揭秘北京冬奧會(huì)開幕式上“冰五環(huán)”的航天設(shè)計(jì)

北京冬奧會(huì)開幕式上的冰五環(huán)　中國(guó)航天科技集團(tuán)一院 供圖

　　中新網(wǎng)北京2月5日電 (王海露 馬帥莎)在北京冬奧會(huì)開幕式上，奧運(yùn)五環(huán)的出場(chǎng)和展示讓人印象深刻。瀑布從天而降凝結(jié)成冰，近3層樓高的冰立方徐徐升起，絢麗的激光打在冰立方上雕刻出晶瑩剔透的五環(huán)。這一環(huán)節(jié)背后蘊(yùn)含中國(guó)航天科技集團(tuán)一院冬奧團(tuán)隊(duì)的精心設(shè)計(jì)。

　　跟火箭一樣既堅(jiān)又輕

　　據(jù)介紹，冰五環(huán)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是異形、大跨距、低剛度，它的設(shè)計(jì)和火箭研制異曲同工，對(duì)重量和精度要求都非?？量?。相關(guān)團(tuán)隊(duì)參照航天結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法，為五環(huán)研制了“骨骼”鋁合金桁架結(jié)構(gòu)、“衣服”LED顯示屏、“外套”擴(kuò)散板，讓五環(huán)也跟火箭的箭體一樣，既堅(jiān)又輕。

　　另外，五環(huán)要在整個(gè)地面系統(tǒng)的最大升降裝置冰立方中升起，每一個(gè)過(guò)程都要配合得嚴(yán)絲合縫。研制團(tuán)隊(duì)在場(chǎng)地受限等情況下，通過(guò)精確控制315kW電機(jī)，驅(qū)動(dòng)16條鏈條、16條鋼絲繩組成的4套同步傳動(dòng)單元，讓升降精度控制在毫米級(jí)。

藏在“冰立方”中的冰五環(huán) 中國(guó)航天科技集團(tuán)一院 供圖

　　跟火箭一樣抗風(fēng)

　　中國(guó)新一代運(yùn)載火箭都具備很強(qiáng)的抗風(fēng)能力，設(shè)計(jì)人員將這種能力也賦予了五環(huán)，使懸吊高度高達(dá)十幾米的奧運(yùn)標(biāo)志，在整個(gè)開幕式中，即便遇到6級(jí)強(qiáng)風(fēng)，也定力十足。

　　五環(huán)重量約3噸，厚度僅350毫米，超薄的大尺寸裝置在高空迅速升降，在強(qiáng)風(fēng)面前如同一張紙，很容易發(fā)生起豎和側(cè)翻等現(xiàn)象。

　　為了讓五環(huán)安全地吊起來(lái)，核心是調(diào)控好產(chǎn)品形狀，其次是確定吊點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)最美的視覺(jué)效果，吊起過(guò)程只能使用兩個(gè)吊點(diǎn)。對(duì)此，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)通過(guò)大量計(jì)算和試驗(yàn)，精準(zhǔn)確定吊點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了高空威亞平穩(wěn)吊起五環(huán)并升到預(yù)定高度，與五星紅旗交相輝映的演出效果。

　　跟火箭一樣有“備件”

　　航天系統(tǒng)工程研制中，可靠性設(shè)計(jì)也是重中之重。長(zhǎng)征二號(hào)F火箭在2021年承擔(dān)載人航天工程任務(wù)中，準(zhǔn)備了一發(fā)備箭站崗，此次五環(huán)設(shè)計(jì)中，也有“備件”。五環(huán)采用了大量LED屏幕，如果某一個(gè)單元的燈珠臨時(shí)故障怎么辦?團(tuán)隊(duì)人員采用了雙屏冗余的異形拼接LED可編程顯示裝置，一套有問(wèn)題，另一套屏幕馬上能頂上。

　　為確保五環(huán)展示環(huán)節(jié)的成功，一院冬奧團(tuán)隊(duì)按航天系統(tǒng)工程方法，對(duì)標(biāo)航天質(zhì)量控制、風(fēng)險(xiǎn)控制、設(shè)計(jì)優(yōu)化等要求，進(jìn)行了上千次的虛擬仿真試驗(yàn)，用航天技術(shù)呈現(xiàn)了不一樣的五環(huán)。(完)