與風共舞的年輕人

2022-05-18 12:47:55    來源:河北共產黨員網    

在北京冬奧會張家口賽區云頂滑雪公園空中技巧和U型場地技巧的賽道兩側,由9根雪白色塔桿、8塊平展的雪白色防風網組成的防風裝置成為了一道亮麗的風景。它樣態看似尋常,實則科技含量十足。

這些防風網由高密度聚乙烯材料制成,厚度僅有4毫米左右,1米寬度的防風網卻可以承受1.2噸的壓力。每秒十幾米的大風,經過它的阻擋后,風速就可以降到每秒3.5米以下。它還同時兼具牢固、透光、阻燃、抗低溫、抗紫外線等多項性能,為比賽順利進行保駕護航。

這套防風裝置是由石家莊鐵道大學風工程研究團隊僅用6個月時間研發建成的。從分析數據、模擬計算、風洞試驗、獲取參數再到生產安裝防風網,每個重要環節都有風工程研究團隊青年人參與其中,他們夜以繼日,辛勤付出,與風為伴,御風前行……

逆風而行:“科研工作要無懼挑戰,勇闖難關”

“讀博期間,就聽說過學校風工程研究團隊,畢業后能夠成為其中的一員,感到非常榮幸。”2017年1月,剛剛博士畢業的賈婭婭正式加入石家莊鐵道大學風工程研究團隊。于她而言,從那一刻開始便意味著需要擔負起科研創新使命。

2021年初,張家口賽區云頂滑雪公園場地進行冬奧項目測試賽時,工作人員發現賽場風速對空中技巧和U型場地技巧兩個項目影響尤為明顯。由于運動員起跳高、空中動作多,受風的影響大,安全也難以保障。按照慣例,需要修建防風網將場地上的風速降至要求的風速以下。該項技術由歐洲某家企業所壟斷,造價高、耗時長、受國外疫情影響工期難以保證。為了解決該“卡脖子”問題,石家莊鐵道大學風工程研究團隊臨危受命,向這一國內空白發起挑戰。

作為團隊一員的賈婭婭在統一安排下承擔結構風場、風荷載的數值計算工作,包括冬奧期間空中技巧、U型技巧兩個比賽場地上風向和風速的分布等。“這些數值計算是開展后期研發工作的基礎,只有建立起空中技巧、U型技巧兩個比賽場地風場數據和氣象站之間的數值關系,才能評測出防風網擋風效果的指標。由于涉及到的數值計算量大,缺乏可參考借鑒的資料,在這種情況下進行防風網的研發,對我們來說是極大的考驗。”賈婭婭坦言。

若想確保防風網在使用年限內發揮良好效果,結構本身也需要具備抗風安全性,研發過程中就需要全面、細致地考慮各種影響因素。連續兩個月,團隊成員每周都會共同討論各種細節,經常要忙到深夜。“正是思維上無數次的碰撞,長夜里無數次的交流,讓我深刻感知到科研工作就是要無懼挑戰,勇闖難關,進而突破創新。沒有這個勁頭,就不可能真正取得科研成果。”賈婭婭對此深有感觸。

風雨同舟:“集體的通力合作讓我充滿戰斗的勇氣”

“時間非常緊張,任務十分繁重。”接到地形模型風洞試驗任務后,剛剛加入團隊一年多的靖洪淼備感壓力。他要做的是在模擬實際地形的模型中,檢驗各種參數下防風網的防風效果,為防風網的高度和位置設計提供依據。除了要完成防風網模型設置前后的風場測量這項繁重的工作外,更讓他感到困難的點在于考慮各種因素影響下試驗精度的提高。這需要進行大量的反復測試,最終根據最新試驗結果,提出設計方案。

防風網研發所做的地形模型風洞試驗,前期會經過團隊成員的溝通、地形模型的設計制作、試驗方案的擬定和完善等一系列準備工作。“團隊成員不分晝夜趕工試驗,實時向團隊負責人匯報進展情況,每件事情都會遇到不同程度的難題。”靖洪淼平淡語氣中,道出了試驗工作的不易。“但我并不是孤軍奮戰,集體的通力合作與團隊完善的機制讓我充滿戰斗的勇氣,也是我們一次次克服難題的有力保障。”

這份團隊力量讓團隊成員各司其職,各盡其力,各抒己見,共同合作。在緊張有序的節奏中,團隊成員共同克服困難,僅用國外方案的1/5造價和1/4工期,就圓滿完成防風網研發任務。

如今,靖洪淼依舊在團隊激勵下,參與著團隊的京雄高速永定河大橋、馬來西亞Lupar 1橋等項目的抗風研究,承擔橋址風參數、橋梁動力特性、橋梁抗風初步評估等研究工作。

追求突破:“著力解決科研難題的同時,不斷彌補自身的知識漏洞”

“主要的防風功能滿足后,防風網是否具有足夠的強度穩定性也非常關鍵。”29歲的團隊成員孫一飛說。鑒于兩個場地賽時的低溫環境,防風網不僅要滿足擋風要求,使用材料還要避免低溫引起的脆化和沖擊強度降低等問題。為此團隊專門進行了抗低溫試驗,確保防風網在零下不同溫度條件中的力學性能。

試驗累計做了十多天。工作量大,要求精細,從0℃到零下40℃的情況都要充分考慮在內。在進行第三輪試驗后,為避免出現氣溫快速升降、防風網結冰等導致強度和韌度降低的問題,團隊又增加了凍融循環試驗,以檢驗材料反復凍融下的力學性能。“各種狀況、多種因素都要處理,還要根據實際所測對象的結構特點臨時制作輔助性工具。”孫一飛說,看似簡單的防風網,其實一點兒也不簡單。

在防風網性能不斷優化的過程中,孫一飛也完成了自身突破:“以前我對這方面的知識儲備很少。產生新疑問后,就會翻看專著和文獻資料,渴望在其中能尋求到解決問題的思路,力圖用簡化、適合的方法解決問題。在著力解決科研難題的同時,我也在不斷彌補自身的知識漏洞,提升自己的科研能力。”

現在的孫一飛正在努力攻讀博士學位,主要為如何減少斜拉橋上斜拉索的氣動力進行研究攻關。參與防風網的研發讓他受益匪淺,也讓他終身難忘。“雖然我只是其中一個很小的‘螺絲釘’,但是能有機會為冬奧盛會勝利舉辦發揮能量,作出貢獻,就是榮耀,心里也覺得驕傲。”他笑著說。

甘之如飴:“現場條件雖然艱苦,但從中獲得的成就感是無可比擬的”

如果說防風網從研發到生產,是邁向成功的前九十九步,安裝工序則是跨向成功的最后一步,至關重要。

團隊成員柴曉兵自去年9月就跟隨團隊負責人劉慶寬教授進駐現場,開展防風網安裝工作。在建設現場要同委托方和施工安裝方進行技術交流和對接,落實團隊的安裝方案,耐心、細致、高效是他在溝通時遵守的重要原則。

“施工隊伍有兩個,一個負責掛纜索,一個負責掛防風網和安裝牽引卷揚設備。不用心協調,就會產生許多狀況,耽誤工期,影響進度。”柴曉兵說。要想要在9根塔桿中間掛好8張網,兩個隊伍之間就需要不斷溝通協商,確保掛纜索順序、間距與防風網和牽引卷揚設備的安裝需求完全相匹配。

59天,柴曉兵從接到任務趕往建設現場,就始終堅守在崗位上,親眼見證了從一個纜索到另一個纜索,從一張網到另一張網的安裝、掛起過程。

為保障冬奧會,他放棄春節同家人團聚,跟隨劉慶寬教授再次進駐賽場閉環,持續為冬奧會做技術保障工作。大家每天天不亮就冒著零下二三十攝氏度的嚴寒和冷風到場地,清理防風網下的雪面,檢查各個掛點是否牢靠,牽引系統啟動運行是否正常,并進行運動空間風場測試,檢查各類應急使用的零件和備品是否齊備和正常等等,每個環節都不能有絲毫馬虎。比賽前后還要按奧組委指令及時張開和回收防風網,既要保證張開防風網進行賽時防風,又要保證比賽間隙壓雪車通行要求收回防風網。因為嚴寒,團隊成員佩戴的口罩很快就結成冰塊,眼睫毛、眉毛上結滿冰疙瘩,手、臉也有不同程度的凍傷。

“現場條件雖然艱苦,但值得高興的是,我們沒有白白付出心血與汗水,從中獲得的成就感是無可比擬的。”柴曉兵說。自防風網投入使用至冬奧會結束,沒有發生過任何事故,建有防風網的兩個場地沒有因為大風出現比賽延期和取消的問題,防風網運行十分順暢,獲得了很多國內外運動員、教練員的贊譽,這是讓他和隊友最為欣慰和自豪的。

2021年10月12日~15日,國際雪聯和國際奧委會的專家進行場地考察后,認證該防風網是“世界一流的防風網設計”,推薦作為“今后雪上項目防風網設計建設的標準”。

在與風共舞的科研征途上,這些青年人仍會繼續發揚迎難而上、不怕苦、不怕累的戰斗精神,在風中篤定前行……

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