原创《可变浮力配重水中升降舞台设计》：此文是一篇可变浮力配重论文范文,为你的毕业论文写作提供有价值的参考。
【摘 要】针对大型实景演艺秀场的舞台特点,并综合考虑舞台机械的使用环境,介绍多吊点浮力配重大型水中升降舞台设 计过程.
【关键词】舞台机械；水中升降舞台；配重；浮力；多吊点设计
文章编号：10.3969/j.issn.1674-8239.2015.05.012
Design of Variable Buoyancy Counterweight Stage Movements in Water
ZHANG Shu-yong, DAI Lian-qin, YANG Xiu-shuang, YIN Wen-jing, LI Qiang
（Zhejiang Dafeng Industry Co., Ltd. （Hangzhou） Stage Design Institute, Hangzhou Zhejiang 310000, China）
【Abstract】For the stage characteristics of large-scale real performing show field, and considering the use environment of stage machinery, this paper introduces the design process of more hanging points variable buoyancy counterweight stage movements in water.
【Key Words】stage machinery； stage movements in water； counterweight； buoyancy； design of more hanging points
目前,各类大型实景演艺秀场的形式逐渐多元化,通过舞台机械的多维运动,辅以各类水景、灯光、焰火、视频、音效等,营造出气势恢宏且美轮美奂的艺术场景.这种多元化的演艺形式不仅使观众观演犹如身临其境,同时还强化了观众、演员以及场景变化之间的互动,使整个观演过程更具参和感、亲和力.然而,此类秀场多以大型、室外、实景居多,这对舞台机械的要求尤其严格,既要满足超大负载的设备安全稳定地运行,又要满足设备在室外风吹雨淋的环境下正常使用.如果秀场在剧目创意、场景设计过程中引入水景特效作为表现其艺术效果的载体,这就对舞台机械提出了更高的要求,其中包括：设备的密封、防腐、绝缘、环保以及可靠性等.2013年底,笔者所在的研究院为某旅游胜地室外秀场特别设计了一套大型水中升降舞台,该设备采用了钢丝绳多吊点远距离跨区域（从水池到牵引机房）牵引驱动,可调浮力装置作为水中配重,并辅助以钢丝绳载荷（拉力）传感器,通过PLC自动检测控制,根据台面载荷分布变化实时调整配重浮力,确保各吊点拉力均衡.
1 水中升降舞台工况要求
水中升降舞台台面形状如图1所示,台面宽33 m,进深23 m；台口靠观众席一侧有21 m×3.6 m的缺口,用于安装其他设备；台面总面积约683 m2,升降行程0.4 m,速度0.04 m/s；平时（低位时）台面低于水平面0.1 m.升降台的主体全部为钢结构,表面均采用热镀锌处理,使其具有良好的抗腐蚀性,现场拼装均采用螺栓连接,避免破坏镀锌层.驱动采用了不锈钢钢丝绳远程多吊点提升,干、湿区分离的驱动方式.其中,干区位于舞台后侧,是电器设备和驱动装置放置区；湿区为水池,是舞台演出区.干、湿区之间由防水混凝土剪力墙隔开,墙上高于水位0.3 m处预设钢丝绳出入孔.干湿区隔离有效地避免了电器设备遇水漏电以及机械传动装置油污入池的问题,确保了演员在水中表演的安全和池水的清洁环保.升降台剖面如图2.
2 水中升降舞台的设计
2.1 带有载荷检测的多吊点设计
由于舞台面积较大,宜采用多个吊点的方式承担整个舞台的自重和演出荷载.因此,共设置了20个吊点,如图3所示,并结合舞台的形状和受力特点,通过计算和结构分析,使每个吊点的提升力设计基本值相等.为保证各点的实际提升动力满足设计值,在每根钢丝绳和牵引机的连接销轴设置了载荷（拉力）传感器,将各点的载荷转换为电信号传输至PLC检测控制系统,设备调试时可根据载荷显示进行相应位置的浮力调整和钢丝绳预紧力的调整.运行中可根据检测数据,实时控制浮力调节系统进行相应的调整,进而保证了设备在演出运行时的稳定性和台面的最小形变.
设备升降行程较小,仅为0.4 m,因此,驱动装置采用齿轮减速加丝杆传动机构,如图4所示.钢丝绳末端和升降台连接处采用复式牵引方式,以减小钢丝绳的拉力.通过电机带动丝杆旋转,使螺母在水平方向上实现往复动作.两侧螺母向内平移时,钢丝绳被收紧,升降台上升；反之则下降.
吊点提升力的计算如下：
（1）设计条件：
① 舞台钢架自重F ≈580 kN；
② 动载F动≈90 kN；
③ 钢丝绳吊点数n等于20个；
（2）由于浮力作用降台在水中的重力F"为：
（2）由于浮力作用升降台在水中的重力 为：
（公式1）
（3）升降台下降时是完全依靠自重,为使设备在空载情况下在水中仍有一定的下沉速度,配重后最终需保留50 kN的自重（F保留）,以保证设备完全沉入水中时,钢丝绳仍保持一定的拉紧力而不至松脱.其余设备自重将通过浮力配重系统予以抵消.因此,配重系统应提供的配重浮力F浮为：
（公式2）
（4）在钢架自身浮力和配重浮力的共同作用下,升降台实际重量为：
① 舞台全部露出水面并且满负载时的最大重量
（公式3）
② 舞台全部沉没水中并且是空载时的最小重量
可变浮力配重论文参考资料：
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