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科技日报:FAST工程馈源支撑塔:步天歌观千垣万宿 举天眼探寰宇苍穹
来源:科技日报 作者:韩韡、何民 日期:2021-07-03 字号:[ ]
    日前,国家天文台研究团队利用“中国天眼”FAST望远镜在观测中取得的重要进展,正式发布了201颗新脉冲星的发现。
    筑大国重器探无垠宇宙,当年那场举世瞩目世界级天文科学研究重大工程——“中国天眼”工程(简称FAST)建设实践中,有这样一个攻坚克难、能打胜仗的战斗集体,与中国的天文工作者为项目建设添砖加瓦、并肩战斗,这便是中国能建规划设计集团华北院FAST馈源支撑塔工程项目设计团队,他们在陡崖悬壁间展开了前所未有的攻坚战;他们精诚协作共同组成FAST现场踏勘组,优化定位;他们潜心钻研做设计,精雕细琢绘蓝图。
    勇攀技术高峰
    馈源支撑塔承载并悬吊“中国天眼”工程的核心机构——馈源舱,有承载拉索系统、安装设备、自动爬塔机安装、旋转爬梯、配重、标志等多种功能,对整个工程来说至关重要。
FAST馈源支撑塔可谓“南天一柱”是工程设计的重头戏。馈源支撑塔设计不同于输电铁塔和建筑结构塔,它是世界最大单口径射电望远镜馈源舱的支撑结构塔,刚度、精度、功能及特殊要求高,没有可参考和活用的资料。
    为满足和实现国家天文台FAST工程的建设要求,华北院设计团队无论是馈源支撑塔,还是塔基;无论是附属设施,还是防雷接地;无论是安装钢索,还是导索;无论是6座支撑塔塔索联动,还是预防塔架位移;无论是防止塔架变形,还是防洪排水,均经过大量科学的分析、计算、论证,并多次进行可研方案修订、完善,最终提出FAST馈源支撑塔工程项目“特色长短腿”为主的设计方案。
    在馈源支撑塔设计中,华北院采用正四边形断面钢管塔,塔顶设置了5米×5米×5.5米的H型钢梁设备层,实现馈源支撑塔与驱动拉索的接口。塔登塔措施采用铁塔攀爬机,并设有旋转爬梯。依据6基塔位洼地地形、地貌及地层岩性特点,钢管塔和基础采用全方位长短腿和高低主柱基础相结合,有效减少塔基面和山体开方,保护周围林木植被和自然环境,力求经济效益和社会效益显著。
    20092011年间,华北院设计团队与国家天文台FAST研究人员共同组成现场踏勘组,攀岩化险、优化定位,确定各长短腿的位置;在某些技术难点问题上还组织行业技术专家开展专题论证,邀请华北院的全国工程勘察大师进行专题技术指导,并将技术指导意见贯彻于具体的设计工作中,出色完成了FAST馈源支撑塔工程项目设计任务,赢得了国家天文台的肯定。
    巾帼不让须眉
    在华北院FAST馈源支撑塔工程设计团队中有这样两位“花木兰”,一位是项目经理秦庆芝,另一位是主任工程师施菁华。
    秦庆芝,从事输电设计四十余年的老同志,年近六旬勇担FAST馈源支撑塔工程设计项目经理。自上任伊始,处事果断,雷厉风行,专业协调干脆利落,关键环节事必躬亲,沟通及时准确。“我和我的团队非常荣幸参与了FAST工程建设,结识了首席科学家南仁东和他的团队,并与他们精诚合作,共同对馈源支撑塔优化设计、攻克难关。馈源支撑塔的整体刚度;控制精度、塔索联动、功能及特殊要求非常高;没有可参考和借鉴的资料等等困难,本着高度使命感,我们在设计过程中创造条件、攻坚克难、优化方案、精心设计,实现了66索顺利联调一次升舱成功且稳定运行。”秦庆芝说。
    施菁华,毕业于清华大学结构专业、FAST馈源支撑塔设计的专业主设人。一副眼镜挂在清秀、文静略带羞涩的脸庞,可书卷气的她工作中却是充满了严谨、细致。“FAST工程台址处于岩溶洼地内,四周山峦环绕,中心低下,地形和地质条件比较复杂。而且地处深山,雨季绵长,蚊虫横飞,居住条件简陋,我们和国家天文台的科研工作者一起,经过数次现场考察、 大量数据分析,以及反复计算,在众多方案中确定了最优化方案。”施菁华说。
    正是由于秦庆芝、施菁华这样的领头人,那巾帼不让须眉之风采鼓舞、鞭策着设计团队每个成员。201673日上午10点,贵州省平塘县克度镇“大窝凼”洼地,伴随着隆隆的鞭炮声,全球最大的500米口径球面射电天文望远镜FAST工程,主动反射面4450块面板中的最后一块面板精准顺利安装在索网上,实现了主体建设的“合拢”,标志着拥有我国自主创新成果,走在世界科学前沿的国家重大科技基础设施建设项目的“观天巨眼”FAST主体工程顺利竣工,让中国拥有了最灵敏的“耳朵”。
    (科技日报网站2021年6月15日报道)
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