《科技新时代》2009年工程类最佳科技成果
科技新时代
《科技新时代》杂志(美国著名科普杂志《Popular Science》简体中文版)12月号公布了一年一度的“100项最佳科技成果”,涉及娱乐通信、汽车、电脑、摄影摄像、安全、健康医疗、绿色、航空航天、家用、工程、运动休闲等11个领域。
以下为工程类最佳科技成果
纽约时代广场TKTS售票亭
全玻璃建筑的起点 作为目前世界上承重最大的全玻璃建筑结构,不久前在纽约时代广场落成的TKTS售票亭能够靠底部5厘米厚的玻璃窗支撑起来自其顶部所有玻璃座位的压力。尽管听上去似乎有点悬,但它完全可以承受住 500 名坐在上面观看街边大屏幕的观众的用力踩踏。为了强化其结构,Dewhurst Macfarlane设计公司的工程师使用了一种名为SentryGlas Plus 的塑料薄膜。这种薄膜的强度比一般的复合板强 100 倍,用几层薄膜叠加而成的结构件就能提供5倍于木制框架的强度。TKTS售票亭还只是展示全新玻璃结构的一扇窗口—完全用玻璃制造的大楼也会出现吗?结构工程师迈克尔·卢迪维克说 :“建造一座直达天际的玻璃摩天大楼是完全有可能的。”dwemac.com
麦克·奥卡拉汉 - 帕特·提尔曼纪念大桥 天堑新通途
气温已经超过了46℃、风大得足以吹断起重机的吊臂、而且还要悬在271米的空中,用“严酷”二字似乎都不足以形容横跨科罗拉多河的麦克·奥卡拉汉-帕特·提尔曼纪念大桥所处的环境。这座跨度达580米的大桥被设计用来缓解道路狭窄、曲折的胡佛大坝上的交通流量,明年秋天建成之后,它将成为西半球最长的混凝土双肋拱桥。整座大桥由106块超高强度混凝土件组装而成,工人们登上峡谷的两壁,掘开上面的岩层安装混凝土桥桩。为了建造跨度323米的两个主桥墩,他们要一次连续浇铸7.3米高的混凝土。到今年主桥拱结构合龙之前,尚未完工的两端都是依靠一座独立的临时斜拉桥支撑起来的。hooverdambypass.org
菱形交叉路口分流措施 缓解交通压力的新方案
想避免大堵车?只要让车流临时靠左行驶就可以了。7月,美国密苏里州斯普林菲尔德的交通工程师对经常发生拥堵的44号洲际公路(堪萨斯高速公路)上的交叉路口进行了重新设置。新的设计有效避开了对交通造成最大压力的左转弯路口。在通过高速公路旁的信号灯路口时,所有车辆都被临时导向靠左侧行驶,这样从高速公路桥下穿过之后,要左转弯的车辆只要沿最左侧车道行驶,就能不受干扰地直接开上高速路;而那些要继续直行的车流只要在穿过高速公路桥后的第二个信号灯路口向右转就能回到原来的路线继续前进了。根据这个方案,高速公路桥两侧的信号灯路口上只有交替通行的直行车流,想要上高速的车辆不再需要在路口左转穿过反向车流了。专家称,这种设计能够将拥堵情况减少最多60%。作为美国第一个投入应用的菱形交叉路口分流方案,美国联邦公路管理局估计,这个路口在一小时内单车道就能允许600次左转弯——这个数字比需要左转穿过逆向车流的普通交叉路口要多出一倍。堪萨斯城和圣路易斯的其他路口也有计划要采用类似的设计。modot.mo.gov
车流靠近高速公路时,在第一个信号灯路口转向靠左侧行驶。比如这幅示意图上从右侧向左侧行驶的车辆,如果想要开上向北走的高速路,只要直接右转 [A] 就能进入高速公路匝道 ;而如果想要开上向南的高速路,只要在穿过高速桥后顺道路左转 [B] 进入匝道即可。车辆完全不需要在路口左转弯穿过危险的反向车流。
人造木材 像木头却不用砍树
斯坦福大学的一个科研小组开发出了一种人造木材,其强度有望满足建造房屋框架的需要,同时又具有易于加工的柔韧性。工程师小组称这种人造木材(实际上是将一种用细菌制造的可生物降解的塑料树脂与大麻纤维粘合在一起制成的)不仅可以替代数十种建筑材料,而且在地下掩埋几周时间就能腐烂降解,仅释放出可以重新用来制造人造木料的甲烷。stanford.edu
TRIPLE34-25拆除机 能干掉石油钻井平台的大型拆除机
已经采尽的油井在欧洲北部的沿海地区留下了一长串难看的废弃钻塔——在未来 30 年中,北欧有总共 400 多个废弃钻井平台需要拆除。但要如何处置它们呢?直接将其沉入海底肯定会引起绿色和平组织的强烈反应,而目前的技术通常是要依靠工人用气焊手工切开平台上的金属板,这意味着整个拆除工作将是一个持续3年之久的漫长又昂贵的大工程。来自荷兰的Rusch起重机维修公司开发了一种巨型拆除机,它能将这项工程缩短到只要几个月的时间。该公司开发出的是一台重达330吨的合体怪兽:它同时兼具了挖掘机的身材、伸缩臂起重机的灵活性和履带式起重机的稳定性,看上去就像一头装在履带上的巨型雷龙。今年 8 月,TRIPLE34-25 在挪威Haugesund的一个废弃钻井平台上首次亮相。它的起重臂能抬升到相当于12层楼房的高度,而它的强力钢钳能将2.5吨的重物轻松撕成碎片。为了防止整台机器倾倒,巨大的履带将机器的重量分散到90平方米的面积上。 rusch.to
夏德伦敦桥 新施工方式让大楼迅速拔地而起
由意大利建筑师伦佐·皮亚诺设计的这座72层的玻璃大厦将于2012 年在伦敦建成,届时它将成为整个西欧最高的建筑。一种全新的建筑方式将让它的建设速度超过今天所有的摩天大楼:在向上盖楼的同时向下挖掘地基。一个特制的深潜平台能够在开挖地基之前就将大厦的结构支柱竖立在地面上,这样建筑工人就能一边挖掘地基一边在支柱的顶端安装电梯、楼梯和机械设备了——通常情况下都要等到地基打好之后才能进行其他工作。负责该工程建设的 Mace Group 公司的工程师 Bob Gordon 估计,这项技术的应用能节省 7 个月的工期。shardlondonbridge.com
垂直农场 在摩天大楼里种植蔬菜
到 2025 年,世界人口将从今天的66亿增至80亿,而大气环境模拟的结果却显示,在亚洲、美国中西部和非洲的广大农业种植区会出现连续的旱灾。如何解决全球农业面临的重大危机呢?哥伦比亚大学的环境学家迪克森·德斯帕米尔提出了一个前卫的方案:将农场转移到摩天大楼里。这些塔楼可以利用营养液、通过无土栽培的方式减少农业生产对能源的依赖(这些摩天大楼利用下水道中的污水发电以获取能源),同时还能制造出更多的食物。让农业向空中发展还能将原来的农田让给树木,而树木能够帮助我们减少大气中的二氧化碳。更好的是,垂直农场可以在我们消费食物的地点附近生产它们,这不仅能够节约成本,更能大大减少运输环节中的废气排放。要知道,如果将培育、运输粮食和牲畜的过程中所消耗的燃料——还有农场上那些动物打嗝放屁时排出的甲烷——统统计算进去的话,今天全球农业所排放出的温室气体要占到全世界温室气体排放总量的近14%。一座30层高的垂直农场预计造价为50亿美元,verticalfarm.com