(2007年世界夏季特殊奥林匹克运动会主火炬设计.docVIP

2007年世界夏季特殊奥林匹克运动会主火炬设计 石士昌，薛懿华，黄建初 ?（上海市舞美艺术中心，上海 200032） 【摘 要】介绍了2007年世界夏季“特奥会”主火炬的设计思路与技术特点。 【关键词】特奥会；火炬；液压升降；点火 The Design of Torch for 2007 Special Olympics World Summer Games SHI Shi-chang, XUE Yi-hua, HUANG Jian-chu “2007年世界夏季特殊奥林匹克运动会”（以下简称“特奥会”）于当年10月在上海举行，获得巨大成功，其开幕式更被誉为史上最精彩的“特奥会”开幕式。作为开幕式上的重中之重，“特奥会”主火炬的点火仪式赢得了多方喝彩。上海舞美艺术中心承担了开幕式主火炬的技术设计、安装调试及点火燃烧运行工作。 本届“特奥会”主火炬创意新颖、点火燃烧系统复杂，涉及水中点火燃烧、液压升降、瀑布水景、艺术造型、集成调试、安全保障等多项技术和艺术交互集成。其制作工艺难度大、技术含量高，具有国际创新水平。 1 整体思路 本届“特奥会”火炬的设计不单是艺术造型设计，还涉及材料力学、结构力学、流体力学、机构学、热力学、化学等多学科、多专业技术，尤其是莫比斯环是一个象征永恒、和谐的特奥标志，同时也是一个巨大的燃烧器，按艺术创意要求燃烧器必须在造型上、结构上与莫比斯环融合在一起，并且要达到安全可靠。是一个艺术创新与技术创新的结合体。火炬设计效果图见图1。 图1 火炬设计效果图 主火炬主要由以下几部分组成：直径8 m、环状带宽0.9 m的环形大水池，三层台阶，直径4.4 m的瀑布火炬盆，以及高5 m、宽3.3 m的莫比斯环燃烧器。整个点火过程是：由火炬手点燃环形大水池，水面燃起熊熊大火，随之引燃4条火龙，火龙沿三层台阶向瀑布火炬盆延伸并在水中引燃大火，火炬盆漫溢着水，盆中之火再引燃位于火炬盆之上的莫比斯环，燃烧的瀑布火炬盆和莫比斯环火焰在音乐声中缓缓升起，上升高度达7 m，上升过程历时45 s，飞流而下的瀑布水景和熊熊燃烧的火盆、火环形成水火交融的壮观景象（火焰高度0.5 m）。参见图2、图3。 图2 火炬设计方案图 图3 火炬燃烧及升降程序 火炬盆的结构复杂，它的力学结构不单要支撑直径4.4 m火炬盆的自身重量，还要承受高达5 m的莫比斯环的风倾力矩。它的上部空间是一个深度为60 mm的水盆，水盆中装有燃烧器、点火器、常明火燃烧器、溢水喷涌口装置、煤气管阻水装置、水幕总管、水幕喷嘴等，水盆下除了火炬盆骨架外还有每小时喷水总量可达200 m3的输送水管、3根直径100 mm的不锈钢煤气输送软管，以及这些管道的连接和固定装置。 2 技术特点 “特奥会”火炬系统采用了集成创新的技术模式，实现了主火炬的新颖艺术创意。系统研制中通过对水中点火燃烧、液压升降、瀑布水景控制以及安全保障等技术的研究，确保了火炬系统在“特奥会”期间的安全、稳定、可靠，实现了独一无二的视觉艺术效果。 （1）火炬设在高度为4 m的基础舞台上，大水池与基础舞台平齐，火炬盆的上升高度为7 m。由于基础舞台下不能开挖，因此系统采用三级液压技术，解决了低工位大升距的难题。火炬台的工艺构造见图4。 图4 火炬台工艺构造 （2）火炬盆和莫比斯环在上升过程中和上升到顶时都在燃烧，同时火炬盆中还有每小时流量达200 m3的瀑布。水和燃气都要通过穿越升降柱的软管送达火炬盆和莫比斯环。在最小直径仅有不足500 mm的升降柱内需要布置3套液压缸、3根直径100 mm的煤气软管、8根直径60的水管、6根高压液压软管和数根点火控制电缆，这些管线随火炬升降而升降。所有管线和升降机构全部隐藏在火炬升降柱内部，使得火炬外形更加秀美，实现了火炬创意的最佳造型。 液压动力由2台主泵和1台辅泵提供。2台主泵提供火炬快速上升时的液压动力，辅泵提供火炬即将升到顶及升到顶时的保压动力。 相关内容参见图5 ~ 图8。 图5 瀑布盆构造及制造工艺 图6 液压升降柱构造及制造工艺 图7 水池、台下机械构造及制造工艺 图8 液压升降柱截面构造及制造工艺 （3）从艺术表现上，要求火炬上升过程中和到达7 m高度时火炬盆溢水形成筒状瀑布。但是在火炬达到最大高度时，瀑布水溢出后呈自由落体状态，容易被风吹散，不易形成筒状瀑布。为此，在火炬盆边缘设计了环形喷水总管，在总管下方装配了690个高速喷嘴，由两台流量各为60 m3/h的水泵提供压力水，形成筒状水帘。由两台流量各为40 m3/h的水泵提供溢水。溢水产生的瀑布和喷嘴产生的水帘共同作用形成完美的瀑布效果。 （4）火炬燃烧气源采用人工煤气，用Dn200管道，以30 kPa、2