问题——高端海工核心部件曾受制约,深水施工“卡脖子”风险突出。
随着海上风电向深远海拓展、跨海桥梁等重大工程建设提速,海上打桩、稳桩成为关键环节。
打桩船的桩架需要在不同工况下快速、精准地抬升与俯仰,核心动力部件之一就是启闭油缸。
超大超长启闭油缸长期技术门槛高、可靠性要求严,过去在设计制造、关键工艺与配套应用等方面存在短板,部分领域依赖外部供给,工程装备自主可控能力受到掣肘。
原因——深水作业对“力量、精度、可靠性”提出极限要求,制造难点集中在超大尺寸下的形位控制与系统匹配。
海水越深,施工所需钢管桩越长、重量越大,桩架抬升和俯仰所需推力随之显著提升。
启闭油缸不仅要“推得动”,更要“推得稳、推得准”,且需适应海上风浪、盐雾腐蚀和连续高负荷运行。
业内人士指出,在超大尺度条件下,材料本身并非唯一难题,更具挑战的是加工与装配过程中因重力、应力释放等导致的微小弯曲与误差累积。
以此次研制的油缸为例,其活塞杆长度达24.6米,加工时易产生下垂与形变,若平直度控制不足,将直接影响桩架运动精度与作业安全。
影响——关键部件突破带动整船能力跃升,为深远海工程建设提供“硬支撑”。
据介绍,该启闭油缸由中国铁建大桥局牵头建造,缸径1.6米,活塞行程21米,完全伸出后总长度接近50米,额定推力达5000吨。
相关指标在重量、直径、长度、推力等方面达到全球领先水平。
更重要的是,它将服务于我国海洋工程的关键场景:在打桩船作业中,启闭油缸驱动桩架俯仰角度变化,实现精准定位与下放,可完成垂直桩、斜桩等多类型施工,并能在通过限高水域时调节桩架高度以保障通行效率。
配套能力提升后,装备可支持更深水域施工需求,进一步拓展海上风电、跨海桥梁等工程的施工边界与效率空间。
对策——以工艺装备与系统创新“双轮驱动”,把关键指标做实、把可靠性做强。
研发团队将“加工精度控制”作为突破口:在活塞杆加工方面,采用国内大型车磨一体设备,通过一次装夹完成精车、熔覆、精磨、抛光等工序,尽量减少多次装夹带来的误差叠加,最终将平直度误差控制在0.2毫米以内,折算为24米尺度上弯曲不超过两张纸厚度的量级。
在缸筒制造方面,运用超大缸筒加工成套装备,并采用多段拼接等工艺,使缸筒平直度误差控制在0.3毫米以内。
同时,围绕整船能效与稳定性,工程团队在“铁建大桥桩1”号上推进系统层面的优化:该船拟采用“DP+锚泊”双定位系统,旨在在复杂海况下将打桩精度控制在厘米级;动力系统配置超级电容作为备用与调节单元,用于平衡柴电系统负荷波动,提升能效与运行稳定性。
值得关注的是,项目在全球范围内首次探索将闭式能量回收系统应用于大型打桩船,将启闭油缸与电机动力单元及超级电容耦合,实现作业过程中的能量回收与再利用,减少传统液压系统中以热损方式散失的能量,提高综合经济性。
前景——从“单点突破”走向“体系能力”,深远海基础设施建设将获得更强装备保障。
业内普遍认为,海工装备竞争关键在于成套化、可靠性与工程化应用。
世界最大启闭油缸的研制成功,意味着我国在高端海工核心部件领域的供给能力与工程化水平进一步提升。
随着该油缸装配于“铁建大桥桩1”号并进入系统联调,后续若在实际海况中稳定验证,其经验有望向更多海工平台、海上风电施工装备及跨海通道建设装备延展,形成从关键部件到整船系统、再到工程应用的完整链条。
面向未来,深远海风电基地开发、海上综合能源与跨海交通网络建设需求持续释放,对大吨位、高精度、高效率海工装备的需求将更为迫切,自主创新的窗口期与应用场景将同步扩大。
从神话传说中的"定海神针"到现实中的超大启闭油缸,这一演变过程生动诠释了科技进步的力量。
当前,全球海洋经济蓬勃发展,深远海资源开发面临前所未有的机遇与挑战。
我国新研制的启闭油缸不仅填补了国内技术空白,更打破了国际垄断格局,充分展现了我国制造业的创新活力和竞争优势。
随着这一装备的投入使用,我国将在海洋工程、可再生能源开发等战略性产业中拥有更强的话语权,为建设海洋强国和实现碳达峰、碳中和目标提供有力支撑。
这正是中国特色社会主义制度集中力量办大事优势的又一次生动体现。