水库大坝深水环境检测修补载人潜水器与加固平台

该技术成果基于国家计划项目，由水利部交通运输国家能源局南京水利科学研究院牵头，并联合中船重工702研究所、杭州华能工程安全科技股份有限公司等组成研究团队。

▲技术原理

针对大坝深水环境探测、修补加固等特殊需求，形成面向大坝检测的潜水器技术解决方案，重点解决载人潜水器作业固定、水下定位、作业工具搭载、低能见度探测、安全防护、宽视野观察窗研制等，集成一台功能完备、性能达标的具有自主知识产权的大坝检测专用载人潜水器，并基于智能化辅助平台搭载适用于不同水环境和检测需求的设备。成果主要服务于水库大坝应急管理和高坝大库安全运行管理，提高溃坝灾害防控能力。

▲技术特点

（1）特性。300m级轻型载人潜水器，以观察和探测为主，以精细作业为辅。与无人潜水器相比，能够将领域内专家带至水下作业现场，最大限度发挥坝工专家主观能动性，提高判断准确率及工作效率；同时能够进行更精细作业，比潜水员作业深度大、时间长，并规避减压病。

（2）关键技术。①作业固定：基于潜水器自身固有设备实现水下固定，解决由于潜水器本体能源储备有限，无法为水下吸盘之类的大功率电动水下固定设备供电，且潜器有效负载低无法胜任如锚定设备之类的重物型固定设备的问题。②水下定位：针对高坝水库特殊环境，采用声学超短基线装置、浮标、惯性定位与物理标定相结合的方式进行。③作业工具搭载：研发了潜水器搭载机械手用于水下作业，以及水下示踪、水下清洗（附着物清理）及水下射钉等修补机具。④宽视野观察窗：能够为水下检修人员提供足够的视野观察角度，窗玻璃设计厚度90mm，球冠内半径755mm，开角90°。

（3）组成部分。①总体系统：总布置包括总体布置、载人舱舱内布置和总体性能；总体性能包括浮性和稳性；流体性能包括阻力性能和操纵性。②结构系统：载人舱球壳、观察窗、主压载水箱及可调压载水舱。③机械系统：主压载排水系统、可调压载注排水系统，并针对实际需求，形成了冲洗、示踪一体的专用作业工具。④电气系统：潜水器供配电分配设计、电缆连接布局，潜水器用水下灯、摄像机、DVL等选型。⑤控制系统：主要由综合信息显控子系统、航行控制子系统和水面监控子系统三部分组成。

▲技术指标

（1）最大工作深度300m；主尺度4.5m×2.5m×2.2m（长×宽×高）；载人耐压球壳为不锈钢材料，内径1.6m；90°玻璃球冠作为观察窗；空气中重量约6.6吨；有效负载50公斤。

（2）动力源38千瓦时（锂电池）；巡航速度1节，最大速度2节；载员2人；生命支持时间为2×8人时（正常），2×72人时（应急）；水下作业时间8h；探测速度600m²/h。

（3）推进系统含主推力器2个、垂向推力器4个、侧向推力器2个；作业系统含机械手2只（5功能开关+6功能主从）、工具篮1套 ；通信系统含水声电话、VHF无线电通讯；观察系统含前视多波束成像声呐1台、云台1台、水下高清摄像机2台、水下普通摄像机1台、水下照明灯6只（4只LED灯+2只灯阵）。

（4）导航定位为USBL主动定位、GPS+浮标辅助定位、流速计+避碰声呐应急安全装置（应急电池、应急抛载、应急浮标）。

▲应用范围及前景

适用于载人潜水器，应用在水利工程中，尤其是高坝水库领域，以观察和探测为主，以精细作业为辅。

载人潜水器样机已在某高坝水电站深水环境水下裂缝修补工程中取得试验应用，实现了专家实时诊断大坝复杂病害的目标，为高坝大库安全维护与处置决策提供了装备技术保障。项目研发的大坝检测修补专用工具成功应用于该水电站大坝坝前裂缝水下处理工程，该施工方法所用的设备具有工作效率高、可靠性强的特点。

▲持有单位信息