水下“怪兽”绞吸船和耙吸船,地球表面的神奇“编辑器”

嘉慧浏览趣事 2024-11-19 21:00:52
一、绞吸船和耙吸船的工作原理与神奇效率

在陆地工程的舞台上,巨型挖掘机和重型大卡车那忙碌且高效的身影随处可见。然而当场景切换到水下工程时,挖掘机还能延续它在陆地的高效吗?答案是否定的。在水下工程领域,效率最高的当属船只,那些如同水下巨兽般的绞吸船和耙吸船取代了挖掘机的地位。它们体型更庞大、效率更卓越,而且神奇地将挖掘机和大卡车的功能合二为一。大名鼎鼎的天津号和天鲲号就属于绞吸船。

接下来,让我们一起探究绞吸船是如何工作的。

阿基米德曾言:“给我一个支点,我就能撬起整个地球。”

对于绞吸船而言,这个支点就是定位桩。有了它,绞吸船就能创造出一小时挖6000立方米泥沙的奇迹。绞吸船上那两根巨大的钢柱就是定位桩,单根定位桩有的重量超过180吨。当其中一根放下并插入海底或河底时,它就成为了绞吸船的定位点和稳固的支点,有效防止绞吸船前后移动,同时又不影响船的左右摆动,从而实现以定位桩为圆心的扇形绞吸作业。两根定位桩就如同圆规的金属支腿,而绞吸船前端的绞吸头恰似铅笔头,圆规在纸面上能画出精美的图案,绞吸船则在地球表面施展它的 “绘画” 魔法,挖掘泥沙。在地面工程中,通常是挖掘机挖土后装入卡车运走,最后再卸泥,而绞吸船却能将挖泥、运泥、卸泥等一系列工作一次性连续完成,效率堪称惊人。例如天鲲号一小时就能将6000立方米的泥沙输送到最远15公里之外,并填满相当于14个篮球场大小的1米深坑。

了解完绞吸船,我们再来看看耙吸船是如何工作的。如果说绞吸船最显著的标志是那两根巨大的定位桩,那么耙吸船最大的特点就是拥有一个如同巨大 “肚子” 的泥仓,专门用于存储泥沙。因此衡量耙吸船实力的一个关键指标就是泥仓的最大容积,即最大仓容。例如我国今年刚交付使用的大型耙吸挖泥船青海湖号,总长155.7米,型宽32米,其泥仓最大仓容高达1.7万立方米。而预计在2026年交付使用的某国产巨型耙吸挖泥船,泥仓最大仓容更高达3.5万立方米。耙吸船在挖泥时,会将一个或两个耙头放置在海底或者河底,借助泥泵产生的真空作用,通过稀泥管把泥沙抽送到泥舱中。当泥舱装满后,耙吸船便起航航行至抛泥区。

在抛泥区,共有三种抛泥方式:一种是通过泥沙泵将泥沙抛至需要吹填的地方;一种是与管道相连,将泥沙输送到陆地上需要吹填的区域;还有一种是打开船底泥舱门,依靠泥沙自重卸泥。

二、为何被誉为 “地球表面编辑器”

正是由于巨型绞吸船和耙吸船有着极高的工作效率,它们被誉为 “地球表面编辑器”。此时问题来了,巨型挖掘机的效率也不低呀,为什么它没有获得这样的美称呢?原因就在于绞吸船和耙吸船的效率更胜一筹,这背后主要有两个因素。

其一,陆地挖掘机挖出泥土后,需要克服地球重力才能将泥土倾倒在卡车上,卡车运输时同样要克服重力。然而水下作业则不同。想象一下这样一个场景:一条重达200斤的大鱼,在陆地上你很难将它举高2米,可要是这条鱼在30米深的水底,你只需用一根绳子就能轻松地将它提拉30米高度。这就表明,绞吸船和耙吸船之所以效率惊人,是因为它们巧妙地利用了水的浮力。

其二,无边无际的海面为绞吸船和耙吸船提供了广阔的施展空间,使其能够拥有巨大的吨位,甚至可以达到3万吨级乃至7 吨级。比如有沿海的 A、B 两座城市,A 城市港口只能停靠5000吨级货轮,而 B 城市港口却可停靠30万吨巨轮,显然 B 城市在发展机遇上更具优势。假设你是 A 城市的负责人,你肯定希望 A 城市也拥有一个高等级的深水港,那该怎么做呢?当然是进行挖掘,港口越挖越深,就会逐渐变成深水港。但用什么工具来挖掘呢?锄头显然不行,最好的选择无疑是巨型的绞吸船和耙吸船。在它们的助力下,港口深度不断增加,先是可以停靠5万吨级货轮,接着是10万吨级货轮。经过多年发展,A 城市的港口最终也具备了停靠 30 万吨巨轮的能力,这其实就是世界最高等级人工深水港——天津港的发展历程。

解放前,天津港只能停靠5000吨级货轮,解放后,通过持续深挖,天津港先后完成了10万吨级、15万吨级、20万吨级深水航道的改造。2007年,25万吨级航道码头建成;2008年,30万吨级航道码头建成。2020年,一艘装载31.9万吨铁矿的35万吨级巨轮缓缓停靠在天津港26号泊位。

三、超级机械与超级工程的相互成就

可以说,超级机械与超级工程二者相辅相成,缺了前者,打造超级工程便困难重重;少了后者,超级机械也失去了诞生的土壤。

2022年10月,天鲲号现身黄海,宛如海上巨擘,为江苏连云港10万吨级航道建设注入了强大动力,让航道建设工作如虎添翼。2024年5月,天津号在广西惊艳亮相,它如同疏浚先锋,在平陆运河入海口近海段大显身手,助力疏浚工作顺利推进。

中国之所以能够拥有国产巨型绞吸船、耙吸船、盾构机等超级机械,正是得益于国内众多功在当代、利在千秋的惠民超级工程。从贯穿南北的中国高铁,到守护国土生态的三北防护林;从调配水资源的南水北调工程,再到连通内陆与海洋的平陆运河,这些伟大工程的建设需求,犹如一把把钥匙,打开了超级机械诞生的大门,推动着相关技术不断突破创新,促使这些超级机械应运而生。

文本来源 @科普中国 的视频内容

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