柳工歐維姆承接“天眼”反射面索網(wǎng)工程

7月3日，全球最大的單口徑射電望遠鏡——500米口徑球面射電望遠鏡(下簡稱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“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)的柔性伸縮來調(diào)整反射面，實現(xiàn)對宇宙現(xiàn)象的對焦、定位及追蹤。

柔性索網(wǎng)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(guān)節(jié)都很靈活，那是因為用了柔軟的線去控制。”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”填進這些孔洞，最終形成了“天眼”的發(fā)射面。

“觀天巨眼”究竟強在哪?據(jù)專家介紹，幫助反射面變位的2000多個液壓促動器，是通過伸縮實現(xiàn)精準(zhǔn)定位、協(xié)同運動的。

“歐維姆做的反射面索網(wǎng)，是實現(xiàn)反射面精準(zhǔn)定位、協(xié)同運動的關(guān)鍵。”歐維姆公司總經(jīng)理助理、FAST項目歐維姆總調(diào)度張升華介紹說，現(xiàn)在國際上大多數(shù)射電望遠鏡，都是依靠機械式的齒輪推動“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，來協(xié)助反射面變位，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?首先就是沒有什么經(jīng)驗可以借鑒。”參與FAST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鏡，國內(nèi)外都沒有太多的現(xiàn)成數(shù)據(jù)和經(jīng)驗可以借鑒，整個索網(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摸索。

比如連接6670根主索的2225個節(jié)點，每個節(jié)點都有一個坐標(biāo)，哪個點應(yīng)該在哪個空間位置，必須按照坐標(biāo)施工，才可以保證整個索網(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)計要求自己摸索。

“我們對某個瞬間的溫度、風(fēng)載作細(xì)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(yīng)該是20°，但施工現(xiàn)場不可能恒定在20°，也有可能是30°，所以就得反復(fù)計算修正，而2225個節(jié)點的計算量是非常大的。

張升華說，F(xiàn)AST的索網(wǎng)項目，對歐維姆來說幾乎是“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)點盤，“一個節(jié)點有6個自由度。”張升華說，但這6個自由度不是隨意變動的，有些要約束，有些不用，這些運動軌跡都要滿足索網(wǎng)的變形要求。為了達到這樣的控制，歐維姆花了兩年時間去研究節(jié)點盤，最終生產(chǎn)出了合格的產(chǎn)品。

數(shù)萬鋼索配件都有“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，同樣的索不會超過10根。”張升華說，用來制作索網(wǎng)的索，長度在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，索就必須平直運輸，不允許有任何彎折。為此，歐維姆還專門制作了運輸索的架子。

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(zhǔn)定位，歐維姆對每一根索都制作了“身份證”，即系統(tǒng)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(wǎng)，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(jù)介紹，歐維姆此次擔(dān)任的FAST反射面索網(wǎng)工程，獲得了中國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會科技進步特等獎，同時已被授權(quán)兩個發(fā)明專利。