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专为轮船设计的“专属电梯”——福尔柯克轮

admin

因为有了电梯的出现,我们的生活变得省时省力了许多。

专为轮船设计的“专属电梯”——福尔柯克轮

如果没有电梯,那我们每天都要花大量的时间在爬楼这项活动上,世界顶尖高楼也不会出现。

没错,今天我们就来聊聊电梯,不过这个电梯有点“特殊”,因为它是为船舶而生的“电梯”。

专为轮船设计的“专属电梯”——福尔柯克轮

在苏格兰的福尔柯克,有一处专门给船舶服务的“电梯”,名字就叫做福尔柯克轮。

看到这个造型,第一反应只觉得coooool~,然后再看,除了造型奇特一点,好像也没啥厉害之处。

专为轮船设计的“专属电梯”——福尔柯克轮

但是它可解决了两条运河之间史诗级的难题!!

首先让我们先来了解一下福尔柯克轮所处的地理位置。

福尔柯克轮位于福斯和克莱德运河与联盟运河的交叉点处,但尴尬的是,这两天运河并没有连通,因为这两条运河落差有25米左右。

专为轮船设计的“专属电梯”——福尔柯克轮

两条运河上的船可谓是“我住长江头,君住长江尾”。

在福尔柯克轮没有被设计、建造出来前,船舶要实现在从一条运河到另一条运河,就只能通过一系列繁琐的船闸。

专为轮船设计的“专属电梯”——福尔柯克轮

上图的船闸,基本每一个的两端都有各带一扇闸门的储水器。储水器往船闸里放水,船舶就能进入,然后再向下一个船闸放水……

不过这一系列储水放水操作必须要等到船舶到达目的地才能结束。

可以想象,时间成本有多大。

为了解决这个问题,RMJM建筑设计事务所设计出了福尔柯克轮。

专为轮船设计的“专属电梯”——福尔柯克轮

这个大家伙包括一对大转轮,转轮两边各有一个对称的可封闭水槽。

专为轮船设计的“专属电梯”——福尔柯克轮

有了福尔柯克轮这个船舶专属“电梯”,运河一边的船只需要五分钟就可以运送到另一条运河上...

专为轮船设计的“专属电梯”——福尔柯克轮

更令人不可思议的是,如此庞大的装置即使装载着几百吨中的水和船体,转动它来完成工作的电量,也仅仅是烧开八个家用电热水壶的电量(1.5kWh)。

那福尔柯克轮这个省时又省电的大机器到底是如何运转的,靠的又是什么原理呢?

专为轮船设计的“专属电梯”——福尔柯克轮

这时候,需要感谢(不爱洗澡)阿基米德泡澡的时候也不忘观察生活,才有了阿基米德定律——浸入静止流体(气体或液体)中的物体受到一个浮力,浮力的大小等于该物体所排开的流体重量。

专为轮船设计的“专属电梯”——福尔柯克轮

根据浮力定律,在设计之时,福尔柯克轮两边的重量就是相当的。轮子处于完美的平衡中,因而只需比较小的动力就可以转动大轮子(这也就解释了为什么耗电量为何如此小的原因)。

在此基础之上,船只进入装满水的槽里,势必会排出和它重量相同的水量。

专为轮船设计的“专属电梯”——福尔柯克轮

所以不管两边水槽里装的船大小、重量是否一致,都不会影响到轮子的平衡。两边轮子水槽里的水和船的总重量是始终相等的。

专为轮船设计的“专属电梯”——福尔柯克轮

当船舶需要从高处运河到低处运河或低处到高处时,船舶开入水槽后,会排出一定量的水,然后把水槽封闭;接着大转轮缓慢旋转半圈,齿轮运转,平稳地把水槽里的船只运送到想要到达的河道里,实现互换。

专为轮船设计的“专属电梯”——福尔柯克轮

同时,设计师们还在横梁上安装了5个齿轮,这五个齿轮简直是锦上添花。

当福尔柯克轮工作时,就是5个大小不一的齿轮持续咬合运转的过程。

但只有两个“承上启下”的小轮子是真正在工作的,由它俩的转动带动其他齿轮转动。

专为轮船设计的“专属电梯”——福尔柯克轮

这样就保证了福尔柯克轮转动时非常之稳,保证承载的水不会泼出,船舶和船上的人、物体也不会掉出来。

有趣的是,这个轮转而承载物不转的解决方法是设计师陪女儿玩玩具的时候想出来的,当时工程师们竭尽脑汁想让承载物“静”下来。

福尔柯克巨轮目前是世界上唯一的旋转船舶升降机,被誉为二十一世纪工程的一大奇观,它让想象照进现实,让船只也坐上了便捷的电梯。

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