08年北京奥运会上的火炬和烟花

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1、o北京奥运会火炬“祥云”o北京奥运会上的烟花北京奥运会上的火炬和烟花1北京奥运会火炬“祥云”o北京奥运会火炬名为“祥云”，造型的设计来 自中国传统的纸卷轴。从科技含量上，北京 奥运会火炬在燃烧稳定性与外界环境适应性 方面达到了新的技术高度，能在每小时65公 里的强风和每小时50毫米的大雨情况下保持 燃烧。在工艺方面使用锥体曲面异型一次成 型技术和铝材腐蚀、着色技术。燃料采用丙 烷，更加符合环保要求，顺应“绿色奥运“的 理念，北京奥运会的火炬外形制作材料还是 可回收的环保材料。 2北京奥运会火炬“祥云”o“祥云”的燃料选择经过多次模拟实验，最终 确定为丙烷丙烷，丙烷燃烧后主要产物是二氧化 碳和水

2、，对环境的负面影响也可以降到最低 ，不但如此，丙烷还可以适应比较大的温度 范围，在零下40时仍能产生1个以上的饱 和蒸汽气压并形成燃烧。此外，由于丙烷燃 烧产生的火焰呈亮黄色，在火炬手跑动时， 动态飘动的火焰在不同的背景下非常醒目， 这样的颜色便于识别和电视转播、新闻摄影 的需要。345北京奥运会火炬“祥云”o“祥云”拥有极为出色的抗风能力。在加满燃 料的情况下它可以燃烧1520分钟，即使 在8级大风和每小时50毫米的暴雨等情况下 也能保持稳定燃烧。 o高温不褪色也是“祥云”的高强本领之一。火 炬口涂的红色颜料不仅代表了熊熊燃烧的火 焰，还是一种蓄含高科技的产品。这种颜料 耐得住1000摄氏度

3、的高温，并且这种温度 下也不褪色。 6北京奥运会火炬“祥云”o在“祥云”极具古典韵味的外表下还跳动着一颗有力 的“心脏”，其心脏的燃烧系统包含燃烧器、稳压装 置、燃气罐三部分。 o“祥云”的燃烧器采用了创新的双火焰方案，即预燃 室加主燃室。预燃室和主燃室分开的做法在奥运火 炬的设计上尚属首次。当燃气流出后，一部分进入 燃烧器的主燃室，形成扩散的比较饱满的火焰；另 一部分则进入预燃室，保持一个较小但十分稳定的 火焰，如果出现极端情况，主燃室火焰熄灭，埋在 火炬顶端下方的预燃室仍不受影响，能保证火炬继 续燃烧。 7北京奥运会火炬“祥云”o不灭的火焰双火焰方案火炬在传递过程中要求不能熄灭，而且不论刮

4、风还是下雨，都必须保 持火炬燃烧的状态。尽管大家过去也都想了很多方法，但是在奥运会 历史上还是经常出现意外。例如：上一届雅典奥运会在火炬传递的两 个最重要的仪式上都曾出现熄火现象。与此不同，在悉尼奥运会上， 奥运火炬还首次实现在海底传递。对于一般的奥运火炬来说，要保证火焰不灭，那么必须要能够始终足 够的产生大量的热才能维持火焰的在各种极端情况下，相应的要求气 体燃料足够多，燃烧室中产生火焰热量足够大才能抵御各种情况。这 样以来势必要求燃烧系统所占的体积很大，相应火炬的重量也会增加 。但是对于奥运火炬传递手来说，从安全的角度考虑，不希望火焰的 热量过大，同时为了使用方便，也不希望火炬的体积和重量

5、过大的。 因此，技术系统中对同一参数出现了完全相反的要求，在TRI中 将这种情况称为“物理矛盾”。在TRI中，由第41号到51号创新 原理来专门解决物理矛盾。8北京奥运会火炬“祥云”o在奥运火炬历史上，曾经出现过使用镁、火药、树 脂、橄榄油各种材料作为火炬的燃料(关于各届 奥运火炬情况参见附录中的表格)。1936年柏林奥 运会制作了第一把火炬，由镁为主的燃料供燃。但 是在1956年奥运会火炬的最后一棒，采用镁和铝 做燃料，火焰很亮，但剧烈燃烧产生的灰烬却灼伤 了火炬手的手臂。 因此，这种采取固体镁的燃烧 方式，逐渐被替代。1960年罗马奥运会的火炬用 天然树脂松香作燃料。天然的树脂是一种弹性体

6、。 后来，到1972年慕尼黑奥运会首次引入了液体燃 料。在压力作用下，燃料以液态存贮，燃烧时则是 气体，这样既安全又易于储存，以后的奥运会火炬 大都采用了这种方式。9北京奥运会火炬“祥云”o “祥云”之“芯”分三部分 美丽的祥云、火热的漆红、古朴的纸卷轴2008奥运会火炬 “祥云”有着完美的外表。在美丽的外表下，“祥云”跳动着一颗 有力的“心脏”。为了给火炬提供可靠的燃烧系统，航天科工集 团为奥运圣火贡献了一颗可靠的“芯”。这颗“芯”的燃烧系统包 含燃烧器，稳压装置，燃气罐三部分。其中燃烧器采用了创新 的双火焰方案，即预燃室加主燃室。预燃室与主燃室分开的做 法在奥运火炬的设计上尚属首次，预燃室

7、的火焰将保证火炬“火 种不熄”，即便遇到大风天气，埋在火炬顶端下方的预燃室仍不 受影响。而主燃室衍生出的火焰将使整支火炬的火苗熊熊燃烧 ，保证火炬的视觉效果。 10北京奥运会火炬“祥云”“亮黄”火焰不会忽高忽低 “祥云”的设计采用了稳压阀，它用于保持气体的 压力，从而使火焰高度得以稳定。 与往届奥运会火炬的混合燃料不同，北京2008奥 运会火炬的燃料采用丙烷丙烷。这是一种价格低廉的常 用燃料，而且温度范围比较宽。丙烷燃烧只形成水 蒸气和二氧化碳，没有其他物质，不会对环境造成 污染，符合绿色奥运的要求。丙烷气体燃烧的火焰 颜色为亮黄色，这样的颜色便于识别和电视转播、 新闻摄影的需要。 11北京奥

8、运会火炬“祥云”不用保温车燃料稳定供应 当火炬的燃料温度至20时，燃料罐内的丙烷燃料会产生10 个左右大气压的压力，而结实的“祥云”的燃料罐可以承受150 个大气压。因此，完全不必担心火炬燃料因压力过大产生外泄 。当外界温度低至-20时，丙烷燃料产生的大气压仅为2个， 在如此低的大气压下，如何保证火炬的能源供给源源不断呢？ 稳压阀和回热管将解决这一问题。 以往的奥运会火炬采用的是混合燃料，需要配备保温车以保持 燃料的温度和产生的压力，北京2008奥运会火炬使用回热管， 将火炬燃烧所产生的热量用以加热燃料。这样，燃料罐不用借 助外部加热装置的帮忙，就能使燃料产生足够的压力，支持火 炬熊熊燃烧。

9、12北京奥运会火炬“祥云”o 跌落遇雨火炬继续燃烧 为了确保祥云燃烧系统的稳定，每一个细 节都得到了充分考虑，燃气罐采用螺纹连接 ，避免安装疏忽造成无法点燃。同时也实现 了火炬意外跌落时仍会继续燃烧。北京 2008奥运会火炬在燃烧稳定性与外界环境 适应性方面达到了新的技术高度，能在每小 时65公里的强风和每小时50毫米的大雨情 况下保持燃烧。 13一、鞭炮和爆竹我国人民有一个传统习惯，在喜庆吉日、乔迁开业之时， 都要放鞭炮、爆竹，以示庆贺，增添喜庆气氛。爆竹内的火药是以1硫2硝3碳的黑色火药为基础发展而来 的，一般配方是： 硝酸钾（KNO3） 3克 硫磺（S） 2克 炭粉（C） 4.5克蔗糖（

10、C12H22O11） 5克镁粉（Mg） 12克点燃后的爆炸反应主要是：S2KNO33CK2SN23CO2707千焦 14爆炸反应的特点有： 反应速度极快； 产生大量热并导致高温； 体积急剧膨胀； 低敏感度。一、鞭炮和爆竹 15二、烟花烟花即花炮、彩色烟火、礼花，常用于节日之夜，也烟花即花炮、彩色烟火、礼花，常用于节日之夜，也 可用作照明弹、信号弹。可用作照明弹、信号弹。结构。由底部和顶端两部分组成。底部为一大爆竹，装 黑色火药，爆炸时将顶端推向空中。顶端为一圆球，装有 燃烧剂（主要成分为黑色火药）、助燃剂（主要成分为铝 镁合金、硝酸钾、硝酸钡等，其中硝酸盐分解放出大量氧 ，使燃烧更旺）、发光剂

11、（铝粉或镁粉，燃烧时放出白炽光）、发色剂（为各种金属盐，是产生色彩的关键成分）、笛音剂（高氯酸钾和苯甲酸的混合物，燃烧时发出美声）。 16成分。不同颜色烟花的配方见表表 常见焰色烟花配方焰色 配方组成（克）红焰 氯酸钾2.5 硫磺粉2.5 木炭粉1 硝酸锶8绿焰 氯酸钾3 硫磺粉1.5 木炭粉0.5 硝酸锶6蓝焰 硫磺粉2 硝酸钾9 三硫化二锑2 黄焰 氯酸钾3 硫磺粉12 木炭粉2 硝酸钠5白焰 硫磺粉3 木炭粉2 硝酸钾12 镁粉1紫焰 氯酸钾7 硫磺粉5 硝酸钾7 蔗糖217焰色来源于高温下金属离子的焰色反应。在实验室里我 们可利用焰色反应来鉴定金属离子(见下表)：离子 锂 钠 钾 铷

12、銫 钙 锶 钡 铜焰色 红 黄 紫 紫红 紫红 橙红 红 黄绿 绿除上述发色剂外，还有硝酸銫（天蓝）、硝酸铷（紫红 ）、氯化铊（绿）、硫酸铜（蓝）、硝酸铟（蓝靛色）等。 高级烟花中有笛音剂。 18奥运会上的烟火开幕式鸟巢焰火燃放，共有16000枚烟 花在鸟巢上空竞相斗艳（闭幕式8000枚） ，不论是燃放数量，还是燃放时长以及燃放 地点选择，均超过往届奥运会，而且还将采 用空气发射、植入芯片等最新燃放技术。奥 运会开幕式上的焰火盛宴，同时也是世界焰世界焰 火史的一次革命。火史的一次革命。19奥运会上的烟火开幕式和闭幕式上的焰火表演震撼了全世界 ，震撼，不仅因其恢宏的场面和对燃放过程的精确 控制，

13、而且因其绽放地清爽烟花燃放数量虽大 ，却没有纸屑残渣飘落，也没有刺鼻异味。没有纸屑残渣飘落，也没有刺鼻异味。燃放成 功则要归功于多项世界首创的技术：燃放每一个瞬 间都由电脑计算完成，而芯片烟花的采用，使操控 可精确到每个火花；制造烟花的材料也独树一帜， 环保材料代替“纸壳压力舱”、压缩空气取代火药， 这两项技术的应用，解决了烟花的环保问题。 20奥运会上的烟火o让焰火构成一个脚印的图案是世界范围内的首创。 在15公里内布放29个脚印，每两个脚印之间的距 离就要控制在500米左右，从永定门开始，向北每 隔500米就布设了一个焰火发射系统，而脚印之间 的时间间隔是两秒。每个脚印大概在空中170到

14、180米的高度绽放，每个脚印在空中持续的时间是 五六秒钟，如果那时站在中轴线上的任一位置，能 看到前、中、后三个脚印，之后的脚印离你太远就 看不到了。21奥运会上的烟火我们中国人看烟火的机会并不是很少，但是这次奥运会上 的烟火还是让大家都为之惊叹的，奥运会的烟火和以往的传 统的烟火有了哪些重大的突破呢？第一是体现出来了这么大规模的燃放，它很安全，药 物的配方，使用了安全的氧化剂代替了过去不安全的氯酸钾 的氧化剂，这是一个突破。第二个突破就是这一次烟花多数是用了开发研制出来 的无烟的或者微烟的这种烟花技术。第三个突破就是科学技术的创新。22奥运会上的烟火绿色奥运，不能让大家看够玩够后，留下 一地

15、残渣，满场黑烟，所以，研究小组改变了烟花 的金属可燃物和色焰剂，这样，没有燃烧完全的残 渣或细小燃烧产物即使弥漫在空中，也难以形成肉 眼能见的烟雾，更不会产生过多的残渣和杂质。最 要紧的是，这种焰火燃烧后，产生的是二氧化碳、 一氧化氮、氮气、水蒸气等气体，而不产生一氧化 碳、二氧化氮和微粒状固体可吸入颗粒物，对人体 和环境绝对无害。23奥运会上的烟火o动态焰火带给全世界观众无与伦比的惊喜与赞叹， 而这些动态焰火的主要研发者，就是北京理工大学 宇航科学技术学院的赵家玉老师，他身兼北京奥运 会开闭幕式焰火团队专家组组长。这也是继1949 年开国大典负责烟花燃放之后，北京理工大学对国 人的又一次巨型献礼。o奥运期间燃放的焰火，具备无残渣、无烟或少烟、 环保无公害的要求，相关技术均已达到世界领先水 平。而动态焰火的研发在全球更是首次。24奥运会上的烟火与以往静态燃烧的奥运五环焰火图案 不同，本届奥运开幕式的奥运五环焰火第一 次“动”了起来-红、绿、白、蓝、黄五 色圆环从不同方位升上天空，在114米高空 开始套在一起，随即逐步形成“奥运五环”图 案并运行到170米的高空。25奥运会上的烟火冷焰火就是采用燃点较低的金属粉末 ，经过一定比例加工而成的冷光无烟焰火， 冷焰火燃点低，燃点在60-80，外部 温度30-50，对人体无伤害。适用于 舞台表演和