阿基米德桥
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阿基米德桥,是水下悬浮隧道,不是桥!阿基米德桥又名水下悬浮隧道,简称SFT (SubmergedFloatingTunnel),是跨越深水域的新交通方式。
实质上它是一个在水底浮动的管状隧道,依靠浮力支撑隧道重量,取名由阿基米德原理而来。
为避免影响水上交通及被天气影响,隧道建于水底,但为免承受过大水压,常建于20-50米深,也便于大吨位船只通行。
为保持水中深度,隧道以钢索及浮台固定,防止太浅或太深。
阿基米德桥横截面可以为椭圆形或圆形,长度可达几千米,宽度可达几十米,可通行汽车,也可建成多通道,同时通行汽车和火车。
由于技术上的一些难题没有解决,并且没有相应的设计、建设标准,目前世界上还没有一座真正的阿基米德桥。
而一旦建成,阿基米德桥将成为一种新的交通方案供人们选择。
更为重要的是,阿基米德桥适用于跨度较大、水位较深等不适宜建桥、隧道的地点。
阿基米德桥的概念最早是在20世纪初提出的。
20世纪60年代,英国人曾就意大利墨西拿海峡的阿基米德桥提出了概念设计。
意大利阿基米德桥公司成立于1984年,其重要业务之一就是推动阿基米德桥的设计和实现。
上世纪90年代后期,阿基米德桥公司曾和中国浙江省有关部门合作,致力于在舟山群岛建设金塘海峡阿基米德桥,后因种种原因设计方案未被采纳。
由想象到现在也已有上百年的历史。
经过长时期的酝酿,特别是很多离岸海洋工程的建造技术的发展,SFT的设计思想才日臻成熟起来。
意大利学者Faggiano and Mazzolani,2001对此进行了大量可行性研究,旨在使SFT概念及其基本设计理念更为实用化。
具有里程碑意义的是1969年Alan Grant 对跨麦森纳海湾( Messina Strait)提出的阿基米德桥的结构设计。
它由三个增强混凝土圆管构成,外边用钢管保护。
锚固系统是斜拉钢索。
千岛湖下的阿基米德桥中国科学院力学研究所与意大利那波里大学、米兰理工大学和阿基米德桥公司合作的“中意阿基米德桥联合实验室”进行技术攻关,实验室阶段的研究工作已经告一段落,理论研究、计算分析,数据测试已经得到一定结果,实验室制造的模拟桥的试验已经通过。
潮流能发电及潮流能发电装置戴庆忠摘要 潮流能发电是利用潮汐动能的一种发电方式。
由于潮流能发电不需要筑坝 拦水,具有对环境影响小等许多优点。
因此,近年来潮流能发电引起许多国家 重视,潮流能发电技术发展很快。
本文从分析潮流能的特点入手,介绍了国内外潮 流能发电的近况,重点介绍目前出现的各种潮流能发电装置,包括水平轴潮流能水轮 机、竖井潮流能水轮机、振荡水翼式潮流能装置等。
关键词 潮汐 潮流能 潮流能水轮机 潮流能发电1 前言1.1 潮流能的特点潮流主要是指伴随潮汐现象而产生的有规律的海水流,潮流每天两次改变其大小和方向。
而潮流能发电则是直接利用涨落潮水的水流冲击叶轮等机械装置进行发电。
众所周知,潮汐是海水在月球、太阳等引力作用下形成的周期性海水涨落现象。
潮汐现象伴随两种运动形态:一是涨潮和落潮引起的海水垂直升降,即通常所指的潮汐;二是海水的水平运动,即潮流。
前者(海水垂直升降)所携带的能量(潮汐能)为势能;而后者所携带的能量(潮流能)为动能。
可以说,两者是与潮汐涨落相伴共生的孪生兄弟。
对前者,可以采用类似河川水力发电的方式,筑坝蓄水发电;而对本文所介绍的潮流能,可以采用类似于海流发电方式,利用潮流的动能发电。
与常规能源比较,潮流能有以下特点:(1) 潮流能是一种可再生的清洁能源。
(2) 潮流能的能量密度较低(但远大于风能和太阳能),但总储量较大。
(3) 与海流能不同,潮流能是一种随时间、空间而变化的能源,但其变化有规律可循, 并可提前预测预报。
(4) 潮流能发电不拦海建坝,且发电机组通常浸没在海中,对海洋生物影响较小,也不 会对环境产生三废污染,不存在常规水电建设中头疼的占用农田、移民安置等诸多问题。
(5) 与陆地电力建设相比,潮流能开发环境恶劣,一次性投资大,设备费用高,安装维 护和电力输送等都存在一系列关键技术问题。
1.2 潮流能水轮机输出功率的计算潮流能机组输出功率的计算公式为: P=ηρ23AV式中 P ——功率,Wρ——海水密度,1025kg/m 3A ——潮流水轮机转子扫掠面积,m 2V ——潮流速度,m/sη——效率从上述可以看出,潮流能机组的输出功率很大程度决定于潮流速度。
机械工程中的阿基米德螺线探析阿基米德螺线广泛隐藏于自然界里,葡萄等藤茎植物的触须就是借鉴阿基米德螺线结构的柔韧性,使其紧紧缠绕物体,在恶劣环境中生长;动物世界中的蟒蛇盘绕起来形成的螺线,起到更好的防卫和攻击的作用,在生物微观细胞中,起遗传作用脱氧核糖核酸(DNA)就是规则的螺旋结构,利于节约空间,储存信息;机械仪表中钟表上的发条工作原理也离不开阿基米德螺线。
阿基米德螺线最先运用于灌溉技术,古代埃及人利用尼罗河水灌溉农田,由于河床低,农田地势高,只能用水桶提水灌溉,这样非常浪费劳力体力,于是阿基米德利用阿基米德螺线发明了螺杆,创造了“水往高处流”的奇迹,因此螺杆也是阿基米德螺旋提水器的最初原型。
由于先人不断研究改进,现在其已广泛运用于水利灌溉,机械动力,军事通信等领域。
随着科技快速发展,阿基米德螺线应用与生活实际也愈加紧凑,在此,有必要对其进行更深层的系统研究,现就其基本应用展开探讨,希望阿基米德螺线能不断开拓创新。
1 阿基米德基本简介阿基米德螺线,是一种具有特殊性质的螺旋线,假设点A 从O 点开始以匀速沿着OA 直线方向运动的同时,又以固定的转角速度绕点O 螺旋转动,俯视而看,点A 的轨迹为螺旋状,这种螺线被命名为“阿基米德螺线”,因为远动过程中是匀速运动,因此也可定义为“等速螺线”.如图1 所示。
阿基米德螺线在平面极坐标中的曲线方程:r(θ)= a + b(θ)其中:b 为螺旋系数,单位为mm/°,代表曲线每变化1° 时,曲线直径的变化量;θ为转角,单位为度,代表曲线转过的度数总和;a 为当θ= 0°时的极径,单位为mm.改变数值a 将改变螺线结构,b 是用来控制两相邻螺线间距的常量。
方程有两条不同方向螺线,分别被θ>0 和θ<0 分割,且在极点平稳光滑连接。
如果把其中一条翻转90° /270°,将会得到其对称曲线,这就是另一条螺线。
潮流能发电及潮流能发电装置戴庆忠摘要 潮流能发电是利用潮汐动能的一种发电方式。
由于潮流能发电不需要筑坝 拦水,具有对环境影响小等许多优点。
因此,近年来潮流能发电引起许多国家 重视,潮流能发电技术发展很快。
本文从分析潮流能的特点入手,介绍了国内外潮 流能发电的近况,重点介绍目前出现的各种潮流能发电装置,包括水平轴潮流能水轮 机、竖井潮流能水轮机、振荡水翼式潮流能装置等。
关键词 潮汐 潮流能 潮流能水轮机 潮流能发电1 前言1.1 潮流能的特点潮流主要是指伴随潮汐现象而产生的有规律的海水流,潮流每天两次改变其大小和方向。
而潮流能发电则是直接利用涨落潮水的水流冲击叶轮等机械装置进行发电。
众所周知,潮汐是海水在月球、太阳等引力作用下形成的周期性海水涨落现象。
潮汐现象伴随两种运动形态:一是涨潮和落潮引起的海水垂直升降,即通常所指的潮汐;二是海水的水平运动,即潮流。
前者(海水垂直升降)所携带的能量(潮汐能)为势能;而后者所携带的能量(潮流能)为动能。
可以说,两者是与潮汐涨落相伴共生的孪生兄弟。
对前者,可以采用类似河川水力发电的方式,筑坝蓄水发电;而对本文所介绍的潮流能,可以采用类似于海流发电方式,利用潮流的动能发电。
与常规能源比较,潮流能有以下特点:(1) 潮流能是一种可再生的清洁能源。
(2) 潮流能的能量密度较低(但远大于风能和太阳能),但总储量较大。
(3) 与海流能不同,潮流能是一种随时间、空间而变化的能源,但其变化有规律可循, 并可提前预测预报。
(4) 潮流能发电不拦海建坝,且发电机组通常浸没在海中,对海洋生物影响较小,也不 会对环境产生三废污染,不存在常规水电建设中头疼的占用农田、移民安置等诸多问题。
(5) 与陆地电力建设相比,潮流能开发环境恶劣,一次性投资大,设备费用高,安装维 护和电力输送等都存在一系列关键技术问题。
1.2 潮流能水轮机输出功率的计算潮流能机组输出功率的计算公式为: P=ηρ23AV式中 P ——功率,Wρ——海水密度,1025kg/m 3A ——潮流水轮机转子扫掠面积,m 2V ——潮流速度,m/sη——效率从上述可以看出,潮流能机组的输出功率很大程度决定于潮流速度。