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奥运火炬的构造及原理
独特的“芯”设计
创造自己的火炬内部燃烧系统
在近几届奥运会火炬设计中,一般都只进行外形设计,而内部燃烧系统基本都通过购买原来成型的技术来解决。北京奥组委慎重研究后,决定走自主创新之路,创造属于我们自己的火炬内部燃烧系统。
科研实力雄厚的中国航天科工集团成为竞争这一设计方案的积极参与者。为此,集团几十名相关领域的精干科研人员组成了设计攻关团队,并委任中国工程院院士刘兴洲为火炬内部燃烧系统总设计师。
“简单地说,火炬内部燃烧系统就是在火炬内安装一套设备,使火炬在点燃后能在一定范围内的各种复杂环境下保持一段时间燃烧不熄,完成接力传递。”刘兴洲院士介绍说,北京奥运会火炬内部燃烧系统包括三个部分,即燃烧器、稳压装置和用于储存燃气的燃气罐。“我们就是要在很小、弯曲且不规则的空间内精心安装固定好这些装备。”
最先需要解决的是燃料。北京奥运会火炬选择了丙烷。丙烷燃烧后主要产生水蒸气和二氧化碳,不会对环境造成污染。更重要的是,丙烷可以适应比较宽的温度范围,在零下40摄氏度时仍能产生1个以上饱和蒸气压,高于外界大气压,形成燃烧;而且,丙烷产生的火焰呈亮黄色,火炬手跑动时,动态飘动的火焰在不同背景下都比较醒目。
㈡ 奥运火炬烧的燃料是什么啊
随着科学技术的发展,传递的圣火也在不断改进。
自从1936年第一次举行奥运火炬接力跑开始,传递圣火的火炬总共制造了24种样式,其中13个是为夏季奥运会设计的,11个是为冬奥会设计的。
1936年,卡尔·迪姆教授根据古希腊瓷器上的绘画设计,由德国人弗里德里希·克虏伯·许特韦克为柏林奥运会制作了第一把火炬。火炬由镁为主的燃料供燃,重460克,长27厘米。
1948年伦敦奥运会制作了两个火炬,一个重960克,长47厘米,另一个是专为最后一棒传递者制作的,重2.15公斤,长42厘米。
1952年赫尔辛基奥运会的火炬长57厘米、重1.08公斤,用合金材料制成,还有一个桦木制成的手柄。
1960年罗马奥运会的火炬由意大利考古工作者设计,重580克,长39.5厘米,由铜铝合金制成,用天然树脂松香作燃料。
1964年东京奥运会的火炬重826克,长64.8厘米,用不锈钢和铝制成。
1972年慕尼黑奥运会再次请1936年第一个火炬制造者克虏伯主持设计,用不锈钢制成的火炬长75厘米、重1.35公斤,燃料是液化气,能燃烧20分钟。
1976年蒙特利尔奥运会火炬长66厘米,重540克,燃料是经特殊处理的橄榄油,能烧10分钟。
1984年洛杉矶奥运会的火炬由特纳公司的纽哈特设计,重1.2公斤,长56.5厘米,由铝和铜合金制成,以丙烷作燃料。
2004年雅典奥运会火炬由金银两色的金属和木质手把构成,呈卷起的橄榄叶状,犹如向上喷发的烈火。火炬高68厘米,重700克,由希腊著名设计师安德雷亚斯·瓦罗佐斯设计,在总共21种不同的式样的竞争中脱颖而出
2008北京奥运
火炬结构特点
基本工作流程
航天芯,也就是2008年北京奥运火炬的燃烧系统,包括燃料供应系统(燃料瓶、稳压装置和回热装置)和燃烧器两大部分。工作时,利用开关工具顺时针打开燃料瓶上的常闭开关阀,瓶内的高压丙烷蒸汽经过稳压装置进行减压,并维持在相对稳定的某一压力值附近,然后经过有五个通气孔的燃料分配器的侧孔进入回热铜管,在流经燃烧室和燃料瓶后重新进入燃料分配器,并从两路分别进入预燃室和主燃室进行燃烧。
燃料瓶
燃料供应系统的主要构成部件是稳压装置和燃料瓶,都是采用国内先进工艺和技术自主研发的。燃料瓶采用无缝冷拉工艺,直径为32毫米,即用一整块板拉成现在的形状,因此非常耐压(达14兆帕),相当于可承受水下1400多米的压力。由于火炬燃烧有时间要求,一瓶燃料需要保证燃烧15分钟以上,而燃烧器除要保证火炬形态外,也有一定的流量要求,因此为了既能保证和火炬外壳的匹配,又能满足燃烧时间,燃料瓶只能做得又细又长。这从工艺上讲,难度大大增加。因为是整体成型,且燃料瓶壁的壁厚不到1毫米,在长细比达到7.5倍的情况下是很容易拉裂的。
燃料的选择
燃料用的是99%以上纯度的丙烷。历史上的奥运火炬用混合燃料的较多。采用丙烷燃料是为了能在火炬传递路线范围内,满足环境温度的要求。其次颜色也是一个考虑,丙烷燃烧后火焰是橙色,具有较好的可视性。
稳压装置
稳压装置也是特别研制的。从燃料瓶里出来的气体压力是不稳定的,随着温度降低而减小。而火炬的燃烧需要一个稳定的流量,稳压装置的作用就是提供一定压力,一定流量的燃料供应,这和一般稳压装置的原理是一样的。气态的燃料以相对较高的压力进入稳压装置的进口,以高出环境压力一定范围的压力流出,保证燃烧所需的燃料压力和流量。稳压器的设计要求一般就是小巧轻便和多功能。现在的稳压装置共有四个功能:第一是将火炬开关设计到稳压装置上,这就少了一个零件;第二是减压;第三是稳压;第四就是在意外跌落的情况下,还能确保火炬继续燃烧,不会发生危险。
燃料瓶和稳压装置的连接
燃料瓶和稳压装置采用螺纹连接,燃料瓶口用外螺纹,稳压装置用内螺纹。这个虽不是独创,但在火炬上用得比较少。以前的一些火炬用的是现成的燃料瓶,多数是采用直接的顶压方式。这种没有螺纹的连接方式,如果气体压力过大,顶针会顶得很紧,用起来费劲;如果压力过小,由于使用时的振动,容易松脱,造成漏气;同时由于是非精确定位密封,在压紧的过程中或使用过程中也容易密封不严而漏气,既不安全,也容易熄火。我们吸取了国外火炬的经验和教训,采用了螺纹接口。
回热管
2000年悉尼奥运会和2002年盐湖城冬奥会的火炬都采用了保温装置。因为对于气相燃烧而言,若没有有效的热量补充,燃料瓶的温度是下降的。燃料在低温状态下,蒸汽压会降低,有可能会影响火炬燃烧性能。最初的设计就遇到了这个问题。刚研制时燃料瓶容积较大,因此它降温慢。现在燃料瓶小了,而燃烧时间要求提高,所以必须要加回热装置。要给它加热,就要有热源,于是很自然地想到利用火炬自身的火焰热量——燃料出来后不是直接进燃烧室,而是通过回热系统给燃料瓶进行加热,减缓温度降低的速度,满足燃烧时间。回热管还有个好处,就是热交换不可能把所有热量都交换掉,所以管内的气体温度也是升高的,有利于燃烧,这是个额外的好处。
燃烧器
双火焰是一个核心设计,并在国内第一次运用。燃料经过回热之后,分两路,一路进入预燃室,一路进入主燃室,基本上按1:2的比例进行分配。预燃室底部中心是喷嘴,其周围是进空气的孔。火炬外壳底部也有一定面积的进气通道。预燃室燃料往上喷时,会带动周围空气上升进入预燃室,这就是引射作用。
预燃室中燃料和空气混合后再燃烧,火焰像我们家里的煤气灶一样,掺混得比较好,燃烧充分,火焰温度比较高,形状短,是蓝色的,在强光下不易看见。而主燃室的燃料没有经过预混,燃料喷出后和空气混合,先扩散再燃烧,火焰温度稍低些,呈不透明的橙色。火焰高度高于25厘米。预燃室相当于一个稳定的火源,保证它始终不灭,即使外面的主燃室火焰熄灭,它会马上把主火焰点燃。
国外也有类似双火焰的设计,但不太一样,不是预混气的。像2006年都灵冬奥会,也是前后两个燃烧室,但两个都是扩散火焰。我们考虑用预混火焰,主要是它的温度比较高,复燃主火焰比较容易些。另一方面,主火焰在上,预燃火焰在下,受外界影响相对就小,保护火焰就容易些。
我们这个设计实际上是受了吸气式发动机的启发。因为有的发动机也有一个小的预燃室。应该说这种方案在火炬的使用中是第一次。主火焰从圆形管道上均匀的小孔中喷出,这也是特别之处。国外有很多是从一个小口喷出,或者虽是多个喷口,但尺寸较大。我们也做过这样方案的试验,一方面不太利于火焰的稳定,另一方面燃烧时烟较大。我们现在这个设计,火焰能从一个环的小孔中喷出,好处之一是喷出的燃料比较均匀,是圆形的火焰;另一个就是喷出来的燃料能与空气掺混的比较均匀,燃烧比较充分,烟就会小,有利于观赏性和环保。
在火炬研制中我们发现,风速对火炬工作的影响最大,在专用设备上进行了大量实验,做到大风小风条件下,都不熄火。我们很希望得到一支性能可靠、稳定的火炬。我们认为今后应在实际环境中,继续对火炬进行各项参数考核,并经严格的生产过程,保证研制质量。我们期待着北京奥运火炬将在同一个世界,传播同一个梦想
㈢ 奥运圣火用什么材料做的n呢
随着科学技术的发展,传递的圣火也在不断改进。
自从1936年第一次举行奥运火炬接力跑开始,传递圣火的火炬总共制造了24种样式,其中13个是为夏季奥运会设计的,11个是为冬奥会设计的。
1936年,卡尔·迪姆教授根据古希腊瓷器上的绘画设计,由德国人弗里德里希·克虏伯·许特韦克为柏林奥运会制作了第一把火炬。火炬由镁为主的燃料供燃,重460克,长27厘米。
1948年伦敦奥运会制作了两个火炬,一个重960克,长47厘米,另一个是专为最后一棒传递者制作的,重2.15公斤,长42厘米。
1952年赫尔辛基奥运会的火炬长57厘米、重1.08公斤,用合金材料制成,还有一个桦木制成的手柄。
1960年罗马奥运会的火炬由意大利考古工作者设计,重580克,长39.5厘米,由铜铝合金制成,用天然树脂松香作燃料。
1964年东京奥运会的火炬重826克,长64.8厘米,用不锈钢和铝制成。
1972年慕尼黑奥运会再次请1936年第一个火炬制造者克虏伯主持设计,用不锈钢制成的火炬长75厘米、重1.35公斤,燃料是液化气,能燃烧20分钟。
1976年蒙特利尔奥运会火炬长66厘米,重540克,燃料是经特殊处理的橄榄油,能烧10分钟。
1984年洛杉矶奥运会的火炬由特纳公司的纽哈特设计,重1.2公斤,长56.5厘米,由铝和铜合金制成,以丙烷作燃料。
2004年雅典奥运会火炬由金银两色的金属和木质手把构成,呈卷起的橄榄叶状,犹如向上喷发的烈火。火炬高68厘米,重700克,由希腊著名设计师安德雷亚斯·瓦罗佐斯设计,在总共21种不同的式样的竞争中脱颖而出。
㈣ 北京奥运鸟巢是由什么材料做成的
一种新型的建筑材料一ETFE(四氟乙烯)。它是一种轻质新型材料,国内现在还没有。ETFE是膜材料的一种,具有有效的热学性能和透光性,可以调节室内环境,冬季保温,夏季散热,而且还能避免建筑结构受到游泳,ETFE是一种乙烯和四氟乙烯的共聚物,该树脂是最坚韧的氟聚合物,可以形成一层高度耐用的涂层,具有卓越的耐化学性,并可在150℃下连续工作。几乎所有物质都不与特氟龙涂膜粘合,很薄的膜也显示出很好的不粘附性能。目前世界上只有三家企业能够完成这个膜结构。 鸟巢的结构组件相互支撑,形成了网络状的构架。它完全符合国家体育场在功能和技术上的需求,又不同于一般体育场建筑中以大跨度结构为主体的设计手法。鸟巢的钢结构桁架看起来杂乱无章,但实际是很有规律的。其周边立面有24根组合柱,每根组合柱是由一根菱形内柱和两根方形外柱组成的箱型格构式柱。屋面有与组合柱相连接的24根钢桁架构成的“主梁”。鸟巢能够竖立起来,主要靠这些组合柱、桁架梁的主体结构来受力,承受屋面及地震、风的荷载。 需要说明的是,这样独特的结构其设计过程也与一般的建筑设计不同,它不是简单在图纸上画出来就完事了,而需要通过大量的计算和实验,采用特殊软件建立模型,对每一项设计和施工过程中超出设计规范和无验收规范的内容都要进行专家论证,报政府有关部门备案。特别是钢结构设计过程中,很多杆件是弯扭的,空间三维坐标难以准确定位,所以我们应用了主要用于航天技术上的CATIA软件,其空间三维精度非常高,能很好地对鸟巢的空间关系进行准确建模定位,对保证空间关系的设计和施工质量起到了关键作用。另外,就是很多钢结构弯扭构件的设计和温度对大体量钢结构产生的内力的设计都超出了现有规范,必须研究设计方法,建立计算模型并结合试验,以确保设计的安全可靠。 至于建设安装过程,首先要安装24根组合柱,现场吊装,然后安装柱子之间的立面次结构,再安装屋面主桁架梁,安装屋面主桁架梁时,在场内安装了很多临时支撑,同时安装内环桁架梁,将整个屋面和立面主体结构连接在一起后再把这些支撑屋面主桁架梁的临时支撑卸掉,我们叫屋面结构整体卸载。这样鸟巢的主体框架就基本建起来了。卸载后再将屋面的钢结构次结构及立面钢结构大楼梯安装上,完整的鸟巢结构就编织完成了。 刚才已经讲到了其在钢结构设计方面的独特之处,其实,这种结构的独特性也决定了其用料、安装、焊接等的特殊性,这就要求不断进行科技攻关和创新,因此,很多技术都是国内首次运用,填补了国内许多建筑领域的空白。 首先一点就是钢结构材料的选材十分关键。鸟巢体量这么大,自重荷载非常大,所以希望它能轻一点,同时又要承受巨大的荷载内力,经过大量专家论证,在钢材的选择上选用了Q345GJ材料,能够满足要求。对受力最大的柱脚开发研制了国内首次在民用建筑上应用的特厚高强钢材Q460E-Z35。此钢材是由河南舞阳钢铁厂专为鸟巢特殊研制的,强度是通常结构用钢的两倍,厚度达到110mm,完全可以满足鸟巢的各项受力使用指标要求,完全国产化,填补了国内钢结构设计规范和施工工艺的空白。我们还设置了安全监测系统,在奥运会期间和以后的运营期,对鸟巢的关键受力点进行实时测试,保证结构安全。
㈤ 奥运开幕式晚上,繁花似锦的焰火在夜空中构成一幅美妙的图案 缩句!
焰火构成图案。😊
㈥ 奥运会网球规则
奥运会网球规则和平时网球的规则是一样的。
㈦ 南京雨花石
真的雨花石有什么特点:
1 色状:雨花石是一种天然的化石,就像琥珀,石头里面能看见很多自然的形状和颜色,现在能见较多的形状是条纹状,颜色以黄红绿居多。如果能有风景或人物的形状在雨花石里面,那么这将是一个价格极高,极为贵重的佳品,很难得的。
2 形状:石头大家都见过,石头不可能有规则的形状,雨花石一般以非规则的椭圆型为主,厚度不一,总之一句话,自然的一定就是非规则的。
3 硬度:雨花石的成分主要是二氧化硅,所以硬度极高,石头嘛,鸡蛋肯定碰不了的,呵呵。
4 重量:石头肯定是比较重的,拿在手上掂量掂量一般就能感觉出来。
假的雨花石的特点:
1 以人造玻璃和树脂假制:玻璃材质的东西容易碎,形状比较规则(比如球状),图案也比较规则,没有什么自然的痕迹。树脂假制的就更能分辨了,一般市场销售此类假冒的雨花石都是圆形透明薄片,里面有些图案,质地较软。包装是一张塑料袋。
2 以鹅卵石充当雨花石:这类假冒市场上常见,因为鹅卵石具有雨花石大多的特点,分辨此类区别主要是看色状,鹅卵石里面没有形状,一般是一团暗红或暗黑,所以鹅卵石不具有观赏价值,它只能当作石料用,比如铺设公园里的小径,现在大多数的地区都能见到的。
雨花石是个美丽的,希望喜爱雨花石的朋友越来越多,希望通过我的介绍能一眼识别真假。
另外,现在一般市场销售的雨花石礼品盒,这里面的石头大多是经过打磨抛光的,打磨是因为雨花石没有规则的形状,需要打磨之后能有个比较合适的形状,以适应人们的审美和便于装盒。抛光使雨花石的表面变的圆滑有光泽,并且不需要置于水中保存。
㈧ 奥运飞人的追风战靴阅读及答案
12.本文以“奥运飞人的追风战靴”为标题,有什么作用?(3分)
13.利用高科技结合人体运动力学原理研究出来的跑鞋有哪些特点?(4分)
14.本文主要运用了哪一种说明方法?请结合文意分析其作用。(3分)
15.阅读下面材料,结合上文,写出你的探究结果。(2分)
材料一 1994年,俄罗斯撑杆跳高选手布勃卡在玻璃纤维、合成树脂及超柔软、超强度纤维等材料制成的高科技撑杆的帮助下,将世界记录提高到6.14米。这相当于跳过了一只长颈鹿。
材料二 2000年,奥运会的游泳赛场上,澳大利亚“飞鱼”索普身着一身联体的、模拟鲨鱼皮肤的高科技泳衣,劈波斩浪,一人卷走3枚金牌和2枚银牌。
参考答案:12.①点出说明对象 ②点明高科技跑鞋的作用 ③引起读者的阅读兴趣(一点1分,共3分)
13.①材料特殊 ②重量轻 ③避震效果好 ④附着力强 ⑤有回输功能。(答出4点即可。一点1分,共4分)
14.举例子。以刘易斯、玛丽安•琼斯和刘翔的跑鞋为例,具体说明高科技跑鞋的特点和作用。(指出说明方法,1分;结合文意分析作用,2分。共3分)
15.示例:高科技能够帮助运动员赛出好成绩。(2分)