二、工程船的作用
1.航道建设
航道建设涉及疏浚、整治、维修、保持航道畅通等任务,需要使用多种工程船:使用航标船布放、维修航标,指明航道;挖泥船疏浚清淤,保持航道的深度,建设深水航道时加大挖深。如长江口深水航道建设中,使用大型耙吸挖泥船,将原来水深10米挖深至12.5米,使长江口航道通航的船舶载重量有很大提高,可满足第四代(4 000~5 000标准集装箱)集装箱船全天候通航,第五代(5 000~8 000标准集装箱)集装箱船及10万吨级散货船乘潮进港的要求。
使用打捞船、起重船等在航道内清障、打捞沉船,保持航道的有效断面。使用抢险救生船、打捞船、海洋拖船、起重船等对港口附近水域船舶的海难事故进行抢险救生。
使用清扫船、浮油回收船等清除航道及河流水面的油污、垃圾,保持航道河流水体的清洁卫生。
2.水上工程建设
主要有桥梁、水下隧道、码头泊位等水上工程的建设或水上安装。这些工程要使用到大型起重船、大件运输船舶(半潜船、大型海洋甲板驳)、打桩船、布缆船、铺管船等。有些码头泊位的建设,还要使用大型耙吸挖泥船、绞吸挖泥船充填造陆。如上海洋山港集装箱深水码头,就是在大、小洋山岛的基础上,充填部分岸线,造陆建成的。现在已成为世界上最大的集装箱运输港口。
我国桥梁、水下隧道建设,在20世纪末至21世纪初的20~30年间有了快速的发展,昔日天堑的长江上已经建起了50多座跨江大桥,我国的建桥大军又在波涛汹涌的海上建成了港珠澳大桥、青岛胶州湾跨海大桥、杭州湾跨海大桥、东海大桥、上海崇明岛桥隧、厦门海沧大桥、平潭海峡公铁两用大桥、湛江海湾大桥、舟山跨海大桥、大连星海跨海大桥等。其中,港珠澳大桥长55千米,是世界上最长的跨海大桥。它还包括一条连接两座人工岛、长6.7千米的世界最深水下隧道。
造桥和水下隧道工程,主要有桥墩、拉索桥立柱的安放和打桩固定,这需要使用起重船、打桩船,还要使用大型起重船吊装桥梁构件。如建设东海大桥时,使用起重量2×1 300吨的“四航奋进”号起重船和中铁大桥局的专用吊架,吊装1 900吨、1 700吨桥梁构件。使用挖泥船和整平船挖掘和平整水底隧道路径,并用大型起重船吊放数千吨的隧道管分段构件。
3.海上风电场建设
风力发电是一种清洁的绿色能源,是当前新能源发展的主要方向之一。风力发电通过一种风车型的发电机组发电,风车发电机发展很快,从3.2兆瓦到最近我国研制的最大单机容量已达16兆瓦,其叶片长约120米,叶轮直径242米,发电机轴心要安装在离基础高124~126米的立柱顶端才能安全地运转,很占地方。因此人们想到在海上建设风电场。海上风大,无树木、建筑物的阻挡衰减,而且有足够的空间安装。现在,我国海上风电场都陆续建成发电,已有相当规模并在迅速发展中。
建设海上风电场,即安装立于海上的风车发电机,其作业程序一般是先安装立柱和发电机组,再在现场吊装风车叶片,最后铺设电缆接线。要完成这些作业,就要使用海上工程船,即风电安装船(或平台),其特点是能定位,并提供稳定的安装环境,配置有大吊高(超过100米)的大型起重机。我国最初建成的东海大桥风电场装设了34台3.5兆瓦风车发电机组,就是使用了改装的甲板驳加特种起吊设备和起重量2 600吨的“四航奋进”号起重船安装。江苏如东潮间带风电场装设了21台2.38兆瓦、17台3兆瓦、20台2.5兆瓦风车发电机组,使用了中国船舶及海洋工程设计研究院设计的自升平台式和坐底式两型风电安装船。
4.水下工程建设和特殊水下作业
水下工程建设和特殊水下作业包括海上装备结构物的水下基础、水下模块、海底管系、锚系统的锚固设备、锚链等水下装置的安放、固定、接管、接电缆等水下作业,以及对特殊水下装置如对潜艇等开展保障、维修、事故救援等工程作业。此外,还包括对科学探测潜水器、深潜器作业实施保障、支援等作业。这都是挑战性极大的任务,需要使用潜水工作船、救生打捞船等工程船舶。船用设备属于高技术、高投入、高风险的产品,技术性能指标高。我国已建成新型深潜器母船,能支援、保障在世界上最深海沟进行探测试验的深潜器作业。在另一个前沿阵地,能进行深海油气田水下装置安放、固定、维护的深海潜水工作船的研发,也在稳步地进行。
5.海底光缆敷设
要举出一种既是科技前沿的发展方向,又与人们工作、学习、生活密切相关的行业,那么非互联网莫属。而互联网的核心设备之一,就是遍布世界三大洋底的海底通信电缆网络。敷设海底通信电缆网络主要任务是敷设海底电缆,这就需要使用布缆船,而互联网的维护、保养、修理也要使用布缆船。除互联网之外,许多国家都建设了军用海底通信系统。新中国的海底通信系统建设是从军用开始的,真正意义上的布缆船建造也是从军辅船开始的。我国加入国际海底电缆系统及后来的互联网,是从合作建设中国和日本海底电缆开始的,现在还承担着国际互联网东亚海区海底电缆网络片的维修保养任务。
6.海上油气田开发建设
海上油气田的开发建设是高投入、高风险、高科技,也是高回报的产业。从科技方面看,是集海上工程之大成的系统项目,涉及的工程内容有:超大构件、装置、模块的运送、吊装、安放、桩固、潜水作业,铺设长距离大口径油气管道、动力电缆及连接等,要使用到几乎所有重要的大型工程船。超大构件、设备的海上运送需要使用半潜船、大型海洋甲板驳;海上安放需要使用大型起重船、海洋拖船等;海上固定需要使用打桩船、潜水作业船等;大型模块海上吊装需要使用大型起重船;装置的海底构件安装和油气管道安装连接需要使用潜水作业船、铺管船、布缆船等工程船舶。
以东海自营区平湖油气田建设为例,该油气田海域水深约90米,采用管道输送油气,油气田装备有海底采油树、海底汇油管线、水深90米导管架固定采油平台(上面装设油气水分离装置和加压泵),岱山岛上建5万吨原油储存库、2万吨级原油装卸码头,原南汇县(已并入浦东新区)建天然气处理场。油田与岱山岛之间建直径10英寸海底输油管线360千米。油气田与天然气处理场之间建直径14英寸海底输气管线375千米。建设中除了陆上装置施工之外,在海上使用大型甲板驳运送导管架,使用大型起重船、大马力海洋拖船安放导管架主体,然后使用打桩船对导管架打桩固定;随后用大型起重船吊装上部结构和设备;使用能在100米水深作业的铺管船铺设一根输气管和一根输油管;海底采油树、海底汇油管线的安装以及接管,使用潜水工作船,与起重船配合作业。
总之,工程船是专业用于各类水上、水下工程建设的船舶,就如同陆地上的工程装备,如果缺少了它们,那么很多重大的工程就难以建成了。
在众多的船舶类型中,工程船是最具有特殊性的,类型多,并具有不同特点,本书中将分章对各类工程船加以阐述。