4秒電磁彈射微重力實(shí)驗(yàn)裝置項(xiàng)目位于中國科學(xué)院北京新技術(shù)基地內(nèi)，由北京建工旗下三建公司負(fù)責(zé)建設(shè)。這項(xiàng)工程高度達(dá)到40米，建筑面積卻僅有1274平方米，外形似一座高塔。

該項(xiàng)目運(yùn)行采用一種類似于炮彈造型的直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)艙體，以上拋下落方式來產(chǎn)生微重力環(huán)境，可以模擬微重力、月球重力、火星重力等。建成后將為載人航天大規(guī)模空間科學(xué)等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目提供地基短時(shí)微重力實(shí)驗(yàn)服務(wù)。

人類走向宇宙不僅是人要上天，種子、胚胎、動(dòng)植物、各種元素的物質(zhì)也需要通過載人航天設(shè)備走向宇宙。由于航天發(fā)射成本巨大，不可能無節(jié)制向宇宙中發(fā)射飛船來測(cè)試不勝枚舉的物質(zhì)。電磁彈射微重力實(shí)驗(yàn)裝置將成為在地面模擬宇宙環(huán)境的絕佳實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所。

要實(shí)現(xiàn)微重力環(huán)境，發(fā)射裝置被包裹在兩層六邊形鋼結(jié)構(gòu)中，其中內(nèi)塔鋼結(jié)構(gòu)用于連接電機(jī)設(shè)備，而外塔則是用來提升整體裝置的穩(wěn)定性。

“按照鋼結(jié)構(gòu)的國家規(guī)范，每兩段鋼結(jié)構(gòu)之間的安裝誤差控制在5毫米以內(nèi)就達(dá)標(biāo)，而這個(gè)項(xiàng)目1萬多個(gè)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件裝在一起的誤差不能超過2毫米。”北京建工三建鋼結(jié)構(gòu)工程師呂同魁說。

這對(duì)經(jīng)驗(yàn)豐富的項(xiàng)目經(jīng)理李世金而言是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。為保萬無一失，整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)從加工到安裝做到方案最優(yōu)化。首先所有構(gòu)件都要到專門的加工廠進(jìn)行精細(xì)加工，并特制了工裝床，對(duì)每一根鋼結(jié)構(gòu)的連接準(zhǔn)確性進(jìn)行初步校準(zhǔn)，隨后這些校準(zhǔn)的構(gòu)件還要上銑床進(jìn)行刨銑，將構(gòu)件打磨得分毫不差，再進(jìn)行預(yù)拼裝確保無誤后才會(huì)被編號(hào)逐層運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)。

為了保證整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)體系的分毫不差，所有的現(xiàn)場(chǎng)安裝全部采用螺栓與法蘭盤栓接形式，僅拇指粗細(xì)的高強(qiáng)螺栓就用了1.6萬余個(gè)。“栓接相比焊接有可調(diào)整的空間，人工作業(yè)很難保證一次成型，過程中需要不斷地調(diào)整鋼結(jié)構(gòu)位置，才能確保萬無一失。”項(xiàng)目總工程師徐瑩說。

考慮到安裝時(shí)的緊密性，該項(xiàng)目特別制作了0.5毫米和1毫米兩種墊片，并在鋼結(jié)構(gòu)兩端各留出2毫米的空間，確保鋼結(jié)構(gòu)之間能夠以最小的空隙塞到一起，再用螺栓和墊片對(duì)縫隙進(jìn)行填充。安裝時(shí)，該項(xiàng)目按照對(duì)稱安裝的方式，堅(jiān)持“先縱再橫最后斜”的原則，對(duì)每一層鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行安裝，確保安裝時(shí)塔體的變形最小，便于后期調(diào)整。

在整體安裝時(shí)，專業(yè)的測(cè)量設(shè)備也全面投用，逐層測(cè)量逐層糾偏，每連接一根鋼結(jié)構(gòu)都需要對(duì)位置進(jìn)行重新校核；另外，該項(xiàng)目還用了傳統(tǒng)的線墜兒方式。“整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)安裝完成后，我們?cè)陧敳坷?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。”李世金說。

要建成如此高精尖的實(shí)驗(yàn)裝置，技術(shù)手段要求極為苛刻。對(duì)呂同魁和徐瑩而言，職業(yè)生涯中沒碰到過要求如此高的工程。“我們這個(gè)工程雖然占地面積不大，但是為了保證鋼塔和設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，混凝土結(jié)構(gòu)也要細(xì)之又細(xì)。”徐瑩說。

整個(gè)項(xiàng)目為地下1層和地上8層，由于該項(xiàng)目要保持常年20攝氏度的溫度，而隨著高度升高，溫濕度必然發(fā)生細(xì)微的變化，這些自然環(huán)境中的變化對(duì)宇宙項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)來說有致命的影響。為此在主體結(jié)構(gòu)施工時(shí)，該項(xiàng)目每層都安裝了空調(diào)和通風(fēng)系統(tǒng)，可以說機(jī)電管線的安裝量不亞于一般的小型工建。

保溫除了需要空調(diào)，還需要結(jié)構(gòu)擁有極高的氣密性，為此整個(gè)高塔外圍的混凝土結(jié)構(gòu)厚度要達(dá)到50厘米，同時(shí)在混凝土外還貼上了3層總厚度達(dá)到25厘米的保溫層。“這種尺寸的保溫層根本買不到現(xiàn)成的，我們?nèi)慷疾捎枚ㄖ?，確保與主體緊密貼合，讓整個(gè)建筑的外圍結(jié)構(gòu)嚴(yán)絲合縫。”李世金說。

目前，在北京建工建設(shè)者努力下，該工程主體部分基本完成，并已順利通過四方驗(yàn)收，正在進(jìn)行收尾工作。該項(xiàng)目的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，也將為后續(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。

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