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    舞臺機械丨看單點吊機在舞臺上如何應用?

      隨著各種規模的劇院、特定演出秀場的不斷涌現,單點吊機的配置顯得越來越重要。如武漢漢秀劇場配置了16臺移動式單點吊機,87臺固定式單點吊機,幾乎占臺上機械設備數量的80%以上;福州貴安大劇院,配置了119臺單點吊機,占臺上機械數量的70%以上;西雙版納的傣秀秀場,臺上配置的設備一半以上是單點吊機。

      在常規的歌劇院,單點吊機一般分為兩種類型。一種是吊點固定式單點吊機,往往布置在臺口外面,樂池上方,配置數量以4臺~8臺居多;每臺獨立使用,也可以成組使用,或編程組合使用。另一種是吊點可以移動式的單點吊機,往往布置在舞臺上空,且可以到達舞臺上空的任意點位置,配置數量以8臺~16臺居多;使用方法與臺口外的相似,可以單個使用,也可以成組或編程使用。

      在演出秀場,單點吊機的布置與使用都很靈活,它可以布置在演出區,也可以布置在觀眾區,只要觀眾能看到的區域,均能布置單點吊機。由于演出秀場的演出功能及劇目相對固定,因此,單點吊機的布置位置也相對固定,吊點固定式單點吊機在演出秀場應用較廣泛。

      單點吊機在正常情況下要求出繩點在空間上的位置不變,但由于是纏繞卷筒上的,一旦鋼絲繩進或出時,鋼絲繩相對于卷筒的位置就要發生變化。為做到單點吊機的*終出繩點的空間位置不變,目前基本上采用三種方法來實施。根據結構不同,也可將單點吊機分為三種類型。

      1 搖臂式單點吊機

      1.1基本構成

      搖臂式單點吊機主要由機架、電機、卷筒、搖臂、編碼器、限位開關、配重等組成,如圖1所示。

      1.2驅動原理

      這是一種鋼絲繩單層卷繞式的吊機,搖臂通過上下兩個滾動軸承安裝在機架上,這樣搖臂轉動就非常靈活。當鋼絲繩繞在卷筒上,并通過搖臂上的滑輪下降到固定的吊點位置,卷筒旋轉時,鋼絲繩升或降,此時鋼絲繩在卷筒的出槽點在水平方向向左或右移動,導致卷筒到滑輪上的鋼絲繩水平偏移。由于單點吊機下方配重或吊點載荷的作用,偏移的鋼絲繩會產生一個水平分力,這個水平分力可以促使搖臂旋轉,并保持鋼絲繩垂直,使鋼絲繩在卷筒上的入槽角基本上為零度。保證吊點在任何位置單點吊機都能正常工作。

      1.3優缺點

      此類吊機結構相對簡單,制造成本低,故障率低,安裝方便。所以目前應用非常廣泛。但是它也存在一些缺點,單點吊機的運行速度不宜過快,一般控制在1.5 m/s及以下;載荷偏小,250 kg以下為宜。當速度過快時,卷筒在急;騿訒r加速度過大,鋼絲繩容易脫槽,造成亂繩。當載荷過大時,要求擺臂的強度很高,也就是說增加了擺臂的重量或者說是擺臂的旋轉慣性,由于慣性的增大,導致擺臂的不靈活,*終導致擺臂擺動的幅度跟不上卷筒上鋼絲繩移動的速度,導致鋼絲繩跳槽。

      1.4應用

      此類單點吊機在經典劇院應用非常廣泛,應用形式主要有兩種。

      吊點固定式:主要應用在劇院臺口外的樂池上方,一般布置4臺~8臺吊點固定式單點吊機,可以每臺獨立使用,也可以由幾臺聯合使用。在柵頂上的布置形式與圖1基本一致。如天津文化中心(速度0.5 m/s,載荷2.5 kN,電機功率2.2 kW)、濟南大劇院(速度0.4 m/s,載荷2.5 kN,電機功率1.5 kW)臺口外的單點吊機。

      吊點移動式:這類單點吊機主要應用于常規劇院主舞臺上空,將卷揚機安裝在靠近柵頂上、靠近后臺塔墻或后馬道的上方。它在固定式的基礎上,增加了出繩滑輪、轉角滑輪、定位滑輪等附件,同時由于定位滑輪要求布置在主舞臺上方的任意一點,因此,要求卷揚機的容繩量很大,一般要求卷揚機的行程在50 m~60 m。為控制方便,卷揚機上還配置了離合器,以適應定位滑輪在不同位置時,限位開關起到限位、位置控制的零點的作用。也就是說,當定位滑輪在某一點時,纏在卷筒上的鋼絲繩容許*大量釋放,限位開關起作用;當需要更換定位滑輪位置時,打開離合器,固定定位滑輪位置后,重新合上離合器,此時當卷揚機上的鋼絲繩釋放到容許*大量時,限位開關不需要調整同樣會起作用。每個劇院配置6臺~12臺不等的吊機,可以獨立使用,也可以由幾臺組合在一起聯合使用,每臺之間的速度保持同步或定比;可以在主舞臺區域內吊景、物、演員或不規則的實體。如江蘇大劇院(速度1.5 m/s,載荷2.5 kN,電機功率5.5 kW)、重慶大劇院(速度1.5 m/s,載荷3.5 kN,電機功率9.2 kW)主舞臺上方的單點吊機。

      2 出繩滑輪與卷筒移動式單點吊機

      2.1基本構成

      卷筒移動式單點吊機主要由基座、電機、卷筒、卷筒驅動絲桿、卷筒移動滑軌、編碼器等組成,如圖3所示。

      2.2驅動原理

      這也是一種鋼絲繩單層卷繞式的吊機,鋼絲繩*終通過滑輪可以向下或水平出入單點吊機。單點吊機的一端與電機相連,一端與驅動絲桿相連,當驅動電機旋轉時,卷筒也隨之旋轉,此時纏在卷筒上的鋼絲繩進或出,通過出繩滑輪,*后經滑輪而進或出單點吊機。當卷筒旋轉時,另一側相聯的驅動絲桿也同時旋轉,而套在絲桿上的絲母則固定在基座上,這樣就推動卷筒沿軸向移動;同時整個卷筒安裝在一組滑軌上,以滿足卷筒軸向移動的要求。另外,鋼絲繩從卷筒出來后經過的出繩滑輪固定地安裝在基座上,讓卷筒與出繩滑輪產生相對移動,移動量則取決于驅動絲桿的節距,設計時節距與卷筒的螺距一致。因此,卷筒每旋轉一圈,卷筒軸向移動量正好是一個螺距。這樣保證了出繩滑輪的入繩位置永遠與卷筒的出繩位置對齊,保證了卷筒上鋼絲繩的出或入槽角永遠是零度。

      這是卷筒移動式的,也有卷筒在軸向是固定的,而移動的出繩滑輪,盡管形式不一樣,但驅動原理是一樣的,如圖4所示。無論是卷筒移動式還是出繩滑輪移動式,其設計原理基本是一致的,就是保證進出卷筒的鋼絲繩入或出槽角始終為零度。

      2.3優缺點

      此類單點吊機,結構相對復雜,制造成本高。但它具有運行速度快、載荷大的特點,由于出繩滑輪與卷筒上出入槽鋼絲繩的位置始終對應,這類的單點吊機在一般情況下,鋼絲繩不會跳槽,所以高速單點吊機基本上均采用這類結構,目前*高速度可到達10 m/s左右。

      2.4應用

      這類單點吊機的應用與圖2的應用基本類似,主要適用于速度高或載荷大的場合,如武漢漢秀劇場、國家大劇院實驗劇場(速度1.2 m/s,載荷5 kN,電機功率7.5 kW)、浙江小百花大劇院(速度0.2 m/s,載荷6 kN,電機功率2.2 kW)等。

      出繩滑輪與卷筒移動式單點吊機的另一類版本,它應用于中國中央電視臺大劇院,將卷筒立起來布置,并將卷筒、電機、出繩滑輪及各種控制器件集中在一個單元內,這是卷筒固定、出繩滑輪相對移動的一種。整體吊掛在導軌上,并可沿舞臺軸線方向來回推動,吊點可布置在沿舞臺軸線方向的任意一點上。此吊機的技術參數為:載荷4.0 kN,速度1.2 m/s,電機功率7.5 kW。

      卷揚機可構成一套2維空間的飛行器,理論上做到一個平面的任何空間均能到達。也可以用4臺卷揚機構成一套3D空間自由飛行器,可用于吊掛演員或其他景物,或在3D空間中任意飛行。圖6所示是位于浙江安吉的HELLOKITTY劇場內應用的由4臺單點吊機構成的3D飛行器。


      3 整體移動式單點吊機

      3.1基本構成

      整體移動式單點吊機主要由電機、卷筒、整體移動式行走輪、單點吊機柵頂固定鉤、地面固定支撐、翻起式聯桿、鋼絲繩滑輪等組成,如圖7所示。

      3.2 驅動原理

      由電機直接驅動卷筒,卷筒上的鋼絲繩通過滑輪直接下落到單點吊機需要的地方。由于卷筒與滑輪之間的相對位置不變,因此,進出卷筒的入或出槽角會發生變化,正常情況下,出或入槽角超過3°時,就會發生跳槽或鋼絲繩卡擦現象,導致單點吊機無法正常工作。因此在設計時,往往把卷筒做得很大,在有限的軸向距離內將容繩量做到足夠,來滿足單點吊機的升降要求。同時,由于卷筒的增大,導致電機需要的力矩增加,則要求選用更大的減速器來適應吊機的要求。

      3.3優缺點

      此類單點吊機結構簡單,使用方便,運行可靠;但制造成本高。

      3.4應用

      這類單點吊機主要應用于經典劇場主舞臺上空,由于它可以在舞臺上空的柵頂上自由移動,因此,它的吊點可以布置在舞臺上空的任意點,但隨著位置的改變,與吊機連接的電纜線也必須隨之移動。圖7所示的整體移動式單點吊機(速度1.5 m/s,載荷2.5 kN,電機功率5.5 kW)應用在臺灣臺中大都會歌劇院(目前臺灣規模*大的歌劇院)中劇場。圖8所示的整體移動式單點吊機應用在中央電視臺大劇院。

     

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