盾構機的發明靈感從蛆而來？中國如何突破國際封鎖？現狀如何？

它身長數十公里，形式列車，可是它的工作環境是在地底下。它有著一個無比巨大的鑽頭，可以在幾天之內挖出一條隧道。它素有“鋼鐵蚯蚓”之稱，是目前世界上隧道施工的主要裝備之一。它有大國重器之稱，目前世界上能自主研發它的國家只有中美日德這四個國家。它就是中國目前領先世界的機器，盾構機。關注國之重器，聚焦前沿科技，大家好我是柚子，歡迎來到本期柚子說科技。盾構機那鮮為人知的發明歷史你知道嗎？盾構機的發明靈感竟然來源於一個令人討厭小傢伙。那個小傢伙的名字叫船蛆。那麼為什麼這個小傢伙會令人討厭呢？這是因為船蛆吸附在船底，而且密密麻麻。因為在以前航海大多數是木質船。所以經過這些船蛆的腐蝕，這些傳遞過不了多久就會出現一個個大大小小的洞。而這些洞就令人傷透了腦筋。人們只能用定時清理船底的方法來對付船蛆。船蛆是可以食用的。所以各位吃貨小夥伴們，可以不妨大膽嘗試。言歸正傳。在18世紀末，英國人計劃在倫敦地下修建一個橫貫泰晤士河的隧道。那當時的技術條件有限，修這樣一個規模如此之龐大的海底隧道，幾乎是不可能的。1798年泰晤士河的隧道進入施工階段。而當時參與施工的法國工程師布魯諾爾一直惦記著隧道的工程技術問題。然而一個偶然的機會，布魯諾爾發現了一種生物叫船蛆，並且他了解到船蛆有兩個紅吸管進行吸水和排水。當時哥倫布航海到南美洲的牙買加時，就因為船蛆的災難不得不停靠在牙買加的一個小島。可見這個小傢伙的威力之大。然而就是這些讓航海家們非常頭疼的生物，卻給布魯諾爾帶來了靈感。空閒之旅，布魯諾爾仔細觀察船蛆在船體中的鑽洞行為。並且他還發現城區會從體內分泌一種液體，形成保護殼，以應對在鑽洞時發生的危險。於是布魯諾爾從這個現象中獲得了靈感。之後布魯諾爾提出了盾構掘進隧道的原理，並且獲得了英國的專利。這就是開放式手掘盾構的原型。時間來到1818年，布魯諾爾完善了盾構結構的機械系統設計，採用了全斷面螺旋式開挖的封閉式盾殼。於是他的盾構機就問世了。作為一個專業的工程師，布魯諾對自己的盾構機信心滿滿，儘管當時有很多領域的權威工程師質疑他。1823年，布魯諾爾擬定了倫敦泰晤士河兩岸的另一條道路隧道計劃，並製成了世界上第一臺盾構機。什麼是盾構機介紹完盾構機的發明歷史。現在就讓我們從專業角度上簡單講一講盾構機到底是什麼。盾構機是一種使用盾構法的隧道掘進機。盾構的施工法是掘進機在掘進的同時構建鋪設管道的支撐性管片，而人們通常把這些管片稱為“盾”。而在國際上廣義盾構機也可以用於岩石地區區別於敞開式隧道掘進機。而在我國，我們習慣上將用於軟土地層的隧道掘進機稱為盾構機將用於岩石地層的稱為TBM。不過他們倆都可以被統稱為盾構機。盾構機的工作原理很簡單，你可以把它理解為一條蚯蚓，它前面的鑽頭在迅速地鑽土，並且把土吞進“肚子”裡。而他的肚子裡會有傳送帶，把土運向後方。而這些被它吐出來的土就可以用來加固隧道。所以相比於人工挖掘隧道。使用盾構機是一種更加安全的方法。並且效率非常高。我國能獲得基建狂魔的稱號。也在很大程度上歸功於盾構機的使用。盾構機的發展史盾構機的全稱為盾構隧道掘進機，也可以簡稱為盾構，在鐵路，地鐵，公路，市政，水電等隧道工程有著廣泛的應用。然而盾構機從最初的樣子到我們現在看到的樣子，是經歷了一段漫長的歷史的。布魯諾爾發明的盾構機是手掘式盾構機，也是盾構機的初級形態。儘管這個發明震驚了當時的世界。但是依舊沒有擺脫使用人力。而現在人們也把布魯諾爾發明的盾構機稱為一代盾構機。而到後來，就迎來了機械化盾構機。這是一個盾構機演變史上的重要里程碑。第1個機械化盾構的專利是1876年由英國布倫敦等人申請的。而他最大的特點就是採用了壓縮空氣技術，並且使用機械代替了人工。所以我們把機械式和氣壓式盾構機統稱為二代盾構機。而三代盾構機的代表就是閉胸式盾構機。主要包括泥水式盾機和土壓式盾構機。泥水平衡式盾構機是透過調節泥艙的泥水壓力穩定開挖面，多餘的土以泥水方式排出的盾構機。土壓平衡式的邏輯則是透過調節出泥艙的土壓力穩定開挖面，多餘的土可以從出泥艙排出的盾構機。而現在我們看到的盾構機就是四代盾構機。大直徑，大推力，大扭矩以及高智慧化結合成為主要特色。現在的盾構機都裝有高精度測量和導航系統，可以動態顯示當前位置相對隧道設計軸線的位置偏差，確保盾構機沿著正確的方向進行挖掘。中國盾構機的發展中國之所以能被世界稱為基建狂魔。是因為中國的工程效率之高，質量之好。然而這些工程都大多都躲不開挖掘隧道。在沒有引進盾構機之前。隧道都是靠人去挖的。然而這種人工的方法費時又費力，並且傷亡率很高。 在20世紀90年代。中國從德國引進了兩臺掘進機來挖掘鐵路線上的隧道。當時引進的價格是3。8億人民幣一臺。但在當時1997年的時候，我們國家的經濟實力落後。當時整個國家一年的收入就有8000多億元。而這兩臺掘進機就佔了總收入的千分之七。這個資料看著不多，但是對比當時的物價。你就能感受到引進掘進機可是花了大價錢的。然而當時的隧道挖掘工程的時間非常緊急。於是兩臺掘進機就進行全天候工作。但是機器用久了都是會出毛病的。當兩臺掘進機罷工的時候，我國只能從德國花高價請工程師來維修。然而對於德國人，他們會因為各種原因而進行休假，根本不管工期是否緊張。並且在維修的時候，不允許我國工程師在場，對我國實行嚴格的技術保密。於是在這樣的背景下，我國決定自主研發盾構機。然而盾構機的發明是對於當時中國科技要求很高的工程。由於不同種類的盾構機對於地形有著不同的要求，並且盾構機還涉及到土木，機械力學等多個領域。所以當時國際社會就嘲笑中國，說中國根本就研究不出盾構機。但是國際社會忘了中國人是非常團結的，是可以集中力量辦大事的。儘管在國際上被技術封鎖，在國內上領域知識幾乎為零的情況下。我國還是於2008年成功研製出首臺複合式盾構機，成功實現了技術突破，而這臺盾構機的研製成功也打開了我國盾構機發展道路的大門。從這以後中國盾構機的發展一路高歌猛進。在2010年，中國生產出大直徑斷面的盾構機，並且在世界上領先。2013年我國接著研製出了首臺大型的矩形斷面盾構機。而這臺盾則運用於城市隧道的挖掘和地下停車場的建設。2016年7月17日，中國研發出世界第1臺馬蹄形盾構機。這也標誌著中國在盾構機領域處於世界的領先地位。2017年4月，我國接著成功研製出組合式盾構機，這臺盾構機可以適應非常複雜的地形。2018年，中國自主研製的最大直徑泥水盾構機“春風號”。在深圳春風隧道首次使用，這也標誌著我國盾構機從研發到自主生產實現了高階化，達到了世界領先的水平。2020年，世界上最大的土壓平衡矩形盾構機“南湖號”在嘉興市投入使用。可以說中國在盾構機領域已經遙遙領先於世界。而這也是對於國際上技術封鎖最好的答覆。你封鎖什麼我就研究出什麼。並且在之後我國一些大型盾構機公司成功收購了之前一些國際盾構機的巨頭公司。從而在世界盾構機市場上佔據了主導地位。儘管現在中國在眾多領域都領先於世界。但是還是有一些“慕洋犬”。他們不僅不支援中國自主研發，並且還和那些居心叵測的外國人一起來詆譭中國。中國自古就是一個自強不息的國家，從精密機床到稀土開發，哪一個不是從封鎖中走過來的？所以我認為我們不僅科技上要自強，而且同時應該在精神上也自強。國外的月亮不一定比中國的圓。他們的科技也不一定比中國的好。好了本期影片到這裡就結束了，如果大家喜歡我，記得點贊收藏關注支援一下，影片創作不易，你們的支援就是我們的動力。