超大型多功能水中组合升降台的探索与实践

宋风云 原博 李超

摘要：介绍一种超大型多功能组合水中升降台的参数要求、实现原理、机构解析及未来前景。

关键词：多功能组合水中升降台;实现原理;驱动装置

现如今在国家大力提倡文化旅游事业发展的大前提下，人们开始追求更高级的文化享受，而为了满足国民日益增长的文化体验需求，秀场演艺走进了人们的生活，并呈现出蓬勃发展的态势，秀场导演们已经不拘泥于固有和传统形式的演艺模式，为了呈现更震撼的艺术表现，创作者们开始了天马行空的想法，在实现震撼效果的因素中，水和机械的结合成为了一种新奇的演出模式，怎样将水和机械设备完美融合成为舞台机械行业发展的新趋势。

水中升降台是现如今行业内最常用的一种水与机械结合的形式，但是千篇一律的水中台已经开始落伍，怎样将水中升降台做的新奇，做的震撼摆在了创作者的面前。首先是否够大，超大型的水中升降台在水中升降，带给观众的体验还是足够震撼的。其次行程是否够长，在水中降得越深，这就会给创作者带来更多的创作空间，实现更多的表演形式。最后就是能否多功能的组合，将多个升降台组合到一起，做到台中台，甚至是台中台的台中台。设备具备这些特点就会给导演带来无限创意实现的可能，也会给观众带来足够震撼的视觉体验。本文笔者就以某演艺秀场项目的实例，详细介绍超大型多功能组合水中升降台的工艺配置、方案布置、实现原理解析。

1、总体工艺要求

本文介绍的水中组合升降台由1个水中升降母台、4个水中升降环子台、1个水中升降圆心台组成，其在运行时，水中升降母台带动水中升降环子台和水中升降圆心台整体升降，水中升降环子台和水中升降圆心台也可独立于水中升降母台升降。水中组合升降台作为水舞台表演的基础平台，在可实现全水域干湿变化的同时，其上布置有多种升降子台，为水舞台形成多种舞台造型及快速参与演出提供条件。如图1.

水中组合升降台尺寸 φ18m

1.1水中升降母台：

水中升降母台带动所有子台升降;

升降行程：6.6m;升降最大速度：0.15m/s

额定动载：总载荷≤20kN;额定静载：总载荷≤30kN

1.2水中升降环子台：

水中升降环子台共有4组，独立于水中升降母台和水中升降圆心台升降，四组子台可同步升降也可单独升降;

升降行程（相对水中升降母台）：2m;升降最大速度：0.15m/s

额定动载：1KN/平方米;额定静载：2KN/平方米

1.3水中升降圆心台：

水中升降圆心台独立于水中升降母台和水中升降环子台升降，分为两级升降，最高升降行程可高过水中升降环子台;

升降行程（相对水中升降母台）：3.5m;升降最大速度：0.15m/s

额定动载：1KN/平方米;额定静载：2KN/平方米

2、设计思路

2.1整体工艺

众所周知，水中设备的关键就是动力的来源。一般情况下，为了保证水中设备运行的安全和可靠性，设备一般采取的方案是：（1）动力系统外置，电气隔离后利用钢丝绳或链条将动力传递至水中的动作机构，典型设备就是水中升降台、水中移动车台等;（2）利用液压系统直接在水中进行驱动。

这其中液压驱动一方面成本较高，另一方面常常因为稳定性不高，会发生漏油等情况影响环境水质，尤其是某些特殊的对水质环境要求较高的工况更不适合。且此设备水池深10米，维修困难且维修需要排水，费用极高。

分析该设备的运行工况，为了在满足使用条件和工况的情况下更简单，故采用了动力系统外置的布置方式，并且通过复杂的钢丝绳绕法及巧妙的机械原理来实现此升降台的组合形式和独立升降功能。

此种布置方式在不影响观演效果的情况下，将整个驱动系统布置在干区，通过钢丝绳将动力传递至水中，所有机构采用电动直驱，这样经济性较好，且方便检修，更避免了水质污染的情况。

2.2 设备动作方案

整个水中升降台包含水中升降母台升降、水中升降环子台升降、水中升降圆心台升降三个动作，为了满足各个动作的实现效果及整个设备的经济性，水中升降母台采用钢丝绳卷扬及配重的组合形式;水中升降环子台、水中升降圆心台采用组合钢丝绳方式实现，与水中升降母台即可整体升降亦可独立升降。

2.2.1 水中升降母台的升降原理

水中升降母台采用钢丝绳卷扬机及配重的驱动形式，由电机减速机带动卷筒转动缠绕钢丝绳提供牵引力及配重平衡设备自重，实现整个升降台的升降动作，辅助以圆形均布的四组导向机构提供稳定性，再配合工业编码器的电气控制完成升降的系统控制。

钢丝绳采用不锈钢钢丝绳将动力从基坑的干区传动至水下，配重用于减轻台体上升时的驱动负载，这样，既减小了电机功率使设备噪音减小，也使整个干区的预埋件基础受力更为均衡，可大大降低动力系统的驱动功率及传动组件的受力。

2.2.2 水中升降环子台及水中升降圆心台的升降

如图2所示，所有水中升降环子台及水中升降圆心台的升降采用复合钢丝绳绕法，钢丝绳从卷扬机出绳经滑轮后通过与地面及墙面的连接，达到水中升降环子台及水中升降圆心台可以由水中升降母台带动升降，也可使水中升降环子台及水中升降圆心台实现独立升降的功能要求，该种设计方式在水中升降母台带动水中升降环子台及水中升降圆心台升降时，水中升降环子台及水中升降圆心台的驱动系统不用启动，靠补偿绳方式使之共同升降，故而水中升降环子台及水中升降圆心台即可独立于水中升降母台升降，也可与水中升降母台共同升降，做到既与之连接又相互独立的形式。

3、整体设计

整体设计如图3所示，所有水中升降环子台及水中升降圆心台按照层级嵌套方式布置在水中升降母台钢架内，均可实现单独控制，给整个演出形式及导演场景的设定带来意想不到的随意性，每个升降台均设置独立的电气限位开关，可以让升降台在随意升降的过程中，最大程度保证安全。

因为是水中台的缘故，所有升降台使用的钢丝绳均为不锈钢钢丝绳，水下滑轮均采用不锈钢轴承并做密封处理，虽然价格较普通碳钢材质轴承更贵，但从设备长远的角度来说，零部件使用寿命更长，一方面避免于经常性的检修，另一方面也是具有更好的经济性。

4、实例效果

图4为本实例的最终实施效果，各动作运行流畅、效果震撼，并配以灯光及水特效装置，具有很高的观赏价值及舞台实用性。

5、结语

实施完工后，主体结构约70t，配重约50t，设备总功率140.5KW。水中升降组合台具有水中升降母台升降、水中升降母台及水中升降环子台整体升降、水中升降母台及水中升降圆心台整体升降、水中升降环子台独立升降、水中升降环子台与水中升降圆心台组合升降等等多种自由组合形式，每个动作独立驱动，各动作之间互不干扰。

总结此水中升降组合台的特点：1、尺寸够大，直径18米，可以承载大型道具升降。2、行程够长，最深台面可降至水下6米处，可以提前隱藏大型道具，当台体下降至下限后，整个水池可以作为完整的水区域表演空间，高空跳水，花样游泳等演出形式均可实现。3、多功能组合形式。常规的水中升降台大多以单个形式出现，此水中升降组合台具有1个母台和5个子台，可以随意变化组合形式。4、清洁的驱动形式。常规的水中升降台，尤其是靠液压装置作为驱动方式的，因液压系统的不稳定性，一旦发生液压油泄漏情况，维修势必要排水，花费时间人工及财力较大，此水中升降组合台采用的干坑钢丝绳牵引的方式，降低了设备故障频率，极大的简化了维修手段。故此超大型多功能水中升降组合台在以后的秀场演艺中具有很高的推广价值，是水中台未来的一种发展方向。