象山港大桥。
5月的象山港大桥下,船来船往,潮水翻涌,卷起一道道波纹。
再过4个月,到了开渔时节,则有千帆驶过。
繁忙的航道上,如何避免船舶撞击桥梁?
一项“刚柔匹配防船撞技术”提出破题之法,也攻克了桥梁防撞的世界难题。
这项技术的背后,汇聚的是宁波大学学者们30余年的潜心科研。
科研的路走得很漫长。
历经3代人的不断求索,仍在继续前行。
图说:王礼立接受国家自然科学二等奖颁奖现场。
5月4日下午,在宁波一家养老院里,记者见到了团队创始人王礼立教授。
近90岁高龄,王礼立仍然精神矍铄。
这么一个不断尝试新技术、破解世界难题的核心人物,想象中应该是严肃、说一不二的,但现实中的他十分儒雅。
采访过程中,他语速平缓,声音温和,但每句话都鞭辟入里,对于桥梁防撞涉及的每项技术、数据都如数家珍。
这项技术的灵感源自2002年初。
当时,船撞桥事故频发,防撞设备都是“刚性防护”——在桥墩周围建造钢铁或者其他坚硬的防护体,以减小桥梁损坏。
在这种情况下发生碰撞,虽然可以保护桥墩。但在撞击力大的情况下,则会船毁人亡,桥墩也会受损。
如何解决?业内没有统一的规范和标准,这是个国际性难题!
王礼立想到了从冲击动力学的角度入手,通过改变设备结构来破题。作为我国爆炸力学和冲击动力学领域的知名专家、宁波大学创校副校长,他对力学有着非常深厚的理论研究。
同样对这个问题感兴趣的,还有王礼立的大学好友,长期从事造船材料研究工作的陈国虞研究员。当时的他,任职于上海海洋钢结构研究所。
一位力学理论专家,一位船舶应用专家,两人一拍即合,誓要攻破这个世界难题,为国家排忧解难。
做了无数次的小型试验、画了数以万计的工程图,理论落地生根。
2002年下半年,有着“广东第一桥”之称的湛江海湾大桥防撞装置进入制造安装阶段,2007年6月底全部完成施工。
自此以后,湛江海湾大桥的桥墩穿上了“防护衣”,这件“防护衣”包含了数百上千个钢丝绳圈,可抵抗5万吨的船舶撞击。
这项技术不仅节约了工程投资近8000万元,而且经过近20年的实践证明,实现了全世界罕见的“三不坏”,也就是桥不坏、船不会坏、防撞装置也不坏。
此时,王礼立已年届七旬,早已过了退休年纪。
随着研发的深入,科研的接力棒陆续交到了宁波大学机械工程与力学学院杨黎明教授、王永刚教授等人的手中。
三代人带领宁大团队前后历经30余年,不断创新,研发出了刚柔匹配导向的桥墩防船撞技术、自适应、恒阻力耗能船舶拦阻技术等新技术,为象山港大桥、力洋港大桥、平潭海峡大桥、梅山红桥等八座大桥穿上“铠甲”戴上“护带”!
30年的科研路,道阻且长,布满荆棘。
“理论创新到技术落地本身就是一个坎。”谈起科研的难,现任宁波大学冲击与安全工程教育部重点实验室副主任王永刚教授感慨万分。
王永刚以团队研发的自适应技术举例,光这项技术上面的一个浮筒,就有上百种形状,需要进行数百次实验才能确定选用哪种。
如何实现刚柔匹配,太软会陷进去,太硬起不到防护效果;
如何优化空间,组成更好的结构;
……
一项技术的落地,需要数以万计的实验次数,一点点改进细节,克服技术型问题,组成整体。
技术的推进是一个不断改善,呕心沥血的过程。
研发难,验证研发成果也很难!
用柔性部件进行隔阻,就像“太极拳”的拳法一样,达到“四两拨千斤”的效果。
那么,如何证明撞击力降低了?需要理论、实验、数字模拟技术三方论证。
甚至,要进行实船撞击实验。
由杨黎明牵头进行的象山港大桥防护项目,就进行了实船撞击实验,这也是全球首次桥墩防撞装置实船撞击实验。
不同于日常的小型实验,实船撞击实验可谓是举步维艰。
一艘自重250吨的海船,本身造价不菲,运用到新技术上做实验,则有可能会被撞坏。如何说服船主接受实验,很难。
其次,实船实验需要自己建桥墩,而项目还未落地,研究团队没有经费,如何筹集建桥墩的经费,难上加难。
这些难题摆在眼前,杨黎明愁得茶不思饭不想,快急白头了。
幸而,时任宁波大学副校长的冯志敏全力支持,在各方的共同努力下,想尽办法解决了难题。
2011年8月28日,一艘自重250吨,载重量400吨的轮船,以不同的速度和角度,撞向宁波象山白墩港大桥的一个防撞墩。
1次、2次、10次……船头随波滑开,沿防撞装置边沿顺畅驶离桥墩,船体没有损坏,防撞装置基本完好,桥墩毫发无损。
经过实验数据证明,船对桥墩的撞击力比原来削减了50%到75%。
“没有想到效果这么好!”实验现场,特意从南京赶来的中国工程院院士、渡河(海)工程专家王景全惊叹道。
自此以后,王景全院士给予团队全力支持。
如今,团队最新研发的智能潜浮式船舶拦阻新技术与装备,已与港珠澳大桥管理局达成战略合作,未来将大有作为。
海上的一片片浪花见证着数十年日日夜夜的技术攻关,也一次次挑战着科研团队的智慧和勇气。
先进的技术,向来“生长”艰难。
逆风向前,宁大团队仍在科研的道路上砥砺前行!
甬派客户端记者 胡琳芸 通讯员 洪松