书城童书中国少年百科知识4:科学探索卷
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第429章 水中高速通道

当面对江河等比较窄的水域时,人们往往借助桥梁、隧道等快速通过,但是,一旦面对浩瀚的湖泊、峡湾甚至海洋时,人们只能采用延袭了几千年的缓慢的船舶航行。

继开辟陆地和空中的快速通道后,如何快速跨越广袤的水域便是人类要实现的下一个目标,而悬浮隧道最终将使人类的这一梦想得以实现。

当人们需要跨越某个水域时,往往有多种选择。比如从上海的浦西去浦东,可以选择坐轮渡、过桥、过隧道。尽管桥有浮桥、悬索桥、斜拉桥、拱桥等形式,隧道又有沉管隧道和盾构隧道等形式,但都是要么从水面上通过要么从水底或地下通过。有人禁不住设想:为什么不能直接从水中穿过呢?如果能够像鱼儿一样直接在水中穿行,将是一件多么奇妙的事情。

1966年,英国工程师格兰特首次提出建造悬浮在水中的隧道的想法,并申请了专利。

水中悬浮隧道也叫阿基米德桥,从原理上来说非常简单,主要是利用水的浮力。将在干坞(陆地上制造管段的工地)里制造好的钢盘混凝土管段(每段的长度大约为100米)拖到水中一节一节地接起来。

由于管段的中间是空的,整个管段的体积很大,获得的浮力也就很大,管段也因此浮在水中,形成一条横贯在水中的隧道。

其方法和我们在地下埋管道相似,土壤好比湖泊或海峡里的水,地下管道好比浮在水中的隧道。不同的是,地下管道借助的是土壤的支撑,而水中悬浮隧道借助则的是水的浮力。

但是,水中悬浮隧道面临的问题要远比地下管道复杂得多,因为管段所受到的重力可能大于也可能小于所获得的浮力。而且,管段在水中远没有在土壤中那么稳定,那么容易控制。这也是为什么多年来人们没有冒然建造水中悬浮隧道的原因。

水中悬浮隧道按照支撑结构可分成四种:浮箱悬浮隧道、打绳悬浮隧道、桥式悬浮隧道和自由悬浮隧道。

当隧道本身所受到的重力大于浮力以及水很深时,一般采用浮箱悬浮隧道,浮箱本身也可以建成水中住房、旅馆或其他用途的建筑物。隧道也可能会因为所受到的重力小于浮力而浮起来,这时就需要采用拉绳悬浮隧道,用铜缆或钢管将隧道拉住,钢缆或钢管则固定在海底的锚锭上。在水较浅的水域,建造桥式悬浮隧道或许更为适用,此时的隧道就像一座水下桥梁,基座上有沉箱和支柱。

最理想的水下悬浮隧道是自由悬浮隧道,隧道直接与陆地相连,在水中既不需要锚锭,也不需要基座,未来的水下悬浮隧道可能会建成这个样子。建造自由悬浮隧道的难度当然很大,也许,我们可以先建一段比较短以做为实验用的,比如长度只有100米的供步行或骑自行车用的自由悬浮隧道,积累经验后再建长的可供汽车甚至火车通行的自由悬浮隧道。