威廉希尔游戏优惠办理大厅:氢气做燃料火焰盘旋向上 冬奥会火炬里的“秘密”

氢气做燃料火焰盘旋向上 冬奥会火炬里的“秘密”
2021年02月05日 06:49 申博官网开户登入
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  火炬里的“秘密”

  因为亮眼的外形,北京冬奥会、冬残奥会火炬“飞扬”甫一亮相,就引来无数赞叹。

  评选火炬外观设计,最重要的标准是什么?为什么冬奥会火炬的配色是红色和银色?为什么要用氢气做火炬燃料?“飞扬”的研制过程中破解了哪些难题?

  就上述问题,参与火炬外观评选和“飞扬”研制过程的几位专家给出了答案。

  中国航天科技集团高级工程师韩宗捷

  用氢气做火炬燃料 还为火焰“上了色”

  韩宗捷介绍,研制“飞扬”的过程中,团队解决了火焰颜色与稳定性、高压储氢、氢能安全利用等多项技术难题。

  “火炬安全可靠性高,可抗风10级,可在极寒天气中使用,减压比高达几百倍。解决复杂难题的同时,兼顾了轻量化、小型化的要求。”

  新京报:为何会采用氢气作为燃料?

  韩宗捷:我们最主要的考虑是,氢气是最清洁环保的燃料,燃烧的时候产物只有水,没有二氧化碳,能实现完全的零排放能源。这是我们选取它作为燃料的主要原因。

  新京报:将氢气作为燃料,从研究到落实遇到了哪些难题?

  韩宗捷:研究的过程中,我们确实碰到了,也克服了很多难题。

  首先是火焰的颜色。大家都知道氢气的火焰在日光下是不可见的,是看不到的,这不能满足视觉和拍摄的需求。所以我们在研制的过程中,首先研发了一种可以调节氢气火焰颜色的配方,让它在日光下具有可见的火焰颜色。

  第二,火焰的稳定性问题。冬奥会的火炬传递过程中,会遇到很多高速风或者大风的环境。所以,我们解决了火炬在时速100公里的大风中的燃烧稳定性问题。

  第三,高压储氢问题,我们碰到的是一个大比例减压问题。大家知道在我们手持火炬的内部,空间是非常狭小的,在这样一个空间里面,我们要实现一个高达几百倍的大比例的减压,也是一个非常难的问题。所以,我们研制了一款轻量化小型化的氢气减压装置,来对高压的氢气进行减压。

  碳纤维专家黄翔宇

  “飞扬”破解了火炬高温制备中的诸多难题

  黄翔宇介绍,“飞扬”的外壳由碳纤维及其复合材料制造而成,呈现出了“轻、固、美”的特点,解决了碳纤维复合材料在极端条件下的应用瓶颈。

  “同时也破解了火炬外壳在1000℃高温制备过程中起泡、开裂的难题。”

  新京报:什么是碳纤维,它有什么特点?

  黄翔宇:碳纤维,顾名思义就是含碳的纤维。它的含碳量非常高,达到90%以上。要把一个纤维做成骨架上都是碳的,需要一个非常复杂的过程。

  碳纤维有什么特点?一是轻,密度只有钢的1/4,强度是钢的6-7倍,计算下来,碳纤维的比强度(强度除以密度)就是钢的20倍以上。所以说,“轻而强”是碳纤维的最大特点。同时,它又耐腐蚀耐各种环境,在很多特殊环境都可以使用,是一个高科技的产品。

  新京报:为什么想到把碳纤维用在冬奥火炬上?

  黄翔宇:以往的冬奥火炬,包括奥运会的火炬都是金属材料,这是传统的做法。我们冬奥组委提出一个概念,用新材料。我们觉得碳纤维有轻的特点,刚度又好,能够替代传统金属材料。

  但是这种方式也有难度,因为碳纤维要跟树脂复合做成复合材料,才能做出火炬的形状。复合材料一般都不耐火不耐温,要实现耐火耐温,对技术的要求非常高,就要在选用什么样的树脂,怎么样把它做成在工艺上面,有很多新的东西。这都是这一次我们研发火炬的时候,攻克的一个又一个的难关。所以“飞扬”的这把火炬,其实体现了很多科技元素。

  新京报:在制作火炬的过程中,运用新材料的方面有哪些创新?

  黄翔宇:第一个是它的编制。我们用的是三维编制的方法,用的是最先进的技术,能够编制出各种形状,而且按照设计师要求的尺寸编制出来。这是碳纤维成型当中的一个技术突破。

  第二是它的模具设计。成型模具的设计要用到组合型的模具,各种特殊设计的模具,这是为了解决不同曲面成型的要求。

  第三,就是选用了一种非常特殊的,可以耐高温的树脂。最后,树脂的成型技术也是专门为它开发的。有固化程序,传统的规划方法解决不了这个问题,要一步一步通过特殊的手段,让这种树脂做成的火炬头能够耐火耐温。

  火炬外观设计评审会评委鲁晓波

  评选火炬设计首要标准是体现冬奥精神

  鲁晓波介绍了火炬评审的标准,“首先,火炬的设计一定要体现北京冬奥会和冬残奥会的精神。”

  据了解,“飞扬”集中了很多高科技,为一些功能,比如未来大量的火炬传递提供了技术保证。“也就是体现了一种艺术和科技的有机融合。”

  新京报:火炬设计的最终评选标准是什么?

  鲁晓波:所有评委参加评审之前,冬奥组委已经设立了一些标准,概括起来有几个方面。

  首先,火炬的设计一定要体现北京冬奥会和冬残奥会的精神,我觉得这是最重要的。同时,还要体现北京的地域特点、中国风格。这是在内涵上,所有评委心中一个最重要的标准。

  其次,功能上,火炬设计要实现艺术和技术的高度融合,不但要保证功能的实现。比如造型上的祥云图案,往上延伸,逐渐向雪花图案的一个过渡,实际上就体现了人文北京的一种风格。

  此外,我觉得要考虑到奥林匹克精神的传承。因为在整个火炬的传递过程当中,这种沉浸式的奥林匹克精神的传递和体验,也是非常重要的。

  新京报:您觉得现在的火炬方案,优势在哪里?

  鲁晓波:这个方案,我觉得比较综合地体现了上述那几个方面的特点。一个是从精神上,整个火炬的造型非常简约,但是流动感很强。整个形式上,体现了现代的概念,很现代化。同时有一种飘逸的感觉。

  “飞扬”艺术性的造型非常独特,我觉得有别于过去奥林匹克运动会甚至国内外重大的体育赛事的火炬,有一定的独特性和差异性。

  另外,在文化内涵上,火炬下方的图案,从下方的祥云逐渐过渡到上方的雪花,我觉得这种过渡很自然,总体来讲比较大气和简约。

  在技术方面,“飞扬”也集中了很多高科技,为一些功能,比如未来大量的火炬传递提供了技术保证,这一系列东西我觉得都在设计方案上综合性地体现了出来。也就是体现了一种艺术和科技的有机融合。

  北京冬奥会火炬外观设计师李剑叶

  “飞扬”的火焰会像火龙一样盘旋向上

  李剑叶表示,“飞扬”的外观设计上,祥云传达吉祥的寓意,是2008年北京奥运会的延续;雪花表现冬奥会特征,是北京2022年冬奥会的创新。“火炬交接时,两支火炬的顶部可以紧密相扣,这既是设计上的奇妙创新,又象征着不同文明交流互鉴,让世界更加相知相融的冬奥愿景。”

  新京报:北京冬奥会火炬为什么叫“飞扬”,设计的整体理念是什么?

  李剑叶:这个火炬其实大家首先看到它特别具有动感,因为整个设计能让人感觉它从下往上没有一根是直线条,曲线也是具有变化的,主要也是为了寓意冬奥的精神,它非常具有动感,激情飞扬,所以最后火炬的名字也叫飞扬。

  火炬的色彩是红色渐变到银色,这两个主色象征了“纯洁的冰雪,激情的约会”,是冰和火相交融。整体有一个红色的主线,从顶部慢慢地下来,贯穿了整个火炬。线条本身非常动感,有点像赛道,也有山峦的感觉,也有点像长城,这暗示了主办地的环境。

  新京报:能否再介绍下冬残奥会火炬的设计理念和寓意?

  李剑叶:冬残奥会的火炬整体的外形跟冬奥的火炬是一样的,但是它的配色做了一个变化,成了金色和银色,代表了或寓意了辉煌和梦想,这是我们想表达的东西。

  冬残奥会的火炬在设计上还有一个小亮点,就是在整个火炬的最下方,我们围绕它整个这一圈有一个北京2022冬残奥的盲纹,它是一个小凸点,所以如果你摸到这个东西的话,就能读得出来:北京2022冬残奥会。

  新京报:国际奥委会执委会盛赞“飞扬”的设计,称它既有文化传承又有科技创新。你们是如何做到的?

  李剑叶:整个设计过程中,组委会的老师跟我们一块儿工作,给了我们不少启发。

  这个启发源于一片小树叶。我们当时看到一片树叶,它本身能够展示出来的那种美,和传统工业设计里头那种很规矩的美是完全不一样的,所以我们把这种自然的美抓取下来,然后放到火炬的设计中去。

  “飞扬”的燃烧方式也是特别创新的,传统的火炬燃烧就是一团火,我们的火焰是像火龙一样盘旋往上面走,火的大小可以通过一些设计的小细节去控制,从小慢慢到变大,所以到顶端的时候就会变得更有活力,然后整体我觉得是非常不一样的。

  B04-B05版采写/新京报记者 吴为

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