第三百八十一章 盾構(gòu)機(jī)
,我能升級(jí)避難所 !
制造一臺(tái)盾構(gòu)機(jī)其實(shí)并不像很多所想的那么難,因?yàn)槭澜缟系谝慌_(tái)盾構(gòu)機(jī)誕生于兩百年以前的十八世紀(jì)末,所采用的也是人力手掘,和今天的大型機(jī)械化盾構(gòu)機(jī)相比,并沒有什么科技含量很高的部分。
但早期的盾構(gòu)機(jī)雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,也沒有什么高科技的地方,卻是如今的現(xiàn)代化盾構(gòu)機(jī)的鼻祖,也是原理來源。
陳新想要自己造一臺(tái)盾構(gòu)機(jī),除非他另辟蹊徑來從零開始設(shè)計(jì),否則的話,也是繞不開從兩百多年前就已經(jīng)奠定了基礎(chǔ)的盾構(gòu)機(jī)原理的。
盾構(gòu)機(jī)的原理并不復(fù)雜,主要原理就是在掘進(jìn)機(jī)在向前掘進(jìn)的同時(shí),構(gòu)建用于保護(hù)隧道,抵御隧道坍塌的“盾”,即一邊挖一邊修。
當(dāng)然隨著科技的進(jìn)步,現(xiàn)在的盾構(gòu)機(jī)雖然原理依舊如此,但一些大型或者超大型盾構(gòu)機(jī)已經(jīng)不需要在掘進(jìn)的過程中去構(gòu)建“盾”了,它們可以在挖的過程中直接將隧道修好,方便快捷。
盾構(gòu)機(jī)的基本原理來源于一種海洋生物——船蛆,這種生物會(huì)在木頭上不斷地掘進(jìn),并且在掘進(jìn)過程中分泌黏液以保護(hù)自己身體周圍的木頭不會(huì)被海水腐蝕膨脹而損壞。
所以對(duì)于陳新而言,不需要正規(guī)盾構(gòu)機(jī)的他其實(shí)只需要做一個(gè)能夠在積雪內(nèi)快速掘進(jìn)的機(jī)器,并且撐住挖掘出來的隧道可以在管道施工完成之前不坍塌就好。
而這兩點(diǎn)其實(shí)都不難做到。
積雪不是凝結(jié)的冰塊,雖然有一定的硬度,但比起泥土來要容易挖掘太多,而且積雪內(nèi)部質(zhì)地均勻,也不存在什么復(fù)雜的結(jié)構(gòu),不用考慮挖掘過程中遇到巖層或者其他復(fù)雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)的問題。
至于第二點(diǎn)就更容易解決了,以現(xiàn)在的環(huán)境溫度,只需要在掘進(jìn)過程中稍稍加熱一下挖掘出來的隧道壁,讓隧道壁上的積雪融化又迅速凝結(jié),就可以構(gòu)建出一層冰殼用以支撐和保護(hù)隧道不坍塌。
畢竟只是積雪,不是啥復(fù)雜的地質(zhì)結(jié)構(gòu),有一層冰殼支撐就已經(jīng)足夠了。
而明確了這兩點(diǎn),想要做一個(gè)能夠使用的盾構(gòu)機(jī),小學(xué)生可能不行,但動(dòng)手能力強(qiáng)一些的中學(xué)生都能完成這個(gè)設(shè)計(jì)。
一個(gè)圓筒作為主結(jié)構(gòu),前方用比較堅(jiān)硬的金屬做一個(gè)扇葉一樣的刀片或者鉆頭,外殼上鋪一圈電熱絲用于融化積雪和內(nèi)部保溫,這玩意就基本上算是完成,能夠勝任施工的需求了。
至于說剩下的,無非就是把內(nèi)部機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化一下,增添一點(diǎn)輔助功能的事情。
比如說前方的扇葉或者鉆頭可以是人力去搖動(dòng)的,也可以加個(gè)電機(jī)做成機(jī)械動(dòng)力的,挖下來的積雪可以人力運(yùn)輸,同樣也可以機(jī)械傳輸,甚至陳新舍得花點(diǎn)功夫,把整個(gè)盾構(gòu)機(jī)做成全自動(dòng)的,只要放進(jìn)積雪里就會(huì)自己掘進(jìn)、完成整個(gè)施工也都是可以的。
只是陳新有點(diǎn)猶豫,自己究竟要造一個(gè)多大的設(shè)備。
造個(gè)大的,直接挖條隧道,然后工人進(jìn)去架設(shè)管道,這自然是一種簡(jiǎn)單粗暴的方式,而且這種方式下機(jī)器不需要太復(fù)雜和先進(jìn),能夠快速掘進(jìn)也就可以了。
但這種的話,施工速度相對(duì)的就上不來了,畢竟造的大了掘進(jìn)面也就相對(duì)大了,需要開挖的積雪作業(yè)量也會(huì)成倍提升,施工周期也會(huì)更長(zhǎng)。
至于說造個(gè)小的,或者說干脆就只有管道粗細(xì),一邊挖一邊把管道接進(jìn)去,這無疑要省事很多。
只是相對(duì)的,造小型盾構(gòu)機(jī)的話,技術(shù)含量無疑要提升很多。
陳新在考慮了一番之后,權(quán)衡了一下二者之間的優(yōu)劣,還是選擇了小型盾構(gòu)機(jī)。
畢竟對(duì)于他來說,提升技術(shù)含量是最簡(jiǎn)單的事情。
有著多功能的機(jī)械臂,加工一個(gè)這樣的盾構(gòu)機(jī)并不是一件難事,只需要切一截管道,管道一端裝上一個(gè)用于掘進(jìn)的鉆頭,內(nèi)部再接一根管子用于抽走挖掘下來的“刨冰”,最后再接上電機(jī)提供動(dòng)力以及電源,這東西就算是做好了。
當(dāng)然,這東西雖然說做好了,也已經(jīng)能夠拿來開始干活,但真要投入使用靠它進(jìn)行掘進(jìn)作業(yè),陳新還需要給他小小的升下級(jí)。
比如說在上面加裝個(gè)微型電腦,讓設(shè)備可以遠(yuǎn)程遙控或者編好程序自動(dòng)作業(yè),這還是很有必要的。
甚至于陳新還考慮過給這個(gè)小東西上裝一個(gè)3D打印機(jī),可以一邊掘進(jìn)一邊直接打印管道,連布設(shè)管線本身都可以省略掉。
不過陳新在考慮了一番之后,還是沒有這么做,只是給自己制造出來的這臺(tái)小型盾構(gòu)機(jī)上加裝了遙控,保證可以通過遠(yuǎn)程操控機(jī)器前進(jìn)、后退,以及停止就可以了。
最終完成的盾構(gòu)機(jī)如同一個(gè)子彈頭,前端是一個(gè)中空的鉆頭,通過弧形的刃口切割冰雪,然后在鉆頭內(nèi)部通過一根管道將切割下來的碎雪抽走,保證鉆頭能夠順利前進(jìn)。
鉆頭后面除了管道之外還有一圈加熱環(huán),用于加熱整個(gè)盾構(gòu)機(jī)周圍的積雪,讓積雪融化之后再在低溫影響下迅速結(jié)冰,形成冰殼以穩(wěn)固隧道。
整個(gè)盾構(gòu)機(jī)的動(dòng)力來源于陳新安裝在其中的一臺(tái)小功率電機(jī),它負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)鉆頭以及盾構(gòu)機(jī)底部的履帶輪向前推進(jìn),而供電則是依靠一塊小型蓄電池。
陳新在將這個(gè)盾構(gòu)機(jī)做好之后就拿到了附近的雪地上進(jìn)行了一次嘗試,實(shí)驗(yàn)的結(jié)果十分的理想。
鉆頭在積雪中掘進(jìn)的非常快,陳新只讓它鉆了大概三五分鐘的時(shí)間,就向前掘進(jìn)了大概兩米多的距離,按照這個(gè)速度估算,一個(gè)小時(shí)的時(shí)間足以掘進(jìn)20-40米的距離,這可比靠人力去挖要快多了。
見自己做的盾構(gòu)機(jī)效果相當(dāng)不錯(cuò),陳新這才感到滿意,準(zhǔn)備讓工人開始準(zhǔn)備施工。
只是這時(shí)卻有工人向陳新提出了問題,盾構(gòu)機(jī)確實(shí)能夠快速掘進(jìn),但管道要怎么放進(jìn)隧道里?
盾構(gòu)機(jī)的直徑僅僅只比管道略粗幾厘米,沿著鉆好的隧道把管子直著放進(jìn)去是沒有問題,可這條管線也不是一條筆直的支線,中間可是有彎頭的。