重型挖泥船天鲲号站在世界智能疏浚技术的最前沿汽车衡

2019-03-22 10:55:12来源：科技日报

作为国内首艘从设计到建造拥有完全自主知识产权的、首艘采用全电力驱动型式的重型自航绞吸船，“天鲲号”输送系统能力世界第一、挖掘能力亚洲第一，适应恶劣海况的能力全球最强……细数“天鲲号”的技术性能，每一项关键领域无不融合了世界最先进的科技成果。

江苏启东长江入海口，海面浩浩汤汤。吕四港上，“天鲲号”巍然驻泊，一节节浮管伸向远方。

船长张燚一声令下，大副宋长春按下智能挖泥启动按钮，桥架、横移锚、绞刀等设备有条不紊，按照预定程序启动。“挖泥作业时，我可以悠闲地喝着咖啡，这在之前想都不敢想。”宋长春说。

此次挖泥试验中，作为目前亚洲最大、最先进的绞吸挖泥船，“天鲲号”不仅展现出强大的挖掘能力，还以先进的智能化挖泥控制系统令世人瞩目，这是绞吸船自动挖泥技术在我国的首次应用，也是中国疏浚技术领域的又一重大突破。目前，该系列技术正在打包申请发明专利。

重型挖泥船买不来的大国重器

重型挖泥船属于高技术含量、资金密集型国家重要基础装备。无论是世界最大人工深水港天津港的开挖，还是长江深水航道的疏浚，都离不开重型挖泥船。

不过，在中交天津航道局有限公司（以下简称“天航局”）投资建造的“天鲸号”诞生前，我国重型挖泥船进口比例高达八九成。

1966年，从荷兰引进自航耙吸船“津航浚102”轮时，天航局曾花费了折合4吨黄金的高价。“天鲲号”建造决策者、中交疏浚(集团)股份有限公司董事长周静波说，从国外进口的超大型挖泥船通常不是技术最先进的，在关键工程中有时难以担当重任。

对进口的依赖直接导致了我国疏浚装备研发制造领域技术人员匮乏、技术资料紧缺、技术积累薄弱，严重限制了我国疏浚业整体发展。因此，中国只有实现重型挖泥船的自主研发、建造，才能突破封锁，不受制于人，实现我国河道疏浚、航道开挖、海疆建设的独立自主。

但是，全世界只有欧洲几个国家掌握重型挖泥船设计建造技术，并作为国家战略装备统一管理，核心技术我们学不到、买不来。

2005年，天航局相继启动了“天狮”船、“天牛”船的设计建造工作，由此迈出了我国自主设计建造大型绞吸式挖泥船的第一步。2007年9月，天航局正式成立工程船舶设计所。在随后的10年时间，“滨海型”“程途恒远”系列、“天鲸号”等相继建成投产，使我国比肩世界先进国家，为自主设计建造大型疏浚装备奠定了雄厚的技术积累。

天航局新近投产的“天鲲号”是“天鲸号”的姐妹船，在自主创新上又向前迈进了一大步。它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。标志着我国已经能够自主设计建造新一代的重型自航绞吸挖泥船，实现了该船型关键技术的突破，使中国成为世界上少数几个能够用自己的设备和技术疏浚航道、吹填造地的国家之一。

智能大脑实现挖泥作业高产稳产

走进“天鲲号”驾驶舱，十足的高科技感扑面而来，让人想起电影《流浪地球》里的太空飞船。白色的操作台前，国内最先进的智能挖泥控制系统就位于其中。

有了这个“智能大脑”，只需轻轻按下按钮，便可实时显示疏浚三维土质，推算潮位，管理能效，实现无人操控自动挖泥，并能根据施工区域实际情况自动调节动作，真正实现挖泥作业的高产稳产。

“我们之所以研发这套系统，就是为了改变人工操控的短板，实现高效疏浚的目的。”天航局技术中心常务副主任丁树友告诉记者。

过去，国内绞吸船作业时，需要人工操作实施，挖泥的效率和质量只能取决于个人的经验和能力，而且人的劳动强度很大。“作业时常常4小时一班岗，其间还要眼观六路耳听八方，劳动强度特别大，而且常常劳累一天，产量却不稳定。”丁树友说。

“天鲲号”最大的突破，便是这套系统下，绞刀横摆的速度，会随泥沙浓度的变化而变化。而目前国际上自动控制系统的横摆速度是提前设定好的，这样一来，因为速度一定，有些区域泥沙浓度过高，就会造成堵管；有些区域浓度减低，作业效率就会下降。使用这套智能系统，问题迎刃而解。另外，在挖掘边线、边坡时，不会出现其他操控下常见的因为绞刀惯性而产生的超挖现象。这几项技术突破，足以让“天鲲号”实现经济产能和最大产能，成为真正的疏浚重器。

同时，“天鲲号”还拥有全球最强的适应恶劣海况的能力，这都要归功于钢桩台车和三缆定位系统。当船舶作业时，钢桩插入海底，从而实现精准挖泥。钢桩台车系统的受力水平，直接决定着船舶适应恶劣海况的能力。这套系统突破了国外技术封锁，是我国自主设计制造的、世界上最先进的油缸式柔性重型钢桩台车系统。

“以上这套系统实现的几个技术突破，让它站在了世界智能疏浚技术的最前沿。”丁树友说。

“天鲲号”挖出一份满意答卷

“天鲲号”全长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，绞刀额定功率6600千瓦，最大可达9900千瓦，风化岩、岩石、淤泥、黏土等不同土质均不在话下，通渠造岛一马平川。细数“天鲲号”的技术性能，每一项关键领域无不融合了世界最先进的科技成果。

2018年11月20日，“天鲲号”在启东完成挖泥调试工作，调试中“天鲲号”挖泥最高生产率达到每小时7501立方米，远超每小时6000立方米的设计标准，同时验证了该船15公里超长排距的挖掘输送能力。

2018年11月23日，“天鲲号”又开赴大连开展挖岩实验，岩石是疏浚行业中的“硬骨头”，也最能考验船舶挖掘的性能。经过一个多月的反复磨合检验，“天鲲号”共进行了绞刀在岩床上的挖掘姿态试验、不同性能的刀齿试验、绞刀转速试验、极限横移拉力试验、正反刀挖掘试验5个方面的试验。成功完成挖掘60兆帕岩石强度，超过挖掘岩石强度50兆帕的设计标准，顺利度过了最后一道考验，至此“天鲲号”正式具备了投产能力。

今年1月9日，经过近三个月的挖泥、挖岩试验，“天鲲号”顺利返航至江苏启东船厂。“大考”归来，“天鲲号”交出了一份令人满意的答卷。

今年3月12日，“天鲲号”完成通关手续，成为亚洲最大的重型自航绞吸船，从江苏连云港开启首航之旅，奔赴“一带一路”沿线国家，为当地建设发展贡献中国力量。

全身动作捕捉系统

虚拟制作

动作捕捉服务

虚拟制作系统