问鼎国家科技进步特等奖,中国疏浚装备是如何走向国产化的?

澎湃新闻记者 马作鹏 实习生 李彤

2020-01-11 17:06 来源:澎湃新闻

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2020年1月10日,2019年度国家科学技术奖公布。
“海上大型绞吸疏浚装备的自主研发与产业化”项目获得国家科学技术进步奖特等奖。该项目由中交天津航道局有限公司(以下简称“中交天航局”)联合上海交通大学等单位共同完成,历经近20年,产学研用攻关,造就了大批国之重器。
很长一段历史时期,中国疏浚工程主要靠人力进行。中国利用挖泥船进行疏浚作业始于清光绪初年。三个世纪以来,中国挖泥船装备发展历经从无到有、从小到大、从弱到强三个阶段。
中国疏浚业的发展史,实质上反映着国产装备发展壮大的过程。2017年时,中国就已成为世界第一疏浚大国,年疏浚量超十亿立方米。
从“天狮船”到“天鲸号”,直到如今被誉为“造岛神器”的“天鲲号”。回望中国疏浚产业的国产化之路,每一艘启航的船都见证着中国疏浚行业的前进轨迹。
初探
海河工程局(中交天航局前身)始建于1897年,至今已运营123年,上海交通大学船舶与海洋工程系也于1943年便已成立。
1902年,海河工程局于从荷兰购进了首艘挖泥船,这一时期的疏浚船舶主要以购置为主,装配、建造为辅。
中华人民共和国成立后,国家于上世纪60年代末开始增拨基建投资,逐步充实船舶设备。疏浚船舶设备基本上是以进口为主,建造资金大多依赖于国家无息贷款的扶持。
1966年,中交天航局从荷兰引进自航耙吸船“津航浚102”轮时,花费的“天价”可折合4吨黄金。
2000年以后,中国自主创新能力得到明显提升,由起初国产化改造到完全可以自主设计建造,实现了质的飞跃。在此期间,我国还成功建造了数艘万吨级以上的耙吸式挖泥船,最大的耙吸式挖泥船“通途”轮舱容可达20000立方米。
2003年,一场中交天航局与荷兰公司的采购谈判,坚定了我国自主发展疏浚装备国产化的决心。
中交天航局在实施远海岛礁建设  本文图片均为中交天航局提供
中交天航局相关负责人向澎湃新闻(www.steemverify.com)透露,当时中交天航局启动绞吸装备的建造工作,计划打造一艘总装机功率8000千瓦的大型绞吸挖泥船,合同草签价为3亿人民币。
时任中交天航局领导班子觉得太贵,就向荷兰公司提出了降价请求。对方认为中国不敢造挖泥船,也不会造挖泥船。不但没有降价,总价反而还上涨了5%。
这一次,中交天航局选择了拒绝。
他们清楚:国外进口最省事,但是一直走引进这条道路,不做独立研发,中国疏浚永远没有出路,这不是中国疏浚企业成为民族疏浚企业要走的路。
据全国政协委员、中交天航局总工程师顾明解释,认识到我国需要独立研究是一个复杂的过程。第一,它是一个非常复杂的技术专业且专业跨度很大;第二,挖泥船产业面很窄,专业装备制造需求不连续。因此,国家技术体系中缺乏疏浚专业,科研所也缺乏专门机构,自然难以开展研究。
不仅如此,对于独立研究的呼声,业界曾涌现出不少质疑,“你没有必要去研究,你研究得过欧洲最好的挖泥船制造商吗?”
对此,顾明用一个生动的比喻来反驳,“到封闭的一个山沟子里面,山沟子还是原始社会,我一定能把黑白电视卖得比彩电贵,因为老太太字都不认识。因为信息不对称,知识不对称。”
如果不想被愚弄,就需要对疏浚行业有概念,因为以“小学生”和“大学生” 的水平去谈判,地位不同,能够获得的信息也截然不同。
与此同时,2002年,为满足“治理长江口,打通拦门沙”建设需要,在相关部门和企业支持下,上海交通大学与上海航道局率先开始了海上大型绞吸挖泥船的研制及专用疏浚设备开发。仅有20多人的上海交大船舶设计团队逐渐成型。
从“0”开始
与国外企业谈崩后,中国疏浚装备设计制造进入到一个“白手起家”的阶段。
3年后的2006年,中交天航局联合上海交通大学等单位成功建造了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——“天狮船”,彻底打破了国外挖泥船的技术垄断,并攻克了当时世界最先进的浅水倒桩技术。
第一次“吃螃蟹”的过程充满曲折。
在“天狮船”的建造与上述荷兰公司合作破产后,中交天航局又找到德国公司商谈购买泥泵。中交天航局提出多计算几种工况曲线的条件,却被德国工程师连声拒绝“no no no!”。
顶着巨大压力的顾明难掩愤怒,离席而去。回房冷静后,他立刻向对方道歉并寻求理解。次日,顾明指出了德国存在的错误和缺陷,对方接受了意见,并表示“我们之前之所以拒绝,是以为中国人不懂,现在您指出了我的错误,我要诚恳地向您道歉,因为您是真正在做研究。”
谈合作的那天晚上,顾明和其他成员工作到了夜里12点,找不到住所,只好留宿澡堂。中交天航局最终赢得了尊重,留住了与德国公司的合作。
交大团队也负重前行。合作中,上海交大的研究所所长、项目负责人谭家华教授曾发现,外方设计有明显缺陷,但是让对方修改方案却非常困难。交大船舶研究所硬着头皮接下了这个“烫手山芋”,并签下了“生死状”,自己改方案。两个月后,他们成功交出了“交大方案”。
“即便什么也没有,我们也得做自己的设计,否则一辈子都要受制于人。”面对我国在大型疏浚船方面的一片空白,上海交大团队和中交上海航道局技术人员曾一起实地调研了几乎所有相关的船型,边学、边做、边改。
“天狮船”诞生了,它的设计费用比外方便宜了至少一半。
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——“天狮船” 
然而当时,大家对我国的“自行设计和制造”还心存疑虑,天津航道局于是组织了一次现场比赛,结果,天狮船各项指标都领先,获得了第一名,一战成名,我国的特种船舶设计也第一次有了“中国方案”。
虽然当时的“天狮船”不能说是完全自主知识产权,但是顾明解释道:“我们自己的研究成果,就是真正有突破的地方,是我们自己的。”
据悉,在研制“天狮船”时,中交天航局预留了1000万元出来。据顾明解释,“为什么那个钱还留了一部分,我实际上留了一部分是准备失败的。不行的话,重新另起炉灶。”
据顾明回忆,2006年对于中国疏浚业极具特殊意义,堪称疏浚装备国轮国造元年。“天狮船”的成功问世,让疏浚装备国轮国造的百年梦想,终于在顾明这代疏浚人的手中变成现实。
国产装备“下饺子”
“天狮船”的成功研制,大大提升了国人坚持疏浚装备自主设计、自主建造道路的信心,蝴蝶效应也很快显现。
不久之后,同型的“天牛”船问世,造价不足1.5亿。
此后十余年,一批批更新型号的绞吸挖泥船雨后春笋般被设计制造出来,堪称中国疏浚装备“下饺子”的一段时期。
2010年,设计建设“天鲸”号的时候,本来用的是德国的设计方案,结果德国的设计方案与当时的国内需求“水土不服”,排水量、结构、主要性能都要动“大手术”,对方却表示“方案没问题,你改你负责”。
上海交大科研人员们经过反复测算,大胆表示“我们改,我们交大负责!”毫不犹豫地按照我方的实际需求修改了船舶设计方案,最后成功设计制造出了这艘我国首艘自航绞吸挖泥船。
2018年3月,完全自主知识产权的世界上最大的重型非自航绞吸装备“新海旭”交付使用,随即开赴远海进行“一带一路”港口建设。
“天鲸号”在肯尼亚拉姆港施工
从“新天牛系列”,到拥有两项世界首创的“滨海系列”,到当时亚洲最大的非自航绞吸船“新215”系列,再到当时亚洲最大、最先进的自航绞吸船,被称为“功勋船舶”的“天鲸号”,这些绞吸船舶自主化程度越来越高,设计越来越领先,建造也越来越精良。
从渤海湾航道扩建,到祖国远海岛礁建设,北到俄罗斯鄂霍次克海北岸,南至毛里塔尼亚南部综合港,这支不断壮大的绞吸船队成为了绝对先锋主力。
时间到了2017年,中国疏浚业再度迎来一个里程碑。
打造新名片
2017年11月3日,新一代造岛神器,拥有6600千瓦绞刀功率绞吸船“天鲲号”在江苏启东成功下水。
新一代造岛神器——天鲲号
“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,标称生产能力每小时6000立方米 ,绞刀功率6600千瓦,配置通用、粘土、挖岩及重型挖岩4种不同类型的绞刀,可以开挖单侧抗压强度50兆帕以内的中弱风化岩石。
作为建设海洋强国的重器,“天鲲号”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。它融合了当前世界最新科技,是中国疏浚史上高新技术与重型装备制造高度融合的里程碑,各项性能指标均超过 “天鲸号”。此外,其远程输送能力15000米,居世界第一。
自2011年10月起,中交天航局便联合中国船舶工业集团公司第708所、上海交通大学等单位,开始“天鲲号”的研发与打造。
现任中交天航局副总工程师、“天鲲号”监造组组长王健表示,“‘天鲲号’背后凝聚着咱们国家各行各业100多位技术人员的心血。其中一些是退休了的人还在不谋求任何报酬的情况下,默默帮助这条船的设计研发工作。”
曾担任国内第一艘自航绞吸挖泥船“天鲸号”的监造组组长冯长华便是其他一位,他在退休后接受返聘,只愿自己的多年经验和技术可以为我国的自主研发助力。作为“天鲲号”的“监护人”,他对这条船有着特殊的感情。“就像看着自己的孩子慢慢长大,我当然希望他能健健康康地成长,所以必须要和细节较劲,否则将来就会出大问题。”
中交天航局透露,“天鲲号”融合了当前世界最新科技,各项性能指标均超过现役亚洲第一大自航绞吸挖泥船“天鲸号”。“天鲲”全船布置的柔性钢桩台车系统等技术国际先进,三缆定位系统、航行视线问题解决等技术国际领先。
它的挖掘系统能力位居世界前列,输送系统能力世界第一,适应恶劣海况的能力全球最强,挖掘深度居亚洲第一,可实现自动挖泥、监控及无人操控,将极大提高作业效率,适用于沿海及深远海港口航道疏浚及围海造地。
2017年11月3日,“天鲲号”首次下水。随后的2年内,它不负众望,相继完成了挖泥、挖岩试验以及首次海试等“深海”考验。
2019年12月30日,“天鲲号”在国内首次施工,助力连云港港打造10万吨级航道,并将首次挑战7公里的输送距离。
从“筚路蓝缕”走向“中国创造”
顾明透露,他曾在中央统战部的调研材料中写过一句话说,我们完全是“由进口谈判时受制于人,到实现了国轮国造扬眉吐气的转变”。
2007年9月,中交天航局正式成立工程船舶设计制造所。在随后的10年间,“滨海型”、“程途恒远”系列、“天鲸号”等相继投产。2010年,由中交天航局投资建造,上海交大等单位联合承担设计的,当时亚洲第一、世界第三自航绞吸挖泥船“天鲸号”建成交付。2017年,国之重器“天鲲号”诞生。这些绞吸船舶自主化程度越来越高,设计越来越领先,建造也越来越精良。
回顾我国高端疏浚行业的国产化之路,离不开产、学、研、用一体化攻关。
顾明表示,独立研究并非说说那么容易。就疏浚技术而言,分为装备技术和施工工艺技术两大块。简单来说,就是造好船与用好船。在刚开始独立研究之时,我国的问题就在于对于装备理解不够透彻,用不好船。
如今,中国疏浚行业已经形成了三个有利条件。第一,是一套产学研用一体化的研发体系;第二,建立了按照疏浚核心技术、研究方论方向,组成的研究科研队伍;第三,中交天航局建设了世界上一流的、规模最大最先进的疏浚实验室。
从企业开发来讲,顾明指出,“我们企业搞的科技创新一定是为生产经营服务的。”中交天航局要走引进消化吸收、自主研发、引进、消化吸收再创新的研发道路。敢于创新,善于创新。兼顾长远和眼前,既要看见下一步研究的方向和目前的短板,还要兼顾全局和局部,解决理论和应用的问题。“挖泥船是一个经验性的科学,最后要解决问题。”
从高校研发来讲,对于中国疏浚装备行业的下一步发展,何炎平指出,随着“一带一路”更加往外扩展,产业的升级是必须的,但不会像以前那么迫切,国家和行业既要注重对工业价值的创建,也要注重对科研的积累,提高技术水平。“不宜盲目追求大型,要由需求来牵引,适度超前。”顾明如是说。
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责任编辑:蒋晨锐
澎湃新闻报料:4009-20-4009   澎湃新闻,未经授权不得转载
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