书城科普奇妙的大自然:360°亲近大自然
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第81章 声名显赫的“横行将军”——螃蟹与风机固定装置

小问号

螃蟹是一种甲壳动物,不仅全身披着厚厚的盔甲,而且扛着两条大钳子,一副耀武扬威的架势,所以被人们称为“横行将军”。螃蟹是我国的特产,从辽宁到福建一带的沿海,只要是通海的江河、湖塘和水田都能找到它们的踪迹,像江苏的阳澄湖、河北的白洋淀、山东的微东湖等都是著名的螃蟹产区,从某种程度上讲,螃蟹作为美食提高了这些地域的知名度和美誉度。那么,螃蟹与海上风机的固定装置有什么联系?或者说,风力发电机的固定装置为什么要设计成螃蟹式方案?

螃蟹的知名度,不仅在于它是一种美食,而且它的洄游也非常出名。它是在波涛汹涌的江海之交的浅海区域产卵繁殖,在碧波万顷的江河湖泊中生长,最后历尽千辛万苦返回出生地交配产卵,繁衍新一代生命……它一般在水边安家,白天在洞穴里过着隐居生活,夜间才出来在水草、砾石之间觅食,依靠它那对大钳子和坚硬的盔甲来抵御敌害。

如果从仿生学的角度来欣赏螃蟹的话,它那8条腿及盔甲结构对工程中的地基固定启发最大。据《人民政协报》2009年4月2日报道,上海东海大桥风电场位于东海大桥以东,由34台巨大的白色大风车组成,东西间距500米的密度,形成一片14平方千米的海上风电示范区,装机容量达100兆瓦,通过海底电缆传回电力,可为10万户家庭提供全部用电,年减排二氧化碳相当于停驶5万辆汽车。可是,怎样让总高度超过30层楼的风机在海里稳稳地扎根呢?怎样精确地控制这400吨庞然大物完成吊装呢?中国技术专家采用的就是“螃蟹式”方案。

这也是当今仿生学成果的具体运用:首先,在海底斜着打入8根80多米长、直径1.7米的钢管,围成一个圈;接着,在8条“长腿”上浇筑一个直径14米的混凝土承台,相当于“螃蟹壳”。过一段时间后,“螃蟹”已在海里站稳,再把风机整体起吊稳稳地站到“蟹壳”上,这才完成安装任务。此外,由于有一条航道穿越东海风电场,工程专家们还为“螃蟹”设计了一套抗千吨级船舶撞击的防护装置。这套海上风机基础设施方案属于“世界首创”,是模仿螃蟹身体结构的“杰作”。

在波涛汹涌的一望无际的大海边,一架架风车不停地转动,构筑了海岸线上的一道新风景线,而那些为风车固基强本的“螃蟹式”装置,默默地扎根于地下,不为世人所知,成了无私的奉献者。

“小档案”

人类社会发展的历史,也是能源的开发和利用的历史,而每一次新型能源的开发都使人类经济的发展产生一次质的飞跃。21世纪,世界能源结构正在孕育着重大的转变,已经从矿物能源转向可再生能源。再生能源主要包括太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能等。目前,风力发电是再生能源中的佼佼者,是发展最快、商业化最广泛、经济上最适用的一种再生能源。风力发电的原理非常简单,最简单的风力发电机由叶轮和发电机两部分构成,空气流动的动能作用在叶轮上,将动能转换成机械能,从而推动叶轮旋转。如果将叶轮的转轴与发电机的转轴相连,就会带动发电机发出电来。现代大型风力发电机,单台容量一般为600~1000千瓦。据测算,2010年后,中国将成为世界上最大的风电市场和风能设备制造中心,风电装机容量将达到500万千瓦,2015年达到1000万千瓦,2020年达到3000万千瓦。