位于貴州省平塘縣的500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡
9月25日,世界最大的500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡(FAST)落成啟用儀式在貴州平塘隆重舉行,這個(gè)全球矚目的“天眼”終于睜開了眼睛。它眼望無數(shù)星辰,將人類探知宇宙奧秘的視野擴(kuò)大至宇宙邊緣,同時(shí)將在未來20-30年保持國際領(lǐng)先水平。
FAST背后凝聚了無數(shù)科學(xué)家和建設(shè)者的智慧和汗水,同樣也離不開武船人孜孜不倦的追求、堅(jiān)持不懈的努力。
武船承擔(dān)的反射面單元安裝工程即被公認(rèn)為是其建造過程中的三大難題之一。FAST工程4450塊反射面單元的安裝位置分布在口徑500米的球面索網(wǎng)、離地面高度4.3米-50米不等的空間節(jié)點(diǎn)盤上,吊裝空間跨度、幅度之大前所未有;反射面單元為鋁合金管件桁架結(jié)構(gòu),共計(jì)216種類型,分三角形和異形四邊形兩種形狀,在空中安裝過程中需嚴(yán)格控制反射面單元的變形和精度;反射面安裝過程中還與其他工程子系統(tǒng)存在干涉和成品保護(hù)問題等,這都需拿出一攬子解決辦法和措施。
今年7月3日上午11時(shí)45分,F(xiàn)AST最后一塊反射面單元成功吊裝,F(xiàn)AST主體工程順利完工。最后的吊裝技術(shù)十分尖端,與其他各塊間距為56毫米,每一個(gè)螺栓間距1毫米。長江日報(bào)記者曾見證了最后一塊反射面單元成功吊裝的全過程。反射面單元安裝提前工期一個(gè)月完工,且在歷時(shí)311天的施工中未發(fā)生一起安全事故,武船的質(zhì)量和信譽(yù)得到了業(yè)主和現(xiàn)場各方的高度評價(jià)。
8月底,F(xiàn)AST安裝工程如期進(jìn)行了竣工驗(yàn)收,并得到驗(yàn)收組的肯定和好評。
通過FAST安裝工程,全面提升了武船特種設(shè)備的安裝能力,目前已授權(quán)專利4項(xiàng),受理專利2項(xiàng),申報(bào)技術(shù)創(chuàng)新課題成果1項(xiàng)。
武船也因此獲得了中科院國家天文臺頒發(fā)的優(yōu)秀項(xiàng)目部、突出貢獻(xiàn)單位榮譽(yù)稱號。
周永和:創(chuàng)新設(shè)計(jì)制造多個(gè)吊裝神器
今年41歲的周永和,是武船集團(tuán)一名職工,從去年5月3日到今天,擔(dān)任世界最大單口徑射電望遠(yuǎn)鏡FAST反射面板的吊裝拼板工程的生產(chǎn)主管。500多個(gè)日夜,周永和吃住都在貴州平塘縣一個(gè)山溝里,精確拼接起40多萬塊反射面板,組合起一個(gè)真正的世界級工程。在這個(gè)領(lǐng)域,周永和算得上世界級工匠了。
剛開始,面對這個(gè)世界級的“大鏡子”,周永和也深感無從下手。因?yàn)樗莻€(gè)圓鍋形,直徑是最大的,面板又多,種類也多,首先考慮的是如何把每一塊面板順利、準(zhǔn)確、安全地安裝到位。
40多萬塊小反射面板組裝成規(guī)格不一的4000多塊大反射面板,其中單片最大面積約120平方米,最大重量超過1噸,由于強(qiáng)度低,還容易變形。把它們一個(gè)個(gè)起吊數(shù)十米高,空中運(yùn)送數(shù)百米,下落安裝,不能有一點(diǎn)磕碰污損,面板相互間的吻合誤差不能超過兩毫米,這簡直是一個(gè)前人從未領(lǐng)教過的挑戰(zhàn)。
吊裝方案確定后,吊裝設(shè)備的設(shè)計(jì)制造就是決定工程能否順利實(shí)施的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。周永和團(tuán)隊(duì)經(jīng)過反復(fù)討論、運(yùn)用多種工程軟件不斷校核,對多種新型設(shè)計(jì)進(jìn)行試制、試驗(yàn),最終完成了纜索吊、轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)車、中心小環(huán)梁、柔性吊裝系統(tǒng)等各種吊裝設(shè)備設(shè)計(jì)、制造及安裝器具的選型和采購任務(wù)。其中,主承力結(jié)構(gòu)采用屈服強(qiáng)度590MPa以上的HG70E鋼板,減輕吊裝設(shè)備自重,不對圈梁產(chǎn)生塑性變形等破壞性影響;采用新型液壓盤式制動器,使吊裝設(shè)備運(yùn)行中承載索不會松動、滑脫;創(chuàng)新設(shè)計(jì)的雙吊耳吊鉤可簡單快捷地實(shí)現(xiàn)反射面單元空中二次轉(zhuǎn)接;制造專用反射面單元吊具,用于反射面單元的吊裝精度及姿態(tài)調(diào)整。以上創(chuàng)新設(shè)計(jì)思路及成果使吊裝設(shè)備充分滿足了工程對其安全性、可靠性、可重復(fù)使用性的要求,被業(yè)主評價(jià)為完成安裝工作的一件神器。
當(dāng)時(shí)有一大難題:什么樣的整體吊裝模式才能夠完成這項(xiàng)工作?經(jīng)過反復(fù)討論試驗(yàn),周永和選擇用圓規(guī)模式進(jìn)行吊裝。
他們在FAST圓心的饋源艙位置修建一個(gè)環(huán)梁,作為圓規(guī)的中心支撐點(diǎn),在這只巨碗的碗邊架起一圈鋼梁軌道,在軌道上運(yùn)動的機(jī)車成為第二個(gè)支撐點(diǎn),兩個(gè)支撐點(diǎn)之間由兩根粗鋼纜連接。安裝的時(shí)候,反射面板首先被吊裝到圈梁軌道上,然后機(jī)車在圈梁軌道上轉(zhuǎn)動,把面板運(yùn)送到預(yù)定位置的纜索吊上,由纜索吊沿鋼纜吊裝到指定位置。
周永和介紹說:就是從中間牽一根線,然后沿著這個(gè)250米的半徑,畫一個(gè)圓,這樣的話,就能夠把4450塊面板準(zhǔn)確送到位。
FAST落成啟用后,周永和并沒有急于離開,仍堅(jiān)持在那里做最后的收尾和維護(hù)工作,從10月1日以來一天都沒有休息。周永和告訴記者,這次施工中遇到很多難題都被破解了,給我最大的啟示就是精細(xì)和創(chuàng)新,在施工時(shí)一定非常精細(xì)和精準(zhǔn),在方法和方式上一定要創(chuàng)新,只有二者完美結(jié)合,才能使工程更加精確到位。