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25843千瓦，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国家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。

即将起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。

“天鲲”潜游：正在学习“走路” 明年中旬正式交船

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给南方日报记者做了个比喻：“‘天鲸号’好比婴儿已经出生，但还不会走路，现在的设备安装和调试，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，而最顶层的驾驶舱里，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年中旬正式交船。

“天鲲”重器：何以成为“亚洲最先进”

“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挖式和耙吸式为主。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低速航行边挖掘疏浚物，不影响附近船只经过，更适合航道的开挖和维护。

“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排泥装置, 挖掘时用绞刀绞动水底地质,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，耙吸船只能挖掘淤泥、砂或粘土等不太硬的地质，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。两台驱动变频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17000千瓦，为世界最高功率配置，且其远程输送能力15000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，让制造天鲲的难度，成几何倍数增长。

“天鲲”之变：“天鲸”的全面升级

“不是一代和二代的区别，可能是跨越了三四代的进步。”61岁的冯长华讲道，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于全国内自主研制。

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，被誉为“造岛神器”。

作为此前世界第三大的自航吸绞式挖泥船，冯长华则是当时天鲲号监造组的总组长，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25843千瓦，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。

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型式的自航绞吸挖泥船。这种动力驱动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，实现了全国内自主研制，“从桥梁、钢桩系统等等，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6.5m至35m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。”冯少华介绍，这项技术对建造工艺提出了挑战。1500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。

图解“天鲲号”

“天鲲号”挖掘能力强的背后，其应用的多项技术达到国内乃至世界顶尖水平。

“天鲲”装有世界上最先进的油缸式柔性重型钢桩台车系统，可适应3m高的波浪；而三缆定位系统海况适应性更高，可适应4m高的波浪。

对于挖泥船来说，定位系统保证了挖泥船在外海工作时，能够克服风浪，在相对恶劣天气下的作业能力。为了能让甲板面积相当于9个篮球场的大小的巨无霸在恶劣的海况下工作，“天鲲号”在钢桩与船体之间设计了油缸式缓冲系统，在大波浪环境工作过程中吸收冲击能量，从而减小钢桩所带来的冲击。

但是，仅有钢桩并不能够保证船舶能应对大风大浪，此前，天鲸号曾在作业时遇到4级波浪，两根钢柱断裂在海中。

面对风浪，如何站得更稳，立得更住？专家组注意到了原本应用于深海挖掘的“三缆定位系统”，这套系统通过在挖泥船艉甲板端部设置的由艉锚及左右边锚、锚索组合的三索水下导缆桩，和锚索、工作锚、锚浮标等组成的锚泊系统，从而实现船舶定位。

过往的挖泥船设计中，通常根据不同需求，对船舶安装钢桩或三缆定位系统。而“天鲲号”则把柔性钢桩台车系统，与三缆定位系统糅合在一起。孔凡震说，这种在重型自航绞吸挖泥船上上述双定位配置，也是全球首创。

“天鲲号”还拥有全球最强的适应恶劣海况能力，可满足挖掘高强度岩石的需要。“天鲲号”桥架配置的世界最大的波浪补偿系统，可保证船舶在大风浪工况下的施工安全，大幅提升施工效率和安全性。

孔凡震表示，技术水平提高的同时，这艘船也加入了很多人性化的设计，尽可能提高船上工作人员的生活水平。其中，上甲板以上设置有5层甲板室，定员45人。“能够保证从水手到船长每人一间房，生活条件比以前好太多，而且还是海景房。”孔凡震笑称。

记者在船上看到，每件卧室都床、桌、柜俱全，且有独立卫生间。孔凡震透露，为了尽可能保障人员舒适度，本来可以盖4层，最后多盖了一层。“毕竟常年在海上施工，而且震动也比较大，还是尽可能提高生活水平。”

在工程上，设计人员也特别在上层建筑与主船体的连接处设计了“主动气动减震装置”。孔凡震说，该装置安装有116个垂直气囊，32个水平气囊，每个气囊有5吨最大承重。该装置可以有效减少和隔绝船舶施工期间低频振动对上层建筑的影响，保证船员居住生活的舒适和设备的安全运转。

“天鲲号”在疏浚三维土质建模与显示、实时潮位推算、能效管理、大数据分析和智能自动挖泥控制等方面也进行了创新研发，形成国际领先的新型自航绞吸船智能集成控制系统。

中国疏浚行业有了国际竞争力

自主研制大型疏浚装备，一直是我国疏浚领域的难题。从整船进口到国外设计国内建造，再到国内自主设计建造，中国疏浚行业几十年来，经历了从无到有，从小到大的发展。

在中国船舶工业集团708研究所副总工程师费龙看来，大型疏浚设备的自主研制一直是我国工业船舶制造领域的难题，而天鲲号的问世，不单单标志着中国制造走在了世界前沿，更标志着未来超级项目实现的可能性。

2011年10月，国家工信部、财政部联合批复关于“5000kW绞刀功率绞吸式疏浚船关键技术”研究项目，该项目由中交天津航道局有限公司牵头组织，联合中国船舶工业集团公司第708研究所、上海交通大学、广州文冲船厂有限责任公司、招商局重工（深圳）有限公司等单位联合研发。

经过参研单位的不懈努力，历时五年，圆满完成了全部研发任务，顺利通过了工信部组织的专家组验收，为“天鲲号”的建造奠定了技术基础。

回想起当年接课题的时候，费龙回忆道，“这个项目理论上难度比较大，到底能不能设计，实际上在2011年我们还是打问号。”但是，经过三年的考察、研究、攻关，设计团队掌握了核心技术，从无到有建立了核心理论，基于大量对国外同类船型的调研基础上，提出设计方案。

承担如此大课题，费龙看来，仍是天航局的决心让项目真正落成。在2000年以前，作为国内疏浚主力，中交集团的大部分船只仍然是从国外进口。2001年，费龙在某次评审会上，听到有人评论说“中国没有能力自己造大型挖泥船”，这让他下定了决心，“搞自主研发”。

“自主研制这一步一定要走，你只有走出了以后你才能创新，才能提高，否则你老是买人家的船，你说你会比人家先进吗？”费龙感慨道，多年以来，国内单位国外造船一直是疏浚人的无奈，“舱容5000立方米以上的耙吸挖泥船不会考虑放在中国建造”。

国外造船，不但造船成本昂贵，长期依靠国外技术，更让船舶在使用时，难题重重。“自己不掌握技术，永远吃亏。”

尽管天鲸号的研制，让我国在挖泥船研制领域已经崭露了头角，但是在费龙看来，“天鲸号的核心技术仍然在外国人手上，包括这个船体、框架，设备布局仍然都是老外定好的，设备，钢桩、台车都是从国外运回来的。”

这艘承载着三代疏浚人梦想的大船下水，则真正标志着中国制造挖泥船在世界制造领域的地位。

超级设备的诞生，意味着未来我国疏浚行业在国际市场上的影响力大大提升，“有了大船，才有可能参与到国际市场的竞争中去。”

【记者】王诗堃 徐勉

【校对】蓝淑茹