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【科技日报】听说过混凝土龙舟吗?是能“轻功水上漂”的那款

来源:科技日报    日期:2020/11/19 9:08:07    点击数:762

端午赛龙舟耳熟能详,而混凝土龙舟比赛您听说过吗?

记者11月5日从西南交通大学了解到,该校有两支队伍参加了今年的第二届国际大学生混凝土龙舟邀请赛,经过数月的紧张筹备,这两支队伍用混凝土分别打造的“雷神”龙舟和“火神”龙舟都获得了较佳的成绩。

那么你是否疑惑,混凝土龙舟能被安全地浮在水上吗?队员能划动龙舟吗?对此,记者专门采访了西南交大龙舟队的相关人士。

混凝土龙舟如何成功“水上漂”

“用混凝土做船这件事我们都没有类似的经验,谁也不知道做出来后能不能在水上浮起来,再加上这次做的龙舟体积较小,船壁较薄,因此对施工的要求也很高。”西南交通大学龙舟队学生周冠人说,这是一个全新的领域,也是一个艰难的过程。

因此在施工方面,各种难题纷至沓来。混凝土龙舟是一个精细物品,制造过程中不能有半点闪失,既要确保船体一次成型,又要在施工过程中时刻注意可能会出现的瑕疵和缺陷。

周冠人告诉记者,每艘船的施工时间至少需三个半小时,考虑到有次品的可能,在制作前,队伍决定多做几艘船,从中间挑选一艘出类拔萃的船用于比赛,因此花了很长时间。

那么在材料方面有何特别之处呢?众所周知,混凝土其实就是水泥和砂、石等材料按照一定比例混合后的复合材料。“其中水泥主要起胶凝作用,即将砂和石粘结起来,类似于胶水。在我们通常印象中,混凝土比较重的原因就是由于砂和石等天然骨料的密度较大。在使用混凝土材料做龙舟这个赛题上,我们首要解决的问题就是为混凝土减重。”西南交大龙舟队指导老师张锐说。

因此,团队在继续使用水泥作为胶凝材料的基础上,用空心玻璃微珠、陶粒等低密度轻质材料替代了天然砂石,保证了最后的成品质量非常轻。

“虽然质量能变轻,但是素混凝土脆性较大,受到微小变形即发生断裂。为了提高混凝土韧性,团队还在龙舟的轻质混凝土中添加了一定量的塑料纤维以增加混凝土的韧性。”张锐揭开了混凝土龙舟之所以能浮于水面上的“秘密”。

面对严格的要求,团队在设计混凝土材料的时候还考虑到了防水抗渗的问题,所以在施工过程中尽量做到步步精细,这才保证了混凝土龙舟成功“水上漂”。

谈起第一次测试船时的心情,周冠人说,松手的时候真的很紧张,害怕船会渗水甚至沉下去,看到船漂起来后大家都很兴奋,那感觉就像是父母看到自己孩子第一次跑一样。“第一次测试船时还有一点渗水,后来在给船喷涂上色的时候采用了防水的涂料,最终解决了渗水的问题。”

可以说,参赛队员们需要利用混凝土这一现代工程必不可少的材料,打造出极具中国传统文化色彩的龙舟,这既是考验,也是给予学生们的一次契机。张锐认为,这次比赛最大的好处就是激发了学生对学科的兴趣,其次不仅能让学生获得动手的成就感,也极大地拓宽了学生的知识面。

混凝土龙舟由电机驱动和遥控舵机操纵方向

“施工之前还有很多复杂工序,比如首先根据赛题要求确定船的大致造型与设计参数,然后使用相关软件进行建模,模拟测试不同的设计参数在流体中的阻力,找到流体阻力最小的设计参数,确定船型和具体尺寸,最后再确定材料配合比进行施工建造。”张锐说。

在西南交通大学土木工程学院张锐、魏凯等四位老师指导下,龙舟队用三个月的时间进行了精心准备,先后完成了混凝土龙舟的船型CFD分析与设计、材料实验、龙舟施工、动力系统设计、机械组装等多个环节。

受新冠肺炎疫情影响,本次比赛通过“云”竞赛的方式进行,各参赛单位按规定的规格自行制作并在赛前已将模型寄至主办方,比赛日当天通过远程控制及直播参赛。

最终,来自西南交大土木、利兹、茅以升学院土木工程专业的10名同学分别组成两支队伍代表该校参加此次邀请赛。其中一支队伍打造的“雷神”龙舟在静载测试项目中获得满分的成绩,斩获特等奖,另外一支队伍打造的“火神”龙舟斩获三等奖。

为什么会给参加比赛的两只混凝土龙舟分别取名为“雷神”和“火神”呢?在准备前期,参赛队经过多次讨论,决定以疫情期间建造的雷神山医院和火神山医院中“雷神”与“火神”为两艘参赛龙舟命名,以对疫情期间雷神山与火神山医院的建造工人以及医护人员致敬。

值得注意的是,此次参与的国内邀请赛,以遥控混凝土龙舟模型竞速和竞技比赛为主,混凝土龙舟模型舟体尺寸长为80厘米到100厘米之间,主要使用钢筋或复合材料增强的轻质混凝土。混凝土龙舟由电机驱动和遥控舵机操纵方向,因此不需要参赛者亲自驱使龙舟,在水上宛如“轻功水上漂”一样。

即便如此,混凝土龙舟赛不仅是龙舟建造的较量,更是对参赛队员土木工程知识、答辩技巧和团队协作的综合考验。

来源:科技日报 2020年11月5日

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信息员:杨慧     作者:李迪 盛利     责任编辑:蔡京君

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