Tin song ngữ

  1. Tin tức song ngữ Anh-Việt
  2. Chuyên ngành Kỹ thuật
  3. Cơ khí - Chế tạo
  4. Falkirk Wheel - Một thành tựu kỹ thuật độc đáo

Falkirk Wheel - Một thành tựu kỹ thuật độc đáo

03/01/2017
Mức trung cấp

The Falkirk Wheel- A unique engineering achievement

The Falkirk Wheel in Scotland is the world's first and only rotating boat lift. Opened in 2002, it is central to the ambitious £84.5m Millennium Link project to restore navigability across Scotland by reconnecting the historic waterways of the Forth & Clyde and Union Canals.

The major challenge of the project lays in the fact that the Forth & Clyde Canal is situated 35 metres below the level of the Union Canal. Historically, the two canals had been joined near the town of Falkirk by a sequence of 11 locks - enclosed sections of canal in which the water level could be raised or lowered - that stepped down across a distance of 1.5 km. This had been dismantled in 1933,thereby breaking the link. 

When the project was launched in 1994, the British Waterways authority were keen to create a dramatic twenty-first-century landmark which would not only be a fitting commemoration of the Millennium, but also a lasting symbol of the economic regeneration of the region.

Numerous ideas were submitted for the project, including concepts ranging from rolling eggs to tilting tanks, from giant seesaws to overhead monorails. The eventual winner was a plan for the huge rotating steel boat lift which was to become The Falkirk Wheel. The unique shape of the structure is claimed to have been inspired by various sources, both manmade and natural, most notably a Celtic double headed axe, but also the vast turning propeller of a ship, the ribcage of a whale or the spine of a fish. --> NOT GIVEN (not mention about opposition)

The various parts of The Falkirk Wheel were all constructed and assembled, like one giant toy building set, at Butterley Engineering's Steelworks in Derbyshire, some 400 km from Falkirk . 

A team there carefully assembled the 1,200 tonnes of steel, painstakingly fitting the pieces together to an accuracy of just 10 mm to ensure a perfect final fit. In the summer of 2001, the structure was then dismantled and transported on 35 lorries to Falkirk, before all being bolted back together again on the ground, and finally lifted into position in five large sections by crane. The Wheel would need to withstand immense and constantly changing stresses as it rotated, so to make the structure more robust, the steel sections were bolted rather than welded together. Over 45,000 bolt holes were matched with their bolts, and each bolt was hand-tightened. --> NOT GIVEN (not mention any boat life bolted by hand like Falkrik Wheel)

The Wheel consists of two sets of opposing axe-shaped arms, attached about 25 metres apart to a fixed central spine.

Two diametrically opposed water-filled 'gondolas', each with a capacity of 360,000 litres, are fitted between the ends of the arms. These gondolas always weigh the same, whether or not they are carrying boats.

This is because, according to Archimedes' principle of displacement, floating objects displace their own weight in water. So when a boat enters a gondola, the amount of water leaving the gondola weighs exactly the same as the boat. This keeps the Wheel balanced and so, despite its enormous mass, it rotates through 180° in five and a half minutes while using very little power. It takes just 1.5 kilowatt-hours (5.4 MJ) of energy to rotate the Wheel -roughly the same as boiling eight small domestic kettles of water.

Boats needing to be lifted up enter the canal basin at the level of the Forth & Clyde Canal and then enter the lower gondola of the Wheel. Two hydraulic steel gates  are raised, so as to seal the gondola off from the water in the canal basin. The water between the gates is then pumped out. A hydraulic clamp , which prevents the arms of the Wheel moving while the gondola is docked, is removed, allowing the Wheel to turn.

In the central machine room an array of ten hydraulic motors then begins to rotate the central axle . The axle connects to the outer arms of the Wheel, which begin to rotate at a speed of 1/8 of a revolution per minute. As the wheel rotates, the gondolas are kept in the upright position by a simple gearing system.

Two eight-metre-wide cogs orbit a fixed inner cog of the same width, connected by two smaller cogs travelling in the opposite direction to the outer cogs - so ensuring that the gondolas always remain level. When the gondola reaches the top, the boat passes straight onto the aqueduct  situated 24 metres above the canal basin.

The remaining 11 metres of lift needed to reach the Union Canal is achieved by means of a pair of locks . The Wheel could not be constructed to elevate boats over the full 35-metre difference between the two canals, owing to the presence of the historically important Antonine Wall, which was built by the Romans in the second century AD 

The construction of the Falkirk Wheel site took into account the presence of a nearby ancient monument. TRUE

Boats travel under this wall  via a tunnel, then through the locks, and finally on to the Union Canal.

Falkirk Wheel - Một thành tựu kỹ thuật độc đáo

Falkirk Wheel ở Scotland là thang máy nâng thuyền đầu tiên và duy nhất của thế giới. Khai trương vào năm 2002, nó là trung tâm của dự án liên kết Thiên niên kỷ 84,5 triệu bảng đầy tham vọng nhằm khôi phục việc đi lại khắp Scotland bằng cách kết nối lại các tuyến đường thủy lịch sử của kênh Forth & Clyde và kênh Union.

Thách thức chính của dự án nằm trong thực tế là kênh đào Forth & Clyde nằm ở mức 35 mét dưới mức của kênh đào Union. Trong lịch sử, hai kênh này đã được nối kết với nhau gần thị trấn Falkirk bằng một chuỗi 11 khóa - nằm ở phần đóng của kênh mà trong đó mực nước có thể được nâng lên hoặc hạ xuống - để có thể hạ xuống trên một khoảng cách 1,5 km. Các khoá này đã được tháo dỡ vào năm 1933, qua đó phá vỡ các liên kết.

Khi dự án đã được triển khai vào năm 1994, chính quyền đường thủy Anh đã tạo được sự quan tâm chú ý khi tạo ra một bước ngoặt đáng kể ở thế kỹ hai mươi mốt này và đây sẽ không chỉ là một công trình kỷ niệm phù hợp của Thiên niên kỷ, mà còn là một biểu tượng lâu bền của việc phục hồi kinh tế của khu vực này.

Nhiều ý tưởng đã được trình bày cho dự án này, bao gồm các khái niệm khác nhau, từ các dạng trứng lăn cho đến các thùng nghiêng, từ các ván bập bênh khổng lồ cho đến các đường ray trên cao. Người chiến thắng cuối cùng sẽ là bản kế hoạch cho thang máy nâng thuyền rất lớn mà sau này trở thành Falkirk Wheel. Hình dạng độc đáo của cấu trúc này được tuyên bố được lấy cảm hứng từ các nguồn khác nhau, cả nhân tạo lẫn tự nhiên, đáng chú ý nhất là hình dạng một đôi rìu hai đầu thời Celtic, nhưng cũng có những cánh quạt quay tàu rất lớn, lồng ngực của một con cá voi hay xương sống của một con cá.

Tất cả các bộ phận khác nhau của Falkirk Wheel được chế tạo và lắp ráp lại với nhau, giống như một bộ đồ chơi khổng lồ, tại khu liên hiệp thép Butterley Engineering ở Derbyshire, cách thị trấn Falkirk khoảng 400 km.

Một nhóm cẩn thận lắp ráp 1,200 tấn thép lại với nhau và cẩn thận lắp các mảnh này với nhau với độ chính xác chỉ 10 mm để đảm bảo trùng khớp ở mức hoàn hảo. Vào mùa hè năm 2001, cấu trúc này sau đó đã được tháo dỡ và được vận chuyển trên 35 xe tải về thị trấn Falkirk, trước khi tất cả miếng ghép được bắt vít trở lại với nhau một lần nữa trên mặt đất, và cuối cùng là nâng lên vị trí ở năm phần lớn bằng cần trục. Bánh xe này sẽ cần phải chịu được áp lực to lớn và thay đổi liên tục khi nó xoay, do đó để làm cho cấu trúc mạnh mẽ hơn, các phần thép được bắt vít chứ không phải hàn lại với nhau. Hơn 45,000 lỗ bulông được vặn khớp lại với nhau và được tay siết chặt bằng tay. 

Bánh xe này bao gồm hai bộ chống tay hình chiếc rìu, được gắn chặt với một cột sống trung tâm cố định khoảng 25 mét .

Hai chiếc thuyền 'gondolas' chứa đầy nước nằm đối nghịch nhau, mỗi các có thể chứa được 360,000 lít, được gắn giữa hai đầu của cánh tay. Những chiếc gondola này luôn nặng như nhau, cho dù có mang theo thuyền hay không.

Điều này là bởi vì, theo nguyên tắc chuyển dịch Archimedes, các vật nổi sẽ chiếm chỗ khối lượng của mình trong nước. Vì vậy, khi một chiếc thuyền đi vào một gondola, thì lượng nước thoát khỏi gondola nặng chính xác bằng chính chiếc thuyền này. Điều này sẽ giữ cho bánh xe cân bằng và vì vậy, mặc dù bánh xe có khối lượng vô cùng lớn, nó có thể quay 180° trong 5,5 phút nhưng vẫn sử dụng rất ít điện năng. Nó chỉ tốn 1,5 kilowatt-giờ (5,4 MJ) năng lượng để xoay bánh xe- gần giống như việc đun sôi tám ấm nước nhỏ.

Các thuyền cần phải được nâng lên để đi vào lưu vực của kênh ở mực nước của kênh Forth & Clyde và sau đó đi vào gondola thấp hơn của bánh xe. Hai cổng thép thủy lực được nâng lên để bị kín gondola ra khỏi nước trong lưu vực kênh. Sau đó nước giữa các cửa này được bơm ra ngoài. Một kẹp thủy lực dùng để ngăn các cánh tay khỏi di chuyển trong khi gondola cập bến được lấy ra để cho phép bánh xe quay. 

Sau đó trong phòng máy trung tâm, một loạt 10 động cơ thủy lực bắt đầu xoay quanh trục trung tâm. Trục này được nối với cánh tay bên ngoài của bánh xe, mà khi bắt đầu xoay với tốc độ bằng 1/8 vòng/phút. Khi bánh xe quay, các gondolas được giữ ở vị trí thẳng đứng bởi một hệ thống bánh răng đơn giản. 

Hai bánh răng cưa rộng tám mét quay quanh một răng cưa bên trong cố định với chiều rộng như nhau, được nối bởi hai bánh răng nhỏ hơn quay theo hướng ngược lại với các bánh răng bên ngoài - để đảm bảo rằng các gondolas luôn luôn cùng mực nước với nhau. Khi gondola đạt tới đỉnh, thuyền sẽ đi thẳng lên cầu máng nằm cách 24 mét trên lưu vực kênh.

Thang quay cần phải xoay thêm 11 mét nữa để đạt được mực nước của kênh Union bằng cách dùng các cặp ổ khóa. Bánh xe không thể được xây dựng để nâng thuyền quá mức 35 mét giữa hai kênh vì sự hiện diện của bức tường Antonine lịch sử được xây dựng bởi những người La Mã vào thế kỷ thứ hai.

Thuyền đi dưới những bức tường này thông qua một đường hầm, sau đó bằng các khóa, và cuối cùng là tới kênh đào Union.

 

Dịch bởi: khoadangpham

bài viết đặc sắc trong tháng 04/2017

4 giá trị cốt lõi trong chương trình học tiếng Anh tại trung tâm Anh ngữ CEP

Đây là những giá trị quan trọng nhất và cũng là những điều tâm huyết nhất mà chúng tôi, những người nhìn giáo dục như một quá trình tự học hỏi, tự thay đổi và hoàn thiện bản thân trước…

Có thể bạn quan tâm

Tin cùng chuyên mục