵电机总功率达1.7万千瓦,为世界最高功率配置,且其远程输送能力1.5万米,具有超强的吹填造地能力,为世界之最。“不是简单数字的增加,而是对全船设计要求的提高。”冯长华解释道,船体各个部位的升级,让制造“天鲲号”的难度,成几何倍数增长。

“天鲲”之变

挖掘填满一座“水立方”,只需要6天半

“不是一代和二代的区别,可能是跨越了三四代的进步。”61岁的冯长华说,不论从船体本身的能率和自主设计哪个方面相比,“天鲲号”相较于天鲸都是全新一代产品,而其中最大的改变来自国内自主研制。

全长127.5米、总装机功率超过2万千瓦的“天鲸号”是由中交天津航道局有限公司出资,联合上海交通大学、德国VOSTA LMG设计,由招商局重工(深圳)有限公司建造的前亚洲第一大自航绞吸式挖泥船。

2010年交付的“天鲸号”彼时堪称中国疏浚产业的旗舰,在亚洲同类型船舶中拥有多项之最:总装机功率最大;绞刀功率最大;挖掘能力最强;生产能力最强;集成控制技术最先进;作业适应能力最强等。

作为此前世界第三大的自航绞吸式挖泥船,冯长华是当时“天鲸号”监造组的组长,如今,他又以副组长之职,指导“天鲲号”的设计和建设。

曾经的亚洲第一,“天鲸号”在执行吹填作业时,能以每小时4500立方米的速度将海沙、海水的混合物排放到最远6000米外。这相当于可以挖出一个标准足球场大、半米深的坑。

如今,“天鲲号”的能量相比于天鲸,更是升级到了一个新的量级,“总装机功率2.5万千瓦,设计每小时挖泥6000立方米,绞刀功率6600千瓦。”账面实力,提升了近两倍。造岛神器“天鲲号”有多牛?孔凡震在接受其他媒体采访时曾用过一个形象的比喻来介绍“天鲲号”的实力:“挖掘填满一座‘水立方’,只需要6天半。”

同时,相比于过往的柴油动力,“天鲲号”装配3台变频电机驱动的高效泥泵。值得一提的是,“天鲲号”也是国内首艘采用全电力驱动形式的自航绞吸挖泥船。这种动力驱动形式可根据全船用电负荷需求以及泥泵排距长短合理选择柴油发电机组的开启数量,无需在排泥终端配置缩口,实现装机功率的最有效利用。

此前,“天鲸号”集合了国内外最先进的挖泥船设计和制造水平,最终研制成功。而“天鲲号”在研制过程中,实现了国内自主研制,“从桥梁、钢桩系统等,都是国内自主研制。”最终,整个天航局、708所等机构,历史性地突破了诸多难题。

为了增强作业适应能力,尽可能增加最大挖深,同时满足最小挖深的指标,“天鲲号”设置了上、下双耳轴,这样便可满足6.5米至35米挖深需要,足足比天鲸号多了5米。

“吊臂增加5米,设备的重量,吊臂的组合方式彻底需要重新设计。”冯长华介绍,这项技术对建造工艺提出了挑战。1700余吨重的桥梁在安装对接时误差必须控制在毫米级别,为了解决这一技术难题,工作组召开了20多次会议,邀请相关领域的专家深入交流探讨,最终将难题攻克。

天鲲之最

●绞刀电机额定功率6600千瓦,其挖掘功率居世界前列,亚洲第一

●泥泵电机总功率1.7万千瓦,其输送总功率居于世界第三,亚洲第一

●远程输送能力达1.5万米,为世界领先,亚洲第一

●最大挖掘深度可达35米,位居世界前列,亚洲第一

●在世界上首次将三缆定位系统应用于自航绞吸挖泥船

●拥有国际领先的自航绞吸船智能集成控制系统

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