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揭秘北京冬奥会开幕式上“冰五环”的航天设计

揭秘北京冬奥会开幕式上“冰五环”的航天设计

2022年02月05日 19:31 来源:雷竟技平台 参与互动参与互动
揭秘北京冬奥会开幕式上“冰五环”的航天设计
    北京冬奥会开幕式上的冰五环 中国航天科技集团一院 供图

  中新网北京2月5日电 (王海露 马帅莎)在北京冬奥会开幕式上,奥运五环的出场和展示让人印象深刻。瀑布从天而降凝结成冰,近3层楼高的冰立方徐徐升起,绚丽的激光打在冰立方上雕刻出晶莹剔透的五环。这一环节背后蕴含中国航天科技集团一院冬奥团队的精心设计。

  跟火箭一样既坚又轻

  据介绍,冰五环的结构特点是异形、大跨距、低刚度,它的设计和火箭研制异曲同工,对重量和精度要求都非常苛刻。相关团队参照航天结构设计的方法,为五环研制了“骨骼”铝合金桁架结构、“衣服”LED显示屏、“外套”扩散板,让五环也跟火箭的箭体一样,既坚又轻。

  另外,五环要在整个地面系统的最大升降装置冰立方中升起,每一个过程都要配合得严丝合缝。研制团队在场地受限等情况下,通过精确控制315kW电机,驱动16条链条、16条钢丝绳组成的4套同步传动单元,让升降精度控制在毫米级。

藏在“冰立方”中的冰五环 中国航天科技集团一院 供图
藏在“冰立方”中的冰五环 中国航天科技集团一院 供图

  跟火箭一样抗风

  中国新一代运载火箭都具备很强的抗风能力,设计人员将这种能力也赋予了五环,使悬吊高度高达十几米的奥运标志,在整个开幕式中,即便遇到6级强风,也定力十足。

  五环重量约3吨,厚度仅350毫米,超薄的大尺寸装置在高空迅速升降,在强风面前如同一张纸,很容易发生起竖和侧翻等现象。

  为了让五环安全地吊起来,核心是调控好产品形状,其次是确定吊点。为了实现最美的视觉效果,吊起过程只能使用两个吊点。对此,项目团队通过大量计算和试验,精准确定吊点,实现了高空威亚平稳吊起五环并升到预定高度,与五星红旗交相辉映的演出效果。

  跟火箭一样有“备件”

  航天系统工程研制中,可靠性设计也是重中之重。长征二号F火箭在2021年承担载人航天工程任务中,准备了一发备箭站岗,此次五环设计中,也有“备件”。五环采用了大量LED屏幕,如果某一个单元的灯珠临时故障怎么办?团队人员采用了双屏冗余的异形拼接LED可编程显示装置,一套有问题,另一套屏幕马上能顶上。

  为确保五环展示环节的成功,一院冬奥团队按航天系统工程方法,对标航天质量控制、风险控制、设计优化等要求,进行了上千次的虚拟仿真试验,用航天技术呈现了不一样的五环。(完)

【编辑:于晓】
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