2018年12月17日15:56 來源:大洋網
大洋網訊 一小時能把一個足球場增高一米,通過近些年建造的基建工程項目,很多人見識了大型挖泥船在“疏浚造島”方面所展示出來的威力。不過,也許并沒有多少人知道,就在2000年之前,中國的大型挖泥船還是主要依靠從國外引進,整船設計、關鍵設備及相關核心技術更是被牢牢掌握在國外的兩、三家企業手里。而現在,僅僅是十余年后,中國目前不僅可以造出亞洲最大、最先進的絞吸挖泥船“天鯤號”,而且整個中國的疏浚裝備正在實現從中國制造到中國創造的轉變。這個轉變來自數位中國船舶工程師不懈的努力,何炎平就是其中的一位。近日,上海交通大學船舶與海洋工程設計研究所所長何炎平被授予了“船舶設計大師”榮譽稱號,至今共設計了56艘絞吸挖泥船、并有數項設計為國內首次開發的他也成為全國高校中首位獲此殊榮的學者。
“船舶設計大師”榮譽稱號主要是表彰在船舶與海洋工程專業領域做出突出貢獻的船舶設計專家,是船舶與海洋工程設計科學技術方面的最高學術稱號,為終身榮譽,2008年起每兩年評選一次。
從小練就強大的自學能力
何炎平何以能成為全國高校中首位獲此殊榮的學者?梳理他的科研生涯不難發現,在過去的10余年里,生于1971年的他不僅深度參與了系列大型挖泥船的自主研發,更見證了中國疏浚裝備的崛起。
何炎平出生在湖北的一個農村,自己家里曾經先后有過好幾艘木船,學生時代的他一有時間還會和家人一起劃著槳去撒網捕魚,漁船不僅是兒時美好的回憶,也是他對船的最初印象,它不僅僅是一種謀生的工具,對于常年在船上的人來說,船可能還是他們的家。
因此,當高考放榜何炎平取得所在高中理科第一名的好成績的時候,他并沒有聽從父親希望他留在武漢讀書的建議,而是堅持要去上海,于是填報了上海交通大學船舶與海洋工程系船舶工程專業。何炎平笑稱,自己當時對何謂船舶工程幾乎沒有什么了解,選擇這個專業僅僅是因為從小的生活環境讓他對船不是那么感覺陌生而已。
很快,枯燥和復雜的船體制圖讓很多同學心生畏懼,而何炎平卻依靠自己強大的學習能力在大學期間依然保持了不錯的成績。對于這種學習能力的養成,何炎平歸根于從小就沒有很好的教育資源和求學環境,“我印象中即使到了后面的高中階段,老師還在經常換,有的老師可能是剛剛畢業就來教我們,所以,基本上學校里成績比較好的學生都是自學能力比較強的學生,到了大學后,卻因為這個學習習慣而受益匪淺,對于老師布置的作業都能去思考和自學來完成。”
而顯然,也正是因為有這種強大的自學和鉆研能力,才讓后面的故事有了可能。
大國重器打破國際壟斷
1993年,本科畢業后,何炎平選擇了繼續在本院攻讀船舶與海洋結構物設計、制造專業的碩士研究生,三年后留校任教,并在1997年開始攻讀博士研究生。
而就在1998年,長江口深水航道治理工程經國務院批準實施。這是一個關系到上海經濟發展,關系到長江沿岸城市的進一步開放,關系到長江三角洲和整個長江流域的經濟騰飛的國家戰略。資料記載,上游的泥沙在長江入海口形成了三級分汊、四口入海的格局及60公里的泥沙沉積區,這里被稱作“攔門沙”,曾一度僅能維持7米水深,令許多大型船舶望而卻步,死死掐住了長江航運的咽喉。“治理長江口,打通攔門沙”,發揮長江的水運優勢,早在1918年,孫中山在《建國方略》就曾發出這樣的呼聲。
要打通長江口深水航道就需要大型挖泥船,大型絞吸挖泥船是疏浚行業的最重要船型之一,是結構復雜、技術含量高的特種工程船。當時,中國的大型挖泥船都是依靠進口,不僅需要巨額資金,而且國外相關公司的生產能力也較為有限,已經不能滿足國內基礎建設的需求。2002年,為滿足長江口工程建設需要,上海交通大學與上海航道局率先開始了海上大型絞吸挖泥船的研制,此前已經參與了長江口深水航道整治的何炎平負責的是挖泥船的總體設計和專業疏浚設備技術協調工作。
此前國內尚無大型絞吸挖泥船的建造先例,所以,第一次“吃螃蟹”的過程并不輕松,回憶起當時的情形,何炎平感慨不已,“我們從2002年開始商討設計方案,實地調研了國內所有的船型,最早的方案是不裝絞刀,一方面是因為缺乏設計和使用絞刀的經驗,另一方面是覺得長江口的沉積物多為細粉砂,應該可以通過吸泥船來解決。”
何炎平所在的上海交大船舶設計研究所團隊在疏浚船舶設計與疏浚技術研究為我國疏浚行業快速進入世界疏浚大國和強國提供了有力的技術支撐,完全實現了絞吸挖泥船設計制造國產化和自主知識產權,為我國疏浚技術發展和遠海開發戰略提供更大的技術支撐和智力支持。
2010年建成的“天鯨號”。
自主研發國產大型絞吸挖泥船
可是,在隨后的實驗中卻發現,采用吸泥船的效率非常低,吸泥船很難將板結的細粉砂沉積物吸上來,在沒有更好的解決辦法的情況下,設計團隊對挖泥船最初的方案做了一次顛覆性的修改,改為增加機械破土裝置——絞刀。這樣一改之后,又帶來了一個更大的問題,絞刀需要動力,就需要給挖泥船增加動力設備,于是,又對方案做了一次顛覆性的修改。
由于國內當時不僅大型挖泥船全靠進口,而且在生產配套方面也是較為缺乏,比如新增的絞刀,國內當時卻連一家生產絞刀的專業廠都沒有,無奈之下,團隊只好自己來設計絞刀和絞刀的驅動軸系等,無形之中也加大了設計團隊的工作量。
“上海航道局在外灘,那段時間每個星期我至少要跑兩趟他們那里,和他們反復交流,后來就住在船廠了,在江蘇南通,碰到問題都要現場解決”,何炎平笑稱,雖然那時自己只是一個30歲出頭的年輕人,但從1997年開始,自己陸續設計了10多艘軟體排鋪設船,主要做海上地基處理,以及自己在本科階段曾經輔修過機械制造和設備第二專業,這些知識和經驗最后都融會貫通在整個設計方案當中。
邊設計、邊建造、邊修改,2004年,國內首艘自主設計、自主建造的大型絞吸挖泥船“航絞2001”建成,它的成功建成和投產為中國自主設計建造大型先進絞吸船積累了寶貴經驗,也揭開了中國自主設計建造的序幕。
至今共設計了56艘絞吸挖泥船
2006年,由何炎平帶領團隊設計的“天獅號”大型絞吸式挖泥船完工交付,是同期國內建造的最先進大型絞吸挖泥船,一舉打破了國外制造總功率在1萬千瓦以上的大型、現代化絞吸式挖泥船的壟斷地位,且造價僅為國外的1/2,引領了國內大型絞吸式挖泥船新潮流。何炎平告訴記者,“天獅號”采用了鋼樁臺車定位系統,可以淺水機械操作倒樁。
還有2010年交船的“天鯨號”自航絞吸挖泥船,裝機功率、疏浚能力均居當時的亞洲第一、世界第三,是當時世界上最大的三艘自航絞吸挖泥船之一,技術先進性和結構復雜程度在世界同類船舶中位居前列。何炎平為設計負責人之一。
而在大型絞吸挖泥船船型開發的過程中,何炎平帶領團隊持續引入和使用新技術、新產品和新材料,不斷突破和創新,先后引入了電軸、變頻、雙電機驅動和超長軸驅動等技術,自2002年至今共設計了56艘絞吸挖泥船,使得上海交大占據了70%以上的絞吸挖泥船國內設計份額。何炎平本人主持或參加了近百艘船舶或海洋工程裝備的設計,負責船舶總體設計、特殊作業裝備開發和作業機理研究,十余型船舶或海洋平臺為國內首次開發。
從2000年以前的大型挖泥船都要全靠進口,到如今,中國年疏浚量已超16億立方米,已經成為少數幾個能夠自主開展大規模吹填造陸和航道疏浚工程的國家之一。
作為見證者之一的何炎平卻淡然地說:“對我們來講好像有點理所當然,其實不僅僅是疏浚裝備行業,在很多其他行業也都有這樣的表現,從大環境而言,國家非常重視知識和人才培養,重視綜合國力的增加,而需求更是最大的動力,積累到一定程度,工業制造水平自然實現飛躍,當然,大家也是恰逢其時的盡了自己的努力。”
對于中國疏浚裝備行業下一步發展的方向在哪里?何炎平認為,經過這么多年的快速發展,目前國內疏浚行業提供了很多技術裝備,短時間內,這些裝備可以滿足需求,而隨著“一帶一路”更加往外擴展,產業的升級是必須的,但不會像以前那么迫切,國家和行業既要注重對工業價值的創建,也要注重對科研的積累,提高技術水平,“不宜盲目追求大型,要由需求來牽引,適度超前。”何炎平說。
近日,“2019年度國家科學技術獎”公布后,一則“造島神器獲國家科學技術進步獎特等獎”的話題引發熱議。“天鯨號”曾參與南海島礁吹填,填海造陸,可以24小時不停工作,其每小時可挖泥4500立方米,人稱“造島神器”。
中國首次火星探測任務 2020年,我國將實施火星探測任務,航天科技將使用長征五號運載火箭發射火星探測器,并通過一次發射,實現環繞火星全球遙感探測、著陸和巡視探測。
上海交大船舶海洋與建筑工程學院船舶設計所所長 何炎平:“這艘船配有3臺泥泵,流量可以到2萬立方米每小時,也就相當于一小時可以把一個標準足球場填高3米。目前,上海交大研制的海上大型絞吸挖泥疏浚裝備成果已應用于伊朗、新加坡等17個國家的103項工程,遍及亞洲、非洲、南美洲等。