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揭秘“中国天眼”日常检修维护:保养全靠“蜘蛛人”

保养这口“锅”全靠悬吊“蜘蛛人”

揭秘“中国天眼”日常检修掩护特殊设置设备摆设

1月11日,被誉为“中国天眼”的500米口径球面射电千里镜(FAST)顺利经由过程国家验收,投入正式运行。

“中国天眼”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,是天下最大年夜单口径射电千里镜,其扶植单位为中国科学院国家天文台。

对付参不雅“中国天眼”的人们来说,最深的印象莫过于它那伟大年夜的反射面,俗称“大年夜锅”。这口“大年夜锅”呈球形,口径达500米、锅沿间隔锅底高差150米、倾角近60°,其外面是厚度仅1毫米且开孔50%的铝合金面板。未来,若何对千里镜的这口“大年夜锅”进行日常的巡检维修以及清理,且不能毁坏承重有限的反射面板?

跟着“中国天眼”的正式运行,由中国科学院国家天文台和航空工业特飞所相助研制的“微重力蜘蛛人”设备也将投入应用,办理“大年夜锅”的日常掩护问题。其主要采纳了蜘蛛人体重(浮力)配重平衡技巧,使用氦气球浮力抵消蜘蛛人自身的大年夜部分体重,包管蜘蛛人可在“大年夜锅”外面行走和进行相关反省掩护功课,且不会对“大年夜锅”造成毁坏以及影响到FAST的正常不雅测。

要求之高

不能伤了这口“锅”

还不能影响不雅测

“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,分手注入了氦气和空气。

“氦气主要供给升力,而空气的存在是为了调节全部气囊内部的压力。由于在实际环境中,跟着温度或者高度的变更,气囊内压力也会有所变更。比如温度假如升高导致气囊压力跨越安然阈值,那就要开释必然的空气进行降压。”航空工业特飞所工程技巧中间技巧部部长纪章辉表示,一样平常环境下,气囊的压力都邑节制在安然范围内。

研发团队之以是选用了氦气这种轻质气体来孕育发生设备所必需的净浮力,是由于“氦气不像氢气,易燃易爆。其密度小,属于惰性气体,常温常压下不会孕育发生化学反映。”纪章辉解释,功课时,共同着响应的安然步伐,氦气球将“吊”起功课职员让其能够在千里镜反射面上“飞檐走壁”。全部设备能够满意一名成人在“大年夜锅”长进行正常功课的需求,其运作的基滥觞基本理便是靠浮力减轻自重,从而达到刚好适用于功课面上“行走”的平衡。

他表示,在正式功课前,还会称量事情职员的体重和善球的净浮力,然后调剂配重重量,以达到“大年夜锅”里手走和功课的平衡要求,设备所设置设置设备摆设摆设的水箱也属于配重的一部分。“假如功课时,呈现极度环境,导致气球浮力下降,‘蜘蛛人’可拉动水箱上的阀门放水,规复之前设备的平衡状态,为蜘蛛人迅速转移至安然地方争取光阴。”

别的,“微重力蜘蛛人”可以不应用电子设备,掩护检修功课时无电磁滋扰,不会影响到FAST的正常不雅测,而且也可以实现多个“微重力蜘蛛人”对“大年夜锅”不合部位的同时功课,从而前进功课效率。纪章辉表示,项目组之前也考试测验过长臂索吊或无人机,但因不易定位和察看遂放弃。

研制之精

花半年光阴试验

谋略出设备配重公式

让“微重力蜘蛛人”能在“大年夜锅”上“飞檐走壁”进行功课的背后,是长达半年的设计、试验以及谋略。

纪章辉先容,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,我们就作了具体的设计、谋略以及摸底试验,并开始临盆制造。”去年10月,该设备正式被国家天文台验收。

在论证研制阶段,纪章辉及其团队进行了有限元阐发,网络了“天眼”所在地一年的风速数据,谋略并模拟试验在六种工况下,设备的运作环境,同时还要阐发评估“大年夜锅”的反射面板和在“大年夜锅”内屹立的多个丈量基墩的承载能力。“由于我们在将氦气球下到‘锅’里,于‘锅’内牵引移动和完成义务收受接收时,都要使用“大年夜锅”边缘的转移平台和丈量基墩架设索道,以是必须包管绳索的张力不会对这些帮助举措措施造成破坏。”

更紧张的是,团队经由过程周详谋略找到蜘蛛人自重及配重和氦气球浮力之间的平衡值,钻研出适用于不合人(体重)和情况(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“大年夜锅”开始功课时,经由过程基墩架设索道,全部设备将受到不合偏向三条绳索的牵引,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。

蜘蛛人除了穿着好防护举措措施外,手臂、膝盖、脚底等都邑戴上减压板,避免压力过大年夜对碰触到的反射面板造成毁坏。特飞所工程技巧中间试飞试验部的蜘蛛人谢洪源见告了在“大年夜锅”内“行走”的“法门”:双脚撇开呈八字形,手指尖轻轻打仗反射面板以助力向前。“功课时还得斟酌到风速,假如现场监测达到了3米/秒,最好作停顿察看。”

据悉,斟酌到全部千里镜及周边区域对电波宁静情况的要求,未来全部功课团队还将规范相关指令信息的通报,多应用标准统一的手势或旗语,避免因应用对讲机而造成对千里镜天文不雅测的滋扰。 华西都会报-封面新闻

记者杨晨雷远东柴枫桔

“微重力蜘蛛人”设备

●由中国科学院国家天文台和航空工业特飞所相助研制。

●采纳蜘蛛人体重(浮力)配重平衡技巧,使用氦气球浮力抵消蜘蛛人自身的大年夜部分体重,包管蜘蛛人可在“大年夜锅”外面行走和进行相关反省掩护功课,且不会对“大年夜锅”造成毁坏以及影响正常不雅测。

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