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“夢幻五環(huán)”背后的航天科技

2022-02-21 11:09:00
來源:科技日報
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  本報記者 華 凌

  北京時間2月20日晚8點整,為期17天的北京冬奧會在國家體育場(鳥巢)圓滿落下帷幕。與開幕式形成“一脈相承”的上下篇敘事模式,閉幕式上的“夢幻五環(huán)”點亮夜空,舉世矚目,再次為觀眾帶來驚喜,令人感動和銘記,呈現(xiàn)中國式浪漫和“雙奧”情懷,立足全世界的角度展望美好未來。

  從開幕式升騰的“冰晶五環(huán)”到閉幕式璀璨的“夢幻五環(huán)”,這背后自始至終來自強大航天科技的支撐。即按照航天科技集團整體工作部署,北京良辰光啟數(shù)字技術(shù)有限公司(以下簡稱良辰光啟)的團隊在助力冬奧會項目中,拋灑激情和汗水,用中國光影科技點亮冬奧夜空。據(jù)介紹,由良辰光啟聯(lián)合四川長虹電源有限責(zé)任公司聯(lián)合研發(fā)供電系統(tǒng),在圓滿完成開幕式“冰晶五環(huán)”供電系統(tǒng)保障工作后,前后呼應(yīng),又再次為閉幕式“夢幻五環(huán)”提供供電系統(tǒng),實現(xiàn)一次次技術(shù)創(chuàng)新和突破。

  對于奧運五環(huán)異型結(jié)構(gòu),產(chǎn)品的適配性是首當(dāng)其沖的難題!案鶕(jù)五環(huán)供電需求,需要配置30kWh的蓄電池系統(tǒng),且蓄電池系統(tǒng)需要安裝在五環(huán)骨架內(nèi)部有限空間內(nèi)。項目組創(chuàng)新提出模塊化設(shè)計思路,將蓄電池系統(tǒng)設(shè)計成多個小的子蓄電池模塊,解決了蓄電池系統(tǒng)在五環(huán)異型空間內(nèi)的適配性。”2月20日,良辰光啟總裁王哲在接受科技日報記者采訪時表示。

  緊接著,又出現(xiàn)了新的難題——重量超重。據(jù)介紹,整個五環(huán)在初步設(shè)計時重量超過3.5噸,供配電系統(tǒng)重量超過550kg!拔覀兺ㄟ^多輪結(jié)構(gòu)強度仿真,在保證結(jié)構(gòu)強度安全的前提下進一步優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計,降低結(jié)構(gòu)件的重量;通過對供、配電線纜壓降、線損等的精細計算,優(yōu)化供、配電線纜的選型及布線方案,降低線纜的重量。最終實現(xiàn)供、配電系統(tǒng)減重超過100kg,減重比例接近20%!蓖跽艽鸬。

  據(jù)了解,整個五環(huán)系統(tǒng)設(shè)備是完全靠電池系統(tǒng)供電支撐全場演出的,那么,如何保證供電可靠性,確保表演時萬無一失?“經(jīng)過反復(fù)研討,最終項目組制定了模塊化、冗余供電的方案。由多個子蓄電池并聯(lián)供電,即便任何1個子蓄電池有故障,系統(tǒng)都能夠快速隔離故障蓄電池,而不影響整個供電系統(tǒng)正常工作,項目組通過設(shè)計多級過流保護,優(yōu)化布線設(shè)計等方案解決了問題!蓖跽芙榻B說。

  據(jù)介紹,為確保出廠產(chǎn)品的可靠性,良辰光啟團隊參照航空、航天產(chǎn)品標準,制定20余項測試方案,覆蓋產(chǎn)品功能性能,高、低溫性能,耐振動性能,安全性等,對產(chǎn)品進行全方面檢驗。為了驗證系統(tǒng)在低溫下工作可靠性,科研人員進行了-20℃的極端環(huán)境系統(tǒng)測試;為了驗證產(chǎn)品結(jié)構(gòu)強度以及電連接可靠性,還對每臺產(chǎn)品進行1600公里運輸振動試驗。

  為了保障系統(tǒng)的安全性,科研人員借鑒公司在航空、航天領(lǐng)域用鋰離子電池系統(tǒng)安全性設(shè)計的技術(shù)經(jīng)驗,從設(shè)計、維護、使用、保障等方面進行全面的安全性設(shè)計。從能量單元模塊化設(shè)計、安全隔離設(shè)計、智能BMS設(shè)計等方面保證產(chǎn)品的安全性。針對鋰離子電池可能發(fā)生熱失控排放可燃性氣體可能導(dǎo)致爆炸、燃燒的安全性風(fēng)險,蓄電池系統(tǒng)熱失控排氣量及爆炸極限計算、分析,并優(yōu)化電池模塊在五環(huán)內(nèi)的布局,保證即便有一臺電池模塊發(fā)生熱失控,產(chǎn)生的可燃性氣體濃度也低于爆炸下限。

  (科技日報北京2月20日電)

[責(zé)任編輯:孫海倫]
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