作者:张悦、蓝悦

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2017年5月2日,距离港珠澳大桥正式通车还有1年5个月22天,对于上海振华重工(集团)股份有限公司高级专家严兵来说,这一天永生难忘——由他参与研发的“振华30”轮海上12000吨级浮吊,完成了港珠澳大桥岛隧工程最终接头的吊装作业任务。

严兵和他的团队在设计全球最大的单臂12000吨级海上浮吊“振华30”时,面临着比设计“抓娃娃机”复杂百倍的技术难题。他们必须精确控制吊装的力度,确保重达数千吨的构件能够平稳、安全地移动;在重量上,他们需要确保浮吊的承载力足以支撑起巨大的负荷,同时保持设备的稳定性;在角度和频率上,他们追求的是毫米级的精确对准和高效有序的操作节奏;在材质选择上,他们选用了能够抵御极端海洋环境的高强度钢材。

“这就像地狱级难度的抓娃娃,任何微小的偏差都会让整个任务功亏一篑。”严兵回忆说。

从打捞南海古沉船到建设世界级大桥,严兵带领团队一步步突破技术瓶颈,打造出让世界瞩目的大国重器。“有了这样的浮吊,设计方案可以更加大胆,工期也大大缩短。”严兵说。这700多个日夜的辛勤工作,是对工程技术极限的挑战,也是对细节的极致追求。“工程师不仅要懂科学,更要懂得如何把它变成现实,哪怕只是一个小小的滑轮,也有上百种讲究。”

大国工程幕后的大国重器

万吨级海上浮吊如何诞生?

全长6.7公里的港珠澳大桥海底隧道,是世界最长的公路沉管隧道和唯一的深埋沉管隧道,也是我国第一条外海沉管隧道。

海底隧道由33节沉管和1个最终接头连接而成,“最后需要有一个接头把两端给连起来。”严兵用一句话形象又轻松地概括出了“振华30”所需要面对的题目,但实际情况却远比这个复杂得多——这个长达五六米的最终接头,重达6000吨,浮吊需要在毫米级的容错误差内,将这个接头精准地对接到已有的两根隧道管道之间。

“这就像抓娃娃一样,一旦位置有一点偏差,那就抓不到。”严兵团队所要面对的是一个超高难度的“抓娃娃”任务——浮吊设备在船上而非在陆地上,海上随时都有风浪,在众多影响因素之中,如何找到唯一解?

在正式开始作业前,“振华30”花了近一周的时间进行准备工作,并确定潮水与风向的位置变化。5月2日11时58分,搭载全球最大的12000吨浮吊的“振华30”轮稳稳将6000吨重的最终接头吊装到位;22时30分,实现对接。

“在没有大型浮式起重机之前,6000吨这么大的组件,可能要采取一些其他的方案。也正是因为有‘振华30’这样的设备,在设计方案时,才能够这样设计施工。”严兵自豪地说道,“‘振华30’大大缩短了它的工期。”据悉,“振华30”同时也是世界上最大的单臂起重机,在2016年最终测试中,“振华30”成功完成了13200吨的强度测试。

“在陆地上,可能只需要考虑风和地基平整度等要求,但在海上,要考虑的东西非常多。”严兵说道,“我们认为,旋转式起重机很大的难点:要带着几千、几万吨的重量进行回旋,并在这个旋转平面上支撑住。”

从2008年开始研发,到2016年测试完成,“振华30”共研发了8年时间。在研发的每一步中,严兵都要求自己和团队成员“知其然,更要知其所以然”

在严兵看来,工程师的核心品质在于扎实的基本功和对科学原理的深入掌握。他说:“我们装备制造业在科学发现上并没有太多突破,因为大家都遵循牛顿定律等基本原理。”虽然科学原理是固定的,但关键在于如何运用这些知识来实现实际的工程功能。“这就是我们工程师的职责所在,利用力学知识去实现各种复杂功能。”他强调,工程师不仅要理解科学,还要有能力将这些知识应用于现实,转化为实际成果。

“工程师一定要有扎实的基本功,同时,对每件事都要有打破砂锅问到底的精神,不能别人怎样,我也怎样。”在严兵看来,养成独立思考的习惯至关重要,一个滑轮,为什么上面是六道绳子而不是七道绳子,在这其中都有讲究,“海上风浪摇晃,绳子容易脱离滑轮,一旦脱离,滑轮就容易因船体摇晃而伤及船身甚至操作人员。”严兵解释道,也正因此,即使是滑轮上的绳索数,也需要因船而异,精细计算。

胸有成竹的背后是七百个日夜的辗转难寐史无前例的国家级任务,往往需要突破性的大国重器助力。在严兵20年浮吊研发工作中,见证了不少这样的案例。建造港珠澳大桥如是,打捞“南海1号”古沉船亦如是。

如果说港珠澳大桥建设,没有12000吨浮吊还能“另寻他法”,那么18年前那次打捞南海古沉船的经历,则真正称得上“非华天龙号莫属”。

1987年,沉睡海底800多年的“南海1号”被发现,古船长约24米、宽10米、型深约3米,整体保存完好,是目前发现的最大的宋代沉船,这无疑是中华文明的瑰宝,但若用传统方式进行考古挖掘,必然会对其造成二次损伤,一个整体打捞的方案呼之欲出,但当时并没有符合要求的打捞设备。

“当时我国1000吨级以上的浮吊全部为进口,国内还没有人做过这么大的浮吊。”严兵回忆到。“2004年,广州打捞局提出了需求,希望能够造一个4000吨级左右的浮吊。”

这一极具开拓性却又异常艰巨的任务,交给了严兵。应该怎么做?做成什么样?千头万绪、无法理清,只得先从学习借鉴开始,“蓝疆”号是由美国设计制造的当时国外进口的最大起重量浮吊,几经沟通,严兵与团队终于被允许到“蓝疆”号浮吊考察,但由于技术保密,一行人只能用眼睛观察,且一共只有30分钟参观时间。

一个大型浮吊,涉及到的东西包括方方面面,牵头抓总的严兵也常常遇到“巧妇难为无米之炊”的困境。例如在复杂钢结构方面,高吨级浮吊需要高强度钢,业内称为690材料,“也就是它的屈服强度要达到690MPa,抗拉强度要达到770MPa以上。”严兵介绍道。

高强钢焊接中,很可能会产生细小的裂纹,影响浮吊整体的稳定性。中国此前并没有这样的钢,于是严兵找到武汉钢铁厂(现中国宝武钢铁集团有限公司),把起重机结构上的材料的性能指标提出来,请他们与上海振华重工一同进行研发。“他们第一轮从实验室里试出来的第一批材料,就是用在我们4000吨级的‘华天龙’号上面的。”

2007年3月17日,随着一声震彻天宇的启航鸣笛声,耗资6亿元、历时766天建造的亚洲第一浮吊“华天龙”号正式建成投产。从“华天龙”号上的钢结构、滑轮钢索,到客观环境中的水温、水深、风速、波浪……凡此种种,不一而足。在严兵看来,工程师所要面对的是一个复杂多变的局面,因此更需要有系统性的思维,一个好的工程师就像一个“六边形战士”,能把方方面面都考虑周全,让自己的产品成为一个长板配置合理、短板能够补齐的“木桶”。

回想起那段时光,在七百多个日日夜夜里,严兵没有睡过一个安稳的觉,“每一天心都提在嗓子眼里,整个人都一直处于高度压力、极度紧张的情绪中。”

平时紧张,但真正到了大考,严兵的心却出了奇的定了下来。在浮吊真正交付之前,需要进行一次整体性测试,当时与严兵一同工作的,还有来自广州打捞局的副总工程师,那天晚上,他对严兵说:“我们俩明天站在臂架上面,要是不成功……”

严兵说:“你放心,前面的工作已经都做到位了,不会有问题的。”

事实也正如严兵所料,测试没有问题,验收一次通过。

2007年12月22日上午11时,阳江海域。随着亚洲第一吊“华天龙”号相当于二十几层楼高的巨臂微微上扬,一个巨大的橙色沉箱带着泥沙从湛蓝的海水中徐徐升起,在海底沉睡了800多年后,举世瞩目的“南海1号”终于重见天日。

作为“华天龙”号的工程师,严兵清楚地知道,“华天龙”号吊起的不止是水下起吊重量达到4000多吨的一船珍宝,更是一段历史。每一个细微的操作,每一处技术的突破,都与他的团队息息相关。主钩的精准提升,半潜船的稳健抬浮,每一个步骤都承载着多年的努力与反复推敲。

当严兵站在广东海上丝绸之路博物馆中,看到“南海1号”静静地矗立在这座精心为其设计的“水晶宫”内,他无比自豪,为这艘古船重新回到世人眼前感到骄傲。曾经的每一个研发细节、每一次方案推翻与重建,仿佛就在昨日。正是那份对技术的执着与坚守,让这个曾经沉睡在海底的“历史宝藏”重见天日,重获新生。

此后,“华天龙”号将香港水域倒扣180度的乌克兰籍沉船整体打捞出水,清除了水下障碍物和污染源;协助广州打捞局应急潜水小分队,将遇难的18名外籍船员遗体全部打捞出水,受到我国香港特区政府和乌克兰政府的高度赞誉……这艘国内首造的大型起重工程船创造了零误差就位的奇迹。

凡是过往,皆为序章。“华天龙”号是严兵所参与研发的第一艘海上浮吊,在此之前,他的工作主要是在岸上的港口起重机,当时起重量仅为50吨级别;在此之后,他研发的浮吊从千吨级到万吨级进发,一次次突破自己的极限,也刷新着中国浮吊在世界的记录。大国重器出海:

中国品牌响彻全球2011年5月,严兵站在上海振华重工长兴基地生产码头,望着远处的浮吊慢慢消失在视线中。这台代表中国智造的巨型机械即将驶向迪拜,为那里的海上工程提供强有力的支持。作为一名工程师,严兵感到自豪:“我国自主研发的浮式起重机,可以说是遥遥领先。”从马来西亚到中东,从美国新海湾大桥到新加坡港口,中国品牌正以傲人的姿态走向世界。

严兵自认不是一个很“卷”的人,“更多的是随缘,顺其自然。”在人生道路的选择上,严兵无疑是“干一行爱一行”:高考没有如愿进电气相关专业,却在“傻大黑粗”的吊装设备里一干就是一辈子;从港机跨行到浮吊,没有半点退缩和犹豫,只想着硬着头皮也要做出来。

严兵如同一位技艺高超的雕刻师,将“傻大黑粗”的设备变得精巧、细致,未来他的目标是让这些机械拥有智能化的“大脑”。“还要给设备加上AI,让它变得聪明灵活。”如今,航行设备不仅要承受风浪的影响,还要根据自主航行目标,灵活调整自身。

对于严兵来说,作为工程师,最重要的就是“执”——对技术的执着追求和不断自我否定的精神。在研发“蓝鲸”号7500吨浮吊的过程中,一个难题困扰了他很久,尽管已有一个可行的解决方案,但他觉得不够完美。“我反复好几天都在想这个事,怎么能做得更简单、更好一些。”有一天,答案竟然出现在他的梦里。他醒来后生怕梦里的记忆淡去,一个翻身,立刻拿起笔和纸把思路简单画了下来,最终竟然真的比原先的方案更加巧妙。

“工程师一定要有思想,要不断自我否定:如果现在的思路不是最好的,那么一定要反复去思考。”严兵说道。

这种对技术精益求精的追求,体现在他与团队研发的每一个环节中。回到起点,刚毕业的严兵并不是一名“指挥者”。他像许多年轻的工程师一样,在工厂一线磨炼了三年,亲手打磨零件,钻孔、装配。他说:“刚开始做这些简单重复的工作,确实有点彷徨。但现在回过头来看,这些经验让我在设计时能更了解工艺流程,这对创新非常重要。”

从一名青年小伙到现在的带头专家,如今,他带领的核心技术团队——“严兵浮式起重机创新工作室”已成为海上起重技术研发的重要基地。这个团队既有40多岁经验丰富的资深工程师,也有刚毕业入职的新生力量,每位工作室成员都在不断挑战自我,为中国海工装备的智能化和服务全球提供技术支持。

“我们的团队非常年轻化,他们的信息量比我们那个时代大得多。现在,年轻人也逐渐在独立承担项目。”严兵这样介绍自己的团队。

“60后”工程师与“90后”工程师的不同特质,在这个团队里是流动的。团队中年轻人的“网上冲浪”用语有时让严兵有些“跟不上”。“比如前不久听到的‘tank’,我就请教了年轻人好几次,后来get到是‘坚强’的意思。”严兵举例说。“不管哪一代工程师,都需要扎实的知识和打破砂锅问到底的精神。”严兵笑着说。

作为一名“闲不住”的工程师,严兵总是保持学习的状态。

他不仅喜欢下围棋,

还会随时拿起手机研究数学题。

他的目标很明确——提升自我,保持创新。

他所传承的工程师精神,

不仅仅是一种代际传承,

更是让中国制造响遍全球的动力源泉。

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