因為有了電梯的出現,我們的生活變得省時省力了許多。
如果沒有電梯,那我們每天都要花大量的時間在爬樓這項活動上,世界頂尖高樓也不會出現。
沒錯,今天我們就來聊聊電梯,不過這個電梯有點“特殊”,因為它是為船舶而生的“電梯”。
在蘇格蘭的福爾柯克,有一處專門給船舶服務的“電梯”,名字就叫做福爾柯克輪。
看到這個造型,第一反應只覺得coooool~,然後再看,除了造型奇特一點,好像也沒啥厲害之處。
但是它可解決了兩條運河之間史詩級的難題!!
首先讓我們先來了解一下福爾柯克輪所處的地理位置。
福爾柯克輪位於福斯和克萊德運河與聯盟運河的交叉點處,但尷尬的是,這兩天運河並沒有連通,因為這兩條運河落差有25米左右。
兩條運河上的船可謂是“我住長江頭,君住長江尾”。
在福爾柯克輪沒有被設計、建造出來前,船舶要實現在從一條運河到另一條運河,就只能通過一系列繁瑣的船閘。
上圖的船閘,基本每一個的兩端都有各帶一扇閘門的儲水器。儲水器往船閘裡放水,船舶就能進入,然後再向下一個船閘放水……
不過這一系列儲水放水操作必須要等到船舶到達目的地才能結束。
可以想象,時間成本有多大。
為了解決這個問題,RMJM建築設計事務所設計出了福爾柯克輪。
這個大傢伙包括一對大轉輪,轉輪兩邊各有一個對稱的可封閉水槽。
有了福爾柯克輪這個船舶專屬“電梯”,運河一邊的船隻需要五分鐘就可以運送到另一條運河上...
更令人不可思議的是,如此龐大的裝置即使裝載著幾百噸中的水和船體,轉動它來完成工作的電量,也僅僅是燒開八個家用電熱水壺的電量(1.5kWh)。
那福爾柯克輪這個省時又省電的大機器到底是如何運轉的,靠的又是什麼原理呢?
這時候,需要感謝(不愛洗澡)阿基米德泡澡的時候也不忘觀察生活,才有了阿基米德定律——浸入靜止流體(氣體或液體)中的物體受到一個浮力,浮力的大小等於該物體所排開的流體重量。
根據浮力定律,在設計之時,福爾柯克輪兩邊的重量就是相當的。輪子處於完美的平衡中,因而只需比較小的動力就可以轉動大輪子(這也就解釋了為什麼耗電量為何如此小的原因)。
在此基礎之上,船隻進入裝滿水的槽裡,勢必會排出和它重量相同的水量。
所以不管兩邊水槽裡裝的船大小、重量是否一致,都不會影響到輪子的平衡。兩邊輪子水槽裡的水和船的總重量是始終相等的。
當船舶需要從高處運河到低處運河或低處到高處時,船舶開入水槽後,會排出一定量的水,然後把水槽封閉;接著大轉輪緩慢旋轉半圈,齒輪運轉,平穩地把水槽裡的船隻運送到想要到達的河道里,實現互換。
同時,設計師們還在橫樑上安裝了5個齒輪,這五個齒輪簡直是錦上添花。
當福爾柯克輪工作時,就是5個大小不一的齒輪持續咬合運轉的過程。
但只有兩個“承上啟下”的小輪子是真正在工作的,由它倆的轉動帶動其他齒輪轉動。
這樣就保證了福爾柯克輪轉動時非常之穩,保證承載的水不會潑出,船舶和船上的人、物體也不會掉出來。
有趣的是,這個輪轉而承載物不轉的解決方法是設計師陪女兒玩玩具的時候想出來的,當時工程師們竭盡腦汁想讓承載物“靜”下來。
福爾柯克巨輪目前是世界上唯一的旋轉船舶升降機,被譽為二十一世紀工程的一大奇觀,它讓想象照進現實,讓船隻也坐上了便捷的電梯。
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