影像背景裝置與船型舞臺結合的“海戰”舞臺系統

原 博，程靈俠，劉 亮，費雨欣，安艷艷

（1.北京北特圣迪科技發展有限公司，北京 100028；2.西安高新第七小學，西安 710065）

在各種技術手段層出不窮的今天，舞臺表演領域也在飛速發展，多元素結合新的技術手段創新出多元化的表演形式。筆者參與的某秀場項目，以LED屏幕的影像背景裝置與特殊的船型舞臺相結合，為觀眾呈現了一場精彩的海戰。背景影像與特殊舞臺的動作及演員的表演虛實結合，影像背景裝置的布置及動作方式、舞臺的樣式和動作形式也是多種多樣，實現了多種新奇的出入場形式以及快速、刺激的換景模式，以強烈的動態和視覺沖擊達到令人震撼的觀演效果。

筆者以該秀場項目為實例（見圖1），詳細介紹影像背景裝置——上開弧形屏與船型舞臺相結合的舞臺系統的工藝配置、工藝參數設置、方案布置、實現原理以及各職能機構的機構解析。

圖1 上開弧形屏與船型舞臺相結合的實體效果圖

1 表演模式

1.1 正常模式

船型舞臺隱藏在上開弧形屏背后，上開弧形屏處于閉合位置，與周圍的固定LED屏組成一個巨大的展示屏幕，用于展示與整個表演相關的歷史背景以及人文地理等相關音視頻。

1.2 舞臺表演模式

此模式下要求上開弧形屏沿弧形向上運動，打開船型舞臺的擺出通道，演員進入船倉，船型舞臺擺起至表演狀態，表演時演員從船艙登上船型舞臺，同時旗桿擺起。完成表演任務后，旗桿倒下，演員從舞臺轉入船艙，船型舞臺擺下，最后上開弧形屏沿弧形向下運動，整個表演系統恢復正常模式。

2 總體工藝尺寸

弧形屏展開長度：13 100 mm

弧形屏寬度：5 170 mm

船體長度：7 060 mm

船體寬度：5 000 mm

船體高度：4 060 mm

桅桿高度：5 500 mm

船體動載：42 kN

主視圖見圖2，俯視圖見圖3。

圖2 整體工藝主視圖

圖3 船型舞臺工藝俯視圖

3 上開式弧形屏的工藝動作要求

上開式弧形屏的動作較為簡單，正常情況下，上開式弧形屏處于下限位，與周邊固定屏幕形成一個大的弧形屏幕，在船型舞臺向上擺動前，上開式弧形屏幕沿弧形軌道向上運動，打開通道，保證船型舞臺上下擺動有足夠的空間；表演完成后，船型舞臺擺下，上開式弧形屏沿弧形軌道向下運動至下限位，恢復正常模式。

開合行程： 6 800 mm（滿足擺船式舞臺的擺動條件）

開合最大速度：0.3 m/s

額定動載：自重

4 船型舞臺各個動作的工藝要求

船型舞臺的動作主要有：船體的上下擺動，旗桿的向前傾倒以及為了滿足觀演需要而增加桿體高度的旗桿伸縮動作（需要說明的是，過高的旗桿在倒下位置時無法滿足船體的尺寸，故需伸縮動作），船體內部須留演員通道和臺倉，便于演出和演員登臺。

4.1 船體擺動

船體繞后部鉸接點擺動，形成船頭上下擺動的效果。

搖擺行程：45°

擺起或擺下時間：10 s

額定動載：42 kN

4.2 旗桿傾倒

旗桿繞炮臺位置向前傾倒。

搖擺行程：90°

倒下和擺起時間：8 s

額定動載：旗桿自重+道具重量

管理上堅決杜絕“長流水”，絕無“放任自流”。特別是水方面要杜絕“跑、冒、滴、漏”現象，及時修理，減少對水的損耗。

4.3 旗桿的頂部伸縮

伸縮行程：500 mm

伸出或縮回時間：10 s

額定動載：桿體自重+道具重量

5 設計思路及動作方案的選用

弧形屏的開合和船型舞臺的擺動動作均屬于大行程、較大載荷的情況，這種工況最經濟的動力驅動方式是利用卷揚機和鋼絲繩進行柔性驅動。柔性驅動的優點是布置便捷、驅動裝置尺寸小，載荷大且經濟性最高。

旗桿傾倒動作和頂端伸縮動作載荷比較小，行程也相對較小，采用電動推桿進行驅動。電動推桿的優點是可操作性好，成本也較為經濟，相比氣動驅動的噪音小，相比液壓驅動又不會出現漏油等隱患，動力源也較方便。

整個工藝設備動作包括弧形屏的開合、擺船式舞臺的上下擺動、旗桿的傾倒和桿頂端的伸縮。

四個動作均可獨立運行，由電氣聯鎖控制，一方面保證各動作之間不能出現干涉、碰撞等安全事故，另一方面保證各動作協調、流暢，達到最佳的觀演效果。

6 各職能機構的實現原理

6.1 弧形屏上下開合

弧形屏的上下開合動作原理如圖4所示，驅動卷揚機經滑輪轉向后與弧形屏連接，弧形屏的本體被當作一個大型卷筒，驅動鋼絲繩固定后纏繞在弧形屏的本體上。

圖4 弧形屏動作原理圖

該方案優點有：（1）解決了驅動鋼絲繩與弧形屏軌跡間的干涉問題；（2）鋼絲繩的驅動力始終沿弧形屏的切線方向，最大限度地提高整個系統效率，降低各個驅動組件的受力要求；（3）鋼絲繩的速度與弧形屏的邊緣線速度一致，便于弧形屏開合時的位置和速度控制，定位更加精確。

如圖5、圖6所示，弧形屏的側面設置多組行走輪和導向輪，配合弧形的導向架，保證弧形屏在驅動力的作用下整體沿導向架作圓弧運動，且保證整個屏體運動過程中的姿態。

圖5 弧形屏主視圖

圖6 弧形屏側視圖

6.2 船體擺動

如圖7、圖8所示，整個船型舞臺由兩個鉸座鉸接在鋼架上，可自由地繞鉸接點旋轉，船體的擺動動作由一臺雙卷筒卷揚機驅動。該設計保證了船型舞臺處于擺起位置時，驅動鋼絲繩與整個臺體及鉸接點之間的受力系統力臂最大，即鉸接點與鋼絲繩的垂足點位于鋼架驅動的受力點處。該方案的優點在于，在總體載荷一定的條件下，驅動力最小，從而達到最優的受力，最大限度地提高傳動效率，降低成本。

圖7 船型舞臺側視圖

圖8 船型舞臺主視圖

船型舞臺向下擺動時，整個系統所需要的功率逐步減小，所以設計時僅考慮最高位置的狀態，其他位置僅復核鋼絲繩受力即可。該方案另一個較大優點是，船型舞臺上下擺動時，驅動鋼絲繩的擺動幅度較小，整體速度基本線性，便于控制和定位。

6.3 旗桿傾倒

旗桿傾倒機構原理如圖9和圖10所示，結構動力由電動推桿提供，用杠桿原理將行程放大實現傾倒動作。由于負載較小，旗桿采用鋁合金材質制作。雖然該結構特點會使驅動力較大，但電動推桿的驅動特點是速度慢、行程小、動力大，所以該方案結構簡單、經濟性較高、可操作性好，且節省空間。

圖9 旗桿傾倒主視圖

圖10 旗桿傾倒俯視圖

6.4 旗桿伸縮

旗桿的頂端伸縮動作如圖11所示，由一個小電動推桿驅動，旗桿的伸縮段由尼龍導向套進行導向，頂端設置有一個用于旗子升降的滑輪。整個動作由限位開關控制上下極限且狀態反饋，實現與整個系統的連鎖控制。

圖11 旗桿伸縮結構圖

7 實例效果

項目完成后，上開式弧形屏主體結構重量約24.50 t，其中弧形屏自重約2.50 t，驅動功率45.00 kW；擺船式舞臺主體重量約16.00 t，完成舞美造型后約20.20 t，總功率75.00 kW。

該舞臺系統能夠實現弧形屏的上下開合、船型舞臺上下擺動、旗桿傾倒和旗桿頂端的伸縮四個動作，四個動作分別由一臺電機獨立驅動，各動作之間互不干擾，所有動作由狀態開關及電氣聯鎖控制。該設計方案巧妙地運用了各個造型的受力特點、動作特點，整體規劃弧形屏和船型舞臺的動作，各個機構布置合理，動作流暢協調，使整個舞臺系統實現了特殊的場景轉換方式，呈現出虛實結合的表演效果。