近日,北京冬奥会各赛区遭遇大风降温降雪天气,寒风和大雪里,国家体育馆"鸟巢"西侧 11.9 米高的北京赛区火炬台上,冬奥微火依旧在风雪中跳动。科技和绿色是北京冬奥会的两大主题,作为最具冬奥特征的标志之一,冬奥会火炬微小的火苗如何应对极端天气?深晚记者带你揭秘。
用航天设计理念研制火炬
"飞扬"是北京冬奥会使用的手持式火炬名称,它采用氢气作为燃料,是世界首套高压储氢火炬,实现了冬奥会历史上首次零碳排放。据介绍,"飞扬"在 10 级强风、-40 ℃低温、暴雨以及 5000 米高海拔等环境下,燃烧状态依旧十分稳定。
航天科技集团六院 101 所承担了"飞扬"火炬的研制任务。"飞扬"的内部大有乾坤:火炬的内置燃烧系统是一套氢燃料火炬燃烧系统,包含高压储氢容器、大减压比供氢系统以及氢燃烧装置三部分。火炬采用的高压储氢方案可很稳定地在低温下让氢气从储氢容器里面释放出来,而这正是火焰能够稳定燃烧的前提。
为了能让北京冬奥会火炬"飞扬"顺利使用氢气,科研人员将存储在火炬气瓶里的氢气由 42 兆帕高压状态减至常压状态;而为了确保火炬燃烧过程的高可靠性,科研人员在设计时对强度留有几倍的安全余量。这些都是在航天设计理念下研制出的成果。冬奥火炬项目控氢阀技术负责人郑晓东说:"这和我们的火箭发动机有点类似,该有的功能、该有的安全性一个都不能少。"
走近火炬台,观众看到的是"银丝带"和橄榄枝大雪花,实际上在地下还有一个隐藏的转台装置,以带动形成内外不同的旋转效果,呈现出视觉上的美感。火炬台还设计了三套氢气储存的撬装结构,三套系统会轮换到加气站充氢,保障火炬持续燃烧。
可抗 10 级大风和 -40 ℃低温
制作好火炬后,航天科技集团六院专门搭建了试验基地。为了满足高安全性、高稳定性,研制团队对整个燃烧系统进行了 300 多次可靠性试验,使得火炬通过了在极寒环境、十级狂风、雨雪天气等情况下的测试,最终让"飞扬"火炬拥有了"钢筋铁骨"。
科研人员介绍,火炬在测试过程中,技术指标只要满足 8 级风就可以,但测试团队的极限做到了 10 级大风;海拔条件测试要求是 4000 米,测试时实际到了 5000 米,还专门进行了恶劣气候条件下的模拟测试。
"飞扬"以氢气作为燃烧材料,而氢气在空气中燃烧呈现出的是淡蓝色火焰,在自然环境下,这样的火焰几乎无法用肉眼看到。为了实现火焰的可视性,科研人员在家里煤气灶上做起了试验,找各种各样的着色方法,研制出几十种火焰颜色,最终选定了我们现在看到的偏黄一点的火焰颜色。
近百人团队 24 小时守护微火
和 2008 年北京奥运会的熊熊火焰不同,北京冬奥会的火炬就在鸟巢和冰立方之间的景观大道旁,每一位来奥林匹克公园的观赛者都能近距离观看。为保障微火不灭,一支近百人的团队正在默默守护它,直至赛期结束。
冬奥火炬运维指挥部在离火炬台 180 米处的临建小屋里。北京奥林匹克公园管理委员会副主任陆闻宇说,"火炬是微火,我们指挥部也是‘微型’的。" 2 月 4 日起,火炬保障团队 24 小时在岗,团队中有 18 人的技术保障人员,还有公安、消防、武警、应急等部门组成的安保组,以及奥林匹克公园公共区人员组成的服务保障组,三个组都要 24 小时坚守。
技术保障人员每天要对火炬进行两次巡检,涉及氢气房、外管线和火炬台三个部分。陆闻宇介绍,每次巡检,工程师都要钻进火炬台下的机房里,各种机器和设备排得很密,就像是小型的钢铁森林。巡检的全过程必须静心凝神,哪怕一丁点儿杂音都不能疏忽,为的就是"万万无一失,精精益求精"。
深圳晚报特派北京记者 黄文
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