中國基建再發威,見證冬奧奇蹟

2022-02-17     小空是只皮卡丘

原標題:中國基建再發威,見證冬奧奇蹟

眾所周知,北京冬奧會有很多的黑科技亮相,它們有些是國內實現了突破性的技術,有些則創下多次世界第一,今天我們就來盤點一下北京冬奧會上那些讓「老外」嘆為觀止的黑科技以及他們背後的故事。

1. 火炬

「數十年技術積累,只為這一瞬間的閃耀」,

奧運會的火炬是一個國家科技的象徵,每一屆奧運會的主辦國都希望在火炬上做到精益求精,甚至是有所突破,北京冬奧會的火炬名為「飛揚」,它的科技含量十足,而且創下了數個世界第一,是第一個在冬奧會上使用氫能的火炬、第一個採用碳纖維材料作為主體的奧運火炬,尤其是碳纖維技術讓全球的科學家們都感到驚艷,由於「飛揚」火炬採用的是綠色氫能,它燃燒後會產生800℃的高溫,普通的金屬無法支撐這麼高的溫度,而且金屬一般都比較重,長時間舉著人的手臂會酸痛受不了,而我國的發案就是利用碳纖維和聚合物復合材料來打造火炬,不僅耐高溫而且還輕盈屬於世界首創,碳纖維被科學家稱為「新材料之王」,它不僅做到了耐高溫、耐腐蝕,還可以導電、導熱等性能十分優秀,而且它的強度是鋼材的七倍以上!重量卻只有鋼材的四分之一,可以用在飛機、汽車、輪船,甚至在航天領域用途都非常廣。

比如作為美國最先進的戰鬥機之一F35的碳纖維材料用量達到了足足36%之多,我國新研製的國產大飛機C919也使用了11.5%的碳纖維材料,由於性能優秀用途廣,所以碳纖維在誕生之初就受到了業績追捧,一個國家的製作水平再高,如果造不出碳纖維,那麼它就稱之不上是製造強國,而「飛揚」火炬的背後是中國製造業的縮影,早在1950年代美日就研究出現代化的碳纖維材料,

而後就進行了嚴密的管控,其他國家一直想要有所突破,但是過程都非常的艱難中國碳纖維產業也經歷了數十年的堅持和突破1986年聯合國開發計劃署(UNDP)和工發組織(UNIDO)在北京設置「碳纖維及其復合材料的開發應用」項目,就是希望在碳纖維上實現技術攻克,當時這個項目是由北京化工學院和北京航空材料研究所共合同承擔,但是因為某些眾所周知的原因,中國遲遲買不到相關設備,更不要說引進技術了,原定3年完成的項目硬生生拖了7年,直到1993年6月才勉強「驗收」而且還是由北京化工學院提供工藝參數,委託英國RK公司代生產,所以這個項目在實際上其實是沒有達到預期的,在此後很長的一段時間內中國的碳纖維材料絕大多數都依賴進口。本土只有幾家生產民用碳纖維的小廠研製產品都用在釣魚竿、網球拍之類的體育用品種種原因之下碳纖維研製一度擱淺,直到2001年這種情況才得到改變,當時已經83歲高齡的兩院院士師昌緒老先生向中央提交了《關於加速開發高性能碳纖維的請示報告》得到了國家的高度重視。

兩院院士師昌緒老先生

之後國家 把碳纖維材料技術列為863計劃、973計劃重點項目,集合了幾十家科研院所和生產企業進行聯合攻關成百上千的科研人員花費了十幾年時間,才實現了碳纖維材料國產化、規模化生產。如今我國在碳纖維領域中國大飛機、飛彈、衛星等等先進科技領域,都用上完全國產化的碳纖維材料。

2. 國家速滑館「冰絲帶」

科技含量建築難度不亞於鳥巢,國家速滑館之所以取名為「冰絲帶」就是源於它的結構設計,

冰絲帶由上中下總共6個部分組成,場館內布置一塊1.2萬平方是亞洲最大的冰面,而場館外則環繞著 22條「絲帶」,數量取自2022年的後兩位數字,絲帶的平均長度超過了620米,

由雙層LED玻璃管組合而成,從遠處望去,白天像是舞動的銀色絲帶,晚上LED亮起時則像舞動的彩帶非常華麗,

冰絲帶夜景

當然想要建成這樣的「冰絲帶」施工難度非常大,首先是材料選擇上,因為要做到「拉絲」的效果,所以冰絲帶的屋頂顛覆了傳統屋頂的模式,它既沒有支撐住,也沒有成承重牆和橫樑,而是採用了「雙向正交馬鞍形索網屋面」,屋面是用49對承重鋼索和30對穩定鋼索織成了一張馬鞍形的大網,其他的屋頂材料就搭在這張網上,相比於傳統的鋼結構採用這種設計的屋頂所需的鋼材料只有原來的四分之一,強度去絲毫不遜色,這樣擔當大任的鋼索,自然不能是用普通的鋼索,而一種被稱為「高釩密閉索」的特種鋼索,這種鋼索原本依賴進口,不僅價格高而且還要面臨疫情時期運輸困難、供貨不穩定等問題,為了不讓工程出現任何延期「冰絲帶」的建築團隊頂著質疑聲與國內的相關廠家一同研發、一同改進,歷時3個月成功實現了國產高釩密閉索零的突破。解決了材料問題,「冰絲帶」還要面對施工的問題。網狀的結構雖然強度高,但是有兩個缺點,第一、施工的時候,索網容易發生偏移,而且建好之後如果有外力作用下也會發生偏移。如何避免這種情況發生就成了問題,而冰絲帶建設團隊,給出了一個兩全其美的方案感知場館在建設過程中,內置了大量的傳感器它們有的可以感知索力、應力、位移可以監控鋼索在建造的過程中是否發生偏移,保證工程順利完成等建好之後依舊可以時刻監控場館安全性,但是這還沒完。北京冬奧會講究的是可持續發展,比賽場館是要在未來保留使用的,所以場館的智能化也很重要,這些傳感器還可以監測加速度、溫度、風壓等六大參數。監測點數高達上千個,創造單一建築物傳感器最多的記錄,這些傳感器就像眼睛一樣時刻盯著整個冰絲速滑館。只有有任何的變化,就會立馬反饋到控制中心,毫無疑問這是一座會呼吸有感知的智能場館。

3. 國家高山滑雪中心

如果說冰絲帶是北京冬奧會最有感知的場館,那麼國家高山滑雪中心就是世界上建造難度最大的高山滑雪賽道,被稱為中國基建史上又一個奇蹟,

之所以稱作奇蹟,因為它具有三大特點,海拔最高、建造難度最大、環境最惡劣。高山滑雪是冰雪的比賽明星項目,它分為速度和技術兩個分類。尤其是滑降的速度賽最為刺激,需要滑雪場地落差在800米以上、長度至少超過3000米、滑行速度最高可以達到100公里/小時以上,屬於真正的極限運動。

在冰雪項目中,它的地位堪比田徑的百米競賽,但是根據國際雪聯的要求,滑降項目對場地的要求非常高,北京附近沒有幾座山能滿足這樣的要求,經過挑選最終選定在延慶的小海陀山,小海坨山的海拔將近3000米是世界上海拔最高的高山滑雪賽道之一,所以我們可以想像在這麼高海拔的地方,打造冬奧會滑雪館的難度有多大,海拔高就會有一個嚴重的問題——「環境惡劣」

在冬奧會之前,小海坨山是一個四無地區,沒有水、沒有電、沒有通訊設備甚至沒有道路,稱之為荒郊野外也不為過。要在這樣的地方建造一個滑雪場,還要滿足國際雪聯要求的場地挑戰難度很大。要先開荒再建造,一開始工程都是靠騾馬和人力將施工設備一點一點的運到山上,然後開闢出一條道路,拉電網、水管、搭建網絡才能開始施工,但即使是這樣也有一些地方是沒辦法用機械作業的。

比如滑雪賽道的最大破度超過6 8%,而且賽道中一些非常狹窄的區域以及特殊路面機械根本無法施工只能靠人力原始施工。國家高山滑雪中心就是在這樣的條件下花費了五年時間,從0開始打造滑雪場,而且一次性在延慶搭建了兩館一村。相當於在荒野山區再造一個小鎮,而且是現代化的小鎮難度可想而知。但它的難點還遠不止如此,高山滑雪比賽具有一個特殊性,它沒有歷史世界記錄只有賽事第一名,這是因為場地特殊性的原因,相比與足球、田徑等標準場地具有具體的規格和參數不同,高山滑雪除了落差和賽道長度外沒有統一的標準,每一個場館需要根據山的地貌來決定如何設計賽道、如何建造場館,這也是高山滑雪館的魅力,而中國高山滑雪中心占地面積約432.4公頃,最長賽道全長約3千米,垂直落差大約900米,在整個世界滑雪館中其難度都是頂尖的。在建造的過程中中國並沒有這種先例所以經驗也不夠,但還是按照國際雪聯的要求一步一步攻克困難,惡劣的環境+最高的海拔+最複雜的地形還要加上綠色、智能等因素造就了國家高山滑雪中心的奇蹟。

文章來源: https://twgreatdaily.com/zh-sg/07b5e6f4ddb8f0d71305c43379f6452e.html