中国“天鲲号”自航绞吸船核心技术

徐长发，华中科技大学，2020.5.15

在2006年之前，中国疏浚业的绝大部分挖泥船均是从国外进口，西方只卖设备，不卖技术，价格离谱。1964年，我国引进的“航津浚102轮”就花了4吨黄金。

中国的疏浚船舶需求量大，必须自力更生，在经过了整船进口、国外设计国内建造、国内自主设计建造的历程。2006年，天航局成功建造中国第一艘拥有完全自主知识产权的现代化大型绞吸挖泥船“天狮”号，彻底打破了国外挖泥船的技术垄断。以此为开端，天航局自主设计建造各种大型挖泥船30余艘，其中包括亚洲最大的自航绞吸挖泥船“天鲸号”。这些船舶的成功建造，使中国挖泥船建造水平得到突飞猛进的发展，并带动了我国挖泥船绞刀、耙头、泥泵等关键机具、装备及零部件的国产化之路，带动了我国疏浚装备从中国制造到中国创造的转变。中国现在已经掌握了全部的核心技术和制造的能力。

我国用了6年时间建造成功了“天鲲号”，于2017年下水，它是世界最大、最先进、工作效率最高的挖泥船，“天鲲号”有哪些先进之处呢?

1.天鲲号的自航定位系统世界先进

这个大型挖泥船先要把自身位置固定后才能开始工作，船体很大，工作动力很大，要在浅、中、深海都能够开展工作，还要适合环保要求，天鲲号采用了自航式全电力驱动系统和双定位系统。船体自航到位后用两种定位系统。一种定位系统是桩式的，它自带两根钢桩重达183吨，钢桩可以扎入海底泥沙，也可以扎入岩石，这种定位方式可以适应浅、中海的情形;对于深海，它另有采用3根粗钢缆绳的定位系统。这两种定位系统可适应任何复杂的工作环境，不怕端恶劣天气，还可以一边移动一边作业，不间断地工作。这两套定位系统在国际挖泥船中是最保险最先进的。

2. 天鲲号的掘进系统世界先进

天鲲号配置了通用、粘土、挖岩及重型挖岩4种不同类型的绞刀。对于泥沙或黏土层，它轻松搅碎的泥沙、碎石和水的混合物在铰刀中心处被吸走;它的绞刀功率可达到7500千瓦，对于水下的珊瑚礁石，它可以轻松地把它搅碎，搅碎的砂石浆被输运出去。过去，疏浚水下石方都需炸礁、炸滩，既影响进度又不环保，现在只需轻松搅碎吸走，极大地提高了工作效率。

搅吸工作时需要步进，船艉的台车可以使2根钢桩定位，此时绞刀臂架两测钢缆在铰车牵引下摆动铰吸;必要时让2根钢桩交替移动实现步进工作;这些工作都是自动进行的。

采用长轴驱动铰刀，水上电机、变速箱一般都安置在船艉，在船的中部把动力传给铰刀长轴，长轴铰刀的好处是便于克服刀具突变受力(例如突然遇到岩石)，工作适应面广，有利于船体平衡，造价低。

不同的工作环境需要更换不同的铰刀头，铰刀使用一段时间后需要更换刀齿，每个刀齿几十公斤，为此专门安装了装卸铰头和刀齿的起吊装置，单齿装卸仅需2分钟。

3.天鲲号的泥泵输运系统天下第一

天鲲号可以将泥浆输运到驳船上，也可以将泥浆输运到15公里以外，其远程输送能力居世界第一。

为了达到远程输运能力，它设置了一台水下泥泵和两台舱内泵，都采用变频电动方式，这样可具有恒定扭矩和恒定功率的特性，能够适应不同排距的功能要求，泥泵输送功率达到17000千瓦，采用最先进的自动控制系统。

4.天鲲号的居住舱室的减震降噪系统国际先进

天鲲号的船体很大，一方面重型机械多，工作中会产生强大的振动和噪音;另一方面，船体上有4层楼，要安置45个工作人员的生活和休息;为此，船舱中设置了148个新型的气动弹性减震装置，能大幅减少和隔绝船舶施工期间的低频振动。在甲板上的噪音和振动就已经很小了，甲板上安排餐厅、会议室、健身房、洗衣房，在高楼层处安排船员的居住生活，在施工期间打开电脑，鼠标在桌子上会纹丝不动。这种降噪效果国际先进。

5.天鲲号的工作能力世界第一

天鲲号整体船长140米，腰围27.8米，最大挖深可以达到35米;总装机功率25843千瓦;可实现自动挖泥、自动监控及无人操控，无论在技术先进性方面还是结构复杂程度方面，它是世界同类船舶中最先进的。

天鲲号的绞刀功率6600千瓦，设计每小时挖泥可以达到6000立方米，形象的说，它一小时可以挖一个足球场那么大的面积深一米的土坑，如果要挖“水立方”体积的泥沙，只要6-7天。

天鲲号的输送功率达到17000千瓦，其最大输运距离是15公里。

天鲲号的挖深是35米，如果用天鲲号施工，开挖出深水航道，吹填物建造港岛，一个深水港口就可以轻松建成。

天鲲号从立项到2017年11月3日下水，仅用了6年。天鲲号参与了南海吹填造岛，效率极高;2019年12月，天鲲号为连云港建造10万吨级航道和港口，输送距离为7公里，预计工期15个月。

6.中国建造天鲲号的意义

“天鲲号”不仅是国内首艘从设计到建造拥有完全自主知识产权的重型自航绞吸船，也是国内首艘采用全电力驱动型式的自航绞吸船，它是中国综合国力的一种展现，它具有非常重要的战略意义。

我国拥有1400多个港口，中国外贸的90%通过海运方式进行运输，全球近四分之一的贸易额集中在中国港口，中国港口扮演着异乎寻常的角色。中国的港口需要疏通，需要扩容，需要改进，大型挖泥船将扮演着重要的角色。我国现已拥有200 多艘挖泥船，还有几十艘大型挖泥船，形成海上大型绞吸挖泥船完整自主产业链，我国疏浚能力跃居世界第一。

大型挖泥船在我国河道疏通方面已经发挥了巨大的作用。例如，黄河中下游泥沙淤塞严重，大型挖泥船疏通时搅吸出来的泥沙被送到两岸，填坑造田，种植作物和绿化，修堤造路，效果喜人。

大型挖泥船在国外参与港口建设，我国具有强大的竞争力，现有40多个国家和我国签订合同，帮助港口、码头的建设，航道的疏浚开挖及维护，海底管道、海底电缆的铺设，围海造地等工作。

大型挖泥船和我国造船业是联系在一起的，它们不仅在参加一带一路港口建设方面发挥了重要的作用，而且实现我国的产能转移和开展合作方面发挥了重要的作用。例如一带一路的西线，与俄罗斯、土耳其、希腊、西班牙等国开展港口和造船的合作，前景广阔。例如海上丝绸之路起点印度尼西亚有17500多个岛屿，合作前景巨大。例如南亚经济走廊方面，中巴经济走廊、孟中印缅经济走廊方面，在造船和建设港口方面的合作前景惊人。

大型挖泥船在南海吹填岛礁方面更是取得了惊人的成绩。

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