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揭秘"祖国天眼"常检修维护:保养全靠"蜘蛛人"

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1月11,被誉【为】“祖【国】【天】眼”【的】500米口径球【面】射电望远镜(FAST)顺利通【过】【我】【国】验收,投入正式运【行】。

“祖【国】【天】眼”位【于】贵州省黔南布依族苗族【自】治州平塘县【的】喀斯特洼坑【中】,【是】世界最【大】单口径射电望远镜,其建设单位【为】祖【国】科【学】院【我】【国】【天】文台。

【对】【于】参观“祖【国】【天】眼”【的】【人】【们】【来】【说】,最深【的】印象莫【过】【于】它【那】巨【大】【的】反射【面】,俗称“【大】锅”。【这】口“【大】锅”呈球形,口径达500米、锅沿距离锅底高差150米、倾角近60°,其表【面】【是】厚度仅1毫米且开孔50%【的】铝合金【面】板。将【来】,如何【对】望远镜【的】【这】口“【大】锅”【进】【行】常【的】巡检维修【以】及清理,且【不】【能】损坏承重【有】限【的】反射【面】板?

随【着】“祖【国】【天】眼”【的】正式运【行】,由祖【国】科【学】院【我】【国】【天】文台【和】航空【工】业特飞【所】合【作】研制【的】“微重力蜘蛛【人】”设备【也】将投入使【用】,解决“【大】锅”【的】常维护【问】题。其【主】【要】采【用】【了】蜘蛛【人】体重(浮力)配重平衡技术,利【用】氦气球浮力抵消蜘蛛【人】【自】身【的】【大】【部】【分】体重,保证蜘蛛【人】【可】【在】“【大】锅”表【面】【行】走【和】【进】【行】相关检查维护【作】业,且【不】【会】【对】“【大】锅”造【成】损坏【以】及影响【到】FAST【的】正常观测。

【要】求【之】高

【不】【能】伤【了】【这】口“锅”

【还】【不】【能】影响观测

“微重力蜘蛛【人】”设备最【主】【要】【部】【分】【是】【一】【个】直径超7米【的】氦气球。圆球内【部】,设【有】隔层,【分】别注入【了】氦气【和】空气。

“氦气【主】【要】提供升力,【而】空气【的】存【在】【是】【为】【了】调节整【个】气囊内【部】【的】压力。因【为】【在】实际情况【中】,随【着】温度【可】【能】者高度【的】变化,气囊内压力【也】【会】【有】【所】变化。比如温度如果升高导致气囊压力超【过】安危阈值,【那】【就】【要】释放【一】【定】【的】空气【进】【行】降压。”航空【工】业特飞【所】【工】程技术【中】心技术【部】【部】【长】纪章辉表示,【一】般情况【下】,气囊【的】压力【都】【会】控制【在】安危范围内。

研【发】团队【之】【所】【以】选【用】【了】氦气【这】【种】轻质气体【来】【产】【生】设备【所】必需【的】净浮力,【是】因【为】“氦气【不】像氢气,易燃易爆。其密度【小】,属【于】惰性气体,常温常压【下】【不】【会】【产】【生】化【学】反应。”纪章辉解释,【作】业【时】,配合【着】相应【的】安危措施,氦气球将“吊”【起】【作】业【人】员让其【能】够【在】望远镜反射【面】【上】“飞檐走壁”。整【个】设备【能】够满足【一】名【成】【人】【在】“【大】锅”【上】【进】【行】正常【作】业【的】需求,其运【作】【的】基【本】原理【就】【是】靠浮力减轻【自】重,【从】【而】达【到】刚【好】适【用】【于】【作】业【面】【上】“【行】走”【的】平衡。

【他】表示,【在】正式【作】业【前】,【还】【会】称量【工】【作】【人】员【的】体重【和】气球【的】净浮力,然【后】调整配重重量,【以】达【到】“【大】锅”内【行】走【和】【作】业【的】平衡【要】求,设备【所】配置【的】水箱【也】属【于】配重【的】【一】【部】【分】。“如果【作】业【时】,【出】现极端情况,导致气球浮力【下】降,‘蜘蛛【人】’【可】拉【动】水箱【上】【的】阀门放水,恢复【之】【前】设备【的】平衡状态,【为】蜘蛛【人】迅速转移至安危【地】【方】争取【时】间。”

另外,“微重力蜘蛛【人】”【可】【以】【不】使【用】电【子】设备,维护检修【作】业【时】无电磁干扰,【不】【会】影响【到】FAST【的】正常观测,【而】且【也】【可】【以】达【成】【多】【个】“微重力蜘蛛【人】”【对】“【大】锅”【不】【同】【部】位【的】【同】【时】【作】业,【从】【而】提高【作】业效率。纪章辉表示,项目组【之】【前】【也】尝试【过】【长】臂索吊【可】【能】无【人】机,但因【不】易【定】位【和】体坛遂放弃。

研制【之】精

花半【年】【时】间试验

计算【出】设备配重公式

让“微重力蜘蛛【人】”【能】【在】“【大】锅”【上】“飞檐走壁”【进】【行】【作】业【的】背【后】,【是】【长】达半【年】【的】设计、试验【以】及计算。

纪章辉介绍,团队【从】2018【年】11月份【就】【到】达贵州考察“【天】眼”现场,并开始【进】【行】【前】期【可】【行】性论证。“【从】2019【年】2月【到】8月,【我】【们】【就】【作】【了】详细【的】设计、计算【以】及摸底试验,并开始【生】【产】制造。”【去】【年】10月,该设备正式被【我】【国】【天】文台验收。

【在】论证研制阶段,纪章辉及其团队【进】【行】【了】【有】限元【分】析,收集【了】“【天】眼”【所】【在】【地】【一】【年】【的】风速数据,计算并模拟试验【在】六【种】【工】况【下】,设备【的】运【作】情况,【同】【时】【还】【要】【分】析评估“【大】锅”【的】反射【面】板【和】【在】“【大】锅”内矗立【的】【多】【个】测量基墩【的】承载【能】力。“因【为】【我】【们】【在】将氦气球【下】【到】‘锅’【里】,【于】‘锅’内牵引移【动】【和】完【成】任务回收【时】,【都】【要】利【用】“【大】锅”边缘【的】转移平台【和】测量基墩架设索【道】,【所】【以】必须保证绳索【的】张力【不】【会】【对】【这】些辅助设施造【成】破坏。”

更重【要】【的】【是】,团队通【过】精密计算找【到】蜘蛛【人】【自】重及配重【和】氦气球浮力【之】间【的】平衡值,研究【出】适【用】【于】【不】【同】【人】(体重)【和】环境(温度、海拔高度)通【用】公式。“【这】【样】【我】【们】【在】实际操【作】【时】,【就】【可】【以】直接套【用】,【在】确【定】蜘蛛【人】【后】【作】【一】些配重【的】加减【就】【行】。”

当“微重力蜘蛛【人】”【进】入“【大】锅”开始【作】业【时】,通【过】基墩架设索【道】,整【个】设备将受【到】【不】【同】【方】向【三】条绳索【的】牵引,使蜘蛛【人】【的】【活】【动】集【中】【在】【一】【个】【三】角形范围内。“【这】【样】做更具稳【定】性且更【好】准确【定】位。”纪章辉解释。

蜘蛛【人】除【了】穿戴【好】防护设施外,手臂、膝盖、脚底等【都】【会】戴【上】减压板,避免压力【过】【大】【对】碰触【到】【的】反射【面】板造【成】损坏。特飞【所】【工】程技术【中】心试飞试验【部】【的】蜘蛛【人】谢洪源告知【了】【在】“【大】锅”内“【行】走”【的】“秘诀”:双脚撇开呈八字形,手指尖轻轻接触反射【面】板【以】助力向【前】。“【作】业【时】【还】【得】考虑【到】风速,如果现场监测达【到】【了】3米/秒,最【好】【作】停留体坛。”

据悉,考虑【到】整【个】望远镜及周边区域【对】电波宁静环境【的】【要】求,将【来】整【个】【作】业团队【还】将规范相关指令信息【的】传递,【多】使【用】标准统【一】【的】手势【可】【能】旗语,避免因使【用】【对】讲机【而】造【成】【对】望远镜【天】文观测【的】干扰。 华西【都】市报-封【面】货币闻

记者杨晨雷远东柴枫桔

“微重力蜘蛛【人】”设备

●由祖【国】科【学】院【我】【国】【天】文台【和】航空【工】业特飞【所】合【作】研制。

●采【用】蜘蛛【人】体重(浮力)配重平衡技术,利【用】氦气球浮力抵消蜘蛛【人】【自】身【的】【大】【部】【分】体重,保证蜘蛛【人】【可】【在】“【大】锅”表【面】【行】走【和】【进】【行】相关检查维护【作】业,且【不】【会】【对】“【大】锅”造【成】损坏【以】及影响正常观测。

(责任编辑:孙丹)

蜘蛛人;中国天;中国天眼;浮力;微重力

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最新评论
  • 留言时间:2020-02-26 05:36:49唐振汇 喜望 事业前途未卜,努力还要无数,拙以勤劳弥补,执着成就建树,幸福就在前路,只需勇敢追逐,艰难困苦征服,成功非你莫属,请你义无反顾!
  • 留言时间:2020-02-19 16:56:54郑诗瀚 盼望 事业前途未卜,努力还要无数,拙以勤劳弥补,执着成就建树,幸福就在前路,只需勇敢追逐,艰难困苦征服,成功非你莫属,请你义无反顾!
  • 留言时间:2020-02-20 05:55:25徐梦玲 顺祝 办事可左可右的时候,请一定站在左边,摸着良心去办;做事可深可浅的时候,请一定放到深处,带着深情去做!愿你一生:把好尺,握好度,事事如天助!
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