  这样的场景，或许会重复发生在2015到2016年的每一天，而这位越南船长看到的巨兽，是中国自主设计的第一代重型自航绞吸式挖泥船“天鲸”号。时移世易，这艘立下汗马功劳的作业船，已经工作到了第九个年头，由于与日俱增的工作量需要和新技术的不断成熟，中国最新一代的自航绞吸式挖泥船便应运而生。 2019年1月，“天鲲”号经过了近三个月的挖泥、挖岩实验后顺利返航，标志着“天鲲”号完成所有测试正式具备投产能力，这位新晋的亚洲第一对比它的姊妹舰“天鲸”号到底有多大进步呢？本文将一一详细介绍。  （一）更大！更快！更高效！ “天鲲”号全船长140米，型宽27.8米，型深9米，满载排水量17000吨，设计航速12节，双桨、双转动导流管，全电力推进实现其无限航区的设计目标，总装机功率25843千瓦，绞刀正常功率6600千瓦，最大功率7500千瓦。根据不同地质条件，“天鲲”号可以选择配置通用、粘土、挖岩或者重型挖岩四种不同类型的绞刀，所有绞刀均可以开挖单侧抗压强度50兆帕的岩石。 如果仅仅参考上面这些数据，那“天鲲”号相比于上一代“天鲸”号的提升，在观感上只是有“量”的变化，但如果考虑到实际工作条件，“天鲲”号的进步则可以用质变来形容。  1）恶劣环境作业能力强 相比于“天鲸”号仅一万吨的满载排水量，“天鲲”号加大了百分之七十，更宽的船体和更大的吃水深度带来的是更好的适航性。 船体和作业设备连接的活动部件设计强度能够承受恶劣海况下船体位移和晃动带来的破坏而继续安全工作，还有中国自主设计制造的油缸式柔性重型钢桩台车系统和三缆定位系统，作为船只定位的双保险，当船舶作业时，钢桩插入海底，配合采用了波浪补偿系统的桥架，分担承受船体的水平受力，从而实现精准挖泥。  这三者相辅相成，使“天鲲号”的防抗风浪等级（workability）达到全球第一的水平。 2）栖身舒适性高 宽大的船体也带来了更大的内部装载量，有利于为提高船员栖身的舒适性配置设备。 常规挖泥船作业时机舱噪音可达110分贝，不利于人员长期作业，而巨大的“天鲲”号在船体和船舶上层建筑的连接部位还有空间安装气动减震配置，通过调节装置存储的空气，以调节气囊高度，可以有效削减和阻遏在挖泥船施工作业时的低频振动，配合更好的船体密封设计，船体噪音的控制达到了一个新的高度。  用大副宋长春的话说“挖泥作业时，我可以在这个首楼里悠闲地喝咖啡，这在之前是想都不敢想的”。 3）作业效率高 “天鲲”号总装机功率相比于“天鲸号”也提升了百分之三十四，绞刀功率更是提升百分之七十八。 岩体切割作业时配合多种绞刀，可以轻松挖掘利用中等坚固的砂岩、石灰岩、大理岩等，配合上亚洲最大功率的输送系统和当前国际上最先进的自动控制系统，泥泵输送功率达到17000千瓦，利用浮管延伸，每小时可以将六千立方米的海沙、岩石以及海水混合物输送到礁盘或十五公里之外的地方。  此外，船体还配备了低硫转换配置、新型泥泵封水泵、智能海水冷却等系统，因此不论是就地取材的吹填造陆，还是清理淤泥疏浚河道，“天鲲”号都可以轻松胜任。 “天鲲”号的速度之快，效率之高，足以创造新的“大自然的鬼斧神工。 4）突发情况应对能力强 “天鲲”号的高效性还体现在全电力推进系统，相较于机械式推进省去了传统的传动轴系，减速齿轮箱，而我们传统设计船舶的轴系长度往往占到船长的百分之四十左右，不但在设计上减少了船舶内部空间占用，简化了结构，还可以进行模块化建造。 在实际使用中，电机转速易于调节，响应速度快（加速快、制动快、正反车速切换快），自动化程度高（电能分配自动化，效率化，精准化），正转反转都能提供恒定扭矩（前进后退速度相同），这样设计比内燃机推进耗油减少百分之十，比机械式传动效率高百分之十五。在总功率提升的条件下，电力系统的冗余性能得到大幅提高，足以应付各种突发复杂的施工情况。 （二）智能集成控制系统——“天鲲”号不止能“秀肌肉”，还能“拼脑子” 走进驾驶室，这里是“天鲲”号的“大脑”，这个“大脑”让“天鲲”号有别于任何一艘过去中国制造的挖泥船，它实现了真正的无人操作全自动挖泥：船员只需要按一个按钮，传感器便开始检测需要疏浚的土质，自动为其三维绘图，计算机系统推算潮位，自动指挥相应设备工作，管理电机效能，根据海流、土质和层次结构的变化自动调整设备，数据时时更新并显示在驾驶室内部的屏幕上，而我们的船员只需要监视设备运行，就可以实现稳定而高产的挖泥作业了。  “我们之所以研发这套系统，就是为了改变人工操作的短板”中交天津航道局（以下简称天航局）技术中心常务副主任丁树友这样说，“过去国内的绞吸船作业，人的经验是很大的影响因素，挖泥作业，最重要的是控制绞刀横摆的速度，应该是根据泥沙浓度变化人工调整，非常依赖人的经验，而且就算是老工人，在长时间的高强度劳动下也没法保证一直高效作业，常常就是劳累一天，产量却不稳定”。 不仅如此，这套智能系统还可以在挖掘边线、边坡时，提前控制绞刀的惯性，避免出现超挖现象，这在过去是完全无法想象的。   （三）买不来的东西自己造！ 由于核心技术不能达到要求，最早中国的重型挖泥船进口比例高达八九成，1966年，中国从荷兰引进自航耙吸船“津航浚102”轮时，花费了折合4吨黄金的天价，不但价格昂贵，技术水准也已经是别人的“淘汰货”。 对于绞吸式挖泥船的作业设备而言，其核心部件包括绞刀头、绞刀牙齿、绞刀臂、水下泵和削棍，其中最重要也是最难以生产的部分是水下泵和绞刀，它涉及了材料、涂层、流体力学、多相流、涡凹气浮系统等多个方面的综合设计和制造，绞吸式挖泥船的绞刀的刀头和刀齿也是需要定时更换的消耗品，在技术要求和加工难度之间，作业中的高损耗和持续施工的要求之间，需要寻找到一个平衡，因此这两个设备可以说是绞吸式挖泥船技术王冠上的明珠了。 进入新世纪，世界上就只有欧洲几个国家掌握重型挖泥船设计建造技术，我们既买不来最先进的船，也学不到最核心的技术，为实现中国河道疏通，航道开挖，海疆建设的独立自主，我们不能再受制于人！于是—— 2005年，天航局启动了“天狮”号、“天牛”号的设计建造工作，为中国首次；  2007年，天航局成立了工程船舶设计所，并开始自主设计建造特种船舶； 2010年，“天鲸”号入役，它是由天航局投资并联合上海交通大学，德国VOSTA LMG公司设计。虽然仍然使用了一些引进技术，但“天鲸”号让中国一跃成为亚洲第一拥有类似设备的国家。 2019年，“天鲲”号经过一年多的调试正式入役，它是中国第一艘拥有完全自主知识产权的重型自航绞吸挖泥机，标志着中国已经成为能够自主设计，自主建造新一代同类设备的国家。 短短十几年，中国设计制造业已非当初“吴下阿蒙”，类似于智能集成控制系统的大量应用，让中国真正自成一派，成为大型挖泥船设计制造领域实至名归的世界第三。 |
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