上海交大"绞吸挖泥船世家":在中国疏浚史上书写浓墨重彩的一笔

     2017年4月，一艘船名为“新海旭”的大型绞吸挖泥船建造完工，它总长138.0米，总装机功率26100千瓦，标准疏浚能力6500立方米/小时，这是上海交大船舶设计团队设计的第56艘大型绞吸挖泥船，也是目前世界上最大的非自航绞吸挖泥船，它的核心设备均实现了国内设计和制造，标志我国的大型绞吸挖泥船的设计、制造、使用形成了完整的技术体系，总装建设和核心设备建造已形成了完整产业链。

2018年12月26日，教育部科学技术委员会公布了2018年度“中国高等学校十大科技进展”入选项目名单。上海交通大学牵头负责，六家单位共同合作的项目《海上大型绞吸疏浚装备的自主研发与产业化》成功入选。

      从第一条船到第56条船，在中国疏浚史上写下浓墨重彩的一笔

疏浚航道、吹填造陆、码头建设……在工程建设领域，疏浚一直扮演着举足轻重的角色。

2000年之前，中国的大型挖泥船主要是从国外进口。国外对中国采取严格的技术封锁，仅仅高价向中国出口整船。大型现代化的挖泥船是结构复杂、技术含量高的特种工程船，国际挖泥船市场基本被欧洲少数几个国家垄断。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。

“核心技术受制于人，就如同在别人的墙基上砌房子，再大再漂亮也可能经不起风雨，甚至会不堪一击”。2002年起，上海交通大学在中交集团、交通运输部长江航道局、中铁建港航局集团和大型疏浚企业支持下，开始了大型绞吸挖泥船设计技术研究及专用疏浚设备开发，从此，“绞吸挖泥船世家”的传奇在不断上演。

当时我国在大型疏浚船方面是一片空白，大型疏浚船和特种装备如何设计？关键部件选用何种材料？主要设备如何匹配？等都没有资料和先例可以参考，所有的一切都是0。团队科研人员和中交上海航道局技术人员一起实地调研了几乎所有相关的船型，第一步先看别人是怎么造出来的，接下来回来想为什么这么做，然后研究相关的计算方法与机理。他们秉承“做明白的设计”的理念，边学、边做、边改，一步步地解决关键的技术，慢慢地逐步掌握了绞吸疏浚装备的最核心技术，再也不受国外的制约。

2004年，作为国内首艘自主设计、自主建造的大型绞吸挖泥船“航绞2001”，它的建成和投产为中国自主设计建造大型绞吸船积累了宝贵经验，也揭开了自主设计建造的序幕。

2006年，上海交通大学与天津航道局联合开发建成了“天狮”号大型绞吸挖泥船，它是我国首艘自行设计和建造的采用浅水倒桩钢桩台车的大型绞吸挖泥船。当时还有一个颇有意思的小插曲：大家对我国的“自行设计和制造”还心存疑虑，怕他各项性能比不上进口同类设备。天津航道局就组织了一次现场比赛，结果，天狮号各项指标都领先，获得了“第一名”。“天狮”号也因此“一战成名”。“天狮号”的成功投入使用是国内设计和建造大型绞吸挖泥船的里程碑，标志着我国具备了设计和制造大型先进绞吸挖泥船的能力，也让天津航道局直接加订了“新天牛”系列十条船的订单。上海交大也在绞吸挖泥船核心技术方面越来越成熟，之后的发展便驶上了高速路。

每一艘船的背后，都有一波三折的“造船故事”。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”。设计所前任所长谭家华老师带领团队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。天鲸号绞吸挖泥船，绞刀功率达4200千瓦，可以挖掘岩石和珊瑚礁，最大挖深30米，总装机功率20020千瓦，成为当时亚洲第一、世界第三的超大型自航绞吸挖泥船。

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。从“航绞2001”到“新海旭”，我国大型绞吸挖泥船设计建造实力得到突飞猛进的发展，产学研用有机结合，自主创新能力显著提升，多项技术达到世界领先水平。目前，国产疏浚设备装船率超过95％，总造价不足国外同类型船50％，与国外同类产品比，具有性价比高和维修服务便捷等优势。至此，上海交通大学已经成功设计了56艘各种挖泥船，这些船的疏浚量达到全国疏浚总量的60%。

如果从1897年海河工程局（现中交天津航道局前身）在天津成立为起点，那么至今，中国现代疏浚业已经走过了121年的漫漫征程。121年间，作为疏浚业的核心利器，中国的疏浚装备经历了从整船进口到国内自主设计建造的蝶变，可以说，一部现代中国疏浚史就是国产装备逐步成长壮大的过程。如今，中国年疏浚量已超16亿立方米，是少数几个能够自主开展大规模吹填造陆和航道疏浚工程的国家之一。在这个进程中，上海交通大学书写了浓墨重彩的一笔。

从“一个点”到“一个岛”，建造“新世界”的“幕后英雄”

在绞吸挖泥船上，控制人员在疏浚控制台前轻轻操纵疏浚手柄，带缓冲系统的钢桩对船舶进行定位，船舶在横移锚系统作用下，绕钢桩做扇形摆动，并不时地往前走。与此同时，在6.9公里以外或者更远的地方，新造陆地就从水中逐渐凸显出来，并越长越大。绞吸挖泥船挖掘出来的泥沙就这样建造了一个“新大陆”，或者是一个大型港口。

围海造地等大型基建工程，都需要用大型绞吸挖泥船来实现，而上海交通大学研发的系列绞吸船诞生后，这一切变得轻而易举。

坚硬岩石挖掘问题，一直是疏浚行业的世界性难题。针对远海快速成岛等国家战略需求，亟需解决水下“挖得动”和“挖得快”的关键技术难题。上海交大科研团队牵头联合国内各方力量经过多年探索实践，解决了“海底高强度岩礁快速挖掘技术（挖得快）、顺应式钢桩台车定位技术（定的稳）、大通道高效疏浚输送技术（排得远）、多复杂系统优化集成技术（效率高）”4项关键技术问题。

在首钢搬迁到曹妃甸之前，曹妃甸只是一个面积很小的小岛。为了迎接2008年奥运会，也为了还北京一片蓝天，中央做出了首都钢铁公司搬迁至曹妃甸的决定。曹妃甸工程时间紧，任务重，最远取沙距离超过10公里，上海交大研制的海上大型绞吸挖泥船在该工程中起到了决定性作用。由交大设计的数十艘挖泥船同时在渤海湾的曹妃甸海边展开奋战，短短2年时间让曹妃甸扩大了100平方公里，让现代化的钢铁新城有了立足之地，首都钢铁公司如期搬离北京，来到新的厂址。

拥有强大的挖掘和输送能力“武装”，上海交大研发的系列海上大型绞吸挖泥船可以在不同海况和海底地质条件下进行作业，既可疏浚坚硬的风化岩或者珊瑚礁，也可疏浚疏松的沙土、黏土和淤泥，无论是哪种作业条件，都可以获得可观的产量。上海交大设计所团队负责人之一杨启教授举例说，如果每天按照16小时工作量来计算，上海交大研制的“新海旭”绞吸挖泥船挖掘细粉沙每天可以疏浚10-12万立方米沙土。“可以想象一下，一条船一天的挖掘、输送量可以把一个足球场堆高约18米。”

2017年5月26日，中国商务部发布2017年第28号公告，为维护国家安全，对大型挖泥船实施出口管制，未经许可任何单位和个人不得对外出口。这则毫不起眼的“小公告”，是中国疏浚设备领域的一个巨大进步。

一直以来，全球挖泥船设计和建造市场被欧洲船厂主导，世界上绝大多数绞吸挖泥船主要集中在欧洲四大疏浚公司。实践证明，只有拥有强大的自主创新能力，才能在激烈的市场竞争中把握先机、赢得发展的主动权。从“全靠进口”到“限制出口”，上海交大联合国内产学研用各单位，带领中国的疏浚设备走出了一条自主创新之路。

从国内工程到“一带一路”建设，擎起了“中国疏浚”旗帜

上海交大自主研制的56座大型绞吸挖泥船在国家基础设施建设中发挥着排头兵的作用，先后在上海洋山深水港工程、长江口深水航道整治工程、曹妃甸首钢工程、环渤海湾经济带建设、粤港澳大湾区建设等工程中发挥了重大作用，为我国航道疏浚、填海造地和港口码头建设等作出了极大的贡献。

乘着“一带一路”的东风，上海交大研制的海上大型绞吸挖泥船承担着重要的角色，也为中国疏浚业增添了累累硕果，据不完全统计，科研成果已应用于17个国家的103项工程。沙特吉赞人工岛疏浚项目，有力推动了吉赞经济城的整体施工进度；马来西亚关丹深水港项目，提升了东海岸及马来西亚的经济发展；阿尔及利亚舍尔沙勒新港口项目，建成后将成为地中海最大的海上运输中心，也被称作“通往亚洲之门”……上海交大研制的海上大型绞吸挖泥船凭借着过硬的技术实力，为当地发展注入了新鲜力量。

曾几何时，在国际疏浚市场，荷兰、比利时等国的四大疏浚公司拥有庞大的挖泥船团队，长期垄断亚洲、非洲疏浚市场。然而，自2005年以来，上海交大自主研制的大型绞吸挖泥船足迹遍布亚洲、非洲、南美洲等十几个国家，伊朗阿巴斯港工程、新加坡集结地吹填等项目亮点不断。如今，巴基斯坦、苏丹、缅甸、加特……这一长串“一带一路”国家的名字，又将为“中国疏浚装备”这个民族品牌增添闪亮的光芒。

从一个团队到一个学科：情系海洋强国梦，建功立业新时代

“大国重器，筑梦深蓝”，实现着中国的海洋强国梦想，也凝聚着高校科技创新的智慧，和一流学科的助力。交大系列海上大型绞吸挖泥船的故事背后，是全体交大船海人的坚持和传承。

设计所所长何炎平说：“对于我们来说，能取得目前的成绩，最重要的就是老师们的言传身教和集体团结的氛围”。“我觉得拧成一股绳儿把事情做好是我们团队最大的特点。我们所的每个人，这十几年的加班不计其数，寒暑假也几乎没有休息。因为每天工作8个小时，4个小时做教学，4个小时做科研是远远不够的。虽然很辛苦，但每位老师仍日复一日地坚持下来，因为我们不仅仅想完成任务，更想要做到最好，我们希望我们做的每一条船都有新的进步，自己能够推着我们自己继续往前走。”

以国家战略需求为导向，为国家重大工程建设做技术和智力支撑是上海交大船舶与海洋工程设计研究所团队的坚持。交大船建学院的资深前辈杨槱院士，就不断激励着后继者传承他海洋强国的梦想。杨槱1940年获得英国格拉斯哥大学造船系一等荣誉学士学位毕业后，立刻启程回国，以自己所学“实业救国”。作为中国上世纪40年代到80年代造船界有影响的代表人物，杨槱院士从理论到实践，为中国当代船舶工业的发展可谓竭尽全力，是当代船舶工业当之无愧的奠基人之一，也是船建学院研究人员的导师。

2010年，作为当时亚洲最大的自航绞吸挖泥船“天鲸号”首次挖掘岩石的工程是在广西防城港，设计所前任所长谭家华教授，当时已经65岁了，但他还是坚持带领大家出海上船，现场考察“天鲸号”挖掘岩石的工作状况，以及船舶设备的运行状况。谭家华认为，中国只有实现大型绞吸挖泥船的自主研发建造，才能突破封锁，不受制于人。研发团队成员心里也一直憋着一股劲，一定要造出具有完全自主知识产权的海上大型绞吸挖泥船。求真务实是交大的传统，也团队爱国奋斗的精神品质，更是团队致胜的法宝。

何炎平教授回忆说，“谭家华老师作为一名科技工作者不仅求真务实，更有许多开创性的成果，敢为人先，勇于开拓。他主持开发了国内广泛应用于水下地基处理的‘软体排铺设’装备和技术，也是海上大型绞吸挖泥船自主研制的开拓者和倡导者。”

在“天鲸号”赶赴远海施工现场之前，团队快速响应船东需求，多次赴深圳、三亚等现场查看，针对远海海况和船舶特点，进行稳性计算和船舶安全性评估等工作，为其顺利开赴远海进行施工并立下赫赫战功提供了重要保障。

中国铁建某船在施工时，出现泥泵开裂问题，影响施工周期，团队得知后迅速响应，立刻派人参看，组织专家讨论，提出解决方案，该船改进后，到目前施工正常。

某公司船舶在中东遇险沉没。团队得知后，积极与船东联系，参与抢救工作。对其抢救中的力学问题进行了详细计算，最终为其起吊恢复提供了重要依据，避免了更大的财产损失。

这样的例子不胜枚举。

智慧是建功立业的保障，务实的态度背后是传承七十五载的交大智慧。上海交大船舶与海洋工程系的建立可以追溯到1943年，正是抗日战争最激烈的时候。海上战事的长期疲软让一批交大的有识之士下定决心在船舶研究制造上向世界海上强国奋起直追。上海交大造船系的成立，瞄准了我国海洋人才培养，助力国家海洋战略的发展。由此，上海交大造船系成了我国船舶与海洋工程教育和科研的发源地。在上海交大船海系75年的历史上，走出了首艘核潜艇总设计师、首艘航空母舰总设计师、首艘超深水载人深潜器总设计师等为代表的大批科技精英、技术专家和行业骨干。

上海交大船舶设计研究所在疏浚船舶设计与疏浚技术研究为我国疏浚行业快速进入世界疏浚大国和强国提供了有力的技术支撑，完全实现了绞吸挖泥船设计制造国产化和自主知识产权，为我国疏浚技术发展和远海开发战略提供更大的技术支撑和智力支持。他们关注行业发展，为行业培养并输送一批批优秀的人才，进行技术转化，将一批批精尖技术投入市场，助力整个行业的发展。

“天鲸号”早已声名远扬，“新海旭”也将远赴海外助力“一带一路”建设，而上海交通大学船舶设计研究所团队仍在继续坚守，坚守交大造船人的精神，坚守中国造船人的担当，坚守交大敢为人先的传承。站在新时代的起点，以上海交大为支撑的中国疏浚产业必将展翅翱翔。

【团队获奖情况】

几年来，团队共获得各类奖励60多个。项目形成国家标准5项，获授权发明专利34项，软件著作权33项，科技论文112篇。

2017年11月，2017中国创新设计大会暨中国好设计颁奖仪式在深圳举行。“天鲸号绞吸式挖泥船”和“中国天眼”500米口径射电望远镜柔性并联索驱动系统技术及装备、“复兴号”中国标准动车组、“神威太湖之光”超级计算机等10项设计一起，摘得中国好设计奖金奖。

2018年9月，中国机械工业科学技术奖评审揭晓，由上海交通大学与其它6家单位联合报送的“海上大型绞吸疏浚装备的自主研发与产业化”项目获特等奖，位列机械行业5项特等奖项目第一名。工程机械工业协会出具了成果水平证明，认为项目创建了我国大型绞吸疏浚装备设计、制造和使用的完整技术体系，研制的大型绞吸疏浚装备综合性能达到了国际领先水平。

近日，“2018年中国造船工程学会船舶设计大师评审会”在北京召开。根据学会《船舶设计大师评选办法》，会议评选出8位人员授予船舶设计大师荣誉称号。上海交大船舶与海洋工程设计研究所所长何炎平教授榜上有名，荣获“船舶设计大师”称号，成为高校领域首位获此殊荣的学者。

2018年12月，2018年度中国高等学校十大科技进展评选结果公布，由上海交通大学与其它6家单位联合报送的“海上大型绞吸疏浚装备的自主研发与产业化”项目成功入选。