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“天眼”柔性骨架柳工歐維姆“智造”

2016-07-14 18:02 性質(zhì):轉(zhuǎn)載 作者:柳工 來(lái)源:柳工
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相比國(guó)際上機(jī)械齒輪推動(dòng)模式,其伸縮定位追蹤星象更精準(zhǔn) 7月3日,全球最大的單口徑射電望遠(yuǎn)鏡——500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡(下簡(jiǎn)稱FA...

相比國(guó)際上機(jī)械齒輪推動(dòng)模式,其伸縮定位追蹤星象更精準(zhǔn)

    7月3日,全球最大的單口徑射電望遠(yuǎn)鏡——500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡(下簡(jiǎn)稱FAST),在貴州平塘縣完成最后一塊反射面單元的吊裝。至此,這個(gè)“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”的反射面索網(wǎng)工程,反射面索網(wǎng)可謂是“巨眼”的骨架。這“觀天巨眼”正是依靠索網(wǎng)的柔性伸縮來(lái)調(diào)整反射面,實(shí)現(xiàn)對(duì)宇宙現(xiàn)象的對(duì)焦、定位及追蹤。


天眼索網(wǎng)安裝(劉丹丹 攝)

 柔性索網(wǎng)織成“大鍋”
     “有一位專家打了個(gè)比方,中國(guó)皮影戲的人偶,每個(gè)關(guān)節(jié)都很靈活,那是因?yàn)橛昧巳彳浀木€去控制。”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杰作。
  通俗地說,“天眼”的反射面,由歐維姆用鋼索編織了一個(gè)整體形狀似大鍋、帶有孔洞的鋼索網(wǎng),之后把一塊塊“鏡面”填進(jìn)這些孔洞,最終形成了“天眼”的發(fā)射面。
  “觀天巨眼”究竟強(qiáng)在哪?據(jù)專家介紹,幫助反射面變位的2000多個(gè)液壓促動(dòng)器,是通過伸縮實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位、協(xié)同運(yùn)動(dòng)的。
     “歐維姆做的反射面索網(wǎng),是實(shí)現(xiàn)反射面精準(zhǔn)定位、協(xié)同運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵?!睔W維姆公司總經(jīng)理助理、FAST項(xiàng)目歐維姆總調(diào)度張升華介紹說,現(xiàn)在國(guó)際上大多數(shù)射電望遠(yuǎn)鏡,都是依靠機(jī)械式的齒輪推動(dòng)“大鍋”(反射面)轉(zhuǎn)向去定位追蹤星象,而FAST的最大創(chuàng)新,在于它的“大鍋”是用索網(wǎng)織成的,這口“大鍋”依靠柔性索網(wǎng)的伸縮,來(lái)協(xié)助反射面變位,進(jìn)而去聚焦、定位和追蹤。
  
 施工“摸著石頭過河”
    “要說這個(gè)項(xiàng)目難在哪?首先就是沒有什么經(jīng)驗(yàn)可以借鑒?!眳⑴cFAST索網(wǎng)施工的歐維姆一位工程師介紹,柔性索網(wǎng)作為支撐的射電望遠(yuǎn)鏡,國(guó)內(nèi)外都沒有太多的現(xiàn)成數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)可以借鑒,整個(gè)索網(wǎng)的結(jié)構(gòu)分析,都得靠歐維姆以及其它合作單位共同來(lái)摸索。
  比如連接6670根主索的2225個(gè)節(jié)點(diǎn),每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有一個(gè)坐標(biāo),哪個(gè)點(diǎn)應(yīng)該在哪個(gè)空間位置,必須按照坐標(biāo)施工,才可以保證整個(gè)索網(wǎng)的穩(wěn)定。坐標(biāo)的誤差范圍沒有數(shù)據(jù)可參考,只能根據(jù)總體設(shè)計(jì)要求自己摸索。
  “我們對(duì)某個(gè)瞬間的溫度、風(fēng)載作細(xì)致分析,來(lái)計(jì)算誤差?!边@位工程師說,按原理來(lái)說,計(jì)算時(shí)的溫度應(yīng)該是20°,但施工現(xiàn)場(chǎng)不可能恒定在20°,也有可能是30°,所以就得反復(fù)計(jì)算修正,而2225個(gè)節(jié)點(diǎn)的計(jì)算量是非常大的。
  張升華說,F(xiàn)AST的索網(wǎng)項(xiàng)目,對(duì)歐維姆來(lái)說幾乎是“摸著石頭過河”。例如,索網(wǎng)與反射面單元件連接的上部節(jié)點(diǎn)盤, “一個(gè)節(jié)點(diǎn)有6個(gè)自由度?!睆埳A說,但這6個(gè)自由度不是隨意變動(dòng)的,有些要約束,有些不用,這些運(yùn)動(dòng)軌跡都要滿足索網(wǎng)的變形要求。為了達(dá)到這樣的控制,歐維姆花了兩年時(shí)間去研究節(jié)點(diǎn)盤,最終生產(chǎn)出了合格的產(chǎn)品。
  
 數(shù)萬(wàn)鋼索配件都有“身份證”
  “索網(wǎng)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(huì)超過10根。”張升華說,用來(lái)制作索網(wǎng)的索,長(zhǎng)度在10米—13米之間。為了和反射單元嚴(yán)絲合縫,每根索的長(zhǎng)度精度必須控制在正負(fù)1毫米范圍內(nèi)。從出廠開始,索就必須平直運(yùn)輸,不允許有任何彎折。為此,歐維姆還專門制作了運(yùn)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(duì)不允許搞錯(cuò)。 為了精準(zhǔn)定位,歐維姆對(duì)每一根索都制作了“身份證”,即系統(tǒng)識(shí)別號(hào),通過識(shí)別號(hào)來(lái)追溯索的安裝位置和順序。 而安裝整個(gè)索網(wǎng),還有幾萬(wàn)件的配件。這些配件是“一個(gè)蘿卜一個(gè)坑”,哪件安裝在哪,也絕對(duì)不允許搞措。為此,歐維姆還為這些配件都配備了識(shí)別號(hào)。
  據(jù)介紹,歐維姆此次擔(dān)任的FAST反射面索網(wǎng)工程,獲得了中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)科技進(jìn)步特等獎(jiǎng),同時(shí)已被授權(quán)兩個(gè)發(fā)明專利。
(辜麗娜  譚金紅  劉丹丹)

 

 

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