大洋网讯 一小时能把一个足球场增高一米,通过近些年建造的基建工程项目,很多人见识了大型挖泥船在“疏浚造岛”方面所展示出来的威力。不过,也许并没有多少人知道,就在2000年之前,中国的大型挖泥船还是主要依靠从国外引进,整船设计、关键设备及相关核心技术更是被牢牢掌握在国外的两、三家企业手里。而现在,仅仅是十余年后,中国目前不仅可以造出亚洲最大、最先进的绞吸挖泥船“天鲲号”,而且整个中国的疏浚装备正在实现从中国制造到中国创造的转变。这个转变来自数位中国船舶工程师不懈的努力,何炎平就是其中的一位。近日,上海交通大学船舶与海洋工程设计研究所所长何炎平被授予了“船舶设计大师”荣誉称号,至今共设计了56艘绞吸挖泥船、并有数项设计为国内首次开发的他也成为全国高校中首位获此殊荣的学者。

“船舶设计大师”荣誉称号主要是表彰在船舶与海洋工程专业领域做出突出贡献的船舶设计专家,是船舶与海洋工程设计科学技术方面的最高学术称号,为终身荣誉,2008年起每两年评选一次。

从小练就强大的自学能力

何炎平何以能成为全国高校中首位获此殊荣的学者?梳理他的科研生涯不难发现,在过去的10余年里,生于1971年的他不仅深度参与了系列大型挖泥船的自主研发,更见证了中国疏浚装备的崛起。

何炎平出生在湖北的一个农村,自己家里曾经先后有过好几艘木船,学生时代的他一有时间还会和家人一起划着桨去撒网捕鱼,渔船不仅是儿时美好的回忆,也是他对船的最初印象,它不仅仅是一种谋生的工具,对于常年在船上的人来说,船可能还是他们的家。

因此,当高考放榜何炎平取得所在高中理科第一名的好成绩的时候,他并没有听从父亲希望他留在武汉读书的建议,而是坚持要去上海,于是填报了上海交通大学船舶与海洋工程系船舶工程专业。何炎平笑称,自己当时对何谓船舶工程几乎没有什么了解,选择这个专业仅仅是因为从小的生活环境让他对船不是那么感觉陌生而已。

很快,枯燥和复杂的船体制图让很多同学心生畏惧,而何炎平却依靠自己强大的学习能力在大学期间依然保持了不错的成绩。对于这种学习能力的养成,何炎平归根于从小就没有很好的教育资源和求学环境,“我印象中即使到了后面的高中阶段,老师还在经常换,有的老师可能是刚刚毕业就来教我们,所以,基本上学校里成绩比较好的学生都是自学能力比较强的学生,到了大学后,却因为这个学习习惯而受益匪浅,对于老师布置的作业都能去思考和自学来完成。”

而显然,也正是因为有这种强大的自学和钻研能力,才让后面的故事有了可能。

大国重器打破国际垄断

1993年,本科毕业后,何炎平选择了继续在本院攻读船舶与海洋结构物设计、制造专业的硕士研究生,三年后留校任教,并在1997年开始攻读博士研究生。

而就在1998年,长江口深水航道治理工程经国务院批准实施。这是一个关系到上海经济发展,关系到长江沿岸城市的进一步开放,关系到长江三角洲和整个长江流域的经济腾飞的国家战略。资料记载,上游的泥沙在长江入海口形成了三级分汊、四口入海的格局及60公里的泥沙沉积区,这里被称作“拦门沙”,曾一度仅能维持7米水深,令许多大型船舶望而却步,死死掐住了长江航运的咽喉。“治理长江口,打通拦门沙”,发挥长江的水运优势,早在1918年,孙中山在《建国方略》就曾发出这样的呼声。

要打通长江口深水航道就需要大型挖泥船,大型绞吸挖泥船是疏浚行业的最重要船型之一,是结构复杂、技术含量高的特种工程船。当时,中国的大型挖泥船都是依靠进口,不仅需要巨额资金,而且国外相关公司的生产能力也较为有限,已经不能满足国内基础建设的需求。2002年,为满足长江口工程建设需要,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,此前已经参与了长江口深水航道整治的何炎平负责的是挖泥船的总体设计和专业疏浚设备技术协调工作。

此前国内尚无大型绞吸挖泥船的建造先例,所以,第一次“吃螃蟹”的过程并不轻松,回忆起当时的情形,何炎平感慨不已,“我们从2002年开始商讨设计方案,实地调研了国内所有的船型,最早的方案是不装绞刀,一方面是因为缺乏设计和使用绞刀的经验,另一方面是觉得长江口的沉积物多为细粉砂,应该可以通过吸泥船来解决。”

何炎平所在的上海交大船舶设计研究所团队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。

2010年建成的“天鲸号”。

自主研发国产大型绞吸挖泥船

可是,在随后的实验中却发现,采用吸泥船的效率非常低,吸泥船很难将板结的细粉砂沉积物吸上来,在没有更好的解决办法的情况下,设计团队对挖泥船最初的方案做了一次颠覆性的修改,改为增加机械破土装置??绞刀。这样一改之后,又带来了一个更大的问题,绞刀需要动力,就需要给挖泥船增加动力设备,于是,又对方案做了一次颠覆性的修改。

由于国内当时不仅大型挖泥船全靠进口,而且在生产配套方面也是较为缺乏,比如新增的绞刀,国内当时却连一家生产绞刀的专业厂都没有,无奈之下,团队只好自己来设计绞刀和绞刀的驱动轴系等,无形之中也加大了设计团队的工作量。

“上海航道局在外滩,那段时间每个星期我至少要跑两趟他们那里,和他们反复交流,后来就住在船厂了,在江苏南通,碰到问题都要现场解决”,何炎平笑称,虽然那时自己只是一个30岁出头的年轻人,但从1997年开始,自己陆续设计了10多艘软体排铺设船,主要做海上地基处理,以及自己在本科阶段曾经辅修过机械制造和设备第二专业,这些知识和经验最后都融会贯通在整个设计方案当中。

边设计、边建造、边修改,2004年,国内首艘自主设计、自主建造的大型绞吸挖泥船“航绞2001”建成,它的成功建成和投产为中国自主设计建造大型先进绞吸船积累了宝贵经验,也揭开了中国自主设计建造的序幕。

至今共设计了56艘绞吸挖泥船

2006年,由何炎平带领团队设计的“天狮号”大型绞吸式挖泥船完工交付,是同期国内建造的最先进大型绞吸挖泥船,一举打破了国外制造总功率在1万千瓦以上的大型、现代化绞吸式挖泥船的垄断地位,且造价仅为国外的1/2,引领了国内大型绞吸式挖泥船新潮流。何炎平告诉记者,“天狮号”采用了钢桩台车定位系统,可以浅水机械操作倒桩。

还有2010年交船的“天鲸号”自航绞吸挖泥船,装机功率、疏浚能力均居当时的亚洲第一、世界第三,是当时世界上最大的三艘自航绞吸挖泥船之一,技术先进性和结构复杂程度在世界同类船舶中位居前列。何炎平为设计负责人之一。

而在大型绞吸挖泥船船型开发的过程中,何炎平带领团队持续引入和使用新技术、新产品和新材料,不断突破和创新,先后引入了电轴、变频、双电机驱动和超长轴驱动等技术,自2002年至今共设计了56艘绞吸挖泥船,使得上海交大占据了70%以上的绞吸挖泥船国内设计份额。何炎平本人主持或参加了近百艘船舶或海洋工程装备的设计,负责船舶总体设计、特殊作业装备开发和作业机理研究,十余型船舶或海洋平台为国内首次开发。

从2000年以前的大型挖泥船都要全靠进口,到如今,中国年疏浚量已超16亿立方米,已经成为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。

作为见证者之一的何炎平却淡然地说:“对我们来讲好像有点理所当然,其实不仅仅是疏浚装备行业,在很多其他行业也都有这样的表现,从大环境而言,国家非常重视知识和人才培养,重视综合国力的增加,而需求更是最大的动力,积累到一定程度,工业制造水平自然实现飞跃,当然,大家也是恰逢其时的尽了自己的努力。”