近日，我國(guó)規(guī)模最大的一次古沉船整體打撈與保護(hù)工程——“長(zhǎng)江口二號(hào)古船考古與文物保護(hù)項(xiàng)目”在上海正式啟動(dòng)。由上海電氣核電集團(tuán)承接的古船整體打撈裝置主體結(jié)構(gòu)制造任務(wù)也由此開啟。此前，核電集團(tuán)已順利完成了1:1等比例試驗(yàn)裝置的制造工作，有力支撐了等比例裝置海上試驗(yàn)成功實(shí)施。

特殊任務(wù)背后的特殊意義

“長(zhǎng)江口二號(hào)”古船是一艘清同治年間的貿(mào)易商船，是目前國(guó)內(nèi)乃至世界上發(fā)現(xiàn)體量最大、保存最為完整、船載文物數(shù)量巨大的古代木質(zhì)沉船之一，具有極其重要的歷史、科學(xué)和藝術(shù)價(jià)值。目前，它正沉睡于上海崇明橫沙島東北部橫沙淺灘水下。

對(duì)其整體打撈的遷移工程，集成了當(dāng)前世界最先進(jìn)的打撈工藝、技術(shù)路線、設(shè)備制造于一體，形成了史上“最硬核”的第五代打撈工藝。如何針對(duì)“長(zhǎng)江口二號(hào)古船”及其周圍環(huán)境的特殊性，制定最科學(xué)、最安全、最高效的整體打撈方案？為此，負(fù)責(zé)此次古船打撈任務(wù)的交通運(yùn)輸部上海打撈局，組織技術(shù)團(tuán)隊(duì)開展聯(lián)合攻關(guān)，采用世界首創(chuàng)的技術(shù)方案——“弧形梁非接觸文物整體遷移技術(shù)”。簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是用修地鐵隧道的技術(shù)打撈古沉船。依賴大型高端設(shè)備的制造能力，這樣的高科技方案可以最大限度地保護(hù)水下文化遺產(chǎn)的原生性和完整性，保障文物安全。

該技術(shù)方案結(jié)合了核電弧形梁制造工藝、隧道盾構(gòu)掘進(jìn)工藝、沉管隧道對(duì)接工藝，并運(yùn)用液壓同步提升技術(shù)、綜合監(jiān)控系統(tǒng)等目前全球最為先進(jìn)的高新技術(shù)。

最先進(jìn)的技術(shù)方案有了，但由誰(shuí)來(lái)制造這個(gè)打撈的“龐大抓斗”？工程保障的“頂尖高手”需要具備以下幾點(diǎn)要求：一有大型制造裝備；二有場(chǎng)地和起吊設(shè)備；三要靠海，有碼頭。當(dāng)然，還要有絕對(duì)的實(shí)力。這個(gè)總高約12米，總長(zhǎng)度約50米，總重約2600噸的打撈裝置，其主要加工部件最大直徑高達(dá)19.7m，接近全上海最大車銑加工中心的加工極限（20m），400平米待加工面平面度僅為2mm，焊接制造精度、機(jī)加工及裝配精度要求很高，屬于超大型高精度極限裝置，整個(gè)制造過(guò)程具有極大的挑戰(zhàn)性。

總包方交通運(yùn)輸部上海打撈局和裝置設(shè)計(jì)方上海隧道工程有限公司走訪了很多家上海本地制造企業(yè)，最終選擇了上海電氣。

“上海電氣在核電領(lǐng)域積累的高端裝備技術(shù)能力，是最終能夠承擔(dān)這項(xiàng)特殊任務(wù)的關(guān)鍵。我們?yōu)榉呛说膰?guó)家戰(zhàn)略項(xiàng)目服務(wù)，其意義是不僅是可以在這類大型裝備制造上積累更多經(jīng)驗(yàn),更有利于拓展非核領(lǐng)域的發(fā)展空間�！闭劦饺绾谓酉逻@個(gè)項(xiàng)目，上海電氣核電集團(tuán)有限公司黨委副書記、總裁邵建明一臉自豪。

據(jù)了解，該古沉船的打撈裝置包括三大部件：端板、弧形梁（管節(jié)）、發(fā)射架�；⌒瘟菏谴驌蒲b置中關(guān)鍵的運(yùn)動(dòng)部件，也是打撈起沉船的重中之重。負(fù)責(zé)項(xiàng)目技術(shù)設(shè)計(jì)的核電高級(jí)工程師張鳳武介紹：“把弧形梁穿過(guò)整個(gè)古沉船的底部，然后每一節(jié)的弧形梁進(jìn)行連接，才能把整艘古沉船打撈出來(lái)。”

也就是說(shuō)，是將頂進(jìn)發(fā)射機(jī)架驅(qū)動(dòng)22根巨型“弧形梁”穿過(guò)沉船底部，在古船底部形成一個(gè)巨大的弧形沉箱，該沉箱長(zhǎng)達(dá)51米、寬19米、高9米，可以把古船及其附著的厚厚泥沙與海水“滴水不漏”地包裹起來(lái)，加上打撈設(shè)備的自身重量，沉箱總重量近1萬(wàn)噸。沉箱出水后，為了順利護(hù)送古船到達(dá)黃浦江邊存放地，還為沉箱量身定制一艘“中部開口”的工程船，沉箱可以嚴(yán)絲合縫嵌入其敞開的中部。隨后，工程船將“懷抱”古船駛往目的地。

不斷創(chuàng)新帶來(lái)的不斷超越

在項(xiàng)目正式啟動(dòng)前，核電集團(tuán)需要做的是制造打撈裝置的試驗(yàn)件及1：1等比例模擬試驗(yàn)。來(lái)驗(yàn)證這種設(shè)計(jì)理念能不能成功進(jìn)行打撈。因此，試驗(yàn)件至關(guān)重要。

這樣一個(gè)首臺(tái)套裝置，對(duì)于上海電氣核電集團(tuán)來(lái)說(shuō)，沒(méi)有“前車之鑒”可以參考，在試驗(yàn)件的制造過(guò)程中，所遇到的各種各樣難題可想而知。

首先是對(duì)加工設(shè)備、工藝和精度的要求近乎嚴(yán)苛。核電集團(tuán)憑一臺(tái)20米立車，硬是完成了打撈裝置中90%的關(guān)鍵零部件加工。通過(guò)這臺(tái)大型極端車削加工中心設(shè)備以及配備的專用加工工裝，對(duì)打撈裝置的各個(gè)關(guān)鍵部件的裝配面、移動(dòng)面和旋轉(zhuǎn)面等逐一展開了金加工。

對(duì)于超大型結(jié)構(gòu)件，在大型平面和弧形裝置的焊接過(guò)程中，很容易產(chǎn)生焊接變形。核電集團(tuán)發(fā)揮了自身的專業(yè)能力，通過(guò)計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬焊接變形量，根據(jù)計(jì)算結(jié)果預(yù)留反變形尺寸；并設(shè)計(jì)制造了專用防變形工裝夾具進(jìn)行約束；設(shè)計(jì)合理的焊接坡口、采用對(duì)稱焊等方法，控制了焊接變形。

針對(duì)大型回轉(zhuǎn)工件的機(jī)加工，技術(shù)人員和立車班組集思廣益，攻克了一個(gè)又一個(gè)技術(shù)難關(guān)。如特別設(shè)計(jì)制造了大型工裝，解決工件加工底部的支撐問(wèn)題；采用三維激光掃描多次反復(fù)測(cè)量，根據(jù)相應(yīng)測(cè)量數(shù)據(jù)，用幾十個(gè)液壓缸對(duì)工件進(jìn)行找圓、找平；設(shè)計(jì)專用的連接工裝加強(qiáng)零件剛度，避免振刀現(xiàn)象；采用不同方法進(jìn)行試加工，選取合適的機(jī)加工參數(shù)，保證加工精度。

在最后裝配的過(guò)程中，測(cè)量又是一大難題。最終決定采用全站儀、三維激光跟蹤儀等手段反復(fù)確認(rèn)調(diào)整，滿足了裝配要求。在輔助測(cè)量時(shí)，還采用了一些土辦法，比如常規(guī)對(duì)角尺寸測(cè)量采用拉鋼絲方式進(jìn)行初步測(cè)量，提高工作效率。

然而，在后續(xù)正式產(chǎn)品的制造中，真正的難度是其中的“不確定性”。這臺(tái)打撈裝置的打撈方式，不僅在中國(guó)，就是在國(guó)際上也屬首次。也就代表著很多事情都需要第一次嘗試。沒(méi)有完善的圖紙、沒(méi)有技術(shù)可參考，而是要邊設(shè)計(jì)、邊制造，在制造過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題再去優(yōu)化設(shè)計(jì)，優(yōu)化設(shè)計(jì)后反過(guò)來(lái)再改進(jìn)制造，最終形成符合要求的產(chǎn)品。與常規(guī)產(chǎn)品相比，這項(xiàng)艱巨任務(wù)的推進(jìn)需要上海電氣不斷超越自我，讓技術(shù)攻關(guān)與“水下考古”比翼齊飛，彰顯“大國(guó)重器”的創(chuàng)新精神、硬核實(shí)力。

不負(fù)使命贏得的不負(fù)眾望

2021年10月，國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)的《“十四五”文物保護(hù)和科技創(chuàng)新規(guī)劃》中，將“長(zhǎng)江口二號(hào)”古船列入中國(guó)水下考古重大項(xiàng)目。該項(xiàng)目將為世界水下考古貢獻(xiàn)中國(guó)技術(shù)、中國(guó)經(jīng)驗(yàn)、中國(guó)方案。

作為項(xiàng)目參與者，上海電氣核電集團(tuán)以服務(wù)國(guó)家戰(zhàn)略為己任，為了搶工期，加快了項(xiàng)目推進(jìn)的腳步。當(dāng)時(shí)，上核廠立車班組組長(zhǎng)王昌元拿到圖紙后，卻犯了難。這個(gè)裝置以前從未見過(guò)，而且其中很多設(shè)計(jì)沒(méi)有考慮過(guò)機(jī)加工的要求，按照常規(guī)方案根本沒(méi)法進(jìn)行。他憑借著30多年的工作經(jīng)驗(yàn)，從機(jī)加工的角度，提出了很多有效的方法，包括一些連接方式、加強(qiáng)方式、支撐方式等，技術(shù)人員根據(jù)他的提議對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。“這是個(gè)科研項(xiàng)目，本身就存在很多不成熟的地方。王師傅的寶貴建議對(duì)結(jié)構(gòu)件的變形控制起到了相當(dāng)大的作用�！惫懦链�打撈裝置項(xiàng)目經(jīng)理王賓華坦言。

從開始計(jì)劃發(fā)運(yùn)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)基本上是24小時(shí)連軸轉(zhuǎn)，不停地調(diào)試裝配、安裝各種系統(tǒng)，各方面工作都是全員一起上。最苦的時(shí)候是在最后的試驗(yàn)件裝配，因?yàn)閺S房高度有限，把裝配工作移到了露天。試驗(yàn)件豎端板的時(shí)候，正是上海冬天中最冷的天氣，而地理位置靠海的核電臨港廠區(qū)的溫度要比市區(qū)低很多。那日，天氣預(yù)報(bào)說(shuō)是將有大風(fēng)來(lái)襲，項(xiàng)目組收到訊息后，緊急召回所有人員對(duì)試驗(yàn)件進(jìn)行焊接斜支撐。因?yàn)檫@個(gè)面積差不多400平米的“大家伙”迎風(fēng)面太大，在沒(méi)有進(jìn)行加固的情況下，后果可想而知�，F(xiàn)場(chǎng)人員冒著冬日的寒雨熬到了凌晨?jī)扇�點(diǎn)，終于完成了試驗(yàn)件的斜支撐。

經(jīng)過(guò)重重考驗(yàn)，這臺(tái)試驗(yàn)件在今年1月運(yùn)抵長(zhǎng)江口，不負(fù)眾望圓滿完成了等比例試驗(yàn)。

根據(jù)項(xiàng)目進(jìn)程，核電集團(tuán)預(yù)計(jì)將在今年3季度完成所有產(chǎn)品的交付任務(wù)。打撈“長(zhǎng)江口二號(hào)”古船的水下考古行動(dòng)有望在今年年底完成。

古船一旦打撈出水，將被駛往位于上海楊浦濱江的上海船廠舊址1號(hào)船塢。未來(lái)，同樣修建于清代同治年間的老船塢將華麗變身為沉船考古基地和古船博物館�！伴L(zhǎng)江口二號(hào)”古船博物館已被列為“十四五”上海市重大公共文化體育設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目。屆時(shí)，考古人員將在這里逐步揭開這艘古船的諸多身世之謎。

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