科技日報記者 矯陽

北京市海淀區(qū)中國科學(xué)院北京新技術(shù)基地內(nèi)，有一座高達(dá)40米的實(shí)驗(yàn)裝置，主體結(jié)構(gòu)由1萬多個鋼構(gòu)件組成，遠(yuǎn)看像一座高塔。這是國家大科學(xué)裝置——“4秒電磁彈射微重力實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目”，被喻為航天領(lǐng)域“跳樓機(jī)”。

8月25日，科技日報記者在現(xiàn)場了解到，“4秒電磁彈射微重力實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目”鋼結(jié)構(gòu)主體工程已竣工驗(yàn)收，正在進(jìn)行核心實(shí)驗(yàn)裝置安裝。

(資料圖片僅供參考)

“4秒電磁彈射微重力實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目”，是中國科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心重點(diǎn)科研項(xiàng)目，為亞洲首例、世界第二例工程。該裝置通過電機(jī)全程控制加速度過程，以“2秒彈射到40米高空再2秒回落”的方式來產(chǎn)生微重力和超重環(huán)境，最終實(shí)現(xiàn)模擬微重力、月球重力、火星重力等模式。

“實(shí)驗(yàn)艙高速運(yùn)行中軌道、電機(jī)連接板的平面度、平行度、垂直度、正對距離均需保持精準(zhǔn)狀態(tài)。”中建二局安裝工程有限公司鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目經(jīng)理李長龍說，這個標(biāo)準(zhǔn)對鋼結(jié)構(gòu)安裝精度極為苛刻，誤差要控制在2毫米內(nèi)，遠(yuǎn)超國家鋼結(jié)構(gòu)施工規(guī)范。

與普通鋼結(jié)構(gòu)工程有本質(zhì)上的區(qū)別，“4秒電磁彈射微重力實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目”裝置主體結(jié)構(gòu)通過1.6萬套高強(qiáng)螺栓拼接而成，“零焊接”“全螺栓”方式，讓常規(guī)施工方法和工藝難以保證。

如何破解精度控制難題？

李長龍帶領(lǐng)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)堅(jiān)持BIM技術(shù)先行，以亞毫米（1毫米以內(nèi)）的精度構(gòu)建可視化三維模型，對鋼結(jié)構(gòu)安裝全過程模擬，提前避免了與其他專業(yè)的沖突與碰撞。

在整體安裝時，除全面投用專業(yè)測量設(shè)備，逐層測量逐層糾偏外，技術(shù)團(tuán)隊(duì)還特別制作了兩種墊片，厚度分別為0.5毫米和1毫米。每連接一根鋼結(jié)構(gòu)，都需對位置進(jìn)行重新校核，確保塔體嚴(yán)絲合縫。

“整體鋼結(jié)構(gòu)安裝完成后，我們在頂部拉出8根0.5毫米的鋼絲繩，尾部綁上鉛墜，確保自上而下自然垂落，根據(jù)結(jié)構(gòu)與鋼絲繩的位置進(jìn)行最后的修正。”李長龍說。

為解決鋼結(jié)構(gòu)安裝精度及變形控制難，技術(shù)團(tuán)隊(duì)采用多點(diǎn)間距離校準(zhǔn)、三同心校準(zhǔn)、鉛錘定點(diǎn)雙控等工藝，進(jìn)行精度測量監(jiān)控，成功把安裝精度控制在2毫米以內(nèi)。

專家表示，該項(xiàng)目的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，將為后續(xù)國內(nèi)千米落井裝置的關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證項(xiàng)目提供重要技術(shù)支持和施工保障。

據(jù)了解，由于航天發(fā)射成本巨大，過去我國空間實(shí)驗(yàn)柜通常采用國外拋物線飛機(jī)等方式進(jìn)行預(yù)試驗(yàn)。4秒電磁彈射微重力實(shí)驗(yàn)裝置以單次成本低、實(shí)驗(yàn)機(jī)會多、便于人工干預(yù)等優(yōu)點(diǎn)，成為在地面模擬宇宙環(huán)境的絕佳實(shí)驗(yàn)場所。項(xiàng)目建成后，將改寫我國空間實(shí)驗(yàn)柜預(yù)試驗(yàn)高成本、長周期的歷史。

標(biāo)簽： 國家大科學(xué)裝置 航天領(lǐng)域 竣工驗(yàn)收 電磁彈射微重力實(shí)驗(yàn)