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恒达富士电梯

一片冰心在玉壶 --360°全景观光轿厢《冰壶》专题论文

时间:2015-12-19 10:01来源:新电梯中国 作者:巨人控股
   新电梯中国网讯(微信号:新电梯、新电梯网)

 

  360°全景观光轿厢《冰壶》创意 · 设计

  首席专家:王屹

  技术中心总监:顾惠江

  2011年9月的一天,我们被约到公司阳光厅,记得那一天阳光厅的玻璃拱顶格外透明,初秋的阳光温暖而明朗。在阳光厅,我们见到了某国际知名电梯公司大项目负责人G,寒暄后G即刻切入此次行程的使命,让我们研发团队为其在中国新建工厂行政大楼设计一台举世无双的观光轿厢。这一刻我们不免有些兴奋,尽管多年来我们承接无数客户的经典项目设计,但一般客户的条件和起点都有局限,仿佛为想像的翅膀拴上了法码。而这次G的要求是,不受制于当前业界技术、工艺、材质,只要想象超凡,G可在任何领域通过客户分布于世界各地的分支机构,协助我们调配全球资源。但G苛求创意的标准是:无与伦比的外观形态,难于效仿的曲面玻璃技术,超越同类产品的设计亮点,吸引全球业界目光的概念创意。此时,我们明白,眼前既是机遇也是挑战。

  《易经》说“形而上,谓之道。”也就是说在创意设计行动之前,首先需要解决抽象思维的源头。于是,我们开始了从“无形”到“有形”的创意之旅,在浩瀚的设计资源海洋中捕捉创意的源泉和灵感……

  首先我们要了解客户的设计文化。客户是一家位于北欧的百年企业,尽管它的触角遍布全球,甚至在中国独领风骚,但斯堪的纳维亚设计文化却根置于它的传统基因。源于北欧的斯堪的纳维亚设计文化,由于极地气候的特殊地理位置,形成独特设计风格,它将现代主义设计思想与传统设计文化相结合,既注重实用功能,又强调人文因素,因此成为20世纪30~50年代流行于国际的一种设计风格。2010年上海世博会芬兰馆《冰壶》建筑简约、亮丽的外观造型,便是斯堪的纳维亚设计文化的最好诠释。

  同时,我们还需探索客户的地域文化。客户总部处于一个披满冰雪银装的美丽国度,一切音乐、美术和建筑文化似乎都来自冰雪结晶而成的灵感。倍受芬兰人民崇敬的伟大音乐家西贝柳斯的交响诗《冰洲古史》,成为其国家文化的代表作。我们聆听了几乎所有由西贝柳斯创作的乐曲,在他那空灵而略带忧伤的旋律中,寻找来自冰国的艺术情愫。

   

  在视觉与听觉的时空探索中,我们仿佛感受到上帝赐予的灵感:一种是以透明柱体为造型基础,诠释简洁、明朗的设计理念;另一种是以多面体透明冰棱外观为造型基础,具有冰国地域文化象征,与新工厂独特的试验塔外貌相得益彰。我们的创意定位是:与建筑风貌相呼应、呈现工业产品质感、体现制造工艺难度和精度、时尚·亮丽·简约。创意明确后,我们推出两款初案,即全圆360°《冰壶》(图2)和方形冰棱外观《冰洲》(图3)。

  第一方案《冰壶》的创意灵感参考了上海世博会芬兰馆《冰壶》简约、亮丽的建筑外观和兰蔻奢侈品的时尚元素。为了营造冰清玉洁、不带视觉瑕疵的完美视觉效果,我们将传统360°观光轿厢内作用于玻璃固定承重和上下罩结构连接的所有立柱取消,让360°观光视野更为宽广。这种为了视觉完美而颠覆传统结构的创意,也带来如何解决轿厢承重和结构安全的技术挑战。为此,我们将两侧作为结构支撑的立柱(兼侧轿壁)移至玻璃外侧,采用弧形镜面不锈钢作为立柱装饰,并且隐藏了立梁和导轨,因为弧形立柱折射了四周环境影像,造成视觉错觉,在轿厢内竟可无视玻璃两边外侧的立柱,顿感视觉一览无余。为实现这一理念,我们专门研发了活络轿底等配套技术。

  为保持简洁的观光视野,我们取消玻璃结构立柱,让观光玻璃拼缝最少化,因此导入超大专用弧形玻璃工艺;玻璃的固定方式也一反传统,弧形玻璃包裹于镜面不锈钢上罩之外,将玻璃固定结构件演化为精致的时尚元素。

  COP与扶手设计浑然一体,按钮采用棱形亚克力外观,具有独特的冰国元素,与客户新工厂试验塔外观相呼应。

  吊顶与地坪均采用大面积圆形LED透光与导光技术,与轿厢整体设计一脉相承。其中地坪材质为特殊防滑透明玻璃配套纳米导光材料,营造出荧光冰透的氛围。

  为了保持简约的外观特质,我们对上下罩两端进行特殊设计。上罩采用不锈钢镜面分体盖板和活络出入口,隐藏升降式护栏,保持外观完整性,方便维保人员安全施工。

  第二方案《冰洲》的创意灵感源自客户新工厂试验塔外观设计和西贝柳斯交响诗《冰洲古史》对冰凌漂流的音乐叙事。其外观与试验塔建筑风貌一样呈冰棱几何体,突显硬朗灵透的现代设计感。COP、扶手、吊顶部件和地坪结构采用同样冰棱状的几何元素,强化了设计韵律,与建筑风貌相呼应。

  一个月后,两个方案由G送呈客户高层评审, 2012年来临之前,第一方案《冰壶》终于得到确认。此时,我们的心弦终于松弛下来,仿佛向前迈进了一大步。

  《易经》又说“形而下,谓之器。”有了完美创意,只是走出一步之遥,如何将艺术设计转化为技术设计,又如何将技术设计转化为制造工艺,这将是艺术与技术完美结合“形而下”的艰难过程。

  首当其冲的困难是超大弧形观光玻璃工艺的来源,其后,超大突点防滑地坪玻璃来源、地坪纳米导光工艺、扶手COP电路与结构设计等技术难题相继而来。为此,我们在G的协助下全球范围寻找材料和工艺资源,与德国、日本和西亚地区的优质供应商工程师、技术工人联手进行材料与工艺领域的研发、试制,终于将《冰壶》完美的呈现在G和他的客户团队面前。此时,G紧绷一年多的心弦终于松弛下来。

  2013年1月5日,经过两个月的安装调试,《冰壶》顺利通过有关部门验收,成为该客户新工厂行政大楼的一大亮点,在新大楼落成典礼暨新年营销会上,来自世界各地的代表乘坐《冰壶》轿厢时,感受到现代工业设计的艺术魅力。同时,芬兰国家领导人造访新工厂,也在乘坐《冰壶》时给予高度评价。《冰壶》由此成为全球业界瞩目的一件艺术臻品。

  《冰壶》问世后,已经安全运行近三年。今年12月5日,该项目拥有的15项专利技术集群获得浙江省首届行业大赛一等奖,这项大奖花落巨人控股,是对我们团队477个日日夜夜潜心研发的最大宽慰,也将成为我们创新旅程中的一个新起点。


  360°全景观光轿厢《冰壶》技术方案简述

  高级工程师/高级工业设计师:刘光来

  工程师:赵书红 汤晨 徐耀峰

  作为一家电梯部件企业,我司研发团队集聚了创意设计和结构设计的优秀人才,拥有领先业界的创意、设计与制造能力,并且与德国、法国、中国美院等国内外优秀工业设计团队开展合作。结合企业自1978年涉足电梯、自动扶梯的研发、制造、安装、服务所积累的经验,我们研发团队具有电梯整机领域的系统化知识,在为客户提供电梯装潢方案和精美产品的同时,我们更多的是为客户提供整套技术解决方案,以达到并超越我们客户的期望。基于对我们研发能力和制造工艺的信任,多家知名电梯公司展厅、试验塔、行政研发大楼和国际电梯展的高端产品委托我司提供。

  此次360°全景观光轿厢《冰壶》受客户委托研制,目标要求打造成全球独一无二的精品。通常为了获得一个简约、靓丽的外形效果,电梯的驱动方式会选用液压式,但此次客户选用的是2:1无机房曳引电梯,这无疑大大增加轿厢方案创意与结构实现难度。我司研发团队通过对全球相关电梯资料整理与分析,结合技术实现可能,得到一个初步方案《冰壶A》。该方案将轿厢立柱外移,让观光玻璃360°环绕轿厢一周,使乘客观光视野最大化。

  可行性与技术关键点分析

  外观越是简洁的产品,质感越须精致,对结构设计与工艺要求就会越高。考虑到电梯整体的美观性,在土建布置时,我们预先提请客户将主机、对重、限速器、井道信号、随行电缆等部件尽可能布置在不显眼的位置或通过装饰来弱化视觉效果。

  根据土建排布与轿厢方案细化计算,正面玻璃大小为3000*4200;若采用8+1.52+8的玻璃,玻璃自重约550公斤。超大弧形玻璃制造、结构设计、固定方式与安装将是整个轿厢方案实施的焦点。

  根据《冰壶A》的外形特点,玻璃通过爪件与上、下罩连接,外观简洁。从效果图上看承力部件仅是门框。为了平衡轿顶、上罩、轿门系统、检修装置等自身重量以及轿顶作业人员的重力,结构上需要将外立柱、门框、轿顶与上梁之间连接成一个“刚体”,成为整个轿厢的承力主体。

  轿厢结构方案有三种选择:

  1. 类似货梯将轿底与轿架进行刚性连接,但将影响乘坐舒适感;

  2. 上罩、轿顶(吊顶)、轿壁(立柱与玻璃)、扶手、轿底与下罩连接成一个整体,通过减震系统与轿厢托架、轿架进行固定的活络轿厢结构。对于自重过大的轿厢不但影响乘坐舒适感,同时可能影响到称量装置的精确感应;

  3. 上罩、轿顶(吊顶)、轿壁(立柱与玻璃)、托架、下罩连接成一个整体,轿底与扶手随减震垫连接的活络轿底结构。该方案适合自重过大的装潢类轿厢。

 

  在主结构确认后,需要进行与之相关的其它结构设计:轿厢前后玻璃须按立梁位置进行分块,以满足上梁安装、同时可降低玻璃自身的应力;缺口处设计专用构件将上罩前后侧连接起来,既保证受力均匀又能使外观更加整体;由于玻璃抗扭性能较差,安装时必须保证框架结构(由外立柱、门框、轿顶与上梁组成)的横平竖直,为此需要设计一套轿顶与上梁连接的专用机构。该机构在安装时能够实现三维方向上的调节,一旦安装调整到位,其位置又可完全固定下来;考虑到整个轿厢系统的可能偏载,在托架与轿架下梁之间增设斜梁,将配重隐藏于下罩内;为了将轿底与下罩一圈间隙均匀控制在3mm,除了减震系统合理布置外外,还需专门设计一套类似液压油缸同时又能免轮滑的导向机构,以确保电梯在偏载情况下轿底也仅作上下活塞运动;虚拟影像电梯操纵系统与互动地坪因研发周期受限且可靠性有待验证,作为正式产品应用具有风险,不得不选择放弃;吊顶实现换灯与通风功能;门机的选择可以上置式或下置式;为了视野更加通透,两块弧型玻璃门板中央采用无边框结构;光幕需特殊定制。

  技术实施方案

  整个方案必须符合《电梯制造与安装安全规范》GB7588与欧洲电梯标准EN81要求。

  轿厢额载1600Kg,上罩、轿顶(吊顶)、轿壁(立柱、门框与玻璃)、扶手、轿底、下罩、地坎护脚板组件和轿门系统通过估算总重超过2400Kg。轿厢自重是额载的1.5倍。考虑到玻璃的安全性、称量装置功能的实现、噪音以及乘行舒适感等综合因素,整个轿厢决定采用活络轿底结构。该方案优点是轿厢在运行过程中,玻璃与轿架系统始终处于相对静止状态,只有轿底和扶手随乘客一起运动,为了化解因此带来的负面因素,我们通过减震材料的选择与排布方式来降低玻璃的振动;为了使地坎与轿底即使在满载时高度差也能得到有效控制,除了减震系统的合理布局外还需兼顾美观要求进行无障碍设计。

  对于超大弧形玻璃,经与国内外玻璃专家进行技术咨询与力学计算,若下端也采用爪件结构不符合强度要求。因此我们不得不将《冰壶A》(图6)调整为《冰壶B》(图7)。如此一来玻璃高度由4200mm降至3600mm,尽管重量随之锐减,安装难度也获改善,但国内玻璃厂商仍然无法提供,我们不得不将目光转向国外专业玻璃厂商。设计时需充分考虑玻璃的固定避免与金属部件直接接触,爪件与玻璃孔的间隙中需加入缓冲介质。玻璃自重太大,玻璃底端的橡胶垫在安装后会相应压缩,这将影响到上端爪件的安装位置,需通过设计专门结构来对玻璃下端位置进行二次调节,以控制玻璃安装后的二次高度位置。如此重量的玻璃,技师们经过车间与客户现场几次拼搭,竟然毫发无损。

 

  轿顶与吊顶通过一圈不锈钢格栅衔接,不但能够满足通风与换灯要求,而且视觉效果上也做到了“天衣无缝”(图8);下置式门机虽然更为美观,但考虑到防尘、防潮带来的负面因素,决定选用上置式门机,但其主体部件需设计隐藏在上罩内;光幕采用“猫眼”光幕(图9),发射与接收装置直接安装在踏板与门楣上,既能有效保护乘客安全进出,又与整个轿厢浑然一体;根据土建排布,罩子与玻璃幕墙的水平间距大于500mm,防护高度不满足要求,设计了伸缩式护栏,常规状态隐藏在上罩内,只有在检修时才将护栏拉出,同时加装2套安全开关来确保检修时的安全;由于是活络轿底结构,扶手不能与轿壁进行连接,我们将扶手柱位置按照正五边形排布,稳定性更好;扶手处的按钮导线为了能通过立柱内腔,采用超细导线(图10)。发光玻璃地坪边缘围一圈可拆卸不锈钢盖板,便于维保与换灯。

  在试制过程尽管遇到诸多难题,我们通过前期精心策划与实施过程中项目团队的倾力合作,依然将《冰壶》按时交付到客户手中,一次性通过多项测试与技术监督局的检验,获得客户好评并致函感谢。

  《冰壶》作为一款艺术与技术完美统一的全新产品,为了保证其安全性与可靠性,在试制过程中我们进行了大量的力学分析与实物测试,在技术与工艺方面取得较多的突破与创新,到目前为止共申请发明专利5项、实用新型专利10项和外观专利4项。通过该项目,我司锻炼一支敢于挑战“难题”的技术团队,拓展了研发思路和资源。该项目总体技术方案策划者刘光来与他带领的技术团队,因参与这项艰巨而重要的任务深感荣耀,并衷心感谢客户给予的信任和机会,感谢合作供方的默契配合,感谢公司领导强有力的支持,更感谢团队内外同事们的精诚合作。


  

  360°全景观光轿厢《冰壶》专利技术创新与应用

  工程师:陈伟 梁灵辉 曹向阳 王文娟

  我们公司的愿景是:有核心能力、创卓越绩效、让员工满意、受社会尊重、做百年企业。其中核心能力是第一位,有了核心能力才具备做百年企业的基础。那么什么是核心能力呢?创新,才是企业的核心能力,将创新成果转化为生产力,是企业发展的“原动力”,而在专利技术和知识产权领域的创新与应用,是企业核心能力最重要的标志。

  多年来,巨人控股注重技术创新和专利技术研发,持续贯彻知识产权保护意识,落实专利技术的成果转化,提升企业的核心竞争力。2007年至今,申请专利209件,其中发明专利56件,有效专利101件,并因此被授予 “浙江省专利示范企业”称号,也是“国家级高新技术企业”、“浙江省企业技术中心”、“浙江省工业设计中心”。

  

  360°全景观光轿厢《冰壶》是为某国际知名电梯公司在中国新建工厂行政大楼度身打造的经典项目,拥有《一种观光电梯轿厢立梁》等15项核心专利技术,其中发明专利有5项,实用新型专利10项(参见专利技术表1)以及外观专利4项。在这项经典工程中,陈伟承担项目经理,由采购、生产和质量部门同事共同组成研发小组,历经外观效果设计、结构设计、生产技术、制作安装以及专利技术的应用与转化。

   

 

  

  《冰壶》项目最重要的一项发明专利技术“一种观光电梯轿厢立梁”,突破传统结构理念,取消轿厢内围壁中所有支撑上下罩结构的立柱(门框除外),使整个轿厢更加通透,观光面更大;将传统结构中的承重部件两侧中间立柱外移,固定于轿厢玻璃外侧直梁处,即作为直梁装饰件;该直梁装饰采用弧形镜面材质,使其反射周边景物,弱化了直梁(图15)。这项技术创新,完全改变传统观光轿厢结构,为观光轿厢提供了全新的视野。同时,也因为改变了观光轿厢受力结构,派生出其它多项配套专利技术,为轿厢结构安全保驾护航。

  电梯安全是项目关键所在,不能因为轿厢外观的改善而影响安全性。传统立梁经过专利技术改造后,已经成为轿厢直梁与立柱组件,其受力方式从单一承受轿厢垂直重量,转化为增受轿厢偏载带来的扭矩受力,基于安全考虑,我们与上海交大、浙江大学等知名院校专家合作,对立梁组件进行有限元结构强度分析,并通过改变直梁材质、厚度以及补强方式,使其达到电梯安全标准。这项攻克电梯领域难关的专利技术不仅应用于《冰壶》项目,也作为巨人控股标志性技术应用于我司二期研发大楼观光梯、阿布扎比机场项目、香港地铁项目等其它高端观光电梯的立梁设计。

  《冰壶》项目中的另一项难题是超大弧形观光玻璃的制造、验证、物流、结构、接缝和安装。《冰壶》中最大圆弧玻璃弧长3米,高度3.6米,重量达350公斤,这样规格的单层玻璃也许在建筑业并不罕见,如上海苹果旗舰店的门店入口造型,但是这样规格用于观光电梯的双层夹胶玻璃,既要保证双层弧度流畅和垂直方向的直线度,又须符合国标撞击测试要求,全球玻璃制造厂商几乎无能为力。为节约试制成本和缩短工期,我们与多家国内玻璃厂商进行多次前期玻璃实样模拟测试,再会同国外玻璃厂商共同研发并进行有限元数据分析测试,终于将该超大圆弧玻璃试制成功,历时两个月辗转运至我们工厂。

  这样超大规格弧形观光玻璃的运用,填补了该领域技术空白,也成为行业亮点,由此产生多项专利技术,形成对超大圆弧玻璃固定技术的全面保护。其中“一种电梯玻璃垫块”专利技术,在下罩固定玻璃处的内侧采用组合式橡胶垫,外侧采用组合式钢结构件,通过可调节部件将玻璃安全固定。这种组合式结构还可减小内侧橡胶件的变形量,保证减震效果,方便大型玻璃安装。在超大弧形玻璃组合技术中的另一项专利技术“一种固定大块玻璃的轿壁连接结构”,补充和改变了大型玻璃传统安装和固定方式。为确保精致的外观,我们注重每一个细节的设计,观光玻璃与上罩的固定件,我们采用弧形镜面爪件结构,成为整体设计风格的一个时尚元素,在结构上通过橡胶套设置具备大型玻璃缓冲效应。这些专利技术也广泛应用于《四海升平》《圆明辉映》等观光轿厢标准产品和蝶形观光轿厢等非标产品。

  《冰壶》的地坪设计匠心独运、璀璨夺目,每次成功的创意必将带来技术的创新。从地坪的创意初端到最终尘埃落定,我们不断尝试、追求完美。地坪最初的创意是导入多媒体技术,显示3D地球影像可随乘客脚步转动产生互动效果,因研发周期受限而被搁置。目前采用进口超大直径突点防滑玻璃,配套导入纳米荧光技术,辅助专利技术“一种地坪便于拆卸的轿厢”,实现了匀光、安全、方便维保等功效,增加轿厢照明,与晶莹剔透的整体风格浑然一体。

   

  《冰壶》的多项专利技术具有领先业界的新颖性和创造性,突破传统设计理念,实现360°全方位、大吨位、无立柱的观光轿厢外观设计与技术研发,其中超大弧形观光玻璃的运用、轿底与托架的创新减震结构和活络轿底设计、导入纳米匀光技术玻璃地坪设计、COP人机界面与扶手组件设计等专利技术也广泛应用于观光电梯轿厢设计与技术领域,使专利技术得以实现最大价值。通过专利技术的有效运用,巨人控股的专利产品已经遍布全球,有香港地铁(图16)、上海世博会船舶馆(图17)、北京奥运体育馆(图18)、广州亚运会场馆(图19)、阿布扎比机场(图20)和阿联酋(图21)、俄罗斯(图22)等经典项目,以及国内知名电梯公司研发大楼、展厅和试验塔等。专利技术为企业带来可观的经济效益和社会效益,为提升企业核心竞争力提供有力支点。

本文所有现场照片均由本公司专职摄影师鲁勤奋拍摄

  Tell Them My Heart Will Always Be Jade-White: Disquisition of an Panorama Sightseeing Elevator

  The colony of 15 patents possessed by the Ice Vase project has won the first prize in the first Zhejiang Industry Contest.

  The creativity and design of Ice Vase project

  Chief Expert: Wang Yi

  Director of Technology Center: Gu Huijiang

  The first scheme of Ice Vase is rooted from the brief and delightful construction of Finland Pavilion in Shanghai EXPO and the fashion element of Lancome.

  The second scheme of Ice Island has referred to the industrial design of the new test tower and the narrative musical of Sean Sibelius.

  The national leaders of Finland has paid a visit to the new facility and spoke highly of the Ice Vase project. And thus the Ice Vase become a precious work in the world.

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