超大型多功能水中組合升降臺的探索與實(shí)踐

宋風(fēng)云 原博 李超

摘要：介紹一種超大型多功能組合水中升降臺的參數(shù)要求、實(shí)現(xiàn)原理、機(jī)構(gòu)解析及未來前景。

關(guān)鍵詞：多功能組合水中升降臺;實(shí)現(xiàn)原理;驅(qū)動裝置

現(xiàn)如今在國家大力提倡文化旅游事業(yè)發(fā)展的大前提下，人們開始追求更高級的文化享受，而為了滿足國民日益增長的文化體驗(yàn)需求，秀場演藝走進(jìn)了人們的生活，并呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的態(tài)勢，秀場導(dǎo)演們已經(jīng)不拘泥于固有和傳統(tǒng)形式的演藝模式，為了呈現(xiàn)更震撼的藝術(shù)表現(xiàn)，創(chuàng)作者們開始了天馬行空的想法，在實(shí)現(xiàn)震撼效果的因素中，水和機(jī)械的結(jié)合成為了一種新奇的演出模式，怎樣將水和機(jī)械設(shè)備完美融合成為舞臺機(jī)械行業(yè)發(fā)展的新趨勢。

水中升降臺是現(xiàn)如今行業(yè)內(nèi)最常用的一種水與機(jī)械結(jié)合的形式，但是千篇一律的水中臺已經(jīng)開始落伍，怎樣將水中升降臺做的新奇，做的震撼擺在了創(chuàng)作者的面前。首先是否夠大，超大型的水中升降臺在水中升降，帶給觀眾的體驗(yàn)還是足夠震撼的。其次行程是否夠長，在水中降得越深，這就會給創(chuàng)作者帶來更多的創(chuàng)作空間，實(shí)現(xiàn)更多的表演形式。最后就是能否多功能的組合，將多個升降臺組合到一起，做到臺中臺，甚至是臺中臺的臺中臺。設(shè)備具備這些特點(diǎn)就會給導(dǎo)演帶來無限創(chuàng)意實(shí)現(xiàn)的可能，也會給觀眾帶來足夠震撼的視覺體驗(yàn)。本文筆者就以某演藝秀場項(xiàng)目的實(shí)例，詳細(xì)介紹超大型多功能組合水中升降臺的工藝配置、方案布置、實(shí)現(xiàn)原理解析。

1、總體工藝要求

本文介紹的水中組合升降臺由1個水中升降母臺、4個水中升降環(huán)子臺、1個水中升降圓心臺組成，其在運(yùn)行時，水中升降母臺帶動水中升降環(huán)子臺和水中升降圓心臺整體升降，水中升降環(huán)子臺和水中升降圓心臺也可獨(dú)立于水中升降母臺升降。水中組合升降臺作為水舞臺表演的基礎(chǔ)平臺，在可實(shí)現(xiàn)全水域干濕變化的同時，其上布置有多種升降子臺，為水舞臺形成多種舞臺造型及快速參與演出提供條件。如圖1.

水中組合升降臺尺寸 φ18m

1.1水中升降母臺：

水中升降母臺帶動所有子臺升降;

升降行程：6.6m;升降最大速度：0.15m/s

額定動載：總載荷≤20kN;額定靜載：總載荷≤30kN

1.2水中升降環(huán)子臺：

水中升降環(huán)子臺共有4組，獨(dú)立于水中升降母臺和水中升降圓心臺升降，四組子臺可同步升降也可單獨(dú)升降;

升降行程（相對水中升降母臺）：2m;升降最大速度：0.15m/s

額定動載：1KN/平方米;額定靜載：2KN/平方米

1.3水中升降圓心臺：

水中升降圓心臺獨(dú)立于水中升降母臺和水中升降環(huán)子臺升降，分為兩級升降，最高升降行程可高過水中升降環(huán)子臺;

升降行程（相對水中升降母臺）：3.5m;升降最大速度：0.15m/s

額定動載：1KN/平方米;額定靜載：2KN/平方米

2、設(shè)計(jì)思路

2.1整體工藝

眾所周知，水中設(shè)備的關(guān)鍵就是動力的來源。一般情況下，為了保證水中設(shè)備運(yùn)行的安全和可靠性，設(shè)備一般采取的方案是：（1）動力系統(tǒng)外置，電氣隔離后利用鋼絲繩或鏈條將動力傳遞至水中的動作機(jī)構(gòu)，典型設(shè)備就是水中升降臺、水中移動車臺等;（2）利用液壓系統(tǒng)直接在水中進(jìn)行驅(qū)動。

這其中液壓驅(qū)動一方面成本較高，另一方面常常因?yàn)榉€(wěn)定性不高，會發(fā)生漏油等情況影響環(huán)境水質(zhì)，尤其是某些特殊的對水質(zhì)環(huán)境要求較高的工況更不適合。且此設(shè)備水池深10米，維修困難且維修需要排水，費(fèi)用極高。

分析該設(shè)備的運(yùn)行工況，為了在滿足使用條件和工況的情況下更簡單，故采用了動力系統(tǒng)外置的布置方式，并且通過復(fù)雜的鋼絲繩繞法及巧妙的機(jī)械原理來實(shí)現(xiàn)此升降臺的組合形式和獨(dú)立升降功能。

此種布置方式在不影響觀演效果的情況下，將整個驅(qū)動系統(tǒng)布置在干區(qū)，通過鋼絲繩將動力傳遞至水中，所有機(jī)構(gòu)采用電動直驅(qū)，這樣經(jīng)濟(jì)性較好，且方便檢修，更避免了水質(zhì)污染的情況。

2.2 設(shè)備動作方案

整個水中升降臺包含水中升降母臺升降、水中升降環(huán)子臺升降、水中升降圓心臺升降三個動作，為了滿足各個動作的實(shí)現(xiàn)效果及整個設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性，水中升降母臺采用鋼絲繩卷揚(yáng)及配重的組合形式;水中升降環(huán)子臺、水中升降圓心臺采用組合鋼絲繩方式實(shí)現(xiàn)，與水中升降母臺即可整體升降亦可獨(dú)立升降。

2.2.1 水中升降母臺的升降原理

水中升降母臺采用鋼絲繩卷揚(yáng)機(jī)及配重的驅(qū)動形式，由電機(jī)減速機(jī)帶動卷筒轉(zhuǎn)動纏繞鋼絲繩提供牽引力及配重平衡設(shè)備自重，實(shí)現(xiàn)整個升降臺的升降動作，輔助以圓形均布的四組導(dǎo)向機(jī)構(gòu)提供穩(wěn)定性，再配合工業(yè)編碼器的電氣控制完成升降的系統(tǒng)控制。

鋼絲繩采用不銹鋼鋼絲繩將動力從基坑的干區(qū)傳動至水下，配重用于減輕臺體上升時的驅(qū)動負(fù)載，這樣，既減小了電機(jī)功率使設(shè)備噪音減小，也使整個干區(qū)的預(yù)埋件基礎(chǔ)受力更為均衡，可大大降低動力系統(tǒng)的驅(qū)動功率及傳動組件的受力。

2.2.2 水中升降環(huán)子臺及水中升降圓心臺的升降

如圖2所示，所有水中升降環(huán)子臺及水中升降圓心臺的升降采用復(fù)合鋼絲繩繞法，鋼絲繩從卷揚(yáng)機(jī)出繩經(jīng)滑輪后通過與地面及墻面的連接，達(dá)到水中升降環(huán)子臺及水中升降圓心臺可以由水中升降母臺帶動升降，也可使水中升降環(huán)子臺及水中升降圓心臺實(shí)現(xiàn)獨(dú)立升降的功能要求，該種設(shè)計(jì)方式在水中升降母臺帶動水中升降環(huán)子臺及水中升降圓心臺升降時，水中升降環(huán)子臺及水中升降圓心臺的驅(qū)動系統(tǒng)不用啟動，靠補(bǔ)償繩方式使之共同升降，故而水中升降環(huán)子臺及水中升降圓心臺即可獨(dú)立于水中升降母臺升降，也可與水中升降母臺共同升降，做到既與之連接又相互獨(dú)立的形式。

3、整體設(shè)計(jì)

整體設(shè)計(jì)如圖3所示，所有水中升降環(huán)子臺及水中升降圓心臺按照層級嵌套方式布置在水中升降母臺鋼架內(nèi)，均可實(shí)現(xiàn)單獨(dú)控制，給整個演出形式及導(dǎo)演場景的設(shè)定帶來意想不到的隨意性，每個升降臺均設(shè)置獨(dú)立的電氣限位開關(guān)，可以讓升降臺在隨意升降的過程中，最大程度保證安全。

因?yàn)槭撬信_的緣故，所有升降臺使用的鋼絲繩均為不銹鋼鋼絲繩，水下滑輪均采用不銹鋼軸承并做密封處理，雖然價格較普通碳鋼材質(zhì)軸承更貴，但從設(shè)備長遠(yuǎn)的角度來說，零部件使用壽命更長，一方面避免于經(jīng)常性的檢修，另一方面也是具有更好的經(jīng)濟(jì)性。

4、實(shí)例效果

圖4為本實(shí)例的最終實(shí)施效果，各動作運(yùn)行流暢、效果震撼，并配以燈光及水特效裝置，具有很高的觀賞價值及舞臺實(shí)用性。

5、結(jié)語

實(shí)施完工后，主體結(jié)構(gòu)約70t，配重約50t，設(shè)備總功率140.5KW。水中升降組合臺具有水中升降母臺升降、水中升降母臺及水中升降環(huán)子臺整體升降、水中升降母臺及水中升降圓心臺整體升降、水中升降環(huán)子臺獨(dú)立升降、水中升降環(huán)子臺與水中升降圓心臺組合升降等等多種自由組合形式，每個動作獨(dú)立驅(qū)動，各動作之間互不干擾。

總結(jié)此水中升降組合臺的特點(diǎn)：1、尺寸夠大，直徑18米，可以承載大型道具升降。2、行程夠長，最深臺面可降至水下6米處，可以提前隱藏大型道具，當(dāng)臺體下降至下限后，整個水池可以作為完整的水區(qū)域表演空間，高空跳水，花樣游泳等演出形式均可實(shí)現(xiàn)。3、多功能組合形式。常規(guī)的水中升降臺大多以單個形式出現(xiàn)，此水中升降組合臺具有1個母臺和5個子臺，可以隨意變化組合形式。4、清潔的驅(qū)動形式。常規(guī)的水中升降臺，尤其是靠液壓裝置作為驅(qū)動方式的，因液壓系統(tǒng)的不穩(wěn)定性，一旦發(fā)生液壓油泄漏情況，維修勢必要排水，花費(fèi)時間人工及財(cái)力較大，此水中升降組合臺采用的干坑鋼絲繩牽引的方式，降低了設(shè)備故障頻率，極大的簡化了維修手段。故此超大型多功能水中升降組合臺在以后的秀場演藝中具有很高的推廣價值，是水中臺未來的一種發(fā)展方向。