“禹龍”號成大壩體檢新利器 完成特高拱壩示范應(yīng)用

突破100米級深水大壩安全保障技術(shù)壁壘，研制一款小型化載人潛水作業(yè)平臺為大壩做水下“體檢”，是國家重點研發(fā)計劃“重大水利工程大壩深水檢測及突發(fā)事件監(jiān)測預(yù)警與應(yīng)急處置”項目的目標之一。

“我們先后完成了‘禹龍’號大壩深水檢測載人潛水器的方案設(shè)計、總裝建造、聯(lián)合調(diào)試和水池試驗，并在3個不同壩型的水庫進行了示范性應(yīng)用試驗。其中，在錦屏一級水電站進行的試驗中，最大下潛作業(yè)深度超過200米。”“禹龍”號項目負責(zé)人、南京水利科學(xué)研究院原副院長蔡躍波介紹。

12月初，在雅礱江錦屏一級水電站召開的專家咨詢會上，以中國工程院院士張建云為組長的專家組一致認為，“禹龍”號的研制，首次實現(xiàn)了水利水電行業(yè)深水復(fù)雜環(huán)境載人潛水檢測裝備從0到1的突破，攻克了大壩深水檢測載人潛水器多項關(guān)鍵技術(shù)，為高壩大庫安全維護與處治決策提供了裝備技術(shù)保障。

大壩水下檢測經(jīng)常會碰到的一個難題是，無人潛水器或者潛水員下潛拍回的照片，不一定是大壩工程師真正需要的，而懂大壩的工程師往往又不會潛水。

“如果能有載人潛水設(shè)備搭載大壩工程師去大壩水下進行現(xiàn)場診斷，將有助于相關(guān)問題的解決。”國家能源局大壩監(jiān)察中心總工張秀麗說。

而由南京水利科學(xué)研究院牽頭聯(lián)合中國船舶集團第七O二研究所等共同研發(fā)的“禹龍”號潛水器就解決了這個難題。它長4.7米，寬度和高度都在2.4米左右，總重6.6噸，可搭載兩位成員，設(shè)計最大潛水深度為300米。

“‘禹龍’號具有90度開角的大直徑球冠型觀察窗，極大提高了觀察視野及檢測效率，搭載有專用的清洗及示蹤工具，同時可模塊化搭載三維成像、三維激光測距等作業(yè)工具，非常適合進行高壩大庫的檢測等工作。”“禹龍”號總設(shè)計師、中國船舶集團第七O二研究所研究員王磊介紹。

然而，搭載工程師近距離“問診”大壩并沒有那么簡單。蔡躍波指出，大壩深水環(huán)境下能見度極低，潛水器作業(yè)時還面臨著高速水流沖擊的挑戰(zhàn)，要在確保不碰撞壩體的前提下實現(xiàn)精準水下定位，是“禹龍”號研制過程中首先要解決的技術(shù)難題。

蔡躍波介紹說，由于水庫大壩建筑物會對聲音產(chǎn)生強烈反射，僅靠傳統(tǒng)的聲學(xué)定位方式難以滿足大壩深水檢測載人潛水器的定位需求。為破解大壩深水環(huán)境下的定位難題，“禹龍”號潛水器項目團隊采用慣導(dǎo)、聲學(xué)定位、浮標定位與物理標定相結(jié)合的多信息融合技術(shù)，形成一套組合式定位裝置，實現(xiàn)精確定位。

在真實水庫環(huán)境條件下檢驗潛水器全系統(tǒng)及設(shè)備功能和人員操作適應(yīng)性，是“禹龍”號潛水器研制過程中的重要一環(huán)。

位于浙江紹興的湯浦水庫是“禹龍”號進行水庫試驗的第一站。湯浦水庫大壩是一座面板壩，即用面板作防滲體設(shè)在上游壩面的土石壩。蔡躍波介紹，項目團隊在湯浦水庫進行了動力、姿態(tài)、導(dǎo)航、聲吶探測、水下清理及缺陷探測示蹤等多功能、多性能試驗，試驗結(jié)果達到預(yù)期目標。

順利完成水庫試驗“首秀”后，“禹龍”號在浙江新安江水電站開展了基于重力壩的潛水器水下作業(yè)試驗。2020年11月，“禹龍”號迎來了更大的挑戰(zhàn)，在雅礱江錦屏一級水電站開展大深度示范性應(yīng)用試驗。錦屏一級水電站大壩最大壩高305米，是目前世界上最高的雙曲薄拱壩，蓄水深度超過200米。

“11月12日，我和主駕駛員、高級工程師沈丹一起，搭乘‘禹龍’號下潛至200.7米深度，基本達到所在壩段的最底部，在該深度處完成了水下定位、附著物清理、噴墨示蹤、激光測距等作業(yè)任務(wù)。繼面板壩、重力壩試驗之后，又完成特高拱壩示范應(yīng)用，充分表明‘禹龍’號適應(yīng)能力廣、作業(yè)能力強。”蔡躍波介紹。

(記者 唐 婷)