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我们身边的高科技产品 生活中的高科技产品


目前可燃冰这种能源新宠炙手可热，但其开采有风险 。作为创造了世界首个海域可燃冰试采成功的中国，使用了怎样的高科技？“钢蚯蚓”——盾构机是地铁施工的重要机械 。你相信吗？它的发明其实和一种虫子有关 。这是什么虫子...甘肃科技馆推出的“创新赢未来”主题展，展示了航天、深海探测、工程建设等领域的辉煌成就，也解密了隐藏在重大工程中的高科技 。我以为那些高深莫测的高科技离我们的生活很远，但它们就在我们身边 。是的，技术的目的只是改变我们的生活 。
“钢蚯蚓”盾构机的秘密
【我们身边的高科技产品 生活中的高科技产品】随着地铁建设的加速，盾构机逐渐被人们所认识，但是它的诞生却和一种虫子息息相关，你知道吗？
18世纪末，英国人计划在伦敦地下修建一条横跨泰晤士河的隧道 。但是，在当时的施工技术条件下，修建这样规模的过江隧道，比登天还难！798年，泰晤士隧道工程进入运营阶段 。然而，由于各种难以克服的困难，该项目被中断 。法国工程师布鲁纳是个有爱心的人 。一次偶然的机会，布鲁纳发现了船蛆的一种无聊行为，很有意思 。
船蛆是一种软体动物，因其在木船上打洞而危害船只，故称船蛆，又称挖船虫 。这种巨型家蝇生活在坚硬的外壳中，以木材为食，用类似阀门的器官进食，并有两个虹吸管吸水和排水 。布鲁纳仔细观察了船蛆在全船的钻进行为，于是提出了盾构掘进的原理 。
那么盾构机是如何在地下钻出隧道的呢？
甘肃科技馆盾构机模型
盾构机主要由盾体、刀盘驱动、双室气闸、管片拼装机、卸土机构、后支撑装置、电气系统和辅助设备组成 。当挖掘隧道时，盾构向前推进 。在掘进过程中，旋转刀盘上的刀具用于挤压、粉碎或切割岩土 。同时，每掘进一环，管片拼装机精确拼装支撑隧道的衬砌管片，使隧道一次成型，切割出的渣土由倾倒机构运至地面 。目前，我国拥有完全自主知识产权的各类盾构机已经走上国际舞台，打破了国外盾构机垄断市场的局面 。
世界首次成功试采海域可燃冰 。
“可燃冰”已经成为能源热词 。那么，可燃冰到底是什么？是如何形成的？有什么价值？探索有哪些难点？
可燃冰是天然气和水在高压低温下形成的冰状结晶物质 。它分布在深海沉积物或陆地永久冻土中 。因为看起来像冰，遇火能燃烧，所以又叫“可燃冰” 。科学家称之为“未来的能源”，是未来替代石油、煤炭等传统能源的首选 。
2017年5月10日，位于南海神狐海域的半潜式钻井平台“蓝鲸一号”喷出一束红色火焰，这标志着我国可燃冰试采成功 。这是世界上首次在该海域成功试采可燃冰 。从这一天起，中国深海开采技术向世界展示了可燃冰开采的中国方案，同时开启了人类开采新能源的篇章 。
可燃冰应用前景广阔，但也存在风险 。如果不小心开采导致大量甲烷气体泄漏，可能会造成强烈的温室效应 。可燃冰试采成功，意味着我国在可燃冰资源开发上迈出了第一步 。
破冰船的两种破冰方法
为了探索北极，必须首先到达“世界的尽头” 。破冰船成为探险队员最重要的交通工具 。
破冰船是如何在坚固的冰面上开出一条通道的？破冰船是用于打破水面冰层、开辟航道、保障船舶进出冰冻港口或引导船舶在冰区航行的服务船 。
极地科考破冰船“雪龙2号”
破冰有两种方式，第一种是连续冲击破冰法 。当破冰船遇到冰层时，它利用船头的重量将冰压碎 。如果冰层坚实，破冰船往往要后退一段距离，然后开足马力冲上去 。如果失败一次，它就反复冲，冲破冰层 。如果有厚冰，就用重力破冰法 。破冰船用水泵给船尾的水箱注水 。随着重心后移，弓会抬高 。这时，船身稍稍向前移动，使船头停靠在厚厚的冰层上 。然后船尾的水箱抽空水，船头的水箱加满 。这样一来，原本沉重的船首，再加上船首舱几百吨水的重量，就会把更厚的冰层压碎 。
青藏铁路隐藏的高科技
青藏铁路沿线的热棒
青藏高原是世界上最高的高原，被称为世界屋脊 。它自然资源丰富，气候条件非常恶劣 。青藏铁路全长1956公里，起于青海省西宁市，止于西藏自治区拉萨市 。沿线地质条件复杂，有多年冻土带，昼夜温差大 。路面热胀冷缩，会导致路基变形，无法使用 。因此，在建设过程中，科学家们用了很多巧妙的方法，解决了青藏高原路面因日照和气压不同而热胀冷缩的问题 。
“热”是中国科学家在青藏铁路沿线创新采用的一种科技手段 。热棒为全封闭管状结构，埋于路基两侧，地下部分5m，地面露出2m 。热棒下部的液氨温度较低，可以吸收路基中多余的热量 。液氨吸热后会汽化 。由于它的体积膨胀，它会移动到热棒的顶部，热棒暴露在地面上，并装有散热片 。由于空气体的低温和蒸汽压的作用，氨散热成空气体，自身变成液态，流回管底 。热棒通过汽化和液化的循环，不断将路基的热量耗散成空气体，从而保护青藏高原冻土层的稳定 。
除了热棒，通风管也是这个路基的特殊配置 。通风管路堤可以起到隔热的作用，减少热量向基础冻土层的传递 。气温较低时，打开风门，堤身可借助空气体的流动散热，特别是冬季空气体在通风管道中流动，可有效降低地下室地温，增加地下室蓄冷量，保护地下室冻土，保证路基稳定 。
此外，由于青藏铁路经过可可西里、三江源、羌塘等国家级自然保护区，为保护生态环境，青藏铁路从设计、施工到运营维护，始终坚持“环保第一”的理念 。比如保护野生动物，铁路沿线修建了数十条野生动物迁徙通道，可可西里国家级自然保护区清水河大桥就是为此专门修建的；保护湿地，在高寒地带建设世界第一个人工湿地；为保护沿线景观，改善沿线生态环境，将建设一条绵延数千里的“绿色走廊” 。因此成为中国第一条“环保铁路” 。
文/视频掌中兰州晨报首席采访人员夏淼
图/资料图片

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