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70个大红灯笼飘立空中纹丝不动,如何做到的?

日期:2019-10-30 13:33:25

10月1日,在天安门广场,35只红色充气大灯笼在东西道路上一动不动地漂浮在空中,仿佛悬浮在空中。这是怎么发生的?

这些灯笼是由中国航天科技集团有限公司第508研究所的专家设计开发的

“它涉及理论力学和空气动力学。这项技术的核心是让系留绳索的延长线穿过气球的气压中心来系灯笼。这就是所谓的拴系技术,字面意思是拴系和保持。”介绍了大型充气灯笼技术总监、508回收着陆专业副总工程师滕海山。大型充气提灯设计团队由两名专业人员组成,即508回收着陆技术研究实验室的充气结构和降落伞。

从庆祝新中国成立50周年开始,508盏红灯笼被设计成漂浮在广场上。

“从广场的布局来看,它全是平的。我们怎样才能把平面做成实心的?营造节日气氛?挂灯笼的想法产生了。灯笼的外观设计是基于天安门广场上的红色灯笼的设计。”滕海山参与了用于庆祝新中国成立50、60和70周年的充气灯笼的设计和开发,对这些故事了如指掌。

508研究所的主要业务之一是航天器回收和着陆技术的研究,降落伞是回收卫星和航天器的减速部分,由柔性材料制成。然而,设计由柔性材料制成的大型充气灯笼对他们来说仍然是一个挑战。

大型充气灯笼由内袋和外袋组成。灯笼下面系着一根系绳,中间的那根叫做主系绳,周围的那根叫做辅助系绳。拴绳的下部“拉”着镇铁。在发射过程中,灯笼被充入氦气,充入氦气,刺穿并释放。着陆时,摇动主系泊绳下的绞车收集绳索,灯笼落下,放气,折叠,可重复使用。

陈旭是充气灯笼总体技术的负责人,也是中国航天科技公司508研究所回收和着陆方面的年轻专家。

设计这样一个充气灯笼有什么困难?

“一是气密性。充气灯笼由氦制成,氦比空气轻。它们充满氦气,以提升内袋。氦气是一种惰性气体,通常用于检查空气泄漏,因此制作氦气灯需要非常高的气密性。”滕海山说道。508设计的大型充气灯笼采用降落伞制造技术,复合膜通过热熔焊接焊接在一起,密封性能非常好。

充气提灯气压中心的计算当然是关键,否则,提灯不稳定,会在空中“舞动”。充气灯笼的外袋被缝制。如何使力均匀分布在球体表面也取决于精确的计算。压载铁和地面之间的摩擦系数同样重要。如果处理不当,当风吹动时,灯笼会把压舱物拖到地上。

“以前在阳光照射的情况下,灯笼会爆炸,里面有多少压力,全靠手。这次,我们在灯笼里安装了一个防刺无线测量装置。内部空气压力可以随时测量。”灯笼的技术总监、508回收和着陆站的年轻专业专家陈旭介绍了灯笼。陈旭还参与了庆祝新中国成立60周年的灯笼设计。

这次,imu无线传感器姿态测量设备也安装在灯笼上。提灯后,有准确的数据表明它是“静止的”还是“看着静止的”。有了这些数据,在开发过程中随时调整设计参数是很方便的。

十年或二十年过去了,大型充气灯笼的各个方面都在进步。

"提升方式更可靠."陈旭说。过去,提灯绞车没有锁定功能。如果你举起时不小心,你可能会被手柄击中。现在它不仅有锁定功能,而且绞盘也更轻了。过去,搬运镇铁是手工的。现在,市场上出现了可定制的手推车来铲镇铁,节省人力。

“在庆祝新中国成立60周年时,灯笼的内袋仍然只有一个出风口。通货膨胀还不错,通货紧缩太慢了。今年,内袋设计了两个开口,小开口用于充气,大开口用于放气,从而提高了灯笼收集的速度。”陈旭说。

灯笼外袋上的红色聚酯布今年也蘸了硅胶,使它变得更加鲜红。在小雨下,它不会害怕渗透,水滴会直接落下。内袋的三层材料在加工过程中也粘合在一起,底部没有气孔,气密性更好。

今年的充气灯笼宽5米,高4.2米,顶平台0.4米,底平台0.5米,流苏0.6米。如此庞大的物体和复杂的制造过程必须被举起来检查在发布的每个环节是否有任何问题。为此,今年进行了近20次外场演习,其中最长的一次持续了7天,从每天凌晨3:30开始,到晚上结束。

五月底,演习在阴凉的荒野进行。下午1点,混凝土地面温度接近50摄氏度。平台被安装、充气、穿孔、运输和升空……在被太阳烤焦的地面上,实验者一丝不苟地完成了每一个环节,帮助擦去落下的汗水。

6月底,测试小组在北京气象局的协助下再次来到天津海滨进行抗风测试。放灯笼的地方是一片草地。只有除草,我们才能更准确地定位压铁。当草被移走时,叉车不能沉入和离开。一组250公斤的压铁只能由人力运输。

演习持续到9月初,在此期间,研究小组还花了一个月的时间来培训北京体育大学的志愿者学生,他们负责当天的发布。"按照严格的空间管理模式,最终目标是确保灯笼的完美和任务安全."陈旭说。

测试后,在第一次和第二次风中,灯笼可以保持肉眼“不动”。"事实上,在空中会有10厘米到20厘米的摆动."滕海山说道。在第三和第四次风中,“它似乎静止不动”,实际上会有0.5米到1米的摆动。灯笼可以在六级风下正常使用。

二十年前,滕海山第一次参与灯笼的开发。他是一名29岁的设计师,充满活力。十年前,滕海山第二次参与灯笼设计,已经是技术总监了。

“从庆祝新中国成立50周年到70周年,我国的空间技术在进步,材料和制造技术也在进步。现在,我们对灯笼的防风和抗压能力有了更深入的了解,我们相信它们一定会显示出更好的效果。”滕海山自豪地说道。

总编辑:张武文字编辑:李林蔚专题地图来源:新华社图片编辑:徐嘉敏


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