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十万个为什幺(02).txt
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十万个为什幺(02).txt
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十万个为什么
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甘号:4一限定价:04元
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十万个为什么
上海市出版革命组
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十万个为什么(2)」出做生命组出微
〔上梅都以路母)按華些爱上原虹」1
.yh华:门的
70年9月第1版1日70年9月第1次印刷抄31一52定价0.46光
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毛生麻吾录
在生产斗争和科学实验范围内,人类总是不断发展的,自然界也总是不断发展的,永远不会停止在一个水平上。因此,人类总得不断地总结经验,有所发现,有所发明,有所创造,有所前进。
人们为着要在自然界里得到自由,就要用自然科学来了解自然,克服自然和改造自然,从自然里得到自由。
中国人民有志气,有能力,一定要在不远的将来,赶上和超过世界先进水平。
备战、备荒、为人民
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重版说明
5
《十万个为什么》这套书(1962年第一版,1965年修订本),过去在叛徒、内奸、工贼刘少奇的反革命修正主义文艺黑线和出版黑线的影响下,存在着不少错误,不突出伟大的毛泽东思想,不突出无产阶级政治,脱离三大革命运动实际,不少内容宣扬了知识万能,追求趣味性,散布了封、资、修的毒素。在伟大的无产阶级文化大革命运动中,广大工农兵和红卫兵小将,对这套书中的错误进行了严肃的批判,肃清修正主义文艺黑线和出版黑线的流毒。
最近,在有关部门的大力支持下,我们将这套书进行了修订,重版发行。这次修订重版时,删去了错误的内容,同时,增加了大约三分之一的新题目,遵循伟大领袖毛主席关于“自力更生”“奋发图强”“备战、备荒、为人民”的教导,反映三大革命运动和工农业生产实际,反映文化大革命以来我们伟大祖国在科学技术方面的新成就,使科学普及读物为无产阶级政治服务。
由于我们活学活用毛泽东思想不多,这次重版时,一定存在着不少缺点和错误,我们诚恳地欢迎广大工农兵和青
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少年读者提出批评意见,帮助我们搞好斗、批、改,遵照伟大领袖毛主席的“认真作好出版工作”的教导,更好地为工农兵服务。
上海市出版革命组
一七○年八月
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目
录
物体的重量会变化吗
1公斤重的铁,正在自由降落的时侯,有多少重··
3
1吨木头和1吨铁,哪一个重···
。。
5
时间能放大吗·······
7
物质除了固态、液态和气态以外,还有其它形态吗···9为什么一座桥有几个桥孔····为什么有的桥造得高,有的造得矮··
・·13
为什么桥孔的上部有的是平直的,有的是弯曲
・・·15
南京长江大桥为什么要造这么高这么长··
・・・・17
为什么大桥的桥墩要和岩石连结在一起·······20桥墩基础为什么能够下沉到岩石上·········23钢梁是怎样架到桥墩上的・・・・・・·・・·・··26南京长江大桥为什么采用连续梁····
··28
为什么钢筋混凝土梁能够承受重载的火车······3百吨重的预应力梁是怎样吊到几十米高的桥墩上的・·・·。
XL96CN
==========第8页==========
南京长江大桥的公路引桥,为什么采用双曲拱桥···35轮船为什么总是逆水靠岸··
··39
为什么船要逆水抛锚
・40
为什么很重的大轮船能浮在水面上
·41
为什么三千吨的船台能造万吨巨轮·········43
被冰船为什么能够破冰······
····46
沉船是怎样打捞上来的··
・49
为什么火车要在铁路上行驶
..53
为什么钢轨和枕木不直接铺设在地面上·
・·54
铁路上的钢轨为什么要做成工字形···
.·56
铁路通过桥梁时,为什么在钢轨的内侧要多铺两条钢轨・
..57
铁路转弯的地方,为什么外轨要比里轨垫得高些···59为什么钢轨的接缝处要留一点空隙·········6火车快速前进的时候,为什么人不能站在离路轨很近的地方・・・・·・
。。
”··63
蒸汽机车的烟囱为什么这样低····
·64
火车为什么要排气、放水··
66
火车为什么能准确地停下···
67
火车没有方枸盘,为什么能拐弯
。·70
电力机车为什么能爬高坡···
··73
为什么汽车大都是用后轮推动前轮··,
2
==========第9页==========
为什么汽车在刹车时一定要刹住后轮・・・・・・・77
三十二吨载重汽车,为什么能自动装卸・・・・・・・73
一百五十吨的重型平板挂车,为什么转弯时很灵
。。。
一百五十吨重型平板挂车的轮子为什么可以仆息・・・
・・・·83
为什么双速自行车既能代步又能载重··
..84
为什么自行车只有在行驶时不联倒···
・·86
为什么车轮装上了滚珠轴承,就变得轻便了·····88为什么五十五米高的大烟囱能够垂直移位··
··89
橡胶轮胎上,为什么要有各种不同的花纹···
·91
为什么拖拉机的前轮小,后轮大····
・·93
扁担是宽的好,还是窄的好···
挑重担的人走路,为什么象小跑步似的·······96挑担子为什么要把绳子放长一些・・・・・・・・·98挑水时,为什么在水面上放一片木板或叶子·····99留声机的针尖对唱片的压强,回同火车的轮子对钢轨的压强比起来,哪一个大··
·100
为什么河堤要筑得下宽上空··
102
河流中为什么有的地方会出现漩涡··
103
为什么自来水塔要造得很高···
104
水压机为什么能产生巨大的压力
106
3
==========第10页==========
千吨屋面为什么可以项升············0小小的千斤项为什么能顶起儿百吨重的物体····13为什么乒兵球拍的海绵胶粒有的正贴,有的反贴··「15为什么劈柴刀的刀背厚一些,而切莱刀的刀背薄
一些・・・
・··118
自来水笔为什么能够自动出水···
。
120
肥皂泡和荷叶上的水滴,为什么都是球形的·
122
为什么油和水不能交融···
124
水波向外传播时,为什么水面的东西不跟着向外
125
为什么造房屋要打很深的地基。。、
127
为什么薄壳型屋顶特别坚牢····
128
修造房屋时,缚脚手架为什么不用钢丝而用竹篾··30砌墙时,砖和砖间的缝为什么要错开········32为什么有些混凝土建筑材料中要加钢筋··
133
为什么有些铸件要在露天堆放一段时期··
134
飞轮的边缘为什么要做得特别厚····
136
为什么金属软管要做成各种形状··
137
各种剪刀的形状为什么不一样··
139
为什么锯子的锯齿要左右错开··
・·142
为什么我国设计制造的新结构缝纫机,要采用“旋转悛”・・
・・・・・·143
4
==========第11页==========
为什么起重机一般都用钢丝绳起重········141为什么胶合权都是单效层,而不用双数层·····148为什么火车、汽车运输汽油都采用圆筒形容器···149为什么机床要分车、铣、刨、钳、磨…····
151
为什么磨床要分那么许多种类··
154
为什么要发展镜面磨削···
157
什么是少、无切削新工艺··
159
转速表为什么可以测量各种机器旋转的速度·
161
为什么有的仪表能够洲定流量···
163
为什么能测量沸腾钢水的温度·
165
投手榴弹时,为什么要转体···
167
手榴弹“拉线后,为什么过一会才爆炸······168
刺杀时为什么要侧身·······
170
射击为什么要装定标尺···
170
射击为什么要掌握风向···
172
为什么枪的后座力对命中目标没有影响··
174
为什么夜间也能射击·····
176
为什么射击瞄准时,要闭住一只眼晴··
177
为什么枪筒、炮筒里有一圈图的螺旋线·
178
在汪洋大海中,怎么知道军舰车什么地方
179
在海上,为什么有的地方能地抽,育的地方不行···I81
为什么敌舰没有碰上水雷,水雷也会瀑祚···
183
5
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潜水艇为什么能够沉下去、浮上来········85潜水艇为什么能在水下的一定深度中航行·····86为什么潜水艇潜到水下就不怕风浪·····・・87为什么潜水艇既有内燃机作动力,又要有电动机
作动力・・・・・・・・・・・・・・・・··190为什么从前的飞机是双翼的,现在的飞机大都是单翼的・・·
91
为什么高速飞机的机翼越来越短···
193
直升飞机为什么能停在空中··
194
为什么直升飞机比较容易击落··
196
为什么高空飞行的飞肌,座舱同外界是隔离的···197为什么飞机驾驶员能知道飞机在空中的高度····
199
消什么高空飞行的飞视能防结冰·······
202
为什么飞机一般都是迎风起落······
203
为什么有的飞机着陆滑跑时,尾后要拖着一个伞··205为么无人驾驶飞机能自动飞行・・・・・・・·206飞机上为什么要装红绿灯・・・・・・・・・・・・208为什么飞机超音速飞行时,我们会听到象打雷一样的声音・·・·
···210
为什么歼击机的一般战斗队形是双机编队・・・・・212速度慢的飞机为什么可以打下速度快的飞机····214火箭为什么能飞行・·・・
。。··25
6
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火箭和导弹是一回事吗··
216
什么是射流技术・・・
218
射流为什么会附壁····
222
附壁式射流元件是怎样进行工作的··
225
…
为什么射流元件能产生自动控制作用
227
为什么电影院里的墙壁都是凹凸不平的
230
你能用水杯奏出曲子来吗····
232
苗子里没有什么东西,为什么也能吹出乐曲····234喇叭筒里发出来的声音,为什么更响亮
,·235
为什么火车开近时,汽笛声是尖的:开远后就变成了低音···
。
・・236
子弹和声音谁跑得快··
238
双响爆竹为什么会发出彭啪两响····
··239
为什么声音在水中传播的速度,比空气中快····24为什么回音壁会传播声音·······
・··242
为什么宽银幕电影要用立体声伴音··
・245
为什么超声波能除尘·····
··247
为什么超声波能帮助我们进行海底侦察・・・・・・249
7
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0.252所
物体的重量会变化吗?
一个物体有多少重量,就是有多重;雅道
6400公里
说,…个物体在这里是一斤重,到了那里就只有半斤重么?物体的重量还会变化吗?
一点不错,物体的重量的确会变化。我们知道,物体的重量是由于地球对它的吸引力而产生的,同时,地球对一个物体的吸引力,是跟着这个物体离开地心的远近而变化的。假如我们把在地面为1公斤重的铁,放到离地
面6,400公里的高空,也就是说,使它离开地心的距离比在地面时加大1倍(地球的平均半径不到6,400公里),那么这块铁所受到的地心引力就会减少
四分之三,它的重量只有0.25公斤了。
物体重量的变化情况还多呢。在高山上要比平地上轻一些,在赤道上
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要比两极轻·些,如果飞到地球引力及不到的高空里去,那就根本没有重量了。但是,不论怎样变化,物体的质量却是
一点也不会减少的。
这里诽个有趣的故事。
从前,曾经有这样-一件事:有个人从北50度一个地方,装」,000吨的货,运到靠近赤道的一个地方,到了那里,用弹簧秤一称,发现货物少了将近19吨。奇怪!到哪里去了呢?被偷是不可能的,因为轮船沿途并没有靠过岸、至于运载装时所发生的损耗,无论如何也不会这样多。当时大家都尤法揭开这一秘密。
原来、这是地球引力跟人开的玩笑。由于地球是稍带椭圆的,南北两极的半径要比赤道的半径大约小20公甲半径越小,吸引力越大,半径越大,吸引力越小,所以赤道附近比北纬50度的吸引力要小,货物也自然轻了。
如果,在我国沿海地区把一件东西称了称,再把它带到世界敏离的珠穆朗玛峰,那么这件东西就要轻一些了。
当然,我们必须注意,物体
5000吨
重量的变化是不能用天平或杆
4981吨/
秤称出来的,一定要用弹簧秤
引カ小
才小能称得出来。
2
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華
1公斤重的铁,正在自由降落的蚶候,有多分重?
1公厅铁,静止地放着是1公行重。如果让它从楼上自由降落,在还未落到地面之前,是多重呢?
有人说:这有什么可问的呢!铁没有加大,也没有减小,重量怎会改变呢?当然还是1公斤重。
可是,另外一个人说:不管什么物体,在自由降落的路上,它的重量都应该等于零。所以1公斤重的铁,在自由降落的时候,它的重量等子零。
现在有了两种相反的答案,究竟谁是谁非呢?
这确实是个非常有趣的问题,让我们来看看他们的道理吧!
第…个人的理由是:物体的重量是由于地球对物体的吸引所引起的:并且它近似地等丁地球吸引物体的力,所以重量又叫重力。地球对静止着的物体固然有吸引力,对运动着的物体也同样有吸引力,难道对自由降落的物体就没有吸引力了吗?如果物体不被地球吸引,它根本就不会降落,怎么可以说它的重量等于零呢?所以,不管物体怎样运动,它的重量总该和静止时相同,不会有什么改变,更不会
3
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等零。
第二个人的理由是:物体的重量应当根
1公斤
据量度的结果来决定。用手托住物体会感到压力,用手提住物体会感
到拉力;在日常生活中,我们都会凭这种压力或拉力的大小,来判别物体的轻重。用弹簧秤称量物体的重量,当然要比用手估计精确得多,但道理还是凭物体对弹簧的压力或拉力来量度重量的大小把一块铁放在手心理,先让它静止不动,试一试它的重量;然后猛抬自己的手使铁向上起动,肯定会感到它比静止时重
i
得多;再猛降自已的手使物体向下起动,肯定又会感到它比静止时轻得多。如果用手拿住挂着铁块的弹簧秤来做同样的实验,就可以更清楚地看到重量的增减。如果请跳伞员做这个实验,在他跳离飞机还未张伞的一段路上,可以看到弹簧秤上指示的重量为零。所以1公斤重的铁,在自由降落的路上,它的重量等于零。
其实,他们两个人的意见都对。如1近果把两种意见合在一起,那就全面了。
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物体的重量(我们叫它“实重”)的确是由地球的引功所生的,也的确不跟着物体是否运动或怎样运动而改变。至于用弹簧秤称量出来的重量,应该叫做“视重”。在静止时,物体的“视重”正好等于“实重”;但是在运动时,物体的“视重”可以大于、可以小于、也可以等于“实重”,看运动情况而定。物体在月由降落时,它的“视重”的确是等于零。
“视重”大于“实重”叫做“超重”,“视重”小于“实重”叫做“失重”。
1哦木头和1吨铁,哪一个重?
1吨木头利1吨铁,哪一个重?有人想也不想就回答:“1吨铁重。”这个答案常常引起大家的哄笑。
如果回答的人说:“1吨木头重。”那么,大家就笑得更厉害了。这样的说法,好象·点没根据。可是严格地说,这个答案却是正确的!
因为平常我]说1吨铁,就是指-一堆铁在空气里称起来正好是1吨重;1吨木头,就是指一堆木头在空气里称起来是1吨重。假若有一架很大的天平,我们把这堆铁和这堆木头分别放在这个大天平的两个盘子上,那么,它们在空气里称得的结果是正好平衡的、
我们必须」解,浸在流体中的物体(全部或部分)受到
5
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问上的浮力,其大小等于物体所排开流体的重量。这个原理不仅对液体适用,对气体也同样适用。因此一个物体的真正重量,应该是它在真空里称出来的重量。可是我们平常所指的重量,都是在空气里称出来的,既然是在空气里称的,就要受到空气的浮力作用,使它失去一部分重量。物体在空气里所失去的重量,等于这个物体所排开的空气重量;也就是说,等于与它同体积的空气的重量。
木头和铁,在空气里当然也要失去它们的一部分重量,要求出它]的真正重量,必须把所失的重量加上去。因此在这个题目里,木头的真正重量,应该等于1吨重加上眼这吨木头同体积的空气重量;而铁的真正重量,应该等于1吨
重抑上跟这吨铁同体积的空气重量。
1吨铁大约占八分之立方米的体积,1吨木头约占2
24444144446t8mmm
立方米,它们所排开
在真空中
的空气相差约2.5公厅。所以1吨木头的真正重量,就比】吨铁的真正重量约重
2.5公斤。
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时间能放大马?
在运动会的100米比赛中,经常发生这样的事情:两个运动员几乎同时跑到终点,计时的秒表上指示着相同的时间,就连经验丰富的终点裁判员,也不能
-一下断定究竟谁在前面,因为领先者仅以一肩之差超前了百分之儿秒的时间撞
口
上了终点线。
在科学研究工作中,有时候也会遇
口
到根多瞬息万变的高速运动过程,依懒人的眼晴是无法观察仔细的。
口
有没有办法把短暂的瞬间放大呢?
口
高速摄影机就是常被采用的“时间
口
放大镜”。
口
如果你看过体育运动的纪录影片,就能看到运动员的“慢动作”。例如乒正
口
运动员凌厉的抽杀,来回疾如流星的乒乓球,一下子,变得缓慢而轻逸了。我们可以清楚地看到他们是怎样提板、挥臂、重等等,乒乓球也好象掉进了粘滞的
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流体耳似的,在乒乓桌的上空缓缓移动。
普通的摄影机每秒钟拍摄24张,放映时也用相同的速度,我]看到影片中的动作自然如常。如果摄影时每秒钟拍摄240张,诚映时仍用每秒24张的速度,那么一切动作都会变得缓慢了-一时间被放大了10倍。
提高摄影机的摄速度,时间的放大倍数可以更大。
一架每秒拍摄200,000张的高速摄影机,它1秒钟所拍摄的胶卷,用普通电影放映机来放映,可以足足放映2小时1刻钟,等」将时间放大了约8,200倍。在科学实验中,这种高速摄影机,就被用于详尽地观察和分析炮弹发射后的加速度、飞行方向的稳定性和爆炸范围,研究提高炮弹的俞中率和杀衡能力。
近代化的运动场上,在田径比赛时,我们已经可以看到高速摄影机在跑道的终点线旁默默地工作着。
现在人们已经创造出了每秒钟可以拍摄1亿张的超高速摄彪机一放大时间400万倍。可黄它还是不能满足研究核子物理学的要求,无法用它来记录经过加速器加速后的高速粒子的运动过程。
看来“欲穷千里日”,还裙“更上一层楼”。
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1
物质降了国态、液态和气态以外,还有其它形态吗?
我们周围的物质,真是形形色色,丰富多彩。如果要你把这些物质来分一分,你会毫不困难地指出,哪些是固体,哪些是液体,哪些是气体。除了这三种以外,还有没有别的形态呢?
冰加热到-一定的程度,它就由固体变成为液体的水,温度耳升高,就开始蒸发成气体。要是将气体的温度继续升高,会得到什么样的结果呢?
当气体的温度升高到几千度以上的时候,气体的原子就开始抛掉身上的电子,于是带着负电的电子开始自由自在地游逛,而原子也成为带正电的离子,温度愈高,气体原子脱落的电子愈多。我们把电离化的气体,叫做“等离子态”。
除了高温能够使气体转变为等离子态以外,用强大的
紫外线、X射线和丙种射线来照射气体,也会使它变成等离
子态。
等离子态也许你感到很稀罕吧!其实,在广漠无边的中,它是最普遍的状态。因为宇宙中大部分的发光的
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星球,它们内部的温度和压力都高极了,这
固态
些星球内部的物质儿乎都处在等离子态
多atarisnn
只有在:那些昏暗的行星和分撒的起际物质里,才能找到固体、液体和气体。
液态
就是在我们的周围,也经常能哆碰到
世
等离子态的物质。象在日光灯克虹灯的灯管里,眩目的白炽电弧中,都能找到它的踪迹。再有,在地球周围的电离层里,在
气态
美丽的极光、大气中的闪光放电和流屋的尾巴里面,也能找到这种奇妙的等离子态。
天空中的白矮星,个子不大,可是它的
等离子态いい
密度却大得吓人。它们的密度大约是水的3,600j到儿亿倍。
超固态
物质是H原子构成的。普通的物质,
原子和原子之间有着很大的空隙。原子的
笔中子态
中心是原子核,外是铜绕着它旋转的电
30亿吨
子;原子核很重,它的重量占整个原子的99%,但是它的体积却小得要命,如果拿原
子比做一座高大的楼房,原子核就象是一颗放在大楼中央的玻璃球,因此原了内部的空隙也是很大的。
在白矮星里ì,压力和温度都大极了。在儿百万大气压的非力下,不但原子之间的空隙被得消失了,就是原子10
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外周的电子层也都被压碎了,所有的原子核和电子都紧紧地挤在一起,这时候物质里面就不再有什么空隙,因此物质也就特别的重了。这种物质,叫做“超固态”。白矮星的内部就是充满这样的超固态物质。在我们居住着的地球的中心区域,那里的压力达到350方个大气压左右,因此也存在着
一定的超固态物质。
假知在超固态物质上再加上巨大的压力,那么原来已经挤得紧紧的原子核和电子,就不可能再紧了,这时候原子核只好宣告解散,从里面放出质子和中子。从原子核里放出的质子,在极大的压力下会和电子结合成为中子。这样
一来,物质的构造发生了根本的变化,原来是原子核和电子,现在却都变成了中子。这样的状态,叫做“中子态”。中子态物质的密度更是吓人,它比超固态物质还要大
十多万倍呢!一个火柴盒那么多的中子态物质,可以有30亿吨重,要有九万六千多台重型火车头才能拉动它!在‘护宙,估计只有少数的恒星,才具有这种形态的物质。
为什么一座桥有几个桥孔?
一座桥就象-一条板凳,板凳的横板就是桥的“梁”,是用来承载上面的负荷的,板凳的四条腿就是桥的“嫩”,是用来把桥梁上的负衔传达到地下的
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因为桥梁是跨过桥孔的,所以桥孔的长度名为桥梁的“跨度”。显然,跨度越大,桥梁上的负荷就越多,所裙要的桥梁“强度”也就越高。桥梁的强度,决定于制造桥梁的材料和材料构成的型式。材料和型式是多种多样的。同一材料,不同型式,或同-一型式,不同材料,都影响到桥梁的强度。但是,不论用什么材料或什么型式,桥梁的强度都有一定的限度,这就决定了桥梁的最大跨度。如果桥下河流的宽穫,大过这个最大跨度,也就是大过一个桥孔的最大长度,那么,这座桥就需要有几个桥孔了。
同时,桥墩的强度也是决定桥梁最大跨度的-一个因素,
因为桥梁上的负荷随着跨度的增加而增加,而这增出来的负荷是要由桥墩来承担的,这就要求桥墩
ep0o000ooa的强度也要随着加大。桥
墩的强度,也是由材料和型式来决定的,但它不象桥梁强度有限度,因为桥梁是两头架在:桥墩上而中间悬空的,桥梁本身的重
W④YN型应T
量就决定了桥梁跨度的最人限度;仙桥墩是建筑在
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●
上石上面的,它的强度可以无限制地随着它的体积的州大而加大。不过这里有一个重要的经济问题。跨越同-一河流的桥,如果桥孔少,桥梁的跨度就大面桥墩的数目少:桥孔多,那么桥梁的跨度就小而桥墩的数目多。桥梁的成本是随着跨度加大丽依照跨度的平方比来增加的,而桥墩的成本却是依照桥墩数目和每个桥墩的体积来增加的。一座桥梁的最合理的桥孔数目,应当使所有全部桥梁的成本等于全部桥墩的成本。
还有一个特殊问题,是形成决定桥孔多少的关键,那就是在水流很快的河流中,桥墩数目,应当愈少愈好。
此外,桥孔的多少与美观也是有联系的。因为桥孔的多少是由整个桥梁的型式决定的,而桥梁的型式是要利桥梁
四周环境相配合的。
为什么有的桥造得高,有約造得矮?
除了山谷里的桥和铁路或公路上的“跨线桥”以外,一般的桥总是为了垮越河道的、因此桥梁的作用就是要接通河道两岸的道路,同时还要不妨碍桥下的航路。
桥梁的高度要和道路的高度相同,又要容许桥下行船。在一般情况下,这是有矛盾的。如果桥与道路一样平,往往会隔断航路,影啊桥下船只的航。但是,走车与行船,同
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等重要,这矛盾如何解决呢?这就有高桥和矮桥两个方案。高桥是由行船的需要决定的,矮桥是由走车的需要决定的。
地W出.
在高桥方案里,桥而比河边道路高,路上的车辆如何能上桥呢?这就需要在桥和路之间,有个“过渡”,把路面逐渐抬高,使路上车辆能够利缓地上桥和下桥。如果桥面和路面的高度相差不多,这个过渡可用土.把路面逐渐填高,直到与桥面相平为止。划果桥面高得太多,在靠桥这边的过渡,就要用造桥方法来实现,这种桥叫做“引桥”,就是引车上桥的意思,我利的南京和武汉长江大桥就有很长的引桥。岸
上的引桥实在就是水上“正桥”的延长,当桥面与路面相差太多的时候,引桥的长度可以超过正桥。这样,桥下行船,桥上走车就都方便了。
矮桥的桥面,一般与河边道路的高度相同,因而在桥与路之间,不需要筑引桥。为了行船,把
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桥梁中的一孔,做成活动式,“开桥”时,停止两岸车辆通行,让大船在活动桥孔下通过。这种“活动桥”,如能做到高度机械化和自动化,对于水陆交通的要求,是可以很好兼顾的。
高桥的问题在引桥,矮桥的问题在活动桥,一座桥的高矮,就是要从这两方面来决定的。
为什么桥孔的上部有的是平直的,有的是弯曲的:
一座桥,是由“桥梁”和“桥墩”两部分结构组成的。桥梁直接承载桥上的-一切负荷,桥墩就把桥梁上的负荷传达到地下。两个桥墩之间的空间就是桥孔,桥孔的上部就是桥梁。因此,桥孔上部的形状是由桥梁的型式决定的,而桥染的型式,是由桥上负荷、桥梁材料、桥下船所需的“净空”高度等等来决定的。
作:一般的情况下,桥孔不大,桥梁本身总是上下平的
-·种结构,因桥孔上部是平直的。这是因为桥梁上:有路
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面,为了行人走车方便起见,它就要平直。如果桥梁的下部与上部平行,桥粱的结构就最简单,普通的一般小桥,都采用这种形式。在桥孔特别大的情况下,桥梁的上部或
下部,或是上下两部也都做成弯曲形的,这样可以增加桥梁的强度。如果桥梁向上弯曲,这对桥下行船,就很便利
桥染」:下两部都是向上弯豳的桥,名叫拱桥,拱就是弯形的梁。这种桥的彳车路面,有时是放在拱梁的上面,因此在拱梁路面的中闻,要用材料填满,或是用柱子支撑。有时候,把路面放在拱梁下,那就要把路面悬挂在拱梁上头了。
石拱桥在我国有悠久的历史,我国有很多桥在世界上有超时代的、创造性的结构,如一千三百多年前建造的赵州桥,就是一个例了。石桥为什么要做成拱桥呢?便利桥下行船是一个原因,因此有的石桥的桥孔上部,做成了半圆形。但最重要的原因,是增加桥梁的强度和跨度。如果用一块
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板做桥梁,桥梁跨度,也就是桥孔长度,一定很小,因为板长度和厚度都是有限制的、如果用很多石块拼成桥梁,这桥梁就必须是向上弯曲的,使石块与石块之间都有压力,彼此挤紧不动,就形成了拱桥形状。能用石块拼成小拱,就能拼成大拱,因而能增加桥梁的跨度。这种石拱桥的桥墩,也
一定是有料建造的,因而桥梁和桥墩,形成一个整体,增加桥的强度和稳定性。
南京长江大桥为什么要造这么高这么长?
如果你参观过南京长江大桥,或观看过《南京长江大桥》彩色纪录影片的话,你一定会对无限忠于毛主席、英勇奋战在高空激流中的建桥工人,更加热爱和尊敬;对这座世界上罕见的现代化人桥,感到尤比自象吧!许多际友人参观后,也高度赞扬毛泽东思想的伟大…。
举世嘱目的南京长江大桥,是我国工人阶级遵照伟大领袖毛主席“独立自主、自力更生”的教导,自行设计、自行施上的双层铁路、公路两用桥。正桥九个桥墩,十孔钢染。它的胜利建成,充分显示了用毛泽东思想武装的中国人民,有自立于世界民族之林的能力,有赴上和超过世界先进水平的彻底革命精神。
南京长江人桥佚路桥全长六千百多米,其中江面上
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M
的北桥,有一千五百七十多米,就是说桥墩上的钢梁长度、也有这么长。火车经过正桥,足足要花两分钟。大桥的公路桥全长四千五百多米,光是正桥部分,如果步行的话,大约要四十分钟才能从南岸大堡走到北岸。桥上平坦宽敞的路面可以并行四辆大卡车,两侧的人行道也各有两米多宽。大桥的高度同样是十分惊人的。我们暂且不谈从岩层到水面的桥墩和基础有多高,光看江面到大堡顶端的三面红旗,高度就超过上海高达二十四层楼的国际饭店。人们登上大桥,犹知置身于云雾之中,极目望去,南京城的雄姿,尽入眼底,巍巍紫金山儿乎也变小了。雄伟的南京长江大桥,象征着顶天立地的中国人民,有藐视一切敌人的伟大气魄!
来这儿参观的人门,无不被这奇迹般的雄伟建筑所深深吸引.他们好奇地向人发问:大桥为什么要造得这般高人?
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长江,是我国最著名的大江,也是我国内河航运的要道。南京位处长江下游,时刻有许多容、货轮通过。为了便利繁:的水上运输,并考虑潮水涨落的情况,即在长江最高水时,要保证大轮船在桥下安全通过,必须将桥造得很时.当然,桥造得低也有办法使船通过,这就是象西方资本主义国家所采用的开启式桥。当轮船驶来,将桥中间的某
一孔钢梁启开;等轮船过去,再将桥梁闭合,让火车或汽车行驶。这种桥,对交通运输很不方使,但承包造桥的资本家,却可以从中获利。可以这样说,开启式桥是资本主义国家追求利润的一个标志。
为了有利子社:会主义革命和社会主义建设,保证水陆交通运输的畅行无阻,我们不能采用开启式桥,而必须象现在南京长江大桥那样;在同-一时间内,跳可在桥下航轮船;义可在桥上行驶火车和汽车。这就要求桥梁造得高,有较高的通航净空。
正桥造得高,必然带来这样个河题:从地开到衔接正桥的两岸引桥,要有足够的长度。否则,桥面的坡度很陡,超过火车爬坡时所具备的奔引力,那么,火车就无法开上去;`下坡时也不容易把车刹往:。按照规定,铁路干线的坡度,平原地区…般为千分之四(即每一千米水平断离的高差为四米),公路于线的坡度在分之以内。所以,人桥要求衡很长的引桥。武汉长江大桥,虽然很高,但它的引桥桥址,
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恰好选瑕在:两学的蛇山和龟山上,形成天然的引桥,所以引桥长度可以大大减少。
南京长江大桥建成后,把原来被长江隔断的津浦、沪宁铁路线连接了起来,把大江南北的公路连接了起来。实现了劳动人民几十年来要求在这里造桥的美好愿望。过去依靠轮渡,渡运一列火车,至少要一个多小时,现在列车可以随时飞驶过江。这不仅有利于工农业建设和支援世界革命,而且为加强战备、巩固国防创造了极其有利的条件。
南京长江大桥在文化大革命中胜利建成,这是毛主席革命路线的伟大胜利,是无产阶级文化大革命的丰硕成果。
为什么大桥的桥墩要和岩石连结在一起?
如果乘坐客轮经过南京长江大桥时,在你眼前便映现出九个中流砥柱般的桥墩。它们昂首挺立在惊涛骇浪之中,将横贯长空的钢铁长虹凌空托起、构成一幅壮丽雄伟的图景。其实,我们看到的桥墩,仅仅是露出水面的头部,它巨大的身躯一桥墩基础,却藏在水下泥砂覆盖层和岩层里。
那么,整个桥墩究竟有多大呢?如果可以把它搬到岸上的话,它就象大桥的桥头堡一样,高达几十层楼,而作为20
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桥墩的基础一沉井,方圆几乎和-…个篮球场相当。我们不雅想象,由于下层铁路桥要通过满载物资和旅客的火车,上层公路桥又有无数的汽车和行人通行,加上钢梁的自重,要安全地承载几万吨的重量,就决定桥墩基础必须造得相当大。沉井的底是平整的,大面积嵌进岩层后,可以大基底的承载面积,这样,每一单位面积所担负的从上压下来的力量,就相应减小了。
片然,桥墩大还不行,就象造楼房一样,还需要有坚实的地基,如果把桥墩放在泥地上,就
钢梁
H
象在沙滩上盖楼房
桥嫩
一样会下沉。因此,
5
沉井
必须使大桥的沉井
覆盖层
基础,穿过江底几
岩层
十米以下的覆盖层,落到坚硬的岩迟里才最牢固。
沉井象一个没有底的箱子,它是钢筋混凝土制成。当庞大的沉井,落入河床并切入河床以下的覆盖层后,为了通车后使沉井很好的承受桥墩传来的重量,一定要设法增加沉扑和岩石的接触面积,并使它们天衣无缝地连接起来、这就要用吸泥机将沉井下的泥砂全部吸掉,使整个岩面露出来。由于表面岩风化后强度不高,又得用·种高压力射水]具,将这层风化岩清除干净。沉井的底部是在很深的
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江底覆盖层下,人们无法在水上检查风化岩的清除情况,蒂要潜水工人潜到水底进行工作。
按照规定,以前用普通的潜水设备,只能潜到水下三、
四十米;但是用毛泽东思想武装起来的大桥潜水工人,发扬了“一不怕苦,二不怕死”的革命精神,经过反复实验和总结,创造了用普通潜水设备下到打前世界上还不能达到的水下深度的奇迹,保证了大桥水下工程的高质量。当潜水工人检查了几百个探测点,鉴定清基工作符合要求以后,接着灌注水下混凝土。
在地面上灌注混凝土是大家常见的。但是,把大量的混凝土倒入水里,石子、砂子和水泥就会分开,不能凝固在…起。那么,怎样在水下灌注混凝土呢?关键是让混凝土避免直接和水接触。所以建桥工人在沉井中插上许多钢管(管底要离岩面约三十厘米),这叫做导管。导管里的水又怎样排除呢?建桥工人想出了一个很巧妙的办法:在导管的」:装置-一个储存混凝土的溺斗,在:导管的上口又放了
一个用绳索吊起的木球,它的直径略小于导管的内径。术球间夹着儿层麻布。这个木球象机器中的活塞;麻布就象活塞环
混凝上装满漏斗以后,立即砍断绳索,这时木球受到混凝:的力便象桃器的活寨一样向下沉落,并将导管内的水排挤出去;导管内的混凝:即可毫无阻挡地流经管壁而
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向导管底口四周扩散。随着混凝土的不断增添,底口四周的混凝土越积越多,最后将沉井和岩面接触的部分填满,使井壁和岩石华固地连结起来,好象大桥的桥墩是从岩石上长出来的一样。这样,钢梁传下来的重量通过桥墩传给沉井:又经过沉井传到岩层的岩石上。因为沉井的底座非常大,它传给岩石的力分布得很广很均匀,即使铁路和公路桥上同时有两列火车和几十辆汽车通行,大桥的九个桥墩仍象擎天柱一般岿然不动。
桥墩基础为什么能够下沉到岩石上?
当你知道了沉井所以要和岩石连结在-起的道理以后,你定会提出这样的问题:在波涛翻滚的长江里,沉井为什么能沉到比江底还深的岩石上去的?
井圈
很早以前,我国劳动人民就创造
地面
了-一种打井的方法:先在地面上用片石或砖砌一个圆形井圈,并把井圈里的泥土掏空。当井圈的重量克服了由子泥土对井圈外壁所产生的摩擦阻力时,井圈便自动下沉,以后不断地接高
金
井圈,并掏空其中的泥土,井圈便不断下沉到达水层,这口井就算完成了。
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现在利用这个原理修筑的桥墩基础就叫沉井。沉井由外壁、刃脚和内隔墙等组成。外壁是沉井最主要部分,它的强度很高,足以抵抗下沉时沉井外围泥砂的侧压力和水压力。因制造材料不同,沉井又分做钢沉井和钢筋混凝土沉并等儿种。
南京长江大桥的桥墩有几种基础类型,这里着重讲的浮运钢筋混凝土沉井,是在总结了其它各种沉井基础上丽出现的-种较新型的水下基础形式。它能够适应长江下游水深、流急和地质复杂的特点。
沉井是逐层接高后下沉的。开始,要使沉井浮在水面上,并使它逐渐下沉而不致一头栽下水底,就得在第一层沉井下端部分做个“底光”,整个沉井象一个有许多孔的船体。它靠着自身的排水量,使沉井产生浮力。此外,沉井上还配置了二十个钢气筒。出压缩空气输入气筒后将简内的水排出,排水量增大了,沉井就浮在水面上。当钢筋混凝土继续接高沉井井壁的第二层、第三层时,由于壳体内填充了混凝土,并调整钢气筒的压缩空气,沉井就平稳地继续下沉。随着沉井的逐层接高,万吨重的沉井便渐渐接近河床。这时,为使庞人的沉井准确地落在河床的桥墩中心线上,富有实践经验的建桥工人,创造了在墩位中心线的下游使沉井就位的办法。因为沉井落入河床前,上游挡水面积大,河床冲制起来的泥砂流向下游。水势变缓后,泥砂沉
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淀,愈积愈高。这样前而冲刷后面淤积,便产生了一一种推动沉井向上游移动的力量,逐渐向桥墩中心线就位。
沉井落入河床以后,单靠重量不能再使它继续下沉了,潜水人便顺着井孔潜入水下将气筒顶盖切割掉。留下的气简即成了取土井孔,波入空气吸泥机,吸出沉井下的泥砂、卵石和岩块(其中最大的有六十多公斤重)。这样一面吸泥,一面下沉。当沉井接高到十儿层,重达两万余吨时,它利用白身的重量终于穿过河床以下儿十米深的覆盖层,落到岩层上。因为这里的岩石经过风化很不坚固,还必须经过许多复杂的序,去掉风化岩,露出新鲜、坚硬的岩石,最厅灌注水下混凝土,使沉井和岩石紧紧连结起来,使桥墩获得强大的承载力。
以上仅仅是极为简略地介绍,实际上建造桥墩基础是非常复杂艰巨的。从设计到施工,不仅会遇到十分艰难的技术关和]然界狂风骇浪的侵袭,而且建桥过程中两个阶级、两条道路、两条路线的半争,以及来自阶级敌人的破坏,更是尖锐复杂。但是,顶天立地的建桥工人,凭着一颗无限忠于毛主席的赤胆红心,一副敢子斗争的硬骨头,在战无不胜:的毛泽东思想的指引下,他们战胜了一切黑风恶浪,终于在:万波涛之上,俦起九个擎天柱似的桥墩。
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钢梁是怎祥架到桥墩上的?
大桥的桥墩陆续出水以后,施上的重点开始转到架设钢染了。原来参加修建桥墩的工人,在藏得了工和水下战斗的性:利后,继续“发扬勇敢战斗、不怕牺牲、不怕疲劳和连续作战(即在短期内不休息地接连打几仗)的作风”,向着离地面几十米的高空一装吊钢梁的战场胜利进军!架梁的方法是多种多样的。南京长江大桥采用的是伸臂拼装法。即钢梁从墩上凌空伸展,跨出江面拼到前方的桥墩」,就象人悬臂一样平出去。采取这种架梁法,可以减少在:桥墩间设置临时文承设备;水位涨落时也不会影响施工o
钢梁是从南北两岸同时开始向江心架设的。在设正桥的第…孔纲梁时,先要在岸边的桥墩上拼一段压重梁,压重梁的顶面,装有-一台起吊三十吨重的架梁吊机,钢梁
架柔吊机
平衡梁
KK2KXKKXX米XXX平铁路面
加窃左
治时中间嘴
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杆件由铁路面运往桥头,再由吊机起吊安装。正桥的每孔钢梁由十档杆件(即十个米字形梁)组成;每档又是儿十根长短不一的杆件拼起来的。当装吊工人安装了一个个米字形梁以后,由铆工及时将杆件铆好大桥的钢粱上共有一百六十多万颗铆钉;数于根钢梁杆件,就是铆工用一颗颗铆钉,把它们牢牢地连结了起来。
第一档杆件拼装完成后,吊机继续前移,再拼装第.二档杆件,随着钢梁神臂不断延长,它的重量逐渐增大,钢梁的另一端便开始下垂,形成很大的挠度,这时,由于先前在岸上拼装了一段压重梁,它的重量起到了很好的平衡作用,象天平秤那样,使前方伸跨出去的钢架能够保持一定的水平面。所以压重梁又叫做平衡梁。当然,这还需要钢梁本身有足够的强度来支撑。
为了保证架梁的高质量和施工安全,当每孔钢梁架到第九档杆件(长144米)时,它的下垂挠度最大,-一旦遇上台风,钢梁摆动得很厉害,容易使钢梁杆件折断。建桥工人便在前方的桥墩侧旁安装了一个钢制的托架,当后面的钢梁即将架到前方桥墩时,使由早已准各好的托架,将钢
X
钢光架
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梁稳稳托住。
至于槊第孔梁时,就不需要平衡梁了,因为第一孔梁实际上已起到了很好的平衡作用。
那么,怎样使钢梁架得不偏不倚呢?广大造桥工人和革命技术人员对工作精益求精,他们通过无数次的测量和计算,使每个桥墩都准确地落在一条桥墩中心线上,而且桥墩的距离非常准确,它的精确度达到了一万五千分之一,即160米跨度的桥墩距离,误差只有一厘米左右!
与沉井基础的施工比较,架梁虽然显不出那么错综复杂,但是却很艰难惊险。盛夏,南京气候特别炎热,太阳照在钢梁上温度高达四十余度;严冬,钢铁冻得把工人的手粘住。这样恶劣的气候加上猛烈的台风,攀登在几十米的高空中作业怎么办?建桥工人豪迈地说:“温度再高,没有我们战天斗地的志气高;风雪再大,没有我们反帝反修的决心大。”有毛泽东思想引路,建桥工人心明服亮,胆大心细,坚持从南北两岸同时架设钢梁,一九六七年八月终于在接近江心的地方,取得了钢梁合拢的伟大胜利!
南京长江大桥为什么采用连续梁?
要弄明白这个问题,首先介绍一下什么叫连续梁。梁的支承型式行好儿种。凡是一孔梁只在两端有支点(支点在桥28
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墩顶上)支承的,叫做简支梁。如果梁不单在两端有支点,而且在中间也有支点支承的,就叫做连续梁。根据需要,中间的支点可以是-·个或是两个。南京长江大桥每三孔(或叫三跨)
简支澡
钢梁组成一联,就是说,除了每联
点
钢梁的两端各有一个支点以外,
连续梁(两跨)
中间还有两个支点,把梁分成三个区间,这又叫做三跨连续梁。
连续染【三跨)
毛主席教导我们说:“备战、备荒、为人民”,采用连续梁最大的优点是有利于备战。因为大桥是三跨连续梁,如果中跨一旦遭到敌人破坏,由于旁边两孔钢梁的重量起着平衡作用,遭到破坏的中孔钢梁不致坠入江中。如果边孔遭到破坏,则与中孔的钢梁相连也不致坠入江中,这样可以保存更多的钢梁以使修复,保证水陆运输的畅通。我们了解,跨连续梁的支点比较多,它可以减小火车运行时造成钢梁向下的挠度。
南京长江大桥是大跨度的连续梁,每孔跨度长达160米,采用的又是伸臂拼装的架梁方法,这就要求用一种强度高、韧性好的钢材来制造钢梁。最初,我国曾向苏联订货,进口一种低合金高强度钢材。但是苏修提供的钢材根本不符合要求,后来竟停止供货,妄图破环大桥建设。但是这难不倒用毛泽东思想武装起来的中国工人阶级。英雄的鞍钢
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工人遵照伟大领袖毛主席关于“中国人民有志气,有能力,
一定要在不远的将来,赶上和超过世界先进水平”的教导,花了很短时间,便栋出了优质低合金桥梁钢,有力地支援了大桥建设。这种钢含有较多的金属锰,每平方毫米能够承受33~35公斤的拉力,比武汉长江大桥的钢材,提高了百分之四十。给了苏修一记响亮的耳光:
然,高强度的桥梁钢,并不能解决钢梁各部位杆件受力均衡的问题,需要通过“加劲弦”来进行调整。
如果将南京长江大桥和武汉长江大桥比较一下,我们
不难发现,前者铺设铁轨的那部分钢梁的支点,并不象后者直接放在桥墩上,而是通过
一只只有力的“牛腿”再落到墩
加劲弦
子上的,这“牛腿”就叫加劲弦。
钢梁是由粗细长短不一的杆件拼接成的,当火车、汽车通
过时,钢梁会发生微小的弯曲。凡是弯曲稍大的杆件,表示受到的力较大,反之,受力较小。为了使钢梁各部位受到的力基本相等,一种办法是把受力大的钢梁杆件,造得粗大些,但给制造、运输和安装造成许多困难,所以用另一种办法,即通过调整某一一部位杆件的高度,来达到减少受力的目的,从而使钢梁各部位的受力比较均衡。加劲弦,顾名思义,30
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是增加劲道的弦杆。在钢梁支点附近(即接近桥墩的部位),增添了加劲弦,就使得这部分的钢梁增加高度,由于受力小了,相对地提高了承载力。此外,加劲弦可以使桥墩的高度相应减低,并使大桥呈现出拱形,显得格外雄伟壮丽。
为什么钢筋混凝士梁能够承受重载的火车?
装载几千吨重物资的长列火车,在通过大桥的正桥前,必须经过很长的铁路引桥。这些引桥的桥梁和铁路正桥不同,不是采用特殊的钢梁,而是用的预应力钢筋混凝土梁。这样重的火车行驶在预应力梁上,它为什么坚如磐石,毫不在乎呢?
因为这种梁是预成力的。那么什么叫预应力?我们知道,一种物体受到外界一个重量时,它的内部就会产生一种力量,这叫做应力。
我们可以利用这个原理,在某种物体受到外界重量以前,采用人工办法,对物体内部预先加上-一个力量,并使这种内部力量的作用方向和分布状况,和使用时所受的力量相反,那么,当两种力量共同作用时,就会把使用的力量减少-一部分或者全部,这叫做预应力,
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日常生活中,我们骑自行车前,必须将车胎内打足气,这时车胎内由人工加了一个向外的张力,当人骑上去时,就受到一个方向相反的压力,不过对车怡来说,由于先前得到了-一个预应力,现在受力就大大减小了。又如当我们搬动
一排书时,在搬动前先用力将书朝中间压紧,使书与书紧密贴住。这样一排书就能全部搬动而不致掉落。在受力的分析:看,是由于对书施加了预应力,使它抵消了往下掉落的自重应力。南京长江大桥就是根据这个道理制造预应力钢筋混凝士梁的。目前预应力梁所用的混凝土,有这样一个特点,即能承受的压力很强,拉力却很弱,在一平方厘米的面积上,能承受500公斤压力,而拉力只有28公斤。当
火车行驶在梁上,梁因受到压力要向下弯曲,这时梁的下部混凝土便产生拉力。考
受拉力
虑到混凝土的拉力很
·
受压力
差,所以我们制造梁
印
时,在混凝土梁内穿
火车重量
入了许多高强度钢丝束,用千斤顶对梁预先加以约1,100吨
很小拉打
丽
的力量,由于钢丝张
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拉以后变长,驱使混凝土梁微微向上拱起,这时梁的下部混凝土每平方厘米就受到了一个约300公斤的预应压力,而混凝土的上部每平方厘米只产生约14公斤的拉力。这样,当火车在梁上行驶时,把原先微微拱起的梁恰恰压平,而且由于预加在梁内的压力的作用,使梁在下部产生的拉力,大大减少以至互相抵销,所以它能承载火车的重大压力而不会断裂。
过去,按照洋人的办法,一片预应力梁要分三段制造,不但生产效率低,而且质量差。现在建桥工人创造了整片制造预应力梁的先进工艺,即把100吨重,三十余米长的预应力梁,一次制造完成,质量既好,速度又快,完全达到了世界先进水平。
百吨重的预应力梁是怎样吊到几十米高的桥墩上的?
在你知道了预应力梁怎样会有这么巨大的承载力之后,你一定想进一步了解:这么长这么重的预逆力梁又是怎样架到高达数十米的铁路引桥桥墩上的呢?
前面提到,南京长江大桥使用的预应力梁长三十余米,每片重达100吨,要把它吊到高空,安装在指定的部位,非
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得有位力拔山河的“大力士”不行,这个“大力士”就是龙门吊机。
龙门吊机是一种大型的门式吊机,因为它高大威武,好象神话中的“龙门”,所以人们就这样称呼它。这种吊机的“龙门”框架,高约50米,宽30余米,由几千根杆件、儿万个螺栓组成立柱和横梁。它可以按照施工的需要,用拼装加高的办法调整立柱的高度。“龙门”吊机的最上部(即横梁上)有一个能够沿着横梁向左右横行的小车,车内装有两台重型电动卷扬机、儿百米长的钢丝绳和滑轮组,构成了一
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个提升几十吨重物的起吊系统。吊机自重百余吨。它的庞大身躯支承在两条铁轨的十八个大铁轮子上。架设预应力梁时,两台龙门吊机横跨在铁路引桥桥墩的前后,机车把预应力梁拖运到吊机下,两台龙门吊机便同时开动起吊系统,预应力梁被徐徐提升起来,到一定高度,小车横移,把梁架到墩位上。
无产阶级文化大革命之前,走资派和反动技术“权域”,把龙门吊机当作推行“洋奴哲学”和束缚工人手脚的具。他们完全照搬洋教条,硬性规定拼装龙门吊机非要分段合拢不行,即在五十·多米高的立柱中间,先拼装两次横梁,最后在五十米高的立柱顶部使横梁合拢,再将前两次合拢的杆件拆除。这种烦琐的操作方法,大大影响了架梁的速度。无限忠于毛主席革命路线的建桥工人“破除迷信,解放思想”,打破三次合拢的洋框框,终于用-次合拢的先进]艺,使架设千余片预应.力梁的任务,大大提前完成。
南京长江入桥的公路引桥,为什么采用双曲拱桥?
南京长江大桥的公路桥和铁路桥一样,包括水上的正桥和岸上的引桥两部分。面公路引桥义分为两段:和正桥
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衔接的那段公路引桥,采用的是预应力梁;而与地面接触的那段引桥,采用的便是双曲拱桥。它南岸连续十八孔,北岸连续四孔,犹如一条彩练,把雄伟的南京长江大桥装扮得分外壮丽。
初看起来,双曲拱桥的外形和普通的拱桥没有什么两
样。如果你走进双曲拱桥的桥孔底下,就会发现它的断面形式,是由许多块象瓦片那样的混凝土小拱波,以及与小拱波垂直的混凝土拱肋结合而成。这样,不仪是双曲拱桥的外形是
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曲线拱状,面且断面
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的形式也是曲线形的,所以人们把这种拱桥叫做双曲拱桥。
双曲拱桥富有民族风格。它的历史并不长,自六四年由无锡造桥工人创建后,到应用于南京长江大桥公路引桥,
P
不过三、四年时间。别看它年轻,由于它诞生后就显示出很大的优越性,而被人们所广泛采用。
我]从双曲拱桥的断面,可以看到它是由拱波、拱肋、拉杆,以及把它们牢固结合起来的一层混凝土所构成。这种结构形式,充分提高了
混凝土撰腑
拉杆
拱波
拱的纵横受力的性能。我们知道混凝土可以承受较大的压应力,但是它受拉力的性能却很差,一般是在混凝土里增加钢筋,来弥补混凝土受拉性能差的缺陷。现在把拱波制成象瓦片一样的凸曲形,那么,横向的混凝土小拱波受到的只是压应力,而且这种压应力是沿着曲面均匀地分散开去,这样,大大提高了拱桥的强度和横向稳定性,能使双曲拱桥的跨度造得很大。而且,承载力比同样跨度的普通拱桥要提高一倍,还节省了许多钢筋、水泥和木材。
造普通的拱桥,要选取较硬的地基,如果造在软上上就会发生沉陷而使拱圈开裂以至损坏。而双曲拱桥对地基的要求,不象普通拱桥那样严格,实践证明,许多双曲拱桥造在较软的地基上照样安全通车。这是因为当较软的地基使
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拱脚产生一定程度的变位时,双曲拱桥的纵横两个方向的拱形断面,具有-一定的弹性,来适应拱圈的变形而不致损坏(当然地基太差时,裙要采取加固措施)。此外,建造双曲拱桥时,攴哭简单,施工比较方便,适合搞群众运动。
主拱
双曲共桥这-一新生事物的出现,是造桥工人贯彻“多、快、好、省”建设方针的成果。然而在应用到南京长江大桥的过程中,却存在着激烈的路线斗争。资产阶级技术“权威”反对双曲拱桥,主张用高填土。这种垒土筑坡的办法,不仅要拆迁大量民房,破坏大块农田,而且每年要翻修引桥路面,完全和“多、快、好、省”的建设方针背道而驰,阻碍着桥梁事业的发展。
尤阶级文化大革命中,在工人阶级的领导下,双曲拱桥这一新生事物,终于冲破重重障碍,胜利地应用在南京长江大桥的公路引桥上;而且在毛主席的故乡一湖南韶山的铁路线也采用了双曲拱桥。这是伟大领袖毛主席“自力更生”方针的伟大胜利!是战无不胜的毛泽东思想的伟大胜利!
随着祖国社会主义建设事业的蓬勃发展,经过广大革
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命建桥工人和革命技术人员的不断实践,双曲拱桥必然会有更大的发展和提高。
轮船为什么总是逆水靠岸?
自行车有刹车,汽车和火车也有刹车,可是你知道轮船有“刹车”吗?
如果你乘轮船,就会发现一个很有趣的现象:每当轮船要靠岸的时候,总是要把船头顶着流水,慢慢地向码头斜渡,然后再平稳地靠岸。江水越急,这现象越明显。你可以注意一下:在长江或其它大河里顺流而下的船只,当它们到岸时,却不立刻靠岸,都要绕一个大圈子,使船逆着水流方向行驶以后,才慢慢地靠岸。
这里有个简单的算术题,你不妨做一做:假若水流的速度每小时是3公里,船要靠岸时,发动机已经
步个
停了,它的速度是每小时4公里,这时候要是顺水,这只船每小时起几公里?要是逆水呢?
如果我们不去管船行时的等减
速度这些问题的话,我们脱口就可把上题答出来,那就是:
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女的王士
顺流时,每小时船行7公里;逆流时,每小时船行1公里。
既然目的是要使船停下来,究竟是7公里那么快容易停下来,还是1公里那么慢容易停呢?当然是越慢越容易停靠。
这样看来,使轮船逆水靠近码头,就可以利水流对船身的阻力,而起一部分“刹车”作用;另外,轮船还装有“刹车”的设备和动力,例如:当轮船靠码头或运行途中发生紧急情况,急需要停止前进时,就可以抛锚,同时轮船的主机还以利用开倒车米起“刹车”作用。
为什么船要逆水抛错?
“逆水行舟,不进侧退”,这就是说顶水航行的船,如果停上了前进,就会倒退。因此,船在水中停图必须抛锚,以免被水漂流。不大家注意没有,抛锚的船总是逆水面停的,这是什么原因呢?
这是由船的形状所决定的。造船工人为了使船在水中40
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行驰时减小阻力,一般都把船造成船头尖、船尾大。当船在逆水的时候,船头着水流方向,这样水的冲力随着船头分成两股分力,从两舷流走,使两舷受力相等,船头受到的冲力就很小。铁锚又在船头上,它完全可以稳住船身。另外,逆水抛锚时,当锚下水,船就顺着水流倒退,正好使锚紧抓海底,驾驶也非常方便。水流越大,锚越能抓住。
如果船在顺水方向抛锚,由于船尾大,受到水的冲力也大,会把船推进,不容易稳住船,甚至会使船旋转,这样容易
使锚翻转,影响锚的抓力。假使船体垂直于水流方向,那它受到水的冲力就更大,更不容易稳住船身,而且驾驶员也不容易操纵。因此,我
们在一般情况下,都是逆水抛锚的。
为什么很重的大轮船能浮在水面上?
现代的大轮船都是用钢造成的,钢比水重7倍多;船里所载的货物如粮食、机器、建筑器材等也都比水重得多,为
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什么船载了很多东西还能漂浮在水上.呢?
要说明这个问题,我们可以做个试验:把…张薄铁皮放在水里,它立刻就沉下去了;如果把这张铁皮做成一个盒子,重量-一点没有改变,它却能漂浮在水上;不仅如此,在盒子甲再装一些东西,盒子也仅仅下沉一些,仍能漂浮在水面上。这是因为盒子的底面上要受到水的压力,这种水压力就是竖直向上的浮力,这浮力大于铁皮的重量,就托住了铁盒使'它不会下沉。当然铁盒的四周同时也受到水的压力,不过它前后两面所受的压力大小相等,方向相反,相互抵消
了;左右两面的压力也同样相互抵消了。浮力是随着水的深度而增加,随着物体底部面积的增大而增大的。因为铁盒子的体积比铁皮大得多,排开水的重量也大得多,所得的浮力也大多了,所以盒子里装了东西还能浮在水面上。大轮船能浮在水上的道理也是一样的。
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物体浮沉的定律是:“作用于水中物体上的浮力的大小等于物体所排开水的重量。”
船愈大,吃水愈深,就意味着船所排开水的重量愈大,船所得的浮力也愈大,当然也就可以装载更多的东西。
近年来我国广大农村出现了许多用钢丝网和水泥建造的小农船。这些船看来很笨重,好象运载不了多少东西。其实这些船装」不少河泥,船舱积满了水,它们仍然漂浮在水上。这种船为什么会有这样大的浮力呢?
原来这种船的两端各有一个封闭的空舱,给船提供了足够的浮力。
为什么二千吨的船台能造万吨巨轮?
在迎接伟大七十年代的进军声中,东风传来捷报:我国自行设计、建造的一艘万吨货轮“风雷”号胜利下水了、这是上海船厂的工人,在技术设备比较差的情况下,用土洋结合的办法,在三千吨船台上建造成功的。它的诞生,是用毛泽东思想武装起来的中国工人阶级,在世界造船事业中创造的又一个奇迹。
造船少不了船台。船台,就是设置在江边的一座水泥
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斜坡。船就放在这个斜坡上建造,造好以后,拆除支撑楞头,打“止滑器”,整个船体依靠本身的重力,从涂满了牛油的滑道上滑下水去,这就叫做“下水”。
按照国内外文献规定:造多大的船,就得有多大的船台。上海船只有一座三千吨级的船台,它的长度、滑道宽度和单位面积的受压能力,与造万吨轮的要求差得很远。例如:这座船台的长度只有100米,面万吨轮的长度有160多米,相差60多米。万吨轮的下水重量有4,200多吨,比3,000吨船的下水重量要高出3倍多。有些人担心,这样重的船体,会把船台压塌。
“群众是真正的英雄”。这个厂的工人、革命干部和技术人员实行“三结合”,认真学习了毛主席关于“独立自主、自
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力更生”的伟大思想,狠批了叛徒、内奸、工贼刘少奇“造船不如买船,买船不如租船”的洋奴哲学、爬行主义;仔细地对船台进行一次又一次的科学分析和研究,群策群力,出主意,想办法。经过周密的调查和计算,大家认为万吨轮的船身虽比船台长60多米,但采取一些措施,还是能解决的。譬如这60米中的40米是在水里,对它进行必要的加固,并且采取“潮来我退,潮退我干”的办法,就可以利用;再在船台的另一头接长25米,船台的总长度问题就解决了。滑道宽度不够,就在原有滑道的两旁,铺设两条辅助滑道,用来保证万吨轮在建造和下滑时的稳定性。
但是,万吨货轮的体重超过船台负荷三倍多,船台单位面积受压能力不足,怎么办呢?我们工人阶级掌握了战无不胜的毛泽东思想,又有着丰富的实践经验,对船台的脾气摸得透,工人们把实践经验加以科学的总结,对船台进行科学分析:船体重了,船台单位面积承受的压力是相应地大了。如果我们在船台上再增加一些接触点,使它有更多的支点来承受重量,这样,船台每单位面积上所受到的压力不就可以相应地减小吗?于是,造船工人把造万吨轮用的水泥楞头,从原来的100多个增加到300多个,使每个楞头上承受的压力,从30多吨减少到10多吨,这个超负荷的问题,终于也给解决了。
万吨轮下水时,船台不仪没有被压塌,而且变形也很
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小。事实证明:在三于吨级的船台上,完全可以造万吨巨轮。工人同志们满怀豪情地说:“人听毛主席的话,船台就听人的话。”
胸怀朝阳的造船工人,在伟大领袖毛主席的“打破洋框框,走自己工业发展道路”的光辉思想指引下,以冲天的革命于劲和严格的科学态度,克服重重困难,终于闯出了一条用土办法造方吨轮的道路,为我国造船工业史又写下了光辉的一页。
“风雷”号这艘万吨巨轮,全部是国产的钢材,全部是国产的机电设备,全部是国产的导航仪器。“风雷”号的建成,再一次证明了一条颠扑不破的真理:“世间一切事物中,人是第一个可宝贵的。在共产党领导下,只要有了人,什么人间奇迹也可以造出来。”
破亦船为什么能够陂水?
每当严寒降临,冬季来到的时候,北方的港湾和海面常常会冰封,使航道阻塞。为了便于船舶出入港口,常常要用破冰船进行破冰。可是,在政治腐败、工业落后的旧中国,只造过一条排水量100多吨的破冰船。解放后,我们祖国在伟大领袖毛主席和中国共产党领导下,造船工业有了很大发展,特别是经过无产阶级文化大革命,广大造
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船工人狠批了叛徒、内奸、工贼刘少奇在造船工业上推行的
·条崇洋媚外的卖国主义路线,在毛泽东思想光辉指引下,多快好省地造出了一艘艘万吨巨轮,驶往五洲四海,为伟大领袖毛主席争光,为伟大的社会主义祖国争光。
一九六九年年初,一艘资本主义国家的商船,运货前来我国。这时,正逢渤海湾即将冰封,但按照这艘船的机器能量,当时完全可以破冰驶入。可是,船上有一些与中国人民为敌的家伙,竞故意让船冰封在海中,同时恶毒地向帝国主义国家发出“求救”讯号,污蔑我国没有破冰能力,蓄意攻击我们伟大的社会主义祖国。我们中国工人阶级和英勇的人民海军,立即给以有力的回击,以最快的速度,在冰面上打开一条航道,彻底击退了他们的挑衅。上海求新造船一的工人,遵照毛主席的“独立自主、自力更生”的教导,在一九六九年,仅花了一百二十四天时间,就造出了我国第一艘3,200吨大型破冰船—“海冰一○一”。这艘大型破冰船的建造成功是毛泽东思想的伟大胜利,它标志着我国造船工业的突飞猛进,而且是打击帝、修、反的一颗重型炮弹。
破冰船为什么能破冰呢?破冰船同其它船比较,有自己的特点:它的船体结构特别坚实,船壳钢板比一般船舶厚得多;船宽体胖上身小,便于在冰层中开出较宽的航道;船身短,进退和变换方向灵活,操纵性好;吃水深,可以破碎较
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厚的冰层,象“海冰一○一”设计的破冰厚度可达2米;马力大航速高,这样向冰层猛冲时,冲击力大,“海冰一○一”就装有两台儿干匹马力的内燃机;它的船头造成折线型,使
头部)底线与水平线成20一35度角,船头可以“爬”到冰面上;它的船头、船
20-35
尾和船腹两侧,都备有很大的水舱,作为破冰设备。
破冰船遇到冰层,就把翘起的船头爬上冰面,靠船头部分的重量把冰压碎。这个重量是很大的,一般要达到一千吨左右,不太坚固的冰层,在破冰船的压力之下马上就让步了。如果冰层较坚固,破冰船往往要后退一段距离,然后开足马力猛冲过去,一次不行,就反复冲,把冰层冲破。遇到很厚的冰层,一下冲不开,破冰船就开动马力很大的水泵,把船尾的水舱灌满,因为船的重心后移,船头自然会抬高。这时,将船身稍向前进,使船头搁在厚冰层上,接着就把船尾的水舱抽空,同时把船头的水舱灌满。这样,本来重量很大的船头,再加上打进船头水舱里的儿百吨水
的重量,不管多厚的冰层,也会被压碎。这样破冰船就慢慢不断前进,在冰上开出一条水道。48
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欧洲国家的破冰船,在北冰洋有时遇到了更厚更结实的冰层,往往会发生这样的事情:破冰船升到了冰面之上,而冰层并不破裂,只是往下沉陷,使破冰船搁在冰上,船身夹在中间两舷悬空,靠冰支着。破冰船即使开足马力,也不能动弹一步。遇到这情况,怎么办呢?这就要用摇摆的方法把破冰船从倔强的冰围中解脱出来。为了使破冰船能够自己摇摆,在船中部沿着两舷设置了摇撰水舱、这水舱一方
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修复,重新参加海上运输和渔捞;有的被送进炼钢厂,治炼钢材。把沉船打捞起来,使死物变成活物,有力地支援了工农业生产建设。我国海难救助打捞工人,在毛主席“独立自主、自力更生”的伟大方针指引下,不断发展海难救助力量,出色地完成了打捞沉船的艰巨任务,保证了江河、海上交通运输大动脉的畅通无1。
打捞沉船的方法,要根据沉船在水下的状态、损坏情况和施工地区环境等各种因素来选择。目前最广泛使用的是
浮简打捞法。
打捞浮简是钢制的,圆柱体型。它有一个内胆,还有三个气室,可以产生浮力。气室大小不同,浮简上还有附属设备,浮简的外表上有些如帽形的桩头,是用来套钢丝绳的。打捞沉船的时候,潜水员先把打捞浮简的放气阀打开,使空气跑出简外,海水就大量进入筒内,浮筒靠本身重量沉入海底,并有潜水员和水面工作人员密切配合,把浮筒沉放非列在沉船的两舷,然后将钢丝绳套在浮筒的帽型桩头上。这
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时就可以在浮筒内充气,将简内海水排出筒体外,浮简产生的浮力就将沉船抬浮出水面。这样就好比码头工人卸货用的网络,不同的是网络用吊车吊起,而沉船是靠浮简的浮力拾出水面。
打捞一艘沉船要用多少浮筒呢?这要根据沉船本身在水下的重量、沉船中的货物重量和沉船内积泥的重量等来配备浮简。在伟大的无产阶级文化大革命中,打捞工人打捞载重量为万吨级的外国沉船“南光”轮,就用了14只500吨型的打捞浮筒。
打捞“南光”沉船的时候,正值党的“九大”胜利闭幕,红色电波传来了伟大领袖毛主席“团结起来,争取更大的胜利”的最新指示。喜讯传来,打捞工地一片沸腾。革命救捞工人响应毛主席的伟大战斗号召,决心以最快的速度,最好的质量,把这艘几乎已经断裂成两截的万吨沉船打捞起来。
沉船打捞作业是一项非常艰巨的水下施工任务,要克服风浪、流沙的影响,每-·个汇序都临着生与死的考验有的沉船因为受到江底流水冲刷,常常埋在淤泥中,这时,就要先在沉船的舷旁打洞。如打捞“南光”号的时候,就要打好儿个高7米,长17米的涧。潜水员在水下操作,周围泥沙如发生塌方,就有生命危险。但是面对险情,潜水员们怀着对毛主席的赤胆忠心,豪迈地把冲泥枪当作冲锋枪,把泥沙当作帝、修、反,经过了顽强的战斗,击退了泥沙的威胁,
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胜利完成了任务。
海上施工气候变]莫测,施工的场面真是动人心魄。
一个昼夜有四个方向不同的潮流,潜水员要抓住转流(这时水流比较平缓)的宝贵时机,下潜作业,往往是白天在水下工作了,深夜还要继续潜水作业。革命救捞工人华记毛主席“发扬勇敢战斗、不怕牺牲、不怕疲劳和连续作战(即在短期内不休息地接连打几仗)的作风”的教导,终于利地将沉船打捞起来了。从打捞“南光”沉船这-一事例中,生动地体现了救携工人“一不怕苦,二不怕死”的彻底革命精神。
沉船打捞的方法除浮筒打捞法外,还有封舱压气抽水法和抬撬法。前者是将沉船的各种洞口封闭,然后利用压缩空气和抽水机将舱内的水排出,使沉船内部产生浮力而起浮出水,这种方法适合于打捞水比较浅,破损较小情况下的沉船。后者是在沉船船底穿过许多钢丝绳,然后用打捞驳船上的绞车将沉船绞抬出水,这种方法可用于沉船不太大和江河地区。其次,还有拖绞法和水下爆破解体,可用于沉船搁在浅滩后拖绞出水和清除航道水下障碍。由于沉船打捞作业是一门综合性科学,施工工序繁多,涉及面广,根据实际施工的不同情况,有时各种打捞方法可以综合使用,达到多、快、好、省地完成打捞沉船的目的。毛主席教导我们:“我们的方针要放在什么基点上?放在自己力雕的基点上,叫做自力更生。”毛主席义教导我们:“人民群众52
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有无限的创造力。他们可以组织起来,向一切可以发挥自己力量的地方和部门进军,向生产的深度和广度进军,替自己创造日益增多的福利事业。”新中国建立二十年来,打捞
P
工人就是遵照毛主席的教导,贯彻“两条腿走路”的方针,“士洋并举”,“土洋结合”,发挥了工人阶级大无畏精神和革命的智慧,以各种打捞法,在祖国广阔的江河湖海水域里,打構起儿百艘沉船,为社会主义建设做出了贡献。
为什么火车要在铁路上行驶?
当你在平滑的柏油马路上骑自行车的时候,感到很轻快,一到凹马不平的碎石路上,就感到费劲,这是为什么?当自行车轮胎里的气打得足的时候,骑起来感到轻快,轮附的气不足,骑起来就费劲,这又是为什么?原来这都是滚动阻力的问题。平滑的柏油马路和打足气的自行车轮胎,滚动阻力小,所以骑起来就感到轻快。因此降低滚动阻力,是提高运输效率的一个主要关键。
最早的火车,是用马拉的木纶车在木材做的轨条上行驶的,深动阻力还是很大。后来逐渐改进,直到百多年前,蒸汽机车发明后,车轮和轨条都改用钢铁制造的,就人大
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地降低了滚动阻力。根据试验,一辆载重汽车,如果停在醉石面公路上,需要15个人才能摧动它前进;而同样重量的
一辆火车停在铁轨上,只要两个人就能推着它前进了。两者的滚动阻力相差7,5倍。这就是火车为什么要在铁路上行驶的主要原因之·。由于火车的车身很笨重,如果火车轮子直接在石子路或水泥路上行驶,路面就会产生下陷的现象。用了铁轨和枕木等,就可以避免这种情况。
铁路的两条钢轨之间有一定的距离,叫做轨距,它跟同轴的两个有轮缘的车轮的距离是相配合的。这样,通过车轮与钢轨的关系,火车就能顺着两条钢轨的方问行驶了,这也是火车要在铁路上行驶的另一个原因。
为什么钢轨和枕木不直接铺设在地面上?
火车的轮子是紧紧贴在两根钢轨上滚动的,为了使火
车能够安全、平稳、高速地行驶,这两根钢轨必须铺得非常平顺。
中a吃e
钢轨钉在枕木上,枕木又铺
设在道碴上。为什么要这么麻烦呢?把钢轨直接铺在路基仙上,不是省事得多吗?54
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火车的载重量非常大,如果把钢轨直接铺在路基面上:,钢轨和路基面的接触面积小,单位面积承担的重量就大,路
t
基面受不了这么大的重量,就要发生沉陷。把钢轨钉在枕木上,就扩大了接触面积。不过直接把枕木铺在路基面上,不仅方向不易固定,而且仍然要发生沉陷,使钢轨左右歪斜,高低不平。只有把枕木铺设在道碴上,这样,火车的重量通过钢轨传到枕木,再由枕木通过道碴传布到较大的路基面上,使接触面积增大,单位面积上的压力降低,路基面也就能够承载得起很大的火车重量了。
枕木辅设在道碴上,还有一些好处,例如:高低不平的
钢轨顶面,可用道碴垫高,经常保持一定的高度:由于枕木周围填满了道碴,可以防止枕木因震动而作左右前后的移动;而且道碴使轨道具有弹性,能在一定程度上吸收火车的冲击动力作用;还有一个好处,就是道碴很容易排水,枕木也就不容易腐烂。
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铁路上的钢轨为什么要做成工学形?
难都知道,袜子最容易损坏的部分是袜底,一双袜子往往袜底已破烂不堪了,而袜面还是好好的。尼龙袜虽然比麻纱袜华得多,但因整双料子都是尼龙的,价格较高。现在
生了一种麻纱身、尼龙底的袜子,真是价廉物美,它只在最吃力的地方,加强了材料,可以算是把材料用在“刀口”上了。
象这样因地制宜、因材施料的科学办法,在工程上的例子是很多的。就说火车的钢轨吧,它为什么要做成工字形呢?这就是为了把材料用在“刀口”上。
现代的火车载重量都很大,为了适应重车的需要,钢轨的顶面要有一定的宽度和厚度来承受压力;为了提高钢轨的稳定性,钢轨的底面也要有一定的宽
度;为了适应带有轮缘的车轮,钢轨又要有一定的高度。工字形的钢轨正能满足这三方面的要求。而且从材料力学的观点来看,这种形式的钢轨的强度最高,正好充分合理地利用了钢材,因此工字形断面,就被选为最好的钢轨断面。56
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工字形的钢轨,在全世界铁路上已使用了一百多年,除了适应机车载重量的增大和车速的提高耐增大钢轨的断
李
面和改进各部分细节的设计以外,钢轨的形状几乎没有什么改变。但是这也不是说钢轨的形状永远不会改变了。近年来已经有人不断在研究,希望能找出更合理更经济的钢轨形状。
铁路通过桥梁射,为什么在钢轨的丙侧要多铺两条钢轨?
不知道你有没有这样的体会:一个人骑着飞快的自行车突然摔倒,比起跑步时突然摔倒要厅害好几倍。原来,这是因为人体与自行车速度的乘积一一在物理学上称做动量,要比人体与跑步速度的乘积人好儿倍的缘故。想想吧,火车那么重,速度又那么快,要是j一了轨,破坏力该有
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多大呀!
所以,在设计铁路桥梁时,除了本身必须十分坚固,保证火车的安全、平稳通过而外,桥面上还必须有保证火车车辆万一在桥头或桥上发生脱轨事故的安全设施。这种安全设施,就是在:紧靠线路轨的里面,再铺一条跟它平行,并在桥头弯成漏斗形的钢轨,这在铁路上有一个专门的名词,叫护轮轨。护轮轨的作用是:万一火车在桥头或桥上出轨,当台边的乍轮落到线路轨外侧的时候,左边的车轮就被左
边的护轮轨挡住,使车轮落在线路'
「护轮铲
轨与护轮轨之间,火车就只能顺着护轮轨向前走,而不致继续横移了。同样的道理,如果左边车轮落到线路轨外侧时,由于右边轨道内的护轮轨的作用,火车也就不会横移了,这样就保护了火车,使它不致出轨撞坏桥梁,或是发生翻车事故。
护轮款
那么,是不是铁路上所有的桥
梁上都设有护轮轨呢?
不是的。我国仅在:较长的桥,或桥身很高的桥上,才铺设护轮轨。
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铁路转弯的地方,为什么外轨要比里轨垫得高些?
要使一个物体沿着圆周运动,就必须给它一个问着圆心的力,这个力叫做向心力。
火车在弯道上行驶,就是沿着圆周运动,当然也妥到向心力的作用。这个向心力是从哪里来的呢?由于火车只跟钢轨接触,显然这个向心力只能来自钢轨。所以火车在弯道上行驶的时候,-一定要受到钢轨给它的向心力。
钢轨是通过什么方式给火车以向心力的呢?让我们先看看车轮和轨道之间的相互关系吧:
铁路两根纲轨间的内侧距离总比火车左右两个轮边间的外侧距离稍大一点。当火车在平直道上行驶时,轮边跟钢轨间并没有持续的紧密接触;这时候,钢轨对车轮只有向上的托力(即正压力),没有确定的侧向推力(即侧压力)。,如果弯道上的两根钢轨还是同样高低(城市里有轨电车的轨道就是这样的),那么当火车开过时,它的外轮边就跟外轨压
正压力
得很紧,甲轮边却与里轨离得
力
压力
较开。这时候里轨对车轮只有
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正压的作:用,外轨除对车轮有正压力的作用之外,还有侧压力的作用。这个侧压力就是钢轨给火车的问心力。这种侧压力,会使轮边和轨边发生摩损。城市里有轨电车在行经弯道时,常常发出刺耳的树铁摩擦,就是外轨和轮边紧密接触的结果。
火车此电车重得多,快得多,这利测压力也大得多。过大的侧乐力,除了会使轮边与边发生严重的摩损以外,还可能挤动外轨向外侧移动,引起脱轨(俗称出轨)事故,有时候甚至会发生车的危险。
托
正乐力
托力
-正压力
*心力
向心カ
里软
怎样才能消除这种危险的事故呢?筑路工人在筑到弯道时,总是用适当垫高外轨的办法来解决这个问题。因为倾斜的钢轨对车轮的正压力,是向着弯道的里铡倾斜的。这种倾斜的正压力可以认为是由两个分力所合成:一个是竖直向上的分力,它支持车子的重量;另一个是指向圆心的水平分力,这个分力就是火车行经弯道所需要的向心力。这
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样一来,邺种整事的侧压力就不存在了,当然也就不会发生脱轨或翻车的事故了。
可是,外轨应比里轨垫高多少,才算是适当呢?那就需要根据弯道的米径和火车开行的速度来计算。垫得不够高,外轨与轮边间还会有侧压力存在:垫得过分高,里轨和轮边间就会有侧压力存在。不管哪种侧压力的存在,都会对车辆和铁路的保养带来不利。
为什么钢轨的接缝处要留一点空隙?
如果人家问你:“北京到汉口的钢轨一共有多少长?”你回答说:“全长1,216公里。”但是,果再问你:“这是冬天的长度,还是夏天的长度?”你也许觉得这个问题提得有些奇怪。
要知道,在炎热的夏天,路轨被太阳晒得发烫,它的温度能高到摄氏30-40度,而在冰冻的冬天,温度往往低到摄氏零下20度以下。最冷和最热,会相差到50度以上,钢轨是钢做的,它会热胀冷缩,虽然温度每升高摄氏1度,钢轨只增长百万分之十二,但是,全路计算起来,即使算它相差0度的话,那么:
1,216,000米×50×0.000012=29.6米,这就是说,京汉铁路的钢轨在夏天的全长接近1,216公里,在冬天的全长应该是1,216,000米-729.6米=1,215,270.4米。
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难道真是北京到汉口的距离在变化吗?不是的,只是钢轨的总长度有了变化。如果用1,216公里长的钢轨从北京一直接到汉口的话,那就麻烦了;到了夏天,钢轨伸长时,就会使路轨变形。原来钢轨是一条一条连接起来的,在它们连接的地方都留着一点空隙,这就给钢轨有了门由伸缩的余地;也就是说,靠了这些空隙,就能够解决炎热的夏天寒冷的冬天的钢轨差729.6米的问题了。
材料热胀冷缩的特点,虽然有时给我们带来麻烦,但是只要我们学:握了它的规律,还是能替我们服务的。在工程技术上,例如机器的轴在转动部分磨损较快,如果把整根轴换掉又太可惜,有时采用套轴套的办法。在套的时候,就是根金属热胀冷缩的原理,把套上去的轴套孔比轴做得小
一些,让它烧热膨胀后套上去,冷却以后就能紧紧地包在轴上,水远不会脱掉。在制造大型曲拐轴的时候,也常采用这种套接方法。
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火车快速前进的甜候,为什么人不能站在离路轨很近的地方?
当快速开行的火车问你所在的方向开来的时候,千万不能站在靠近铁轨的地方。因为在快速开行的火车旁边,火车具有“吸引”的力量。
为了了解这个现象,我们先来做-一个试验:把一张小纸条,贴在自己嘴唇下方,用力向前吹气,这纸条不是向下飘,而是向上飘。这个实验说明了流动气体的压强比静止气体压强小,也就是说:气体流速越大,压强越小。
在快速行驶的火车旁边的空气,也跟随着火车以很高的速度在流动,而离火车较远处的空气基本上还是静止:的,因此,远离火车处的空气压强大,而靠近火车处的空气压强小。如果人站在火车路轨附近,身前受到高速流动空气的压强,小于身后所受静止空气的压强,人体就会被推向火
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车。当火车以每小时50公里的速度前进时,大约就有8公斤的力量推着站在车旁的人,因此火车快速前进的时候,千万不能站在离路轨很近的地方。
人不能与快速行驶的火车离得太近的另一个原因,是为了避免火车上掉下重物来打伤人。
蒸汽机车的烟囱为什么这样低?
平时我们生炉子,总要在炉门前用力搧风,炉火才会渐渐压起来;如果炉子上放了一只烟囱,只要稍许搧儿下,炉火很快就烧旺了,关键在于这只烟囱起了很好的通风作用。所以,一般工一的烟囱都造得很高,造成良好的通风条件。
火车上也有锅炉,为什么烟囱却很低昵?
火车茨驶在祖国辽阔的人地上,沿途要通过许多桥梁、山洞和其它建筑物。如果火车的烟囱很高,就会造成事故。而且高烟又会增州火车行驶的阻力。因此,无论是哪种类型的机车,它们的高度都不得超过4.8米,
火车头的烟囱既不能做得很高很高,但通风又要求很好;人们就特地为火车设计了一种特殊的锅炉,它与普通锅炉不一样。普通锅妒是立式的,火车的锅炉却是卧式的。这正一个人卧着比站着所占的空间高度是要低得多了。人们又把火车的烟囱分为两段,一段露在外面,叫做外烟囱;64
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誉
还有一段藏在烟箱里,叫做内烟囱,内外烟囱连接成一体。
虽然火车烟囱的实际高度,要比我们所看到的高一些,但它的总高度仍然是比较低的。烟凶低了,会影响炉子的通风吗?
为了解决这个问题,就使汽缸里的蒸汽(即废气)利用
清
“内烟囱”下面的…只喷气口排出,经过烟肉,发出一阵“轰、轰、轰”的声音,随后我们便看到了一团团白烟。由于废气喷出时的速度较快,造成内烟囱周围暂时的真空,这样,就把火箱里的黑烟吸了出来,形成良好的通风。这种通风,叫做强迫通风。如果火车速度越快,排出的废气就越多,火箱里的通风也越流畅,这样火势就更加旺了。所以,火车的烟囱虽然比较低,却也能使煤炭充分燃烧,产生强大的蒸汽,推动火车飞快的运行。
煤585平t
废气管
⊙
废气
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火车为什么要排气、放水?
蒸汽机车是靠锅炉里的水加热后,蒸发成汽,由蒸汽来推动活塞,使车轮飞快转动的。
但是,我们会经常发现:无论是火车头在连结车箱以前时,还是火车在中途进站时,都会从它的锅炉两侧放出大量的汽和水。甚至火车刚开动时,也会有排出一股强烈的汽和水的现象。这么宝贵的蒸汽为什么要放掉它呢?
假如我们盛满一缸水,放些日子,缸底就有不少沉淀物,这是因为水里有杂质的缘故。那么,一台蒸汽机车(客车)从上海到南京305公里,往返-次就需要用水100吨左右,这100吨水蒸发后,其中的杂质就大量沉淀在锅炉下部。机车是日以继夜地在铁路线上奔驰的,要等火车连续运输了近一万公里以后(约半个月左右),才熄火、清洗、检修
一次,在这一万公里内消耗的水量中,沉淀物就很多很多,附吸在锅钣上的杂质就是水锈。这些沉在锅底下的或附在锅钣上的水锈,对于蒸汽机车的蒸汽升腾、节省煤炭燃料都有很大影响,严重的甚至会烧损锅钣,使机车不能使用。铁路是发展国民经济、巩固国防、加速社会主义建设的重要工具,为了保证火车安全、准时行车,就必须及时排除锅炉中的污垢。
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◆
用什么办法能及时清除附吸在锅钣上的水锈呢?铁路工人就在水箱内加“化学软水剂”,然后用泵打入锅炉内,锅水中的各种杂质沉淀时,就不再附在锅钣上。同时,在锅炉最低部装上一个“放水阀”,当火车运行一段时间后,把放水树打开,大量的泥浆、杂质就随之而排出,这就是我们常见的放水现象。
那么为什么又要排气呢?排气一般都在火车刚开动的时候。开车时,驾驶员打开气门,让高温蒸汽进入汽缸,推动活塞往返运动,而这时汽缸里冷却了的水,会阻止活塞往返运动,使列车速度不快,甚至严重的会把汽缸盏顶掉,或将摇杆憋弯。所以随着列车的起动,就必须把汽缸里冷却了的水排完。这就是我们常见的排气现象。
看起来排气、放水是浪费热水,懂得这个道理后,就知道这对于提高蒸汽效率,节约用煤,延长锅炉寿命,保证火车安全高速行驶,都是有很大好处的。
火车为什么能准确地停下?
我们知道,一件运动的物体,要使它停下来,就得费一定的力。这件物体运动得越快,所费的力也越大。车辆的刹车,其实就是用-一种力量克服车辆的动量,使车辆停止运动。同时,物体的动量的大小,跟物体的质量和运动的速度
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的乘积成正比。比如有两辆行驶速度一样的卡车,一辆是满载货物的重车,另一辆是空车,刹住重车要比刹住空车树难些,因为重车的动量比空车的动量要大。
长大的火车不仪是身子重,而且速度快。单是火车头的重量就将近200吨,它还要牵引十几节客车或几十节货车,一般的蒸汽机车,牵引3,500多吨货物,每小时还要跑
六、七公里,客车要跑90多公里。在这样大的重量又跑得这么快的情况下,怎么能使它准确地停在车站的规定目标呢?
这是因为火车有一套复杂的刹车装置,叫做“自动空气制动机”,这种制动机,在火车的每节车厢底下,装有一套刹车装置(如图)。
eな
自湖空气制动机
阚瓦压策车轮
闸瓦放松
등동등
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火车头上的“空气压缩机”,把大量空气吸入风缸里,通过制动管送入每个车厢底下的副风缸里储藏着。当司机需要刹车时,只要在火车头上移动“制动阀”的手柄,将风缸里的压缩空气排出去,使压强下降,这时,制动装置就使闸瓦压紧车轮,施行制动。制动力的人小,根据司机将制动管的风压排出多少而定,排出多,制动力就大,排出少就小。因为每节车厢的制动管全部连结在一起,所以,火车无论牵引
●
多少节车厢,司机都能控制整个列车的制动力。另外,因为火车是排风刹车,这样只要在每节车厢里装个“排风阀”,遇到意外情况,列车长或列车员地都可以打开“排风阀”,使整个列车停下。
光要火车停下是比较容易的,但如何停得准,这才不容易呢!这长大的火车,要把每节车厢制动管的风压排出是需要一定时间的,排风量越大,这个时间也越长(一般客车儿秒至十几秒钟,货车要几十秒钟)。在这个时间里,车轮还没有起制动作用,等到起了制动作用,将高速列车停下,这就需要一个相当长的距离,一般的计算,随列车速度不同,从开始制动至全部停下,需要800一1,000米,紧急刹车也需要500米左右。
因此,要使火车停得推,必须在停车目标以前的一定驻离就开始刹车。但每一趟火车的牵引吨位不同,速度也有快慢,钢轨有上坡道、下坡道,天气有晴雨,气候有冷热,这
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些都会对火车的停车距离发生很大变化。所以,火车司机要掌握好停车日标,首先必须树立全心全意为人民服务的思想,对技术精益求精,要熟悉每个车站的地形,熟记每个车站的刹车目标,在不同的情况下,能够正确使用制动机,使长大又高速的火车,准确地停在规定的地点。
火车汊有方向盘,为什么能拐弯?
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就是轨道能控制车轮的道理。
火车的轮子与其他车轮不同,它的最外面-一圈叫“轮箍”。“轮箍”上有-~圈高出部分叫做“轮缘”,火车上车轮的
和
“轮缘”始终是嵌在两道
倾斜
平行钢轨内侧的。当火
轮缘
车彳行至弯道时,因离心
轮箍
作用,便弯道外侧车轮的轮箍紧贴钢轨,这时,外侧钢轨给轮缘一种侧压力,即向心力,追使车
轮循着钢轨行走。我们再仔细地看一看火车的轮箍,就会发现在轮箍与钢轨的接触面上,是有斜度的,靠外侧倾斜/10,内侧倾斜1/20;这样在:同-一轮子上,就形成了一部分是“大轮”,另一部分是“小轮”。当火车进入弯道时,由于车轮紧靠弯道外侧,这就形成了“大轮”走弯道外侧钢轨,“小轮”走弯道内侧钢轨。这正象一列横队转弯时,外圈的人步子走得大一点,内圈的人步子走得小一点,就能同时整齐地转过弯来。正因为火车车轮的“轮箍”有个斜度,所以能使同·车轴的两只车轮顺利地通过弯道。
在直道上,两侧车轮都正压在钢轨上,加州上火车的重心低,火车高速运动时,就能使车轮的中心和钢轨的中心保持
一致。
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我们再看看火车头的车轮,为什么有的做得很大,有的做得很小呢?由于这些轮子的作用不同,大小也就不一样了。最前面的一对或二对较小的轮子,叫“导轮”,顾名思义,就是说这·两对轮子是起引导作用的。中间几对大轮子,叫“动轮”。后面较小的轮子,叫“从轮”(也有不用“从轮”的火车)。“导轮”和“从轮”都设有转向架,它可以不受车架的限制而自由转向。当机车在直线上运行时,转向架的中心线与主车架的中心线一致。在弯道上行驶时,因车轮靠向弯道内侧,转向架就带着中心盘转向弯道内侧,这时转向架的中心线与车架不在一直线上,就可利用复原装置将主车槊前端导向内侧,使机车沿着曲线转向,待通过弯道后,又利用复原装置的复原力,使转向架恢复中心位置。因此火车不论是在直道上或弯道上,都能既快又稳地高速前进。
套在轮子外面的“轮箍”,是一种特殊钢材所制成,解放前一直是靠进口的。解放后,我国工人阶级在伟大领袖毛主席的英明领导下,发扬了“自力更生”、“艰苦奋斗”的革命气概,在短短的十年左右时间,就在马鞍山钢铁成批生产了,不但在数量上,而且在质量上都远远地超过了资本主义国家。
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电力机车为什么能爬高坡?
从宝鸡到成都有一条构通我国叮北和西南的交通要道
一宝成铁路。其中有一段线路,就筑在秦岭之上。这里地势高、坡度大,火车到这里,得由电力机车牵引着车车皮爬坡越岭。这是为什么呢?
原来机车牵引列车上、下坡,和自行车上桥下桥的道理差不多。我们骑自行车上桥的时候,比在平道上行驶要费力得多,而且速度很慢。这是由于桥面的斜坡对自行车产生了一个附阻力。下桥时的情况恰恰相反,桥的斜坡对自行车又产生了一个附加推力,这时我们根本不需要用力,本子也会随着桥而斜坡飞速前进。了解了这一点,就可以懂得,机车在爬高坡的时候,必须有一个比在平道上行驶时更大的牵引力,以克服桥面斜坡对列车所产生的附阻力;下坡时又要有一个安金可靠的制动机构(刹车),才能保证行车安全。
蒸汽机车的牵引力是由锅炉蒸汽的热能转变为机械能而产生的,并且受到锅炉蒸发率(即锅炉每平方米受热面积所产生的蒸汽量)的限制。如果蒸汽机车的功率过高,它所裙要的蒸汽压力,超过了锅炉的标推压力,就要严重彪响行车安全。因此,蒸汽机车上坡时,功疼不能增加太多,只能
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靠降低速度来得到较大的牵引力。显然,要爬过秦岭这样的高坡地带,蒸气机车就不太适应了。同样,用内燃机车爬高坡,中门它的牵引力要受柴油机功落的限制,大量消耗燃料,缩短机器的使用寿命,所以也不能胜任这项工作。看来要元成爬高坡的任:务,只有电力机车的本领最高。
深
电力机车的牵引力,是通过牵引电机,把接触电线网传来的电能,转变成机械能。而且这种电机有这样的功能:当机车爬坡时,既可以在功率不变的情况下,用降低车速来加大机车的牵引力,又能增大输入电流,在短时间内产生很大的功率,保持较快的速度冲过坡道。同时在下坡时,机车又通过一个特殊的机构,使牵引电机转变成发电机,把坡道对列车产生的附加推力(即机械能),转变为电能,输送回接触电线网,实际上起到了很好的电气制动作用,从而减低了列车下坡速度,保证了行车安全。
但是,电力机车也有不足的地方,例如沿途要配备发电厂、高压输电线、接触电线网和许多牵引变电所,线路设备74
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复杂,不利于备战需要,而蒸汽机车无论在线路设备和养护方面都比较简单,使用价值比铰高,在我国铁路运输线」:发挥着重要作用。
为什么汽车大都是用后轮推动前轮?
假若你对汽车很感兴趣,并且已经仔细地观察过的话,恐怕会提出这样一·个问题:“汽车发动机既然装在前面,为什么不直接带动前轮,而要通过一根长长传动轴去带动后轮跳?”
确实,要是发动机直接驱动前轮,那不仅可以省去那根长长的传动轴,而且还可以使汽车的重心降低,行驶时更加平稳。但知果这样做,同样一炳汽车它的最大牵引力就不及后轮的驱动力大,而且爬坡的能力也较小。
因为汽车的最大牵引力,是取决于驱动车轮与地面的附着力的大小,附着力大,最大牵引力也大;面地面附着力却又与驱动车轮上的载重量成正比。究竟用哪一对车轮来作驱动轮,就只要看看哪对车轮的载重量大就行。通常,压
负重
路着力天>附力
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在汽车前轮的重量约占总载重量的三分之一,后轮在某些情况下甚至要负荷四分之三的载重量。所以,常见的汽车、卡车,大都是驱动后轮,也就是用后轮推动前轮的。也许你会问:“在设计时,为什么不让前轮的载重量大于后轮呢?”
当然可以。但是那样改计的车子,在行驶的速度娜快时,车上的物体由于惯性的作用,一时还来不及跟上车子的
速度,这样车子运动得较快,物体运动较慢,物体相对于车子来说,是向后移
里包后程
动了,因此前轮的载重量自动地移向后轮。在爬坡时,车身倾斜,物体由于重力的作用,要向车身后部
移动,这也使得前轮的载重量移向后轮。再说,乘客或货物所加的重量住往也更接近后轮。假若用前轮驱动,同时又要转向,这样汽车的行路机构会变得更加复杂,不便于驾驶。
那么,是不是说前轮驱动的汽车就没有了呢?不是的。前轮驱动,后轮转向的汽车也有的;还有前轮、后轮同时驱动的也有。醬如,军用的吉普车农业上用的某些轮式拖拉机,为了获得更大的牵引力以适应各种坎坷、泥泞的道路,就是用前后轮都能驱动的车子。76
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为什么汽车在利车时一定要刹住后轮?
假如有人问你,汽车刹车时,是刹住后轮呢,还是刹住前轮?也许你一时会回答不出来。
你不妨仔细看一下汽车的刹车过程,就会发现汽车刹车时,总是刹住后轮的。
汽车的发动机一般是驱动后轮的、司机一开动发动机,发动机就立刻带动后轮转动起来,后轮在地面上滚动以后,前轮方才跟着转动,整个车身也就往前行驶了。前轮的任务是支持车身的平衡,以及引导汽车前进。前轮跟同机手中的方向盘是连在一起的,司机把方向盘朝右转,前轮就朝右编;方向盘朝左,前轮就朝左编。由于汽车的前轮和后轮职责不同,所以它们的名称也不同:前轮叫导向轮,后轮叫驱动轮。
快速行驶中的汽车,一旦遇到紧急情沉必须立刻停住的时候,如果汽车的刹车是装在前轮上的,那么,即使轮停住不转动了,后轮还在向前转动,由于惯性的缘故,它会强迫车身向前冲,在这种情况下,车身后部要跳起来,甚至整个车身会以前轮为支点向前翻倒。你看,这有多么危险啊!