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“天眼”FAST的骨架是怎样编成的?
发布时间:2016-07-11 来源:科技日报 滕继濮 【字号:  

  7月3日,全球最大单口径射电望远镜——500米口径球面射电望远镜(以下简称FAST),完成最后一块反射面单元的吊装。至此,“天眼”主体工程完工。利用柔性索网结构帮助反射面变位,为“天眼”一大亮点,其钢索网的编织是关键环节之一。

  近30个足球场大小的反射面由一块块反射面单元铺设完成。据中科院国家天文台FAST工程总工艺师王启明介绍,4450块反射面板单元是FAST望远镜的重要组成部分。反射面索网则是“巨眼”的骨架,技术人员用钢索编织了一个整体形状似大锅、带有孔洞的巨网,然后将一块块“镜面”嵌进这些孔洞,最终形成反射面。

  现在国际上大多数射电望远镜,都依靠机械式齿轮推动反射面转向定位追踪星象,而FAST则是依靠索网的柔性伸缩,帮助反射面实现对焦、定位与追踪。王启明说,帮助反射面变位的2000多个液压促动器是通过伸缩实现精准定位、协同运动的。这正是“天眼”的强大之处。

  骨架的编织并非易事。反射面索网工程承接单位柳工欧维姆公司总经理助理、FAST项目欧维姆总调度张升华说,“皮影戏的人偶每个关节都很灵活,那是因为用了柔软的线去控制。如果改为钢丝,那么人偶的活动恐怕就会变得僵硬。”

  “要说这个项目难在哪?首先就是没有什么经验可以借鉴。” 张升华介绍,比如连接6670根主索的2225个节点,每个节点都有一个坐标,也就是哪个点应该在哪一个空间位置,必须按照这个坐标施工,才可以保证整个索网的稳定。坐标的误差范围没有数据可参考,只能根据总体设计要求来自己摸索。

  再如,索网与反射面单元件连接的上部节点盘,一开始国家天文台并没有委托给欧维姆进行研究生产。然而,反射面的变位,与索网的伸缩息息相关,最终他们承担起了这个重任。“一个节点有6个自由度。”张升华说,但这6个自由度不是随意变动的,有些要约束,有些不用,这些运动轨迹都要满足索网的变形要求。为了达到这样的控制,该单位花了两年时间去研究节点盘,最终生产出了合格的产品。

  “索网中一共有6670根主索,2225根下拉索,而在这8895根索中,同样的索不会超过10根。”张升华说,用来制作索网的索,长度在10米—13米之间,长度、大小其实用肉眼根本分不出来。但是这8895根索,每一根都有它固定的位置、安装顺序,绝对不允许搞错、搞反,这就是FAST对索网工艺的要求。

  为了精益求精,欧维姆对每一根索都制作了“身份证”,即系统识别号,通过识别号来追溯索的安装位置和顺序。而安装整个索网,还有几万件的配件,这些配件都是“一个萝卜一个坑”,哪件安装在哪,也绝对不允许搞错,为此,这些配件也都配备了识别号。

  一根索差一毫米,累计下来就可能是几十毫米甚至更大的偏差。从出厂开始,索网的索就必须平直运输,不允许有任何弯折,为此,欧维姆还专门制作了运输索的架子。据介绍,欧维姆此次担任的FAST反射面索网工程,获得了中国钢结构协会科技进步特等奖,同时已被授权两个发明专利,下一步,欧维姆还将继续对索网的应力和位移进行监控。 

(责任编辑:侯茜)
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