用气球抵挡洪水!

鲍海飞 编译释 2012-12-11

绝非痴人说梦，绝非异想天开！看看，已经有人在行动了！

飓风‘桑迪’来袭，纽约城里顿时乱作一团。最糟糕的是，飓风携带着大量的雨水一股脑地从通气孔和地铁入口处涌入地铁内。洪水越积越多，在地铁管道中越来越高，顺着管道就要将整个地铁淹没！眼看洪水就要冲入另外一个隧道，就在这时，在一个弯道处，随着几声沉闷的重击声，一个重达900公斤的高强度纤维纺织物从地铁的墙壁上跌落下来，然后它开始膨胀。就像一个巨大的气球一样迅速膨胀起来，只在十几秒内，就将整个直径为5米的地铁隧道封闭起来，洪水被严严实实地封闭在另一侧。这是一个虚拟的地铁中如何防止洪水等袭击的画面。但是真实的情况是，纽约的地铁在这次飓风的袭击中进入了不少水，而这样一个像气球一样的‘空气塞’用来抵挡洪水的装置也正在研究和实施中。

该‘空气塞’最新的充气实验是在大约三分钟的时间内完成，该装置用来抵御真实地铁等管道中即将发生的灾难-比如恐怖袭击或者类似飓风‘桑迪’带来的暴雨袭击之类。在十月份的飓风‘桑迪’中，狂风携带将大量的雨水灌入到纽约地铁的系统中。‘该装置的目的就是为了抵御交通系统中的洪水，’美国家园安全科学与技术指导部的一位负责该项目的负责人说(the goal is to provide flooding protection for transportation tunnels, the project for the United States Department of Homeland Security’s Science and Technology Directorate)。这个主意非常简单。不是用金属防水门或者其它昂贵的结构来重新给地铁管道安装，而是采用相对便宜的充气塞来抵挡洪水。但这要求充气塞必须要有足够高的强度、耐用，同时需要快速安装以及简单又安全的启动，这些都是该工程中的难题（The idea is a simple one: rather than retrofitting tunnels with metal floodgates or other expensive structures, use a relatively cheap inflatable plug to hold back foodwaters. But developing a plug that is strong ,durable,quick to install and foolproof to depoy is a difficult engineering task）。水很沉重，压力很大，因此，这不是简单填充一个气球来填满一个空间而已。这个‘空气塞’必须抵挡得住它后面的水的压力。该想法已经实施五年了，但是仍然需要几年时间来进行设计和实验。如果该方法可行，那么它将在全国的地铁系统中进行安装，每个造价400，000美元。

最初的工作是在2007年由西弗吉尼亚大学的Ever J. Barbero教授开始研究的，他专门从事如何将先进材料应用到工程中去，他受政府部门‘家园安全科技管理会官员的委托’，‘寻找一些不同寻常的方法来保证水下地铁系统，一旦在遭受如恐怖炸弹袭击破坏时，能够及时阻止大水的泛滥扩散（work on the pulg began in 2007, after EverJ.Barbero, a West Virginia Uni. Professor whose specialty is the use of advanced materials in engineering, was contacted by a Homesecurity official looking for unusualideas on ways to keep a subway system from flooding if an underwater tunnel were breached- by a terrorist bomb, for example）’。

据其中的一个博士回忆说，他们就是要在隧道中放置一个空气袋。到目前，整个项目已经大约花费了8百万美元。最初的实验采用的是一种叫做Vectran的单层材料做的气体塞，该材料是从液晶聚合物中纺丝获得的，具有高强度、质量轻等优异性能，但在2010年的一次加压试验中失败。而在Delaware，有一个专门制造高强度的类似宇航服柔软结构的叫ILC Dover的公司，研究人员利用包含纺织的Vectran条带来制造一种有三层结构的‘空气塞’。研究人员说：“这需要时间来计算出‘空气塞‘将如何应对这么大的压力来工作，同时研究人员也要花时间来理解一个地铁系统，其中有哪些限制因素”。地铁通道中到处都是油腻腻的、还有尘土和老鼠。“我们试验过，把Vectran条带放到隧道中去看老鼠是否啮噬，结果，Vectran条带安全无恙。同时，还要考虑一些障碍物，比如，铁轨，带电的第三根铁轨，管道、安全道，所有这些都会在隧道壁和气体塞之间产生间隙，大部分这些障碍都可以通过改进一下隧道结构来帮助进行安装空气塞，当这个空气塞充满气的时候，它大约有十米长。”

因此，这样的空气塞就可以防止管道被破坏。飓风‘桑迪’表明洪水泛滥可能会以各种不同地方出现，比如从通风口，或者站台入口处等涌入。其中，Barbero’s博士最初的主意是在一个轨道的车上安装这种空气塞子的装置，这样按照不同的需要就可以随时送到发生地。但被安全部门的官员给拒绝了。后来，他们还是采用了永久的安装方式：将空气塞折叠起来固定放到地铁墙上一个长长的装置内。一旦有信号触发，该装置将像降落伞背包一样打开，然后空气塞打开开始充气。至于涉及到降落伞似的结构，一定要正确折叠，如果折叠错了，就不能正常工作了。至于这个东西，就像汽车中的防撞气袋，你依赖于它，你也不想它，你可能从来不使用它，但是你需要它，它就放在那里，一旦需要，它就立即工作。

真是有趣，一个‘气球’也可以用在科研和工程中。工程和科研本来就是分不开的。科研中，丰富的想象是必不可少的，有时候，即使是稚嫩的想法也会在工程中有大用途，展现出事物之间自然完美的融合。

这是一个多么有趣的想法，又是一个多么实际的研究与工程案例！大道至简！

目前，我们国家也在大量修建地铁，看样子，类似这样的安全防护系统，我们是不是也需要考虑研究家或者建设了！

资料源自：用气球抵挡洪水!Holding back floods with balloons，《China Daily》（Sunday,Dec,2,2012,转载New York Times）