ファルカーク船: 船舶用に設計された「特別なエレベーター」

エレベーターの登場により、私たちの生活は時間と労力を大幅に節約できるようになりました。

もしエレベーターがなかったら、私たちは毎日階段を上るのに多くの時間を費やさなければならず、世界で最も高い建物は現れないでしょう。

そうです、今日はエレベーターについてお話しますが、このエレベーターは船舶用に設計された「エレベーター」なので、ちょっと「特別」です。

スコットランドのフォルカークには、船舶専用の「エレベーター」があり、その名はファルカーク・ホイールです。

このデザインを見たとき、最初は「かっこいい～」と思ったのですが、改めてよく見ると形が独特な以外は特に特別なところはないことに気づきました。

しかし、それは 2 つの運河間の壮大な問題を解決します! ！

まず、ファルカーク船の地理的位置を理解しましょう。

ファルカーク ホイールはフォース アンド クライド運河とユニオン運河の交差点に位置していますが、2 つの運河の間には約 25 メートルの高低差があるため、2 つの運河はつながっていません。

二つの運河の船は、「私は揚子江の源流に住み、あなたは揚子江の下流に住んでいる」と言えます。

ファルカークが設計され建造される前は、船は一連の扱いにくい閘門を通過して運河から運河へ移動するしかありませんでした。

上の写真の閘門は、基本的に両端にゲートが付いた貯水タンクを備えています。貯水タンクは、船が入港できるように閘門に水を放出し、その後、次の閘門に水を放出します...

しかし、この一連の貯水と放出の作業は、船が目的地に到着するまで待たなければなりません。

時間コストがいかに大きいかは想像がつくでしょう。

この問題を解決するために、RMJM Architects は Falkirk Wheel を設計しました。

この大きな物体は、一対の大きな回転する車輪と、その両側に対称形の閉じられる水タンクで構成されています。

船専用の「エレベーター」であるファルカーク船を使えば、運河の片側の船を5分で反対側の運河まで輸送することができます...

さらに驚くべきは、このような巨大な装置に数百トンの水と船体を積載しているにもかかわらず、回転させて作業を完了するために必要な電力は、家庭用電気ポット8個を沸かすのに必要な電力（1.5kWh）のみだということです。

では、時間とエネルギーを節約するこの機械、ファルカーク ホイールはどのように機能し、どのような原理に基づいているのでしょうか。

このとき、お風呂に入りながら生命を観察することを忘れなかったアルキメデス（お風呂は好きではない）に感謝しなければなりません。このことから、静止した流体（気体または液体）に浸された物体は、その物体が押しのけた流体の重さに等しい浮力を受けるというアルキメデスの原理が生まれました。

ファルカークは、浮力の法則に従って、車輪の両側の重量が均等になるように設計されました。ホイールは完全にバランスが取れているため、大きなホイールを回すのに必要な電力は比較的少なくて済みます (これが消費電力が非常に低い理由です)。

これを踏まえると、船が水で満たされたタンクに入ると、必然的に船の重量と同じ量の水が押しのけられることになります。

したがって、2 つのタンクに積載されたボートのサイズと重量が同じであっても、ホイールのバランスには影響しません。両側の車輪溝の水とボートの総重量は常に等しくなります。

船が高い運河から低い運河へ、または低い場所から高い場所へ移動する必要がある場合、船が水槽に入った後、一定量の水が排出され、その後水槽が閉じられます。すると、大きな車輪がゆっくりと半円回転し、歯車が作動して水槽内の船を目的の河川までスムーズに運び、交換を実現します。

同時に、設計者はビームに 5 つのギアも取り付けました。これはまさにケーキの上のアイシングです。

ファルカークホイールが作動しているときは、異なるサイズの 5 つの歯車が連続的に噛み合って作動します。

しかし、実際に機能しているのは「上部と下部を接続する」2つの小さな車輪だけであり、その回転によって他の歯車が回転します。

これにより、ファルカーク ホイールは回転時に極めて安定し、運んでいる水がこぼれたり、船や乗船者や物が落ちたりすることがなくなります。

興味深いことに、車輪は回転するが荷物は回転しないという問題の解決策は、デザイナーが娘と遊んでいるときに思いついたものです。当時、エンジニアたちは荷物を「静止」させるために知恵を絞った。

ファルカーク ホイールは現在、世界で唯一の回転式船舶リフトであり、21 世紀の工学の驚異として称賛されています。想像を実現し、船舶が便利なエレベーターに乗ることを可能にします。