拆解冬奥会火炬“中国创造”：碳纤维“织”出火炬丝带曲线
日期：2022-02-16 14:35:35 / 人气：189
冬奥会火炬。受访者供图2022年北京冬奥会火炬有一个充溢动感的名字——“飞扬”。外形酷似两条交错舞动的丝带，不只在设计上具有美感和力气，背靠的更是中国公司的潜心研发与匠心打造。此次火炬“飞扬”采用了三维编织技术，这是碳纤维成型进程中的一个技术打破。中国石化上海石化企业副总经理、冬奥火炬量产项目指导小组副组长黄翔宇向新京报贝壳财经记者讲述，消费车间里，一条条黑色丝束，每一束都包括着1.2万根碳纤维丝。经过三维平面编织，最终就像“织毛衣”一样织成了火炬外壳。中国公司的创新打破远非如此。3D打印、高压储氢、火焰显色……小小的一支火炬，凝结了少量科技和工程效果，表现了绿色低碳的环保理念。中国石化上海石化碳纤维消费车间。受访者供图“飞扬”又轻又美有秘诀火炬接力预示着奥运会的开端，也是奥运会的重要元素。点火，击掌，起跑，火炬手们不时接力，手擎“飞扬”，跑过了北京奥林匹克森林公园、北京冬奥公园、首钢园、延庆八达岭长城、河北张家口阳原泥河湾遗址公园……陈小兵是冬奥公园里的第260棒火炬手，他对新京报贝壳财经记者表示，火炬“飞扬”材质较轻，单手拿不费劲。这是“飞扬”筒身黑科技——碳纤维复合资料的功绩，北京冬奥会也是全球初次以碳纤维复合资料制造奥运火炬外壳。本届北京冬奥会，由中国石化牵头担任火炬外壳研发及火炬量产打工，中国石化上海石化承制。黄翔宇承受新京报贝壳财经记者采访时回想，在寻觅火炬外壳资料的进程中，爲了契合“绿色办奥”理念，表现艺术设计与科技创新的完满交融，研发团队将目光投向了碳纤维。碳纤维的密度只要钢的1/4左右，但是强度是钢的7-9倍，用碳纤维制成的火炬很轻，火炬外壳分量较铝合金外壳轻20%以上，而且很结实，“随意怎样摔也摔不坏”。不过，碳纤维虽然具有轻巧结实的优点，但也带来一些难题，其中就包括不耐低温。“飞扬”的熄灭口在内壳和外壳之间，这要求外壳可以禁受住800℃以上的低温。黄翔宇通知贝壳财经记者，碳纤维复合资料自身强度高、热收缩系数小，但耐温普通不超越250℃，所以怎样做到保证火炬耐熄灭且外表不开裂、起泡，成爲一大难点。经过上海市经信委资料处引见，上海石化火炬研发团队寻到打破口——上海金山区一家公司研发了一种树脂，耐火、耐低温，研发团队经过一番测试剖析后，将其与碳纤维一同制成碳纤维复合资料。最终，经过重复调整工艺，使火炬外壳资料到达了既可以耐低温又可以耐火的要求，在800℃、900℃的熄灭环境下都可以正常运用。火炬“飞扬”完成旋转上升的不规则造型，也是碳纤维成型进程中的一个技术打破。黄翔宇称，“飞扬”采用了三维编织技术，消费车间里，一条条黑色丝束，每一束都包括着1.2万根碳纤维丝。经过三维平面编织，最终就像“织毛衣”一样织成了火炬外壳，看不出任何接缝与孔隙，整个造型天衣无缝。中国石化冬奥火炬团队正在组装火炬，爲北京冬奥提供保证。受访者供图1200支火炬量产，历时近5个月火炬面世，凝聚了科研人员和工程师的智慧和心血。手持火炬的外部空间比拟狭小，要装入保证足够长熄灭工夫的氢气，需求完成一个高达几百倍的大比例减压。爲此，中国航天科技集团等研制了一款轻量化小型化的氢气减压安装。此外氢气熄灭火焰呈淡蓝色，在日光下不易显色，研发团队研发了一种可以调理氢气火焰颜色的配方，让它在日光下具有可见的红黄色。黄翔宇对贝壳财经记者停止技术上拆解，火炬分爲外飘带、内飘带和氢气熄灭安装三个组成局部，每一局部均有少量科技效果。外飘带次要采用了陶瓷化成型技术、三维编织技术、RTM成型技术、镭雕技术、自动喷涂技术等。火炬内飘带成品要求有丝绸飘逸质感，纳米级陶瓷涂层厚度，耐受800℃-1000℃低温，次要采用3D打印、打磨、喷砂等技术。火炬的熄灭安装由中国航天科技集团研制，处理了火焰颜色与波动性、高压储氢、氢能平安应用等多项技术难题。研发只是火炬消费的第一步，量产异样打起耐久战。中国石化上海石化先进资料创新研讨院总经理林生兵对贝壳财经记者表示，经过后期展开少量深化设计和商品验证等打工，2021年8月份，上海石化正式启动量产打工，至当年12月底根本完成量产义务，整个量产进程用了近5个月工夫。2022年1月27日，1200支北京冬奥会火炬“飞扬”正式交付北京冬奥组委。到此时，上海石化的义务并没有完毕。林生兵称，2月2日至4日三天火炬传递工夫，上海石化冬奥火炬团队全程参与火炬传递保证打工，整个团队分红组装和现场效劳保证两个小组。火炬在每位火炬手两头传递，还有着这样一段不为人知的旅程：在火炬组装基地，上海石化的组装团队从1月28日开端组装火炬，每支火炬组装完成后要点火10秒左右停止检漏，确认氢气没有走漏。每一天，传递所用的火炬当天清晨发货，由火炬组装基地运输到各个传递点位。而每一棒火炬手传递完，会由现场效劳保证团队停止熄灭安装的装配和回收。尔后，火炬会赠送给火炬手作爲留念，熄灭安装则被运送回火炬组装基地，停止循环应用。氢燃料“工夫”：日供氢才能5000公斤往届奥运会少量运用液化自然气或丙烷等气体，北京冬奥会是奥运历史上初次运用氢能作爲火炬燃料。北京冬奥会的主火炬氢气燃料由中国石化燕山石化供给。中国石化燕山石化首席专家、新动力办公室主任李军良承受贝壳财经记者采访时称，氢气是最干净环保的燃料。传统的液化自然气或丙烷等燃料，其次要组成是甲烷、乙烷、丙烷等低碳烷烃。与之相比，氢气熄灭的时分只发生水，不发生二氧化碳，更不会发作熄灭不充沛冒烟的景象，可完成完全的零排放。同时，氢的沸点很低，可在极低的温度下波动熄灭。选用氢气作爲奥运火炬燃料，可以真正表现北京冬奥会绿色、低碳、可继续准绳，真正完成奥林匹克肉体与“绿色”、“环保”的进一步结合。除了爲主火炬提供氢燃料之外，中国石化燕山石化还保证冬奥会赛事氢燃料电池车用氢。李军良引见，爲效劳于北京冬奥会氢气保供，燕山石化新建了氢气新动力安装。燕山石化氢气新动力安装于2019年3月取得中国石化批复，8月完成根底设计批复，10月进场展开施工预备，于2020年1月2日中期交工，3月27日完成一次开车成功。该安装设计规模爲2000规范立方米/小时，采用变压吸附（PSA）工艺，产出可以满足燃料电池所用氢气，纯度达99.999%。事先，我国氢气市场尚处于起步阶段，市场需求量小，行业经历也比拟少，燕山石化氢气新动力安装的建立进程需求克制很多技术难点。李军良表示，爲了尽快完成建立，该安装采用模块化设计，延长现场作业工夫。由于安装初期不能长周期运转，设计时还设置了疾速启停顺序。另外，燃料电池所用氢气质量要求高，特定杂质含量要控制在PPm（毫克级）甚至PPb（微克级）级别，并且商品充装是延续的，对剖析检验提出更高要求。爲此，安装配置了先进的在线剖析仪，随时跟踪产质量量，确保商品质量。谈及冬奥会所需氢气的消费与运输，李军良通知贝壳财经记者，燕山石化氢气新动力安装将粗氢提纯洁化，失掉纯度达99.999%且特定杂质契合规范的燃料电池用氢气。安装氢气经过加压到20兆帕充入公用长管拖车，与加氢站严密联络，昼夜作业，确保氢气准时运送到奥运车辆氢气加注站。中国石化在北京、河北建立了4座效劳冬奥加氢站，日供氢才能合计5000公斤。以庆园街加氢站爲例，占空中积2500平方米，日供氢才能1500公斤，每天可爲80辆12米公交巴士提供加氢效劳，是由中国石化与北京公交集团联手打造的集加氢、光伏、便当店、易捷咖啡于一体的综合动力效劳站。新京报贝壳财经记者 顾志娟 编辑 王进雨 校正 张彦君作者：风暴注册登录官网
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