这个有点像跳楼机,它通过电机全程控制加速度过程,以“2秒弹射到40米高空再2秒回落”的方式来产生微重力和超重环境,最终实现模拟微重力、月球重力、火星重力等模式。

该工程融合了建筑安装和机械加工相关技术标准要求,施工技术与质量标准要求极高,常规施工方法和工艺难以保证。项目内塔采用正六边形双层钢支撑筒结构,内塔外层为轨道塔,内层为电机塔,“双塔”地下3米,地上37.026米,总高为40.026米。由6根钢柱支撑,分布在不同直径的圆上。电机塔与轨道塔钢结构构件加工、制作及安装过程中与普通钢结构工程有本质上的区别。

4秒电磁弹射微重力实验项目装置主体结构通过1.6万套高强螺栓拼接而成,施工现场采取“零焊接”、“全螺栓”方式,施工难度大,要求一千多根构件组合成的空间几何体及近千块连接板的平面度、平行度、垂直度、正对距离均小于2毫米。
因此中建二局安装工程有限公司钢结构项目经理李长龙带领项目团队坚持BIM技术先行,以亚毫米(1毫米以内)的精度构建可视化三维模型,对钢结构安装全过程模拟,提前避免了与其他专业的冲突与碰撞。
在整体安装时,除全面投用专业测量设备,逐层测量逐层纠偏外,技术团队还特别制作了两种垫片,厚度分别为0.5毫米和1毫米。每连接一根钢结构,都需对位置进行重新校核,确保塔体严丝合缝。
“整体钢结构安装完成后,我们在顶部拉出8根0.5毫米的钢丝绳,尾部绑上铅坠,确保自上而下自然垂落,根据结构与钢丝绳的位置进行最后的修正。”李长龙说。
为解决钢结构安装精度及变形控制难,技术团队采用多点间距离校准、三同心校准、铅锤定点双控等工艺,进行精度测量监控,成功把安装精度控制在2毫米以内。

作为一种地基微重力实验设施,工程采用直线电机驱动实验舱体,以上抛下落方式来产生微重力环境,通过规划电机的运动过程,可以模拟微重力、月球重力、火星重力以及匀速运动等几种模式,可用于地基微重力实验,是亚洲首例、世界第二例工程,同时也是“千米落井装置”的关键技术验证项目,国内尚无相关工程经验可供参考。

目前,该装置达到了4秒微重力时间、10μg微重力水平、过载加速度不超过5g、实验间隔不大于10分钟的水平,实验效率可以达到每天近百次实验的频率,准备时间1-2天,还是不错的,当然微重力时间还是太短了,中国科学院空间应用工程与技术中心正在规划建设(20秒)电磁弹射微重力实验装置,力争实现微重力时间20s、载荷500kg的目标。