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2月4日上午,位于貴州平塘的500米口徑球面射電望遠鏡(FAST)安裝了最后一根鋼索,索網(wǎng)制造和安裝工程結(jié)束。這意味著FAST的支撐框架建設完成,進入了反射面面板拼裝階段。
FAST是世界在建的最大射電望遠鏡,借助天然圓形溶巖坑建造。FAST的反射鏡邊框是1500米長的環(huán)形鋼梁,而鋼索則依托鋼梁,懸垂交錯,呈現(xiàn)出球形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
索網(wǎng)結(jié)構(gòu)是FAST主動反射面的主要支撐結(jié)構(gòu),是反射面主動變位工作的關鍵點。索網(wǎng)制造與安裝工程也是500米口徑球面射電望遠鏡工程的主要技術(shù)難點之一,其關鍵技術(shù)問題主要包括:超大跨度索網(wǎng)安裝方案設計、超高疲勞性能鋼索結(jié)構(gòu)研制、超高精度索結(jié)構(gòu)制造工藝等。而索網(wǎng)工程的順利完成,意味著FAST工程已經(jīng)在上述關鍵技術(shù)難點方面實現(xiàn)實質(zhì)性突破。
FAST索網(wǎng)結(jié)構(gòu)直徑500米,采用短程線網(wǎng)格劃分,并采用間斷設計方式,即主索之間通過節(jié)點斷開。索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的一些關鍵指標遠高于國內(nèi)外相關領域的規(guī)范要求:例如,主索索段控制精度須達到1毫米以內(nèi),主索節(jié)點的位置精度須達到5毫米,索構(gòu)件疲勞強度不得低于500MPa。整個索網(wǎng)共6670根主索、2225個主索節(jié)點及相同數(shù)量的下拉索。索網(wǎng)總重量約為1300余噸,主索截面一共有16種規(guī)格,截面積介于280—1319平方毫米之間。由于場地條件限制,全部索結(jié)構(gòu)須在高空中進行拼裝。
索網(wǎng)采取主動變位的獨特工作方式, 即根據(jù)觀測天體的方位,利用促動器控制下拉索,在500米口徑反射面的不同區(qū)域形成直徑為300米的拋物面,以實現(xiàn)天體觀測。
FAST索網(wǎng)是世界上跨度最大、精度最高的索網(wǎng)結(jié)構(gòu),也是世界上第一個采用變位工作方式的索網(wǎng)體系。其技術(shù)難度不言而喻,需要攻克的技術(shù)難題貫穿索網(wǎng)的設計、制造及安裝全過程。僅以高應力幅鋼索研制為例,F(xiàn)AST工程對拉索疲勞性能的要求相當于規(guī)范規(guī)定值的2倍,國內(nèi)外均沒有可借鑒的經(jīng)驗或資料作為參考。其研制工作經(jīng)歷了反復的“失敗—認識—修改—完善”過程,最終歷時一年半時間才完成技術(shù)攻關。所取得的成果已經(jīng)在國際專家評審會上得到國外專家組的認可,成功在FAST工程上得到應用。隨著索網(wǎng)諸多技術(shù)難題的不斷攻克,形成了12項自主創(chuàng)新性的專利成果,其中發(fā)明專利7項,這些成果對我國索結(jié)構(gòu)工程水平起到了巨大的提升作用。
(原載于《科技日報》 2015-02-05 01版)
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