●清華大學(xué)機(jī)械工程系博士生 李新新
李新新
我是機(jī)械工程系田煜教授的博士生李新新，參與了此次北京冬奧會(huì)場(chǎng)外火炬臺(tái)的設(shè)計(jì)工作。整個(gè)火炬臺(tái)設(shè)計(jì)項(xiàng)目由美院馬賽教授團(tuán)隊(duì)牽頭，聯(lián)合機(jī)械系田煜教授團(tuán)隊(duì)以及土木學(xué)院石永久教授團(tuán)隊(duì)共同完成。
2月4日，北京冬奧會(huì)勝利開(kāi)幕。開(kāi)幕式上，主火炬臺(tái)以十分新穎的形式，讓全世界眼前一亮，場(chǎng)外的三個(gè)火炬臺(tái)也依次被點(diǎn)亮，火炬臺(tái)充分融合藝術(shù)與科技兩方面，體現(xiàn)了“簡(jiǎn)約、安全、精彩”的冬奧理念。
早在2020年11月，田煜老師就接到冬奧會(huì)開(kāi)閉幕式團(tuán)隊(duì)的邀請(qǐng)，參與奧運(yùn)火炬臺(tái)的研制。我非常清晰地記得第一次接觸這個(gè)項(xiàng)目的情景，那會(huì)兒我正前往江蘇參加一個(gè)會(huì)議，還在高鐵上。田老師突然打電話給我們，語(yǔ)氣非常神秘地交給我們一個(gè)任務(wù)。
他說(shuō)，我們要做一個(gè)10多米高的大圓盤(pán)，非常薄，得在空中做一些復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，還得承受可能的大風(fēng)，讓我們提前做一些準(zhǔn)備工作，最后還一再囑咐我們，這件事情先保密，不要外傳。當(dāng)時(shí)我們幾個(gè)同門(mén)私下就猜是不是和冬奧會(huì)有關(guān)，因此我們最開(kāi)始設(shè)計(jì)的幾種圖案里面加入了雪花和五環(huán)等元素，想借此試探一下田老師。田老師對(duì)這個(gè)雪花狀的圖案尤其青睞，我們感覺(jué)八成就是冬奧會(huì)的某個(gè)標(biāo)志性雕塑了。
導(dǎo)演團(tuán)隊(duì)最開(kāi)始對(duì)火炬臺(tái)提出了很多設(shè)想，希望能夠讓核心圖形有更多精妙、復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)，包括各種公轉(zhuǎn)、自轉(zhuǎn)、螺旋轉(zhuǎn)，藝術(shù)價(jià)值很高，但是我們論證后被證明難以實(shí)現(xiàn)，風(fēng)險(xiǎn)太高。最后，美院團(tuán)隊(duì)從藝術(shù)角度提出“同心反向旋轉(zhuǎn)”的方案，我們團(tuán)隊(duì)從技術(shù)的角度論證了該方案可行性較高，也通過(guò)縮比模型給導(dǎo)演進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)演示。最終，該方案在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中勝出，得到了一致認(rèn)可。
此后我們對(duì)該方案進(jìn)行了為期近一年的研發(fā)工作。田煜老師在過(guò)程中組織團(tuán)隊(duì)進(jìn)行多次討論、分析，總結(jié)出火炬臺(tái)的設(shè)計(jì)面臨三個(gè)比較重要的考驗(yàn)：一是火炬臺(tái)尺寸和重量大，核心圖案有十幾米高，好幾噸重，關(guān)鍵還得轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，這種動(dòng)態(tài)雕塑在世界上還是非常罕見(jiàn)的；二是面對(duì)的工況復(fù)雜，延慶和張家口地區(qū)的冬季風(fēng)力高達(dá)10級(jí)，環(huán)境溫度可達(dá)零下20℃-30℃，我們?cè)谠O(shè)計(jì)的時(shí)候必須考慮這種極端工況；三是藝術(shù)美學(xué)要求高，有很多異形曲面，我們將電路和氣路都埋藏在橄欖枝內(nèi)部，整個(gè)裝置僅僅通過(guò)上下兩個(gè)細(xì)小的枝條來(lái)承重。這三種考驗(yàn)對(duì)我們的設(shè)計(jì)提出了非常嚴(yán)苛的要求。
最大的難題在于中間大雪花的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)上。整個(gè)大雪花的重量都?jí)涸谙轮l上，并且要抵抗可能的大風(fēng)。初始的大雪花形態(tài)完全不滿足強(qiáng)度要求，通過(guò)初步計(jì)算，大雪花立起來(lái)枝條就會(huì)斷。這時(shí)大家都心里打鼓，都覺(jué)得“只靠一根枝條，不可能撐得住”。所以有人就提出要不然就在上下枝條添加立柱。這個(gè)方案差點(diǎn)兒成為最后的方案，如果沒(méi)有進(jìn)一步的優(yōu)化設(shè)計(jì)，大家最后看到的可能就是帶有立柱的雪花——說(shuō)實(shí)話，確實(shí)有點(diǎn)兒丑。我們也不甘心如此漂亮的雪花因?yàn)閺?qiáng)度的問(wèn)題大打折扣，這時(shí)候就需要藝術(shù)與科技的相互妥協(xié)，相互融合了。
這時(shí)，我就在想，能不能把上下枝條稍微修改一下，盡量不破壞原有藝術(shù)形態(tài)的情況下滿足要求。如果上下橄欖枝條中的葉子與枝條搭接，構(gòu)成雙支撐結(jié)構(gòu)，肯定能大大提高支點(diǎn)的強(qiáng)度。同時(shí)在整體布局上，中心圓環(huán)與上下枝條形成一體的主要承力結(jié)構(gòu)，其余枝條與葉子盡量輕。我把這個(gè)想法和團(tuán)隊(duì)成員進(jìn)行了討論，得到了大家的認(rèn)同。隨后整個(gè)過(guò)程與美院一道進(jìn)行了多輪的迭代修改，最終得到一個(gè)融合美學(xué)與科技的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。才有了我們現(xiàn)在看到的這個(gè)優(yōu)美的大雪花。
“國(guó)家給的任務(wù)，得奔著100%去。”田煜老師在開(kāi)會(huì)討論技術(shù)方案時(shí)說(shuō)道。這個(gè)任務(wù)責(zé)任重，時(shí)間緊，每每遇到難題時(shí)田煜老師就會(huì)把團(tuán)隊(duì)聚集到一起討論，給我們信念，為我們加油。整個(gè)研制過(guò)程中團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了非常多次的討論與現(xiàn)場(chǎng)考察，最終在各方的共同努力下完滿完成了國(guó)家交給的任務(wù)。
冬奧會(huì)開(kāi)幕那天，我在新清華學(xué)堂觀看了開(kāi)幕式。浪漫、漂亮的大雪花在舞臺(tái)間徐徐升起，場(chǎng)館外，火炬臺(tái)在點(diǎn)火后優(yōu)雅運(yùn)轉(zhuǎn)，晶瑩的雪花和靈動(dòng)的絲帶同心反向旋轉(zhuǎn)，流光溢彩的飛揚(yáng)姿態(tài)間展現(xiàn)圣潔的冰雪之美。我的心里首先是踏實(shí)了，心中石頭最終落地，而后，一種強(qiáng)烈的自豪感涌上心頭，能在國(guó)家盛會(huì)上貢獻(xiàn)出自己一份小小的力量，是我一輩子的榮耀。我們實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)踐行了面向國(guó)家重大需求開(kāi)展科研的要求。未來(lái)，我們也會(huì)行而不輟，履踐致遠(yuǎn)，為建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化強(qiáng)國(guó)貢獻(xiàn)更多機(jī)械科技的力量。
（清華新聞網(wǎng)3月23日電）
編輯：李華山
審核：劉蔚如 呂婷
