Как устроен олимпийский факел

Лет семь назад Владимир Пирожков и представить себе не мог, что покинет солнечную виллу в Ницце, вернется в Россию и займется зимним факелостроением. Выпускник Свердловского архитектурного института, он чуть ли не автостопом покинул страну в начале 1990-х и угодил в подмастерья к основателю биодизайна, легендарному Луиджи Колани. Затем успешно работал дизайнером по интерьерам в компании Citroёn, где из-под его пера вышли интерьеры моделей C3, C3 Pluriel, С4 Coupe, С5 и специально «заточенного» под президента Франции Жака Ширака C6 Lignage. Потом работал в европейском центре Toyota в Ницце, где дослужился до начальника подразделения, которое занимается «автомобилями будущего».

А в 2007 году тойотовский дизайн-центр в Ницце с экскурсией посетил тогдашний министр экономразвития РФ Герман Греф, который и предложил дизайнеру вернуться на родину. Так появился центр AstraRossa Design, дебютом которого стал проект визуального стиля самолета SuperJet 100.

«Задача спроектировать дизайн факела зимней Олимпиады в Сочи свалилась на нас как снег на голову, — говорит Владимир. — Пару лет назад оргкомитет Олимпийских игр проводил конкурс на разработку дизайна олимпийского факела. Мы подали заявку и, конечно, надеялись на попадание в финал, иначе какой смысл участия? Но надежда была осторожной. Почему? Посмотрите, кто разрабатывал дизайн факелов хотя бы двух прошлых зимних Олимпиад: Pininfarina (Турин, 2006) и Bombardier (Ванкувер, 2010). На фоне таких гигантов планетарного масштаба наша компактная российская компания смотрелась просто вызывающе, но мы все же подали заявку. А через месяц нам позвонили из оргкомитета».

По словам Пирожкова, в дизайне факела нет ни одной прямой, все линии витиеватые, они не западные и не восточные — они наши. Корпус выполнен из литого алюминия. Вставки из красного поликарбоната, выкрашенного изнутри ярко-желтым, создают ощущение внутреннего свечения. Цветовая гамма олицетворяет девиз нашей Олимпиады: «Лед и пламень». А идея дизайна основана на артефакте, который так стремятся получить герои русских сказок, — пере Жар-птицы.

Эргономика факела, рассказывает Владимир Пирожков, поставила немало вопросов. «В отличие от факелов летних Олимпийских игр, зимние должны быть лучше защищены от капризов непогоды. Соответственно, они более мощные и тяжелые, а это накладывает дополнительные ограничения на эргономику. К примеру, факел Ванкуверской олимпиады весит всего 1,8 кг, но в руке неудобен — болтается. А если взять туринский — за 2 кг, но идеально сбалансирован! Мы постарались перенести центр тяжести максимально близко к ручке факела и в итоге сохранили канадский вес и итальянскую эргономику».

Внутренний огонь

Однако «перо Жар-птицы» — это лишь внешняя оболочка. Горючую начинку разработали специалисты крупного российского оборонного предприятия — Красноярского машиностроительного завода, «Красмаша». Система горения состоит из трех основных частей: газового баллона, крана и горелки-испарителя.

Инженеры-ракетчики могли бы использовать чистый промышленный пропан, который отлично горит и имеет довольно низкую температуру кипения, -42°С, что немаловажно в условиях русской зимы. Однако чистый пропан имеет октановое число 100 единиц, взрывоопасен и невозможен для использования по требованиям безопасности. Поэтому была выбрана смесь пропана с бутаном в безопасном соотношении 80:20. Этой сжиженной смесью специально сконструированный под форму корпуса баллон, давление в котором составляет 12 атм, наполнен на половину своего объема.

60 г газа хватает примерно на 8−10 минут горения. Опять же из соображений безопасности забор газа производится именно из жидкой фракции (трубка-заборник опущена на дно баллона). Казалось бы, работать с газообразной фракцией удобнее — в системе поддерживается практически постоянное давление, и пламя очень стабильно.

Но если такой факел резко наклонить или перевернуть, произойдет «захлестывание» заборника жидкости и, как следствие, перебой системы горения. Тем не менее факел московских Олимпийских игр 1980 года был сделан именно так! Дело в том, что тогда факелоносцами были профессиональные спортсмены, которым было приказано

держать факел строго вертикально, и они четко соблюдали это правило. Кстати, из более чем 6000 московских факелов погасло всего 36 штук, что, по сравнению с другими олимпиадами, отличный показатель.

Ясным пламенем

При открытии игольчатого клапана газ по трубопроводу через первый жиклер (калиброванное отверстие для подачи строго определенного количества топлива) поступает в трубку испарителя, спирально намотанную на корпус горелки, где, нагреваясь, переходит в газообразное состояние. А затем через еще один жиклер газ вырывается наружу ясным пламенем.

Но не слишком ясным: смесь должна быть переобогащена горючим газом. В этом случае в пламени образуются частицы углерода (попросту говоря, сажа), которые и светятся желтым светом, делая огонь мощным и хорошо заметным. Однако важно соблюсти баланс: такое пламя менее устойчиво, чем полностью сгорающая смесь. Сама горелка может работать красиво, но корпус факела сильно ограничивает приток воздуха.

Если сделать отверстия в нижней части корпуса, факел станет напоминать паяльную лампу, расход топлива резко увеличится, а само пламя будет едва заметным — прозрачно-синего цвета. Сделаем отверстия по бокам корпуса — тоже получим почти невидимое пламя, температура горения которого при сильном боковом ветре очень высока, что приводит к риску плавления элементов корпуса. Во избежание этого инженеры «Красмаша» поместили горелку на дно специального тугоплавкого стакана, а по его периметру накрутили нихромовую нить.

При горении факела нить выполняет роль спирали для калильного зажигания — раскаляется докрасна и поджигает газовоздушную смесь, если пламя «сорвет» сильным порывом ветра.

Казалось бы, все предусмотрено, проверено, испытано. Но дьявол, как известно, кроется в мелочах.

Разбор полетов

6 октября 2013 года погода стояла неплохая. Солнце часто подмигивало из-за облаков, дул слабый ветерок, всего лишь 1 м/с. И все же факел погас. Прямо под стенами Кремля, на 20-й секунде забега в руках у 17-кратного чемпиона мира по подводному плаванию Шаварша Карапетяна. Этот случай получил особый резонанс еще и потому, что «прикурил» погасший факел оказавшийся поблизости сотрудник ФСО — и не олимпийским огнем из специальной лампадки, а обычной зажигалкой.

(Кстати, это был не первый такой случай в истории: в 1976 году в Монреале мощный порыв ветра с дождем потушил даже не факел, а олимпийский огонь в чаше стадиона, а оказавшийся поблизости техник, недолго думая, поджег его обычной зажигалкой. Позднее, конечно, для соблюдения традиции огонь был потушен и вновь зажжен от «оригинала», как и в Москве). И это было только начало: за следующие два дня «прикуривать» «перо Жар-птицы» от специальной лампадки с олимпийским огнем пришлось четыре раза.

Причина была найдена довольно быстро. Для корректного процесса горения необходимо полностью открыть канал подачи газа. В противном случае несвободный канал может повлиять на устойчивость пламени. Но игла клапана имеет небольшой люфт в обжимающей ее обойме и может свободно вращаться вокруг продольной оси. Сделано это специально, чтобы не деформировать края запираемого канала.

С другой стороны, нужно, чтобы кран открывался при повороте на четверть оборота, а дальнейший поворот был ограничен упором. Делается это для обеспечения эргономичности факела. Поворачивать кран более чем на 90 градусов просто-напросто неудобно: нужно неестественно выворачивать кисть или просить кого-нибудь о помощи. В итоге оказалось, что при повороте ручки крана на четверть оборота отклонение иглы из канала недостаточно открывает его. Понятно, что в какой-то момент игла может вновь перекрыть канал! Вопрос решили полным открыванием крана. В результате число погасших факелов сразу же заметно сократилось.

Разве могли специалисты «Красмаша», мощного предприятия с безупречным продуктом, допустить просчет? Как утверждает Владимир Пирожков, это обычная часть рутинной конструкторской работы: «По условиям Международного олимпийского комитета факел должен гореть только один раз и только олимпийским огнем. То есть... каждый факел отправляется на эстафету без испытаний, прямо с конвейера.

Но для любого машиностроительного завода (и «Красмаш» не исключение) запустить с нуля серийное производство без многоуровневых квалификационных испытаний готовых изделий — это нонсенс. У любого производства в любой стране есть определенный опытный процент некондиции, он как раз и отсеивается в процессе испытаний. По результатам которых, кстати, в производственный процесс вносятся коррективы, чтобы уменьшить этот процент. А производство факелов из этой схемы полностью выбивается.

Разумеется, была партия изделий, предназначенных именно для испытаний. Эта спонтанная выборка из серии вела себя идеальным образом. Что только не делали с факелами: обдували в аэротрубе, поливали водой, морозили при -40°С, роняли в сугроб — и хоть бы что! Вот такие удачные экземпляры попались. Испытывать остальные 16 000 изделий «Красмашу» было запрещено.

Факел олимпийского огня — главный символ любой Олимпиады. Отношение к нему всегда подчеркнуто сфокусированное. Но погасшие факелы были на всех Олимпийских играх, просто эти случаи не получили широкой огласки. Олимпийские игры 2014 года в Сочи освещаются очень широко и ярко, и поэтому может сложиться впечатление серьезных технических проблем. На самом деле никакой трагедии в погасших факелах нет. «Канадцы испытывали колоссальные проблемы с факелом Олимпийских игр в Ванкувере, — поясняет Владимир Пирожков. — Его разрабатывал, напомню, канадский промышленный гигант Bombardier.

Из произведенных 7000 экземпляров погасло 146. А при сильном ветре температура пламени ванкуверского факела повышалась до такой степени, что начинали плавиться пластмассовые элементы конструкции, и позднее прямо по ходу эстафеты разработчики привинчивали к факелу специальные огнеупорные щитки. (Первый факел начал плавиться чуть ли не прямо в руках у премьер-министра Канады Стивена Харпера, который давал старт эстафете Олимпийского огня. — «ПМ».) И это, вообще говоря, нормальная практика. За годы своего существования Международный олимпийский комитет выработал условие считать нормой ситуацию, когда число погасших факелов не превышает 5% от общего их количества.

Эстафета олимпийского огня всегда сопровождается специальной командой, которая несет в нескольких лампадках огонек, аутентичный тому, что зажигают на греческом Олимпе. От него и поджигают потухшие факелы. Наша эстафета — самая длинная в истории — более 65 000 км. В ней задействовано рекордное количество факелов. В экстремальных условиях (Северный полюс, Заполярье) факел ведет себя очень надежно. 16 000 штук изготовил «Красмаш», из них число потухших вряд ли превысит 2%. Учитывая наши суровые климатические условия, это очень неплохой результат.

Мистический рок довлеет над олимпийскими факелостроителями всех времен и народов, какими бы маститыми они ни были. Трудно усомниться в компетенции специалистов Bombardier, производителя самолетов и железнодорожного транспорта, или грозного «Красмаша». Десятками гасли и туринские факелы, хотя их разработчик и производитель, всемирно известная компания Pininfarina, умеет проектировать объекты посложнее — автомобильные кузова для Ferrari, Rolls-Royce и Jaguar. Рациональное объяснение тем не менее существует.

«Нет в природе компаний, систематически занимающихся разработкой олимпийских факелов, — констатирует Владимир Пирожков, — и мы очень гордимся сотрудничеством с оргкомитетом "Сочи-2014" и легендарным заводом "Красмаш"! — Соответственно нет накопленного и зафиксированного опыта. Каждой стране приходится начинать с нуля. И создается впечатление, что всякий раз инженерная мысль работает примерно одинаково: "Да не вопрос! Подумаешь, большую зажигалку смастерить!".

И хотя действительно технология газовой горелки отработана до мелочей, как только ее пытаются одеть в рубашку оригинального корпуса — начинается самое интересное. Рассказ о вопросах, с которыми столкнулись наши специалисты при разработке факела, уверен, будет полезен для будущих олимпийских факелостроителей».