作業深度超200米，“禹龍”號成大壩體檢新利器

突破100米級深水大壩安全保障技術壁壘，研製一款小型化載人潛水作業平台為大壩做水下“體檢”，是國家重點研發計劃“重大水利工程大壩深水檢測及突發事件監測預警與應急處置”項目的目標之一。

“我們先後完成了‘禹龍’號大壩深水檢測載人潛水器的方案設計、總裝建造、聯合調試和水池試驗，並在3個不同壩型的水庫進行了示範性應用試驗。其中，在錦屏一級水電站進行的試驗中，最大下潛作業深度超過200米。”“禹龍”號項目負責人、南京水利科學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諮詢會上，以中國工程院院士張建云為組長的專家組一致認為，“禹龍”號的研製，首次實現了水利水電行業深水複雜環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鍵技術，為高壩大庫安全維護與處治決策提供了裝備技術保障。

大壩水下檢測經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備搭載大壩工程師去大壩水下進行現場診斷，將有助於相關問題的解決。”國家能源局大壩監察中心總工張秀麗説。

而由南京水利科學研究院牽頭聯合中國船舶集團第七O二研究所等共同研發的“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工具，非常適合進行高壩大庫的檢測等工作。”“禹龍”號總設計師、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”大壩並沒有那麼簡單。蔡躍波指出，大壩深水環境下能見度極低，潛水器作業時還面臨着高速水流衝擊的挑戰，要在確保不碰撞壩體的前提下實現精準水下定位，是“禹龍”號研製過程中首先要解決的技術難題。

蔡躍波介紹説，由於水庫大壩建築物會對聲音產生強烈反射，僅靠傳統的聲學定位方式難以滿足大壩深水檢測載人潛水器的定位需求。為破解大壩深水環境下的定位難題，“禹龍”號潛水器項目團隊採用慣導、聲學定位、浮標定位與物理標定相結合的多信息融合技術，形成一套組合式定位裝置，實現精確定位。

在真實水庫環境條件下檢驗潛水器全系統及設備功能和人員操作適應性，是“禹龍”號潛水器研製過程中的重要一環。

位於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、導航、聲吶探測、水下清理及缺陷探測示蹤等多功能、多性能試驗，試驗結果達到預期目標。

順利完成水庫試驗“首秀”後，“禹龍”號在浙江新安江水電站開展了基於重力壩的潛水器水下作業試驗。2020年11月，“禹龍”號迎來了更大的挑戰，在雅礱江錦屏一級水電站開展大深度示範性應用試驗。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、附着物清理、噴墨示蹤、激光測距等作業任務。繼面板壩、重力壩試驗之後，又完成特高拱壩示範應用，充分表明‘禹龍’號適應能力廣、作業能力強。”蔡躍波介紹。