9月23日晚，杭州第19屆亞運會開幕式在杭州奧體中心體育場“大蓮花”盛大舉行。在備受矚目的點燃主火炬環節，杭州亞運會打造了史上首個“數實融合”點火儀式。在AR虛擬現實特效的助力下，“數字火炬手”與最后一棒火炬手汪順共同點燃了杭州亞運會主火炬——“錢江潮涌”。

9月23日晚，在杭州第19屆亞運會開幕式上，“數字火炬手”與最后一棒火炬手汪順，共同點燃了杭州亞運會主火炬——“錢江潮涌”。人民網 章勇濤攝

如同奔騰的錢江大潮，杭州第19屆亞運會開幕式的主火炬塔，以獨特的科技創意和絕美的動態展現了力與美的融合，驚艷了全世界。然而，傳統火炬往往都是靜態的，“錢江潮涌”主火炬是怎么動起來的？在呈現“潮涌”之動感的背后，有著怎樣的科技支撐？

“剛柔并濟”

打破火炬裝置固定不動的常規

9月23日晚，當亞運圣火在主火炬塔上點燃的那一刻，來自浙江余姚的主火炬塔設計制造團隊負責人嚴華鋒難掩興奮與驕傲。

“我們是在2021年10月接手主火炬塔項目的。從設計投產，到現場施工，再到測試修改，團隊一起奮戰了無數日夜。”嚴華鋒說，“最終呈現在開幕式的主火炬塔‘錢江潮涌’由19根形態各異的火炬柱排列組合而成，每一根火炬柱代表一屆亞運會，形似一朵翻卷的浪花。火炬柱外層用金屬質感波紋板形成‘浪潮’造型。”

從卷曲著的浪花，到佇立著的浪頭，主火炬塔如同奔騰的錢江，以絕美的動態展現驚艷了全世界。受訪者供圖

嚴華鋒介紹，火炬塔內部采用動力結構，可以呈現出“浪潮”的卷曲與展開這兩種形態，打破了火炬裝置固定不動的常規。點火前，火炬柱呈卷曲狀，高度約10米，似翻卷的浪花，又似中國傳統文化中的“祥云”；點火后，火炬柱逐漸展開后，高度約19米，形成最終的點火形態——“錢江潮涌”。

熾熱的火焰從中噴薄而出，亞運圣火在19個柱頭一路燃起、迅猛傳遞，最終點燃主火炬。“機械藝術展示了力量與韌性，彎曲的線條則呈現柔美與舒展，象征著中國哲學中的剛柔并濟。”嚴華鋒說。

19根火炬柱都有“骨骼”

可獨立進行卷曲伸展動作

“錢江潮涌”的生命力和力量如何展現？首先是要讓“潮涌”動起來。“亞運會體現了運動的魅力，我們希望通過動態的‘錢江潮涌’主火炬塔傳遞出這種理念。因此，不僅要讓火炬‘舞動’起來，還讓它‘舞動’得優美動人。”嚴華鋒說。

為此，技術團隊為主火炬塔設計了仿生機械骨骼系統、動態裝飾系統和燃燒系統，賦予了主火炬塔“骨骼”“皮膚”與“血液”。

“我們以仿生學原理為靈感，設計了火炬塔的‘骨骼’系統，19根機械柱配有獨立的驅動單元，可獨立進行卷曲伸展動作。”嚴華鋒介紹，火炬柱最大展開角度達180度，要從完整圓弧連續動作轉變成直線群是有難度的，因此，每根火炬柱按長度均勻分節，最大的“骨骼”部分采用16段柔性分段設計，讓“骨骼”系統最大伸展高度達到了19米，可實現完美的圓弧和直線變換，流暢而優雅。

主火炬塔設計制造團隊為主火炬塔提供技術保障工作。受訪者供圖

為確保毫米級的精確運動，主要驅動系統采用了精密滾珠絲桿結構，同時還采用了鏡像對稱的骨骼系統，以消除位移晃動和偏轉力。此外，“骨骼”系統采用輕量化設計結構，在不同載荷區域逐漸更換“骨骼”大小，保證每一個動作精準無誤。

再來看主火炬塔的“皮膚”。

19根火炬柱的外表采用金屬材質，既簡潔又華麗。同時配備了動態裝飾系統，由鏡面不銹鋼波紋板制成。波紋板逐漸變深，大小波紋錯落有致，繁而不亂，展現出獨特的美感。白天，這些板材閃爍著波光，夜晚則熠熠生輝。

“開幕式現場從各個角度看過去，火炬柱需要保持弧形狀態，但鋼結構材料很難實現這一點。因此，我們最終采用了機械骨骼系統和裝飾系統分離兩套系統，并將裝飾結構改成動態浮動結構。一是為了保證連續運動中優美、連貫的動態視覺效果，二是為了降低基建難度，提升可靠性。”嚴華鋒說。

主火炬塔配備了動態裝飾系統，由鏡面不銹鋼波紋板制成。受訪者供圖

主火炬塔的“血液”燃燒系統，包括燃料泵送、多噴頭點火和控制系統。“我們采用雙噴頭點火技術，確保高度安全性和防水性，火苗最高可達7米。同時，還配備了遠程燃料泵送系統，以確保燃料能夠在高強度定制管道中安全穩定地輸送。”嚴華鋒介紹，整個系統都采用了主備模式，以確保系統的可靠性。與此同時，該系統還能實現多種點火效果組合。

極端天氣不會熄滅

“智慧大腦”注入生命活力

值得一提的是，秉持綠色理念，助力打造亞運史上首屆碳中和亞運會，本次開幕式使用廢碳再生的綠色甲醇作為主火炬塔燃料，這是零碳甲醇在亞洲級綜合賽事火炬儀式的首次應用，實現了循環內零排放，充分踐行了杭州亞運會“綠色辦賽”理念。

綠色零碳甲醇作為主火炬燃料除了綠色環保，還具有安全、可靠、可視、經濟等優勢，可持續燃燒、極端天氣不熄滅。

其實早在杭州亞運會開幕前夕，為驗證極端天氣下主火炬塔能否穩定燃燒，從而確保燃燒過程萬無一失，技術團隊曾多次模擬極端天氣以測試主火炬的各方性能。

團隊使用消防高壓水槍模擬暴雨天氣，對主火炬塔燃燒裝置及焰火持續沖刷，用超過十級的大風正對著火焰吹，盡管如此，電機依舊正常運作。

此外，為了確保演出的順利進行，技術團隊還對驅動系統進行了冗余設計。“我們應用了先進的數控技術，以減少能耗并提高運行速度和平穩度。此外，為了確保演出不受干擾，驅動系統備有冗余設計，備用電機可以在主電機故障時繼續運行。”嚴華鋒說。

技術團隊現場搭建主火炬塔。受訪者供圖

除了美貌與靈動，主火炬塔還擁有一個超強的“智慧大腦”。

“我們自主研發了智慧大腦控制系統。作為火炬塔的神經中樞，該系統能同時控制機械、燃燒、燈光、裝飾這四大系統的運作，通過與各個系統間的數據共享與交流，精準地指揮每個系統的運作。”嚴華鋒介紹，不僅如此，它還能實時收集并分析各種數據，比如溫度、濕度等環境安全數據，確保所有設備都在良好運行狀態。

為了確保“大腦”運行的絕對安全，團隊采用了安全軸控制器，使“大腦”整體安全等級達到SIL3級別。同時，主備控制系統也被集成在一個操作系統中，它們相互獨立，又相互兼容。一旦主系統出現問題，備份系統能夠立即接管，整個切換過程自動完成，不需要人工干預，大大提高了系統的可靠性。

熊熊燃燒的“錢江潮涌”主火炬，激發出了蓬勃的生命，將亞運會開幕式當晚的氛圍推向了高潮。“數實融合”的魅力，讓現實世界與虛擬世界完美交融；藝術之美和機械之慧的完美融合，為世界呈現了一場驚艷的視覺盛宴，展現了中國人民敢于拼搏、勇立潮頭的時代精神。

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