特刊/二航嶺南「建」功夫之三：抗浪取「芯」 穩如泰山
鹹濕的海風迎面撲來，廣東深汕小漠港防波堤項目施工海域，質檢人員正在進行水下水泥攪拌樁取芯檢測。「每一次取芯檢測都是一場與自然的博弈。」項目技術負責人茅兵海望着遠處翻湧的白浪說道。\文：黃琳
由中交二航局承建的小漠港防波堤項目總長3.6公里，採用沉箱直立式結構，沉箱基底需打設約28.1萬根水下水泥攪拌樁進行軟基處理，取芯檢測是質量把控的關鍵環節。但該海域風大浪急，全年施工窗口期僅5個多月，傳統取芯設備搭載在船上作業時，船體隨波浪搖擺，鑽頭難以保持垂直鑽進軌跡，芯樣易破碎，常需返工，效率低下。
2024年8月，項目專項組聯合中國海洋大學啟動校企研發。團隊梳理國內外相關技術後，鎖定波浪補償平台設計思路：通過傳感器實時監測船體運動數據，經算法計算後動態調節設備運動軌跡，以抵消波浪引起的位移。但該技術此前多用於船舶裝卸、海洋勘探，負載能力和響應速度無法直接滿足大型取芯裝備在風浪中的作業要求。
為適配海域條件，研發團隊結合取芯設備對動態穩定和毫米級定位精度的需求，創新採用三自由度運動平台。該平台如同攝影雲台，可多維度靈活調整，實時補償船體橫搖、縱搖和垂蕩，確保鑽頭始終保持穩定鑽進狀態。
平台落地的首要難題是功率與負載。取芯船發動機功率僅50千瓦，而平台帶動取芯設備作業時，瞬時負載峰值可達9噸，兩者落差巨大。純電或純液壓驅動均無法滿足要求。經過多輪負載模擬測試，團隊確定採用電-氣耦合動力系統：電動系統精準控制平台運動軌跡，氣動系統承擔靜態負載，通過智能分配模塊實現兩種動力無縫銜接，成功在50千瓦功率約束下完成約9噸的動態補償。
新平台確保作業窗口期延長50%
波浪補償平台裝船測試時，傳感器讀數頻繁跳動，甚至短暫信號丟失，導致取芯無法精準作業。排查發現，甲板、發動機等外部環境震動嚴重干擾傳感器。團隊隨即更換具備抗振動干擾功能的高精度光纖傳感器，並在底座加裝阻尼墊，反復測試後數據精度提升85%以上。
數據精度達標後，執行器精度控制又成新挑戰。平台核心部件、2.2米長的執行器需達到毫米級精度，底部0.1毫米誤差到頂端會放大3倍，足以使鑽頭偏離樁基。而高精度意味着高敏感性，海上鹽霧、溫度變化均可能影響穩定性。為此，團隊採用逆運動學原理重構控制邏輯，通過建立執行器運動數學模型，提前預判誤差放大效應並反向修正；同時在電-氣耦合系統中使用疊片彈簧與特種橡膠圈組合結構，既緩沖外部震動干擾，又將動力傳輸功率損耗控制在30%以內。
2025年5月，歷經9個月研發的「取芯專用」波浪補償平台正式投入使用。取芯裝備抗浪性由0.4米提升至0.8米，作業窗口期延長50%，取芯完整率從90%躍升至99%，樣本幾乎完美，作業效率翻番。
如今，取芯船上的質檢員們無懼風浪，檢測作業「穩如泰山」。「這套核心設備實現了100%國產化，待項目建成後，將為深汕特別合作區打造『世界一流汽車城』提供關鍵支撐。」茅兵海語氣中滿是自豪。 （特刊）
