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一学生发明避震水箱 半满水箱能抗地震波 |
2009-04-30 |
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厦门一中学生黄骧和他发明的环形水箱实验平台。 （供图/厦门一中）
虽然只有18岁，但是，黄骧却比我们中的不少人想得更多，也做得更多——四川汶川地震发生后，这位厦门市第一中的学生在悲伤中思考一个超出他年龄的复杂问题：怎样才能提高建筑物的抗震能力。 令人吃惊的是，他还真的找到了一个解决方案，而且还因此得了奖。 汶川地震后开始设计 通俗地说，这位高三学生试图通过“以柔克刚”的手段，来拉地震波的“后腿”。上周，黄骧这个“消能减震的建筑环形水箱”的发明，在第六届中国国际发明展览会上不仅获得金奖，还获得展览会惟一的“最佳青年发明专项奖”。 黄骧的发明，诞生在汶川地震后。黄骧指导老师——厦门一中通用技术老师黄建通说，读高二的黄骧急冲冲地跑来找他，认为应该想想办法提高建筑抗震能力。 黄建通说，黄骧谈了自己的一些思路，例如，在建筑物下装“弹簧”“橡胶”等。但是，黄建通告诉他，已经有人这样想了，也尝试这么做了，不过，对于高层建筑来说，这些方法已被证明并不实用。 黄建通带着黄骧去书店寻找一些建筑抗震设计的书。大约十几天后，黄骧拿着自己的初步设计方案又找到黄建通。 利用水箱消耗地震能量 黄骧把注意力放在建筑物上的水箱。很多建筑物都有水箱，是用来做消防和生活用水，重量约是建筑物自重的1%。 总的来说，这位戴眼镜男生的发明的原理并不复杂——一直以来，建筑物水箱总是充满了水，如果把水减少些——只装一半的水，那么，地震来时，水箱里的水摇晃产生波浪，从而吸收消耗地震能量。 黄建通说，这其实就是“液体阻尼减震技术”，并不是黄骧想出来的，1984年就有人研究了。但是，黄骧的特别之处是，他是利用建筑物的水箱，而现有的液体阻尼减震装置都是另外附加质量，例如，日本机场的塔楼，为了避免在风中摇摆，在顶楼加了水箱，但是，单是这些水箱，就有40吨重，而且位于建筑的中上部，造成整体中心上移，如果地震来了，未必能起到帮忙作用。 除了利用水箱，黄骧的发明的另一个价值是改造水箱的形状，将其从常见的矩形改成圆柱体——环形水箱有较大的水平面积，重心也低于矩形。重心低，就意味着更加稳定。 上周，黄骧在实验室里解释他的发明，当地震来时，只装了一半水的水箱里的水形成波浪，从而产生反向位移，类似于给地震波“拉后腿”，消耗一部分能量，从而减少地震对建筑的损害。? 黄建通补充说，这类装置避免共振——每幢建筑物都有固定的频率，人们最担心的是如果建筑物的频率正好和地震波一样，那么，就糟糕了。 但是，现在，水箱里摇晃的水干扰了建筑物自己的频率，减少了和地震发生共振的机会。 黄骧说，还可以在水箱里设置非流线型的竖杠，或是圆形漂浮物，以消耗地震波更多能量。 实验平台富有说服力 怎么形象地表现这一发明是有用的呢？黄骧制作了一个实验平台，一边是矩形水箱，另一边是环形水箱，当外力开始振动时，用肉眼可以很明显地看到，环形水箱摇晃并不如矩形的厉害。 黄建通把这个设置带到比赛现场，表演给评委看，黄建通说，评委看了，一句话也没问，因为这就足够了，胜过千言万语。 在苏州举行的这一比赛，有36个国家的3700多个项目参加，只评出28个专项奖。 除了黄骧，厦门一中高三年朱达忞的“太阳视运动地平坐标定位仪”也获得金牌，这个仪器能帮助学生很容易理解太阳运动轨迹，黄建通说，一中高三老师的复习课已经用上它了。 除了厦门一中，我市双十中学获得一金，厦门六中获得一金两银，华侨中学获得两银一铜。（记者 佘峥）
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