大国重器,新!
前段时间,我国自主研发的百吨级超大推力电动振动试验系统宣布获得成功。
振动试验系统是载人航天、月球探测等行业不可或缺的设备。
中国振动台实现了从追赶到并跑再到领跑的伟大跨越。
目前,中国已限制振动台出口。
美国想买?没那么容易。
无名英雄
二战期间,美军向前线运送武器和军事装备时,往往会出现无法使用的情况。
经过研究我们才知道损坏是由运输过程中设备的振动造成的。
为了避免这种未用先坏的情况,从那时起,军事和航空航天产品必须在设计时和出厂前进行振动测试。
因此,我们开发了一个用于振动测试的振动台。
振动台,主要是通过产生不同频率和振幅的振动,模拟试验对象在各种实际振动条件下的抗冲击和抗振动能力,评价其结构的强度、可靠性和安全性。
摇床原本是一项军事技术。随着时代的发展,振动台技术已由军用转为民用,并已应用于各行各业。
高端航空航天:运载火箭等航天器在发射和动力飞行过程中,必须承受从起飞到入轨的各种程序产生的振动、噪声、冲击和加速度等动态载荷。
稍有差池,任务失败,机器被毁。因此,航天器在发射前必须进行振动台试验。
大如摩天大楼:对于桥梁、高层住宅、大坝等大型公共设施等大型建筑而言,防震一直是需要重点研究的建筑安全问题。
研究人员将使用大型振动台进行台风或地震模拟试验,以验证建筑模型或关键结构部件在特定振动载荷下的性能。
利用实验参数,设计人员和建筑师可以评估建筑结构的抗震能力,优化设计方案,并确保建筑物能够抵御某些预期的自然灾害而不损坏或倒塌。
通常喜欢饼干:美味的饼干非常脆,在运输过程中可能会碎成渣。
包装设计完成后,需要知道它是否能承受运输过程中的振动,这需要使用振动台进行测试。
除了食品运输和建筑外,一些大型工程车辆、高速列车甚至大型储罐在设计和制造时都需要进行振动台试验,以确保将来不会因振动而产生安全隐患。
可以说,只要是遭受振动的产品,都有可能使用振动台。
振动台是制造业不可或缺的“幕后英雄”。
巨大的飞跃
与许多技术一样,中国振动台的发展也是从被西方封锁开始的,然后一步步突破封锁走了出来。
西方禁止向中国出售振动台长达50多年。在20世纪90年代之前,中国很难制造一吨或一吨以上的振动台。
在当时,购买这样一个振动台对西方来说技术并不先进,价格仍然高达4亿元人民币——即使在今天,这也不是一个小数字。
振动台的民用需求不断增加,吸引了许多力量进入游戏。
1995年,东菱振动试验仪器厂成立,成为中国振动台研发的先驱。
十年磨一剑,2004年,我国最大的16吨水冷振动台问世,为神舟六号载人飞船保驾护航。
自此,欧美对我国大型振动试验台的技术封锁和禁运成为一纸空文空。
2006年,世界上最大的35吨振动台在中国建成。
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2011年,这一纪录被刷新为50吨。
截至目前,还自主研发了百吨级超大推力电动振动试验系统。
民中有专家,国家队的实力也不差。
在大型振动台研发中,中国航天科技集团一院702研究所聚焦大型设备振动仿真,突破了大尺寸、大载荷、高可靠性电动振动台制造等关键技术,成功研制出20吨、30吨、35吨、70吨等系列大推力振动台产品。
其中,70吨振动台于2013年研制成功。
作为当时世界上单台/套推力最大的电动振动台,经优化升级后可满足大型铁路机车、大型飞机、重型特种车辆和高层建筑抗震设计等领域的试验要求。瑞星股份股吧
长征五号能够顺利上天,它也通过了考验。
在国家队中,还有中国地震局工程力学研究所等老牌选手,其历史可以追溯到上世纪50年代。1960年成功建造了1.2m×3.3m的地震模拟振动台,用于研究建筑物的抗震性能。
如今,频率范围为2-1700赫兹、动圈直径为2.5米、推力为40吨的振动台已成为该研究所的成熟产品。
中国的振动台技术已经开花结果,今非昔比。
首先是主打电动化技术路线。
电动振动台技术在中国应用广泛。与西方常用的液压振动台相比,该技术具有更大的整体承载能力、更高的性能、更好的导向性能以及更强的抗倾覆和抗偏载能力。
更重要的是,电动技术驱动的振动台振动频率可达2000hz,比液压振动台高出近4倍。维护简单,成本较低。
选对了技术路线,产品的性价比自然就高了。
其次,总推力大。
根据美国国家航空航天局的记录,美国建造土星五号时,使用的振动台总推力超过200吨(现在设备已被拆除),但它由8个驱动器驱动,每个动力平均不超过30吨。
它与中国的70吨和100吨振动台完全不同。
值得一提的是,中国的70吨振动台也可以高效联动。两个串联起来,是世界上推力最大的。
此外,中国还在研制推力更大的140吨级振动试验系统。
最后是设备和材料的升级。
例如,最新的振动台产品在核心部分采用了碳纤维加固、节能控制和新一代IGBT智能模块等先进技术,可确保振动台具有更高的可靠性和更广泛的适用性。
回顾中国振动台的突破历史,我们发现技术突破是关键,但工业体系也不容忽视。
国外不是没有大吨位振动台的技术,而是他们采用多平台组合的思路,因为单个大吨位振动台在国外市场太小了,生产出来肯定只会赔钱。
中国的情况不同。
得益于完善的产业链和多元化的市场需求,国内能够生产大型单体振动台的公司也具备制造小型振动台的能力,并通过批量生产实现盈利。
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此外,中国拥有完整的上下游产业,可以在各个方面降低成本,即使生产大型振动台,也可以获得利润。
这种产业结构形成了良性循环,既利用顶尖技术推动产业发展,又依靠强大的产业基础支撑技术创新。
中国振动台实现了从追赶到并跑再到领跑的伟大跨越。
出口管制
大型振动台是大国,不能随意出口。
2020年,商务部和科技部联合调整发布了《中国禁止和限制出口技术目录》。
在“专业装备制造业”中增加了“大型振动台设计与施工技术”。
2023年,该部分调整为第46项。
《中国禁止和限制出口技术目录(2023年版)》中对振动台技术的描述
在过去,限制振动台出口的是美国。
直到10年前,美国禁止向中国出售超过9吨的振动台。
如今,强者和弱者很容易改变。
早在2006年,美国就开始寻求从中国进口16吨推力振动台。
如前所述,美国拥有自己的振动台技术,为什么还要进口中国的振动台呢?
尽管在科技领域拥有广泛的领先优势,但美国在大吨位振动台的制造方面落后于中国。
美国擅长液压振动技术,频率低,推力有限。美国还没有研制出与中国同等水平的振动台。
为了保证航天发射任务的成功率和安全性,满足国内一些高端工业产品的测试要求,美国需要使用这种高性能振动台。
而且,与美国和其他国家生产的振动台相比,中国制造的振动台具有成本优势。
与其花费巨资,费时费力自己动手,那绝对是选择性价比更高的中国振动台。
这种重型装备不是美国想买就能买的。
我国对这种高端设备的销售设置了严格的条件。如果我们不同意,我们甚至没有机会谈判。
这些条件包括:
在签署合同时,中国要求美国买方签署一份“最终用户声明”,以确保上述条件的实施。
签字时,美国代表说:“这是我第一次签署买方立场。”
随着中国大国的不断创新,未来美国签署的机会应该会很多。
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