上海電氣：以高端裝備扛起大國重任——“長江口二號”古船打撈裝置主體結構開始製造

近日，我國規模最大的一次古沉船整體打撈與保護工程——“長江口二號古船考古與文物保護項目”在上海正式啓動。由上海電氣核電集團承接的古船整體打撈裝置主體結構製造任務也由此開啓。此前，核電集團已順利完成了1:1等比例試驗裝置的製造工作，有力支撐了等比例裝置海上試驗成功實施。

特殊任務背後的特殊意義

“長江口二號”古船是一艘清同治年間的貿易商船，是目前國內乃至世界上發現體量最大、保存最為完整、船載文物數量巨大的古代木質沉船之一，具有極其重要的歷史、科學和藝術價值。目前，它正沉睡於上海崇明橫沙島東北部橫沙淺灘水下。

對其整體打撈的遷移工程，集成了當前世界最先進的打撈工藝、技術路線、設備製造於一體，形成了史上“最硬核”的第五代打撈工藝。如何針對“長江口二號古船”及其周圍環境的特殊性，制定最科學、最安全、最高效的整體打撈方案？為此，負責此次古船打撈任務的交通運輸部上海打撈局，組織技術團隊開展聯合攻關，採用世界首創的技術方案——“弧形梁非接觸文物整體遷移技術”。簡單地説，就是用修地鐵隧道的技術打撈古沉船。依賴大型高端設備的製造能力，這樣的高科技方案可以最大限度地保護水下文化遺產的原生性和完整性，保障文物安全。

該技術方案結合了核電弧形梁製造工藝、隧道盾構掘進工藝、沉管隧道對接工藝，並運用液壓同步提升技術、綜合監控系統等目前全球最為先進的高新技術。

最先進的技術方案有了，但由誰來製造這個打撈的“龐大抓鬥”？工程保障的“頂尖高手”需要具備以下幾點要求：一有大型製造裝備；二有場地和起吊設備；三要靠海，有碼頭。當然，還要有絕對的實力。這個總高約12米，總長度約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，焊接製造精度、機加工及裝配精度要求很高，屬於超大型高精度極限裝置，整個製造過程具有極大的挑戰性。

總包方交通運輸部上海打撈局和裝置設計方上海隧道工程有限公司走訪了很多家上海本地製造企業，最終選擇了上海電氣。

“上海電氣在核電領域積累的高端裝備技術能力，是最終能夠承擔這項特殊任務的關鍵。我們為非核的國家戰略項目服務，其意義是不僅是可以在這類大型裝備製造上積累更多經驗,更有利於拓展非核領域的發展空間。”談到如何接下這個項目，上海電氣核電集團有限公司黨委副書記、總裁邵建明一臉自豪。

據瞭解，該古沉船的打撈裝置包括三大部件：端板、弧形梁（管節）、發射架。弧形梁是打撈裝置中關鍵的運動部件，也是打撈起沉船的重中之重。負責項目技術設計的核電高級工程師張鳳武介紹：“把弧形梁穿過整個古沉船的底部，然後每一節的弧形梁進行連接，才能把整艘古沉船打撈出來。”

也就是説，是將頂進發射機架驅動22根巨型“弧形梁”穿過沉船底部，在古船底部形成一個巨大的弧形沉箱，該沉箱長達51米、寬19米、高9米，可以把古船及其附着的厚厚泥沙與海水“滴水不漏”地包裹起來，加上打撈設備的自身重量，沉箱總重量近1萬噸。沉箱出水後，為了順利護送古船到達黃浦江邊存放地，還為沉箱量身定製一艘“中部開口”的工程船，沉箱可以嚴絲合縫嵌入其敞開的中部。隨後，工程船將“懷抱”古船駛往目的地。

不斷創新帶來的不斷超越

在項目正式啓動前，核電集團需要做的是製造打撈裝置的試驗件及1：1等比例模擬試驗。來驗證這種設計理念能不能成功進行打撈。因此，試驗件至關重要。

這樣一個首台套裝置，對於上海電氣核電集團來説，沒有“前車之鑑”可以參考，在試驗件的製造過程中，所遇到的各種各樣難題可想而知。

首先是對加工設備、工藝和精度的要求近乎嚴苛。核電集團憑一台20米立車，硬是完成了打撈裝置中90%的關鍵零部件加工。通過這台大型極端車削加工中心設備以及配備的專用加工工裝，對打撈裝置的各個關鍵部件的裝配面、移動面和旋轉面等逐一展開了金加工。

對於超大型結構件，在大型平面和弧形裝置的焊接過程中，很容易產生焊接變形。核電集團發揮了自身的專業能力，通過計算機數值模擬焊接變形量，根據計算結果預留反變形尺寸；並設計製造了專用防變形工裝夾具進行約束；設計合理的焊接坡口、採用對稱焊等方法，控制了焊接變形。

針對大型迴轉工件的機加工，技術人員和立車班組集思廣益，攻克了一個又一個技術難關。如特別設計製造了大型工裝，解決工件加工底部的支撐問題；採用三維激光掃描多次反覆測量，根據相應測量數據，用幾十個液壓缸對工件進行找圓、找平；設計專用的連接工裝加強零件剛度，避免振刀現象；採用不同方法進行試加工，選取合適的機加工參數，保證加工精度。

在最後裝配的過程中，測量又是一大難題。最終決定採用全站儀、三維激光跟蹤儀等手段反覆確認調整，滿足了裝配要求。在輔助測量時，還採用了一些土辦法，比如常規對角尺寸測量採用拉鋼絲方式進行初步測量，提高工作效率。

然而，在後續正式產品的製造中，真正的難度是其中的“不確定性”。這台打撈裝置的打撈方式，不僅在中國，就是在國際上也屬首次。也就代表着很多事情都需要第一次嘗試。沒有完善的圖紙、沒有技術可參考，而是要邊設計、邊製造，在製造過程中發現問題再去優化設計，優化設計後反過來再改進製造，最終形成符合要求的產品。與常規產品相比，這項艱鉅任務的推進需要上海電氣不斷超越自我，讓技術攻關與“水下考古”比翼齊飛，彰顯“大國重器”的創新精神、硬核實力。

不負使命贏得的不負眾望

2021年10月，國務院辦公廳印發的《“十四五”文物保護和科技創新規劃》中，將“長江口二號”古船列入中國水下考古重大項目。該項目將為世界水下考古貢獻中國技術、中國經驗、中國方案。

作為項目參與者，上海電氣核電集團以服務國家戰略為己任，為了搶工期，加快了項目推進的腳步。當時，上核廠立車班組組長王昌元拿到圖紙後，卻犯了難。這個裝置以前從未見過，而且其中很多設計沒有考慮過機加工的要求，按照常規方案根本沒法進行。他憑藉着30多年的工作經驗，從機加工的角度，提出了很多有效的方法，包括一些連接方式、加強方式、支撐方式等，技術人員根據他的提議對設計進行優化。“這是個科研項目，本身就存在很多不成熟的地方。王師傅的寶貴建議對結構件的變形控制起到了相當大的作用。”古沉船打撈裝置項目經理王賓華坦言。

從開始計劃發運，項目團隊基本上是24小時連軸轉，不停地調試裝配、安裝各種系統，各方面工作都是全員一起上。最苦的時候是在最後的試驗件裝配，因為廠房高度有限，把裝配工作移到了露天。試驗件豎端板的時候，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的温度要比市區低很多。那日，天氣預報説是將有大風來襲，項目組收到訊息後，緊急召回所有人員對試驗件進行焊接斜支撐。因為這個面積差不多400平米的“大傢伙”迎風面太大，在沒有進行加固的情況下，後果可想而知。現場人員冒着冬日的寒雨熬到了凌晨兩三點，終於完成了試驗件的斜支撐。

經過重重考驗，這台試驗件在今年1月運抵長江口，不負眾望圓滿完成了等比例試驗。

根據項目進程，核電集團預計將在今年3季度完成所有產品的交付任務。打撈“長江口二號”古船的水下考古行動有望在今年年底完成。

古船一旦打撈出水，將被駛往位於上海楊浦濱江的上海船廠舊址1號船塢。未來，同樣修建於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。“長江口二號”古船博物館已被列為“十四五”上海市重大公共文化體育設施建設項目。屆時，考古人員將在這裏逐步揭開這艘古船的諸多身世之謎。