科技日報記者 矯陽
北京市海淀區(qū)中國科學院北京新技術(shù)基地內(nèi)，有一座高達40米的實驗裝置，主體結(jié)構(gòu)由1萬多個鋼構(gòu)件組成，遠看像一座高塔。這是國家大科學裝置——“4秒電磁彈射微重力實驗項目”，被喻為航天領(lǐng)域“跳樓機”。
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驗項目”鋼結(jié)構(gòu)主體工程已竣工驗收，正在進行核心實驗裝置安裝。
(資料圖片僅供參考)
“4秒電磁彈射微重力實驗項目”，是中國科學院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心重點科研項目，為亞洲首例、世界第二例工程。該裝置通過電機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，最終實現(xiàn)模擬微重力、月球重力、火星重力等模式。
“實驗艙高速運行中軌道、電機連接板的平面度、平行度、垂直度、正對距離均需保持精準狀態(tài)。”中建二局安裝工程有限公司鋼結(jié)構(gòu)項目經(jīng)理李長龍說，這個標準對鋼結(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驗項目”裝置主體結(jié)構(gòu)通過1.6萬套高強螺栓拼接而成，“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)項目團隊堅持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)團隊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)，都需對位置進行重新校核，確保塔體嚴絲合縫。
“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)團隊采用多點間距離校準、三同心校準、鉛錘定點雙控等工藝，進行精度測量監(jiān)控，成功把安裝精度控制在2毫米以內(nèi)。
專家表示，該項目的建設(shè)經(jīng)驗，將為后續(xù)國內(nèi)千米落井裝置的關(guān)鍵技術(shù)驗證項目提供重要技術(shù)支持和施工保障。
據(jù)了解，由于航天發(fā)射成本巨大，過去我國空間實驗柜通常采用國外拋物線飛機等方式進行預試驗。4秒電磁彈射微重力實驗裝置以單次成本低、實驗機會多、便于人工干預等優(yōu)點，成為在地面模擬宇宙環(huán)境的絕佳實驗場所。項目建成后，將改寫我國空間實驗柜預試驗高成本、長周期的歷史。
