美国上海交通大学船舶与海洋工程设计团队：“将大国重器掌美国握在自己手中”
上海交通大学船舶与海洋工程设计团队：“将大国重器掌美国握在自己手中”
“我们要共同倡导重视文明传承和创新，充分挖掘各国历史文化的时代价值，推动各国优秀传统文化在现代化进程中实现创造性转化、创新性发展。”
光明日报记者美国颜维琦 海上大型绞吸疏浚装备，俗称“绞吸挖泥船”，是我国远海大规模高效吹填造陆的国之重器，也是海上资源开发、航道疏浚等重大工程的紧迫需求。然而，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，其核心技术长期被国外垄断并严格封锁，严重制约我国海上建设进程和海洋经济发展。 “将大国重器掌握在自己手中！”2004年，中交天津航道局总工程师顾明带队来到上海交通大学，双方一拍即合，由杨启带领团队开展特种工程船科研攻关。 “攻坚过程中，我们没有现成的船舶可以参考，一切都要从零做起。”上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院高级工程师冯永军介绍，比如，为解决坚硬岩石挖掘这一疏浚行业的世界性难题，团队除开展理论分析和数值仿真研究外，还深入施工现场，近距离观测绞吸疏浚装备挖掘中桥架和绞刀轴系的振动，对理论成果进行测试验证。秉承“做明白的设计”的理念，团队边学、边做、边改，通过理论与实践相结合，终于掌握了这些核心技术参数确定方法。 经过不懈努力，团队从疏浚技术的基础理论研究、装备设计、产品制造工艺到各种性能试验，走出了一条自主创新之路，解决了绞吸疏浚装备在风浪流海洋环境作用下的坚硬岩石挖掘、船舶海上定位、物料长距离输送和复杂系统集成等一系列核心关键技术，最终以进口价格的一半研制出“天狮”“天牛”两艘绞吸挖泥船，打消了当时业内对我国自行设计和制造海上大型绞吸疏浚装备的疑虑。在此基础上，团队又设计制造了“天麒”“天鲸号”“新海旭”“长狮18”等一系列具有自主知识产权的绞吸挖泥船。世界最大的非自航绞吸挖泥船“新海旭”的研制成功是继“天鲸号”后，团队科学研究与自主创新结出的新硕果，从此以后我国绞吸挖泥船走向了自主创新设计的道路。 如今，团队设计制造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，也可疏浚疏松的沙土、黏土和淤泥，无论是哪种作业条件，都能获得可观的产量。上海交通大学船舶与海洋工程设计研究所所长何炎平笑着告诉记者，如果按照一天16小时工作量来计算，团队研制的“新海旭”绞吸挖泥船每天可以疏浚10万至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”。 “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。”在杨启带领下，团队联合国内产学研用各单位，带领中国的疏浚装备实现自主创新，推动我国高端疏浚装备国产化发展。“海上大型绞吸疏浚装备的自主研发与产业化”项目也因此获得2019年度国家科技进步特等奖。 这些年，杨启带领团队积极服务国家重大需求，先后与上海振华重工集团公司合作承接工信部高技术船舶科研项目，即“大型抓斗式疏浚工程船及抓斗设备设计关键技术研究”和“深海轻型J型海底管道铺管系统研制”，承接国家发改委海洋工程装备研发及产业化专项“大型起重船研制”，开发了“振华30”12000吨全回转起重船；和交通运输部上海打捞局合作承接科技部“深海关键技术与装备”国家重点研发计划项目“饱和潜水系统自航式高压逃生艇和外循式环控设备研制”,研发了我国第一套300米级饱和潜水高压逃生艇；和交通运输部长江航道局合作研发了我国第一艘大型反铲挖泥船“长鹰8号”等。 “国家有所需，我们有所为！”杨启带领团队开发的“长鹰8号”、深海J型铺管系统、深海张力平台系统等海上特种作业工程船舶与深海装备，在推动我国远海岛礁建设和航运交通发展中发挥了不可替代的作用；研发的六自由度波浪补偿栈桥、长隧洞检测水下机器人、大埋深水下铺缆犁、单人常压潜水装具等装备，填补了国内一系列技术和装备空白；顺利完成我国首套重型钢桩台车研制，首次把Q690高强度钢用在巨型定位钢桩上。 以首次把Q690高强度钢用于巨型定位钢桩为例，这并非凭空创新，而是团队在不断实践中发现的。 “随着钢桩定位要求的提高，强度不断提升，采用普通钢制作钢桩会导致其重量和体积庞大，相应的固桩和倒桩设备能力增加造成成本大幅增加，设备布置问题也开始凸显。在‘长狮18’4500立方米每小时自航绞吸挖泥船设计开发中，绞刀最大瞬时功率超过6000千瓦，巨大的挖掘载荷需要更强的钢桩支撑，设计首次采用Q690高强度钢代替普通船用钢，在达到相同强度的前提下，体积和重量大幅降低，相关联的倒桩设备和固桩结构均可减小，既能降低成本，又能提高使用便捷性。”上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院助理研究员欧阳义平介绍。 “创新带动产业发展，需求促进技术创新。”带着这样的理念，近年来，杨启带领团队紧跟上海交通大学“大海洋”战略实施部署和上海长兴海洋实验室建设，聚焦海洋水下智能装备领域，从研发、中试、产业化三方面着手，致力于打造一站式数字化中试服务基地、建设一门式科技成果转化服务中心、协助建设海洋装备协同创新中心，突破高端海洋装备领域的前瞻技术研究和“卡脖子”产品国产化开发。 “我们的目标就是通过科研攻关和技术创新打造船舶与海洋工程的世界高地，引领行业未来的发展。”杨启说。 关键核心技术的突破，离不开人才队伍的培养。这些年，团队积极引进人才，在重大项目攻关中锻炼青年人才开展科技创新和产品研制的能力，在实践中不断完善创新人才培养体系，推进产学研用融合，搭建高质量人才培育平台。 欧阳义平本科和硕士期间，便在导师杨启培养下，从事绞吸疏浚装备绞刀挖岩破碎机理研究。博士毕业后，他成为团队一员，先后在“长狮18”“长狮19”“长鹰8号”和深海张力平台系统等海上特种作业工程船舶与深海装备研发中担任重要角色，如今担任国内首套深海张力平台系统研发的技术负责人，成长为可以肩扛重任的技术骨干。“非常感谢恩师杨启多年培养和信任，我才有机会在国家战略工程中担任总体技术负责人，用自己所学报效国家海洋强国建设。”欧阳义平说。 近年来，团队力量不断充实：博士研究生黄博伦留校任教，成为上海交通大学船舶与海洋工程设计研究所技术骨干；硕士研究生周清华成为江南造船集团江南研究院院长助理、开发研究所所长，在其负责的液化气体船和重点型号产品研发中突破关键技术，并实现工程化应用，获2023年上海杰出青年工程师和“辛一心船舶与海洋工程科技创新奖”。 团队中的青年教师陈新权，博士毕业后留校任教，十几年来专注于特种作业船舶的载荷机理研究，提出的作业船舶多体耦合动力学的计算方法，解决了团队各种特种船舶设计开发的外载荷准确预报难题，成为国内该方向优秀的学者之一。 在杨启的带动下，团队通过多项国家重大科研项目的锻炼和多年“传帮带”，形成了一支学历结构和年龄层次合理的科研攻关队伍，培养的60多名博士、硕士中有许多已成为行业技术骨干和学术带头人，在推动船舶与海洋工程未来发展方面发挥着重要作用。 “现在，我们正在向深远海工程领域进发，突破深海工程设计和施工关键技术，为我国深远海开发利用提供核心技术和装备支撑，为实现海洋强国梦接续奋斗。”杨启语气坚定。 《光明日报》（2024年07月14日07版）koa12jJid0DL9adK+CJ1DK2K393LKASDad
编辑:贾怡
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