7月3日,全球最大的單口徑射電望遠鏡——500米口徑球麵射電望遠鏡(下簡稱FAST),在貴州平塘縣完成最後一塊反射麵單元的吊裝。至此,這個“觀天巨眼”的主體工程已完工。
柳工歐維姆公司此次承接了“天眼”的反射麵索網工程,反射麵索網可謂是“巨眼”的骨架。這“觀天巨眼”正是依靠索網的柔性伸縮來調整反射麵,實現對宇宙現象的對焦、定位及追蹤。
柔性索網織成“大鍋”
“有一位專家打了個比方,中國皮影戲的人偶,每個關節都很靈活,那是因為用了柔軟的線去控製。”歐維姆公司參與“天眼”工程施工的一位工程師這樣形容自己公司的傑作。
通俗地說,“天眼”的反射麵,由歐維姆用鋼索編織了一個整體形狀似大鍋、帶有孔洞的鋼索網,之後把一塊塊“鏡麵”填進這些孔洞,最終形成了“天眼”的發射麵。
“觀天巨眼”究竟強在哪?據專家介紹,幫助反射麵變位的2000多個液壓促動器,是通過伸縮實現精準定位、協同運動的。
“歐維姆做的反射麵索網,是實現反射麵精準定位、協同運動的關鍵。”歐維姆公司總經理助理、FAST項目歐維姆總調度張升華介紹說,現在國際上大多數射電望遠鏡,都是依靠機械式的齒輪推動“大鍋”(反射麵)轉向去定位追蹤星象,而FAST的最大創新,在於它的“大鍋”是用索網織成的,這口“大鍋”依靠柔性索網的伸縮,來協助反射麵變位,進而去聚焦、定位和追蹤。
施工“摸著石頭過河”
“要說這個項目難在哪?首先就是沒有什麼經驗可以借鑒。”參與FAST索suo網wang施shi工gong的de歐ou維wei姆mu一yi位wei工gong程cheng師shi介jie紹shao,柔rou性xing索suo網wang作zuo為wei支zhi撐cheng的de射she電dian望wang遠yuan鏡jing,國guo內nei外wai都dou沒mei有you太tai多duo的de現xian成cheng數shu據ju和he經jing驗yan可ke以yi借jie鑒jian,整zheng個ge索suo網wang的de結jie構gou分fen析xi,都dou得de靠kao歐ou維wei姆mu以yi及ji其qi它ta合he作zuo單dan位wei共gong同tong來lai摸mo索suo。
比如連接6670根主索的2225gejiedian,meigejiediandouyouyigezuobiao,nagedianyinggaizainagekongjianweizhi,bixuanzhaozuobiaoshigong,caikeyibaozhengzhenggesuowangdewending。zuobiaodewuchafanweimeiyoushujukecankao,zhinenggenjuzongtishejiyaoqiuzijimosuo。
“我們對某個瞬間的溫度、風載作細致分析,來計算誤差。”這位工程師說,按原理來說,計算時的溫度應該是20°,但施工現場不可能恒定在20°,也有可能是30°,所以就得反複計算修正,而2225個節點的計算量是非常大的。
張升華說,FAST的索網項目,對歐維姆來說幾乎是“摸著石頭過河”。例如,索網與反射麵單元件連接的上部節點盤,“一個節點有6個自由度。”張升華說,但這6個ge自zi由you度du不bu是shi隨sui意yi變bian動dong的de,有you些xie要yao約yue束shu,有you些xie不bu用yong,這zhe些xie運yun動dong軌gui跡ji都dou要yao滿man足zu索suo網wang的de變bian形xing要yao求qiu。為wei了le達da到dao這zhe樣yang的de控kong製zhi,歐ou維wei姆mu花hua了le兩liang年nian時shi間jian去qu研yan究jiu節jie點dian盤pan,最zui終zhong生sheng產chan出chu了le合he格ge的de產chan品pin。
數萬鋼索配件都有“身份證”
“索網中一共有6670根主索,2225根下拉索。而在這8895根索中,同樣的索不會超過10根。”張升華說,用來製作索網的索,長度在10米—13米之間。為了和反射單元嚴絲合縫,每根索的長度精度必須控製在正負1毫米範圍內。從出廠開始,索就必須平直運輸,不允許有任何彎折。為此,歐維姆還專門製作了運輸索的架子。
這8895根索,每一根都有它固定的位置和安裝順序,絕對不允許搞錯。為了精準定位,歐維姆對每一根索都製作了“身份證”,即係統識別號,通過識別號來追溯索的安裝位置和順序。而安裝整個索網,還有幾萬件的配件。這些配件是“一個蘿卜一個坑”,哪件安裝在哪,也絕對不允許搞措。為此,歐維姆還為這些配件都配備了識別號。
據介紹,歐維姆此次擔任的FAST反射麵索網工程,獲得了中國鋼結構協會科技進步特等獎,同時已被授權兩個發明專利。
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