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科技奥运故事会五:传播中华文明的“祥云”
http://tech.QQ.com  2008年07月23日14:46   腾讯科技    我要评论(0)

编者注:科技奥运之光 燃亮百年梦想,百集科技奥运故事会由全国科技活动周组委会授权腾讯网首发

科技奥运故事会第五集:传播中华文明的“祥云”

主讲人:严燕生

朋友们,我今天给大家讲讲传播中华文化的“祥云”的故事,那什么是“祥云”呢?我们这里说的“祥云”就是指2008奥运火炬那层薄如纸的外壳。这以优雅的纸卷造型围住激情火焰的设计得到了大家一致的好评,然而俗话说“纸包不住火”,这层“薄纸”般的“祥云”能包得住熊熊圣火吗?

其实这“祥云”火炬的外壳是运用高品质纯铝自由曲面延展成型制作的。由于火炬的重量对传递者影响很大,设计人员在挑选材料的时候最终选择了铝。铝的质量较轻,而其银白的炫亮颜色也让火炬看起来具有现代感。此外,由于火炬在接力过程中要经历不同的地区、国度,环境差异很大,“纸卷”的弧度不仅要有极佳的视觉效果,还要有好的实用性能。这就要求它不能太弯:过度弯曲既不美观也不利于安装燃料器,而过直又无法体现纸卷的艺术表现力。这个尺度的把握,在工艺上就体现到极精确的程度。为了让“纸卷”式火炬能够在接力传递的跑动中,甚至在登珠峰的高强度运动与恶劣天气下绝不出现断折、摇晃等意想不到的情况,研制人员又对火炬上下体的连接处进行了严密、可靠的无缝对接处理。这一切贴心设计,足以使“祥云”胜任“包火”重任。

在确定了火炬主体材质后,火炬手手持的部分采用了橡胶皮革漆。这是首次创造性地在奥运火炬上使用这一材料,这种漆表面的触感接近于人体的皮肤。当火炬手手持“祥云”时感受到的将不再是冷冰冰的金属,而仿佛是与另一只手紧紧相握。橡胶皮革漆除了手感舒适以外,另一大优点就是不像金属表面那样光滑易滑落。

“祥云”的燃料选择经过多次模拟实验,最终确定为丙烷,丙烷燃烧后主要产物是二氧化碳和水,对环境的负面影响也可以降到最低,不但如此,丙烷还可以适应比较大的温度范围,在零下40℃时仍能产生1个以上的饱和蒸汽气压并形成燃烧。此外,由于丙烷燃烧产生的火焰呈亮黄色,在火炬手跑动时,动态飘动的火焰在不同的背景下非常醒目,这样的颜色便于识别和电视转播、新闻摄影的需要。

如何把红色祥云刻在火炬上,这是一个铸造上的难题。如何在本身就很薄的异形外壳上,腐蚀出更薄的祥云?如果外壳材质纯度高,腐蚀的厚度就无法达到设计要求的0.15毫米;如果纯度不高,着色效果又达不到色彩鲜明的视觉效果。设计人员为找一个平衡点不停地试验,直到蚀刻到深度达到0.1毫米,才找到最佳效果。

贯穿在火炬设计中的云纹元素,还被运用于火炬底部进气口和火炬口的基本形状设计上,并通过象征传递文明的优美纸卷轴,幻化成整个火炬的造型。火炬上半部也采用了云纹图案,红色的祥云图纹精雕细琢在银色的基底上,从炬身正中部向上升腾,强烈地体现出中国传统艺术与现代设计的交融。

为了确保“祥云”燃烧系统的稳定,每一个细节都得到了充分考虑,其燃气罐采用螺纹连接,燃料瓶口用外螺纹,稳压装置用内螺纹。往届一些火炬多数是采用直接的顶压方式。这种没有螺纹的连接方式,如果气体压力过大,顶针会顶得很紧,使用起来费劲;而如果压力过小,由于使用时的振动,容易造成松脱导致漏气,同时由于是非精确定位密封,在压紧的过程中或使用过程中也容易密封不严而漏气,既不安全,也容易熄火。设计者吸取了国外火炬的经验和教训,采用了螺纹接口,这样就直接避免了安装疏忽造成无法点燃,同时也实现了火炬意外跌落时仍会继续燃烧。因此,“祥云”拥有极为出色的抗风能力。在加满燃料的情况下它可以燃烧15~20分钟,即使在8级大风和每小时50毫米的暴雨等情况下也能保持稳定燃烧。

高温不褪色也是“祥云”的高强本领之一。火炬口涂的红色颜料不仅代表了熊熊燃烧的火焰,还是一种蓄含高科技的产品。这种颜料耐得住1000摄氏度的高温,并且这种温度下也不褪色。

在“祥云”极具古典韵味的外表下还跳动着一颗有力的“心脏”,其心脏的燃烧系统包含燃烧器、稳压装置、燃气罐三部分。

“祥云”的燃烧器采用了创新的双火焰方案,即预燃室加主燃室。预燃室和主燃室分开的做法在奥运火炬的设计上尚属首次。当燃气流出后,一部分进入燃烧器的主燃室,形成扩散的比较饱满的火焰;另一部分则进入预燃室,保持一个较小但十分稳定的火焰,如果出现极端情况,主燃室火焰熄灭,埋在火炬顶端下方的预燃室仍不受影响,能保证火炬继续燃烧。

“祥云”燃烧系统中的稳压阀用于保持气体的压力,在零风速和静止状态下,稳定的压力使火炬形成高度为25~30厘米的稳定火焰。当丙烷在温度20℃的环境下燃烧时,燃料罐内会产生10个左右大气压的压力,而祥云“皮实”的燃料罐可以承受150个大气压,因此,完全不必担心火炬燃料因压力过大产生外泄。当外界温度低至—20℃时,丙烷燃料产生的大气压仅为2个,在如此低的大气压下,如何保证火炬的能源供给源源不断呢?稳压阀和回热管将解决这一问题。以往奥运会火炬采用混合燃料都要配备专门的保温车以保持燃料的温度和产生的压力,北京奥运会火炬则使用回热管解决这一问题——用火炬自身燃烧所产生的热量来加热燃料,这样,燃料罐不用借助外部加热装置的帮忙,就能使燃料产生足够的压力,支持火炬熊熊燃烧。朋友们,让我们的奥运圣火燃亮我们百年的梦想吧!

[责任编辑:paulzou]

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