萬花尺的畫法視頻(萬花尺的使用方法)

【創(chuàng)新故事】

用一只手握住大齒輪，使其靠近紙張。另一只手將筆尖插入小齒輪的孔中。讓小齒輪在大齒輪的內(nèi)壁上滾動。筆尖會在紙上畫出許多美麗復(fù)雜的曲線圖案……這是很多人都熟悉的童年玩具。

重工業(yè)領(lǐng)域還有一把“萬花尺”。用它在地下“作畫”，可以有效拓展城市立體空間。

近日，科技日報(bào)記者在中信重工挖掘裝備研究院采訪時獲悉，中信重工集團(tuán)（以下簡稱中信重工）自主研發(fā)制造的成套直徑14米豎井掘進(jìn)機(jī)重工）今年7月在河南駐馬店順利竣工。徑井開挖施工第一戰(zhàn)，“第二戰(zhàn)場”將在江蘇昆山打響。

該所所長苗俊科告訴記者，該設(shè)備采用了全球首創(chuàng)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)成型開挖技術(shù)，工作原理與“萬花尺”類似。

從“無”到“有”

近年來，隨著我國城市化進(jìn)程的加快，土地資源日益稀缺，城市空間需求矛盾日益突出。面對困擾市民的“停車難”等問題，我們該如何向城市索取空間？

“小切口，深挖”——中信重工給出了這樣的答案。

在開發(fā)成套豎井掘進(jìn)機(jī)設(shè)備時，中信重工團(tuán)隊(duì)考慮的最重要的應(yīng)用場景是地下豎井式車庫。豎井式車庫就像一口深井。它占地雖小，但深度可達(dá)100米。不僅節(jié)省空間，還提高城市運(yùn)行效率。此外，成套豎井掘進(jìn)機(jī)設(shè)備還可廣泛應(yīng)用于城市地鐵豎井、深埋隧道豎井、地下物流豎井、油糧倉儲豎井等，代表了未來城市空間利用的發(fā)展趨勢。

此前，我國深井掘進(jìn)技術(shù)存在明顯短板。傳統(tǒng)豎井掘進(jìn)機(jī)體積大、運(yùn)輸不便、安裝周期長，無法滿足城市豎井快速施工的需求。人工開挖深度淺、安全性差、效率低、成本高，施工揚(yáng)塵也會加劇城市污染。

國外公司的VSM隧道掘進(jìn)機(jī)首次進(jìn)入中國。整個施工過程都是保密的。設(shè)備部件僅更換，未修復(fù)。一臺二手機(jī)的價(jià)格超過7000萬元。

關(guān)鍵核心技術(shù)受制于人，是苗均科的“心病”，也是國內(nèi)重工行業(yè)普遍存在的“痛點(diǎn)”。2018年，中信重工在國內(nèi)率先成立城市地下空間豎井掘進(jìn)機(jī)研發(fā)團(tuán)隊(duì)，苗俊科出任團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人。

“我們的技術(shù)研究不是從1.0到1.1，而是從0到1，從‘無’到‘有’?！被貞浧鹧邪l(fā)歷程，中信重工挖掘與海洋裝備研究院副院長胡國輝深受感動。他說，“國外的技術(shù)原理很成熟，但已經(jīng)有專利了。如果我們想在屬于中國人的城市地下空間里挖一個新的豎井，就必須另辟蹊徑，尋找其他方法?！?/p>

圍護(hù)結(jié)構(gòu)形成挖掘技術(shù)是該團(tuán)隊(duì)提出的一個好主意。

從“全”到“半”

“打個比方來說，圍護(hù)結(jié)構(gòu)開挖技術(shù)就像一把‘萬華尺’?！泵缇聘嬖V記者，“‘萬花尺’通過內(nèi)外齒輪的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)，可以畫出非常密、非常密的形狀，圖形很漂亮；我們以刀為筆，以土地為紙，‘六筆’同時繪制，通過精確的設(shè)計(jì)和計(jì)算，我們可以共同繪制一個整個曲面的大圓?！?/p>

“筆”是“畫”，機(jī)器不斷向下推進(jìn)，使得在城市里打深井成為可能。

在紙上畫很容易，在地上畫卻很難。六把“萬花尺”協(xié)同工作，既自轉(zhuǎn)又公轉(zhuǎn)。應(yīng)該如何安排才能完美協(xié)調(diào)呢？

一開始，團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了全回轉(zhuǎn)公轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)。然而，在建模和計(jì)算過程中，他們發(fā)現(xiàn)全匝設(shè)計(jì)不僅成本高，而且難度大、風(fēng)險(xiǎn)大。經(jīng)過評估，團(tuán)隊(duì)決定推翻之前的設(shè)計(jì)方案，“調(diào)整隊(duì)形”為半回轉(zhuǎn)公轉(zhuǎn)驅(qū)動。

從“全”到“半”，看似容易，實(shí)則困難。大機(jī)器零件多，一動牽動全身。參數(shù)一一修改，軌跡一一調(diào)整，零件一一審核，從調(diào)整到建模測試，從測試到重新調(diào)整……光是這個改動，團(tuán)隊(duì)就花了兩個月的時間。

即使所有計(jì)劃都敲定后，團(tuán)隊(duì)遇到的問題并沒有減少。

“一開始我們設(shè)計(jì)的發(fā)射井深為5米，但深基坑的演示和實(shí)施比較困難，客戶要求我們進(jìn)行‘壓降’?！泵缇票硎荆^“壓降”，就是讓裝備變得“矮”。但設(shè)備不是彈簧。想要變得“短”，就得重新調(diào)整設(shè)備的結(jié)構(gòu)。之前計(jì)算的數(shù)據(jù)和設(shè)定的參數(shù)必須重新壓縮，裝配空間和拆卸空間的規(guī)劃需要重新制定。這一變化讓團(tuán)隊(duì)又忙了一個月。

2020年底，中信重工研發(fā)的首套多刀盤包絡(luò)成形軸鏜床成套設(shè)備正式下線?！八駲C(jī)器一樣挖掘并吐出干燥的殘?jiān)?。”該設(shè)備廣泛應(yīng)用于軟土、卵石、軟巖等地層。具有自主知識產(chǎn)權(quán)，主要性能參數(shù)位居國際前列。

“這是我們引以為傲的科研成果，我們用它在大地上作畫，把美麗畫進(jìn)城市深處?！泵缇普f道。

從“大”到“小”

重型裝備不僅要“大”，更要“小”時“小”。

讓設(shè)備“小”是城市豎井掘進(jìn)技術(shù)突破的關(guān)鍵，也是多刀盤包絡(luò)成型豎井掘進(jìn)機(jī)成套設(shè)備的核心。至此，團(tuán)隊(duì)已經(jīng)投入了大量的“繡花功夫”。

“在接到研發(fā)任務(wù)之初，我們每個月都會組織一次專家評審，專家們會對最新的成果進(jìn)行指導(dǎo)，我們會帶回去重新修改、設(shè)計(jì)、論證，然后再開會?！币粋€月后‘交作業(yè)’?！泵纭＞苏f道。

目前，中信重工擁有6.5米、14米、23米包絡(luò)成型豎井鉆機(jī)成套裝備，具備覆蓋井徑6~24米的技術(shù)和制造能力。

回憶起研發(fā)過程，苗均科感慨萬千。當(dāng)時團(tuán)隊(duì)成員幾乎都在“跑研發(fā)”。每個人每天都比平時多工作至少兩個小時，周末只休息一天。大家都在努力，盡快攻克城市深井開挖難題。

什么樣的理念支撐團(tuán)隊(duì)勇挑重任？

“從大局看，人民對美好生活的向往就是我們的目標(biāo)。黨的二十大報(bào)告提出推進(jìn)新型工業(yè)化，加快建設(shè)制造強(qiáng)國。這指出了為我們的科研工作者指明了方向，也為原創(chuàng)提供了基礎(chǔ)，領(lǐng)先的科技攻關(guān)提供了動力，作為中國重型裝備領(lǐng)軍企業(yè)，我們有義務(wù)為實(shí)現(xiàn)高水平科技自力更生、自主創(chuàng)新承擔(dān)更多責(zé)任。-依賴?！泵缇普f，“從小處著眼，做眼前的事，設(shè)計(jì)好每一個零件、每一條管道，腳踏實(shí)地進(jìn)行科研，認(rèn)真對待每一天，就是我們科研人員能做出的微小貢獻(xiàn)?！薄薄?/p>

正是無數(shù)這樣的“小貢獻(xiàn)”匯聚成大海，從中涌現(xiàn)出無數(shù)“大武器、重武器”，形成新時代的洶涌波濤。（孫悅）