大海的燈塔是如何建造的?
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喔,這個問題說起來也簡單也複雜。
對航海者來說,燈塔一度是非常重要的導航設施,雖然早在公元前人類就已經開始構建燈塔,但當時的燈塔技術上還非常落後。由於施工手段的限制,彼時人們還無法離岸的遠洋水域建築燈塔,所謂的燈塔一般都構築在海岸邊或者離岸邊不遠的島嶼上,著名的世界七大奇觀亞歷山大燈塔即坐落在埃及亞歷山大港附近的法羅斯島上,它的形制也非常簡單,就是一座115-150米高的方塔,在白天,它使用一面金屬鏡反射陽光,夜晚就在金屬鏡前點燃火盆(燃料應該是植物油脂),方便船隻在規避海岸並找到港口的位置。
這種海岸或者近岸燈塔的建築過程,說白了和蓋房子是一樣的,細節就不表了。有些近岸燈塔還結合了炮塔碉堡的功能,從外形上看可能更像一個有塔樓的普通房子。
此後的近兩千年里,燈塔的運作方式一直沒有發生太大的變化,但人類對航洋的開發和利用卻愈發深入與頻繁,踞守在岸邊的燈塔並不能為深海航行的船隻提供保障,油脂和木柴的微弱火光也無法投射的更遠,許多船隻在遠離海岸的暗礁失事,也有許多船隻在惡劣的天氣下苦苦尋覓港口,這都對燈塔的技術升級提出了迫切的需求。
傳統的燈塔構築在岸邊,僅能在船隻靠岸時發揮有限的作用
在英吉利海峽西側的普利茅茨港外海22KM處有一個小礁盤,激流在此沖刷後往往形成大小不一的渦旋,故而得名渦石礁,幾百年的時間裡,這個小礁盤吞噬了數不盡的船隻,為了指引過往船隻躲避,英國人決心在此建立人類史上第一個真正意義上的離岸燈塔。1698年,第一座純木質結構的渦石燈塔開始興建,結果僅僅在5年後就被巨大的海浪衝垮,1708年又開始以木質和鋼材修建第二座渦石燈塔,1755年又毀於火災,1759約翰.史密斯主持開始修建第三座渦石燈塔,為了抵禦巨浪,首次使用石頭+混凝土為材質,又採用了類似廣州小蠻腰塔的外部造型來減緩海浪衝擊,這就是建築史上非常著名的斯米頓燈塔。
這類燈塔的建築,其原理也並沒有大家想像的那麼複雜,但是由於是海洋施工,受到環境影響很大。早期的離岸燈塔,一般都是選擇有漏出海面的礁盤處,因為礁石堅固的質地,深挖地基顯然是不可能的,所以一般會才用鑽孔打樁的方式,然後燈塔直接從基座上往上壘。有的礁石在漲潮時會被海面吞沒,那麼地基的構築就需要在落潮時抓緊進行。而如果礁石是常年無法漏出海面的暗礁,就很少會構築燈塔,而且採用燈光浮標,這個更簡單,直接拖過去就行了,缺點是效果沒有燈塔那麼好。
建造中的第三座渦石燈塔——斯米頓燈塔
被大西洋肆虐的海浪拍打的第三座渦石燈塔——斯米頓燈塔
由於渦石礁被海浪沖刷的不太牢靠,第三座渦石燈塔後來也被拆除(左側只剩半截那個就是),1879年又修建了第四座渦石燈塔並一直使用至今
相對於「塔」這一形式而言,燈塔所用的燈才是最核心的部分。傳統的燈塔所用的光源是動植物油脂(西方世界捕獵了大量的鯨熬制鯨油用來照明), 火盆放在水銀液面上以保持穩定,常駐燈塔中的工人以發條驅動火源後方的鏡子勻速轉動,使得火光投送到各個方向。在1782年,艾米.阿爾岡發明了阿爾岡燈,就是以一個玻璃管罩住火焰,讓火焰可以穩定的充分的燃燒,這就解決了火光飄忽不定又閃爍的問題,採用了這種燈管,火焰的亮度可以提升6-7倍。光源穩定之後,工程師們又把火源後邊的鏡子換成了火源前方的凸透鏡,這樣投送的距離就更遠了。
不過接著就有一個問題出現了,巨大的凸透鏡製作成本高,重量很沉,驅動它的機械結構就更沉,不僅不方便轉動,有些小燈塔也很難承載這個負荷。法國物理學家奧古斯汀.菲涅爾通過一個巧妙地發明解決了這個問題——菲涅爾透鏡——它最大程度的保留了凸透鏡折射平行光的性能,又極大的降低了結構重量和製作成本,從此成為了燈塔、以及以後的相機閃光燈的標配。
菲涅爾透鏡和常規凸透鏡對比
一個標準的菲涅爾透鏡燈罩
手機閃光燈就是採用了典型的菲涅爾透鏡
19世紀後半葉,人們發現了乙炔這種氣體可以發出極為白亮的光,不過乙炔卻有一個致命的缺陷,那就是容器稍微磕碰一下就極易爆炸,這個時候,對現代燈塔影響最為深遠的一個人——瑞典發明家尼爾斯·古斯塔夫·達倫 登上歷史舞台了,他先是把乙炔溶解在丙酮里,然後高壓灌注到一種內部呈微孔狀結構的特殊儲氣罐里,一舉解決了這個問題;他又發明了一種快速開合的閥門,可以讓儲氣罐每隔幾秒釋放一次乙炔,讓火焰人為的發生「頻閃」(即能引起注意,又可以大幅度降低氣體消耗);最為重要的發明是日光開關,在沒有感測器的那個年代,達倫巧妙地利用了熱脹冷縮的原理,安裝在真空玻璃管、被漆成黑色的金屬棒在被陽光照射後膨脹,擠壓槓桿關閉氣體開關,在夜晚或陰雨天金屬棒收縮,槓桿隨即打開氣體開關並自動點火(真空玻璃管有效的排除了氣溫對熱脹冷縮的影響)。有了達倫的這三個發明,遠洋燈塔就完全不需要工人常駐值守,原來巨量的燃料消耗也急劇下跌了97%!燈塔可以建的更小(不需要建工人住所和配套設施),維護成本可以降得更低(不需要頻繁補充燃料,不需要支付工人工資):1907年,瑞典的一個遠洋燈塔的建造成本從20萬克朗下降到了9000克朗,一年的維修費用從2萬5千克朗下降到了60克朗。鑒於達倫在工程製造領域研究和應用上的偉大成就,瑞典皇家科學院決定授予他1912年的諾貝爾物理學獎,然而戲劇性的是,在獲得諾貝爾獎之前兩個月,達倫在一次事故中受傷失明,被海員們譽為「恩人與明燈」的他卻只得在黑暗中度過餘生。
離岸燈塔的生活之艱辛異乎尋常,達倫的三大發明使得無人值守燈塔成為可能
尼爾斯·古斯塔夫·達倫
在此後的一百多年裡,燈塔的光源又發生了幾次變化,比如用了電弧光燈,以及用更敏銳的感測器替代了達倫的日光開關,還有的燈塔利用控制開關控制自己燈光的頻閃頻率,創造出屬於自己燈塔的獨特「指紋」,這樣在有多個燈塔海域,船隻可以通過特定的頻率辨認出自己看到的是哪座燈塔。
當然了,雖然燈塔技術以及日趨完善和成熟,但新的導航技術也在發展,比如GPS,AIS和雷達之類的,燈塔發揮的作用越來越有限,有些老燈塔逐步被廢棄,現在新建的燈塔也越來越少了。
最後分享幾個燈塔:
火地島燈塔,位於南美洲最南端,可謂天涯海角
青島奧帆中心情人壩燈塔,算是我國境內比較新的燈塔
愛沙尼亞KOPU燈塔,自1531年使用至今
海浪不停,整夜吟唱
孤獨陪著我守望
忐忑徘徊,執著等待
我要穿越過這海
燈塔的光,劃破濃霧
那屹立不變的愛
忽然領悟,銘心刻骨
勇敢的放聲痛哭
那高票回答也沒寫咋蓋的啊?
難的就是地基和海上施工,其他都還好。
跟蓋樓差不多,不過筒壁預製的,能預製的基本都預製,地基不一樣了,類似於樁基礎,鋼管樁或打孔灌樁,墩台沉箱,挖土換沙,剩下跟樓差不多。頂上有鍍鋅燈籠,內部是旋轉樓梯,發電機預留位,基站預留位,氣象預留位(有的沒有)。
我沒蓋過,家中老人口述,我幫著寫下來了。
海洋工程多數是慘烈的事故導致的,亞歷山大燈塔是一次港口的國王迎親公主遇難導致的
蘇聯有核子為能源的燈塔從北冰洋到日本附近
首先要有海岸,然後要緊臨燈塔的港口地區,生產力夠多然後派個建造者就可以錘了,當然,如果你是秦始皇你能錘的更快些。。。
首先,你要有一艘船,名字叫「五月花」號當然我覺得「菊花號」也不錯,然後帶著一群教徒(至於什麼教徒你自己號召了,飛天神面啥的都可以,關鍵是得有信仰!這樣戰鬥力高),到一塊無主之地,然後和當地土著愉快的唱唱歌,喝喝酒,剝剝人家頭皮,並把這麼有意義的一天叫做「感恩節」。然後開始從土著那搶錢,搶地,搶娘們,接著心安理得的宣布這個地方屬於偉大的xxxx了,再接著慢慢種地,人不夠就去非洲船一些黑叔叔過來,然後再和原來的母國打一場抗稅,不,是獨立戰爭,發表一個獨立(抗稅)宣言,這時你離在大海上建一個燈塔的目標不遠了!對了最好再讓什麼友好國家送個火炬女神雕像,燈塔沒建起來前有個火炬也是很好的嘛!再接著就是接著欺負欺負土著啦,把他們一股腦趕到保留地,同時搶搶隔壁家國家領土啦,搶不過就文明點贖買,贖買行不?!再然後你還需要一場內戰,吶,內戰理由我都給你想好了,叫做「黑叔叔解放戰爭」,挺好的是吧!打完這仗就離燈塔建成更進一步了,當然別忘了在啥屯子發表一個《xxxx屯演說》,這個很關鍵哦!建燈塔,光打戰還是不行的,經濟建設還是需要的嘛,所以你還需要船一些人幫你修鐵路,同時還得出台一個《排修鐵路那幫子人法案》,太棒了!離燈塔建成又進了一步!!!
再再然後的故事很長,慢慢再寫吧,工頭喊著上工了,好了,要記住一點,燈塔不是一天建成的!
有坐底式、自升式、半潛式和船式等4種.
真精巧,在沒有電子設備的蒸汽時代
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