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“夢幻五環”背後的航太科技

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

  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”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”到閉幕式璀璨的“夢幻五環”,這背後自始至終來自強大航太科技的支撐。即按照航太科技集團整體工作部署,北京良辰光啟數字技術有限公司(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。據介紹,由良辰光啟聯合四川長虹電源有限責任公司聯合研發供電系統,在圓滿完成開幕式“冰晶五環”供電系統保障工作後,前後呼應,又再次為閉幕式“夢幻五環”提供供電系統,實現一次次技術創新和突破。

  對於奧運五環異型結構,產品的適配性是首當其衝的難題。“根據五環供電需求,需要配置30kWh的蓄電池系統,且蓄電池系統需要安裝在五環骨架內部有限空間內。項目組創新提出模組化設計思路,將蓄電池系統設計成多個小的子蓄電池模組,解決了蓄電池系統在五環異型空間內的適配性。”2月20日,良辰光啟總裁王哲在接受科技日報記者採訪時表示。

  緊接著,又出現了新的難題——重量超重。據介紹,整個五環在初步設計時重量超過3.5噸,供配電系統重量超過550kg。“我們通過多輪結構強度倣真,在保證結構強度安全的前提下進一步優化結構設計,降低結構件的重量;通過對供、配電線纜壓降、線損等的精細計算,優化供、配電線纜的選型及佈線方案,降低線纜的重量。最終實現供、配電系統減重超過100kg,減重比例接近20%。”王哲答道。

  據了解,整個五環系統設備是完全靠電池系統供電支撐全場演出的,那麼,如何保證供電可靠性,確保表演時萬無一失?“經過反覆研討,最終項目組制定了模組化、冗余供電的方案。由多個子蓄電池並聯供電,即便任何1個子蓄電池有故障,系統都能夠快速隔離故障蓄電池,而不影響整個供電系統正常工作,項目組通過設計多級過流保護,優化佈線設計等方案解決了問題。”王哲介紹說。

  據介紹,為確保出廠產品的可靠性,良辰光啟團隊參照航空、航太產品標準,制定20余項測試方案,覆蓋產品功能性能,高、低溫性能,耐振動性能,安全性等,對產品進行全方面檢驗。為了驗證系統在低溫下工作可靠性,科研人員進行了-20℃的極端環境系統測試;為了驗證產品結構強度以及電連接可靠性,還對每台產品進行1600公里運輸振動試驗。

  為了保障系統的安全性,科研人員借鑒公司在航空、航太領域用鋰離子電池系統安全性設計的技術經驗,從設計、維護、使用、保障等方面進行全面的安全性設計。從能量單元模組化設計、安全隔離設計、智慧BMS設計等方面保證產品的安全性。針對鋰離子電池可能發生熱失控排放可燃性氣體可能導致爆炸、燃燒的安全性風險,蓄電池系統熱失控排氣量及爆炸極限計算、分析,並優化電池模組在五環內的佈局,保證即便有一台電池模組發生熱失控,產生的可燃性氣體濃度也低於爆炸下限。

  (科技日報北京2月20日電)

[責任編輯:孫海倫]