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作业深度超200米,“禹龙”号成大坝体检新利器
 

  

  突破100米级深水大坝安全保障技术壁垒,研制一款小型化载人潜水作业平台为大坝做水下“体检”,是国家重点研发计划“重大水利工程大坝深水检测及突发事件监测预警与应急处置”项目的目标之一。

  “我们先后完成了‘禹龙’号大坝深水检测载人潜水器的方案设计、总装建造、联合调试和水池试验,并在3个不同坝型的水库进行了示范性应用试验。其中,在锦屏一级水电站进行的试验中,最大下潜作业深度超过200米。”“禹龙”号项目负责人、南京水利科学研究院原副院长蔡跃波介绍。

  12月初,在雅砻江锦屏一级水电站召开的专家咨询会上,以中国工程院院士张建云为组长的专家组一致认为,“禹龙”号的研制,首次实现了水利水电行业深水复杂环境载人潜水检测装备从0到1的突破,攻克了大坝深水检测载人潜水器多项关键技术,为高坝大库安全维护与处治决策提供了装备技术保障。

  大坝水下检测经常会碰到的一个难题是,无人潜水器或者潜水员下潜拍回的照片,不一定是大坝工程师真正需要的,而懂大坝的工程师往往又不会潜水。

  “如果能有载人潜水设备搭载大坝工程师去大坝水下进行现场诊断,将有助于相关问题的解决。”国家能源局大坝监察中心总工张秀丽说。

  而由南京水利科学研究院牵头联合中国船舶集团第七O二研究所等共同研发的“禹龙”号潜水器就解决了这个难题。它长4.7米,宽度和高度都在2.4米左右,总重6.6吨,可搭载两位成员,设计最大潜水深度为300米。

  “‘禹龙’号具有90度开角的大直径球冠型观察窗,极大提高了观察视野及检测效率,搭载有专用的清洗及示踪工具,同时可模块化搭载三维成像、三维激光测距等作业工具,非常适合进行高坝大库的检测等工作。”“禹龙”号总设计师、中国船舶集团第七O二研究所研究员王磊介绍。

  然而,搭载工程师近距离“问诊”大坝并没有那么简单。蔡跃波指出,大坝深水环境下能见度极低,潜水器作业时还面临着高速水流冲击的挑战,要在确保不碰撞坝体的前提下实现精准水下定位,是“禹龙”号研制过程中首先要解决的技术难题。

  蔡跃波介绍说,由于水库大坝建筑物会对声音产生强烈反射,仅靠传统的声学定位方式难以满足大坝深水检测载人潜水器的定位需求。为破解大坝深水环境下的定位难题,“禹龙”号潜水器项目团队采用惯导、声学定位、浮标定位与物理标定相结合的多信息融合技术,形成一套组合式定位装置,实现精确定位。

  在真实水库环境条件下检验潜水器全系统及设备功能和人员操作适应性,是“禹龙”号潜水器研制过程中的重要一环。

  位于浙江绍兴的汤浦水库是“禹龙”号进行水库试验的第一站。汤浦水库大坝是一座面板坝,即用面板作防渗体设在上游坝面的土石坝。蔡跃波介绍,项目团队在汤浦水库进行了动力、姿态、导航、声呐探测、水下清理及缺陷探测示踪等多功能、多性能试验,试验结果达到预期目标。

  顺利完成水库试验“首秀”后,“禹龙”号在浙江新安江水电站开展了基于重力坝的潜水器水下作业试验。2020年11月,“禹龙”号迎来了更大的挑战,在雅砻江锦屏一级水电站开展大深度示范性应用试验。锦屏一级水电站大坝最大坝高305米,是目前世界上最高的双曲薄拱坝,蓄水深度超过200米。

  “11月12日,我和主驾驶员、高级工程师沈丹一起,搭乘‘禹龙’号下潜至200.7米深度,基本达到所在坝段的最底部,在该深度处完成了水下定位、附着物清理、喷墨示踪、激光测距等作业任务。继面板坝、重力坝试验之后,又完成特高拱坝示范应用,充分表明‘禹龙’号适应能力广、作业能力强。”蔡跃波介绍。

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