چرخ فالکرک که با توجه به نزدیکی آن به شهر فالکرک، در مركز اسكاتلند، به این نام خوانده میشود، یک وسیله بالابر گردان برای انتقال قایق است که کانال فورت اند کلاید را به کانال یونین متصل می‌سازد. اختلاف ارتفاع دو کانال در محل قرار گرفتن چرخ فالکرک، 24 متر می‌باشد که بطور تقریبی برابر یک ساختمان هشت طبقه است. محل چرخ در نزدیکی دهکده تام فور هیل واقع شده و در ماه می‌سال 2007 توسط ملکه الیزابت دوم افتتاح گردید.
طراحی چرخ بالابر:
طراحی و معماری این چرخ و سازه آن تحت نظارت و حمایت موسسه طراحی RMJM كشور اسكاتلند صورت گرفته و در ابتدا توسط شرکت مهندسی نیکول راسل طراحی گردیده است. این چرخ که قطر کلی آن 35 متر می‌باشد تشكیل شده از دو بازو که هر کدام تا 15 متر نسبت به محور مرکزی با قطر 3.5 متر امتداد دارند و شکل آنها شبیه به تبرهای دوسر است که در جنگهای قرون وسطای اروپا مورد استفاده قرار می‌گرفتند.
این دو بازو در فاصله 25 متری از یکدیگر قرار گرفته اند و دو مخزن (جایگاه حمل قایقها) در حالی كه از آب پر می‌شوند با ظرفیت80000 گالن ( 302 تن) بین آنها قرار دارند. این دو مخزن حمل، فارغ از آنکه در حال حمل قایق باشند یا خیر، همواره وزن ثابتی داشته و در مجموع 600 تن وزن دارند. این موضوع به قانون ارشمیدس بر می‌گردد که می‌گوید " هر جسم شناور به میزان وزن خود آب را جابجا می‌کند" و لذا در زمانیکه قایق در مخزن قرار می‌گیرد،به میزان وزن قایق آب از مخزن حمل خالی میشود و در نتیجه مقدار وزن مخزنها همواره ثابت می‌ماند.
این چرخ در مدت زمان 5.5 دقیقه، با صرف توان بسیار اندک،180 درجه می‌چرخد و توان مصرفی آن تنها 22.5 کیلووات است که بوسیله موتور برق تامین می‌گردد. به بیان دیگر می‌توان گفت انرژی مصرفی 1.5 کیلو وات ساعت در مدت زمان 4 دقیقه می‌باشد که تقریباً می‌توان آنرا برابر با انرژی لازم برای جوش آوردن 8 عدد کتری آب در نظر گرفت. این سیستم، تنها بالابر حمل قایق در نوع خود می‌باشد و نشانی از توانمندی مهندسی در کشور اسکاتلند است.
چگونگی عملکرد چرخ فالکرک:
چرخ به همراه محوری که در دو انتهای آن روی یاتاقان‌های مخصوص ( Slewing Bearing ) قرار گرفته اند گردش می‌كند. حلقه بیرونی این یاتاقانها روی پایه بتونی قرار گرفته و ثابت شده است. حلقه داخلی این یاتاقانها دارای چرخدنده داخلی است و به شکل یک حلقه گردنده عمل می‌کند. این حلقه چرخان بوسیله مجموعه‌ای از 10 موتور هیدرولیک که در بخش ثابت یاتاقان قرار گرفته اند حرکت می‌کند. حرکت این موتورها توسط یک پمپ هیدرولیک که بوسیله یک موتور الکتریکی فعال میشود، صورت می‌گیرد. محور هر یک از این موتورها به چرخدنده‌ای متصل است که بصورت چرخدنده سیاره‌ای ثابت عمل می‌کنند و از این طریق حلقه داخلی یاتاقان و محور را می‌گردانند. در نهایت چرخ با سرعت زاویه‌ای 8/1( یك هشتم ) دور در دقیقه می‌چرخد.
چگونه مخازن حمل در طول حركت تراز باقی می‌مانند:
مخازن مذكور در واقع می‌بایستی با همان سرعت گردش چرخ، اما در خلاف جهت چرخش آن، بگردند تا از سقوط قایقها یا ریختن آب از مخازن جلوگیری شود. انتهای هر كدام از این مخازن، در دو سمت، به چرخهایی مجهزند كه روی سطح داخلی حفره‌های 8 متری (روی بازوها) حركت می‌كنند. لذا مخازن به این چرخها تكیه داشته و امكان چرخش دارند. گردش مخازن توسط مجموعه‌ای از چرخدنده‌ها كنترل میشود.
این مجموعه شامل سه چرخدنده حلقه‌ای 8 متری و دو چرخدنده كوچك مابین آنها میشود كه همگی دارای دنده‌های خارجی هستند. چرخدنده بزرگ مركزی، بصورت یك چرخدنده خورشیدی ثابت عمل می‌كند و برای جلوگیری از حركت آن، جدا از محور در سمت موتور خانه و روی پایه بتنی نصب شده است.چرخدنده‌های كوچك، بصورت چرخدنده‌های سیاره‌ای عمل كرده و روی بازو ( سمت موتورخانه) نصب می‌شوند. وقتی موتورها چرخ و بازوها را می‌گردانند چرخدنده‌های سیاره‌ای كوچك با چرخدنده خورشیدی مركزی درگیر می‌شوند و در نتیجه چرخدنده‌های سیاره‌ای با سرعت بیشتری نسبت به چرخ ولی در همان جهت شروع به گردش می‌كنند. چرخ دنده‌های سیاره‌ای مذكور، سپس با چرخدنده‌های حلقه‌ای بزرگی كه به انتهای هر یك از مخازن متصل و ثابت شده اند درگیر شده و باعث گردش آنها با سرعت برابر با چرخ و در جهت عكس آن می‌گردند. در نتیجه مخازن در طول حركت همواره پایدار و كاملا تراز خواهند ماند.
ساخت چرخ: این سیستم توسط شركت مهندسی باترلی در دربی شایر تحت عنوان پروژه‌های هزاره اجرا گردید تا دو كا نال فورت اند کلاید و یونین را به یكدیگر متصل نماید. البته هدف اصلی پروژه استفاده تفریحی از آن بوده است. دو كانال یاد شده در گذشته نیز بوسیله یازده دریچه قفل شونده به یكدیگر متصل می‌شدند كه پس از سال 1930 متروك مانده و از بین رفته بودند. كمسیون طرحهای هزاره تصمیم گرفت كه مجددا این دو كانال را كه در مركز اسكاتلند قرار گرفته اند به یكدیگر متصل كرده و در واقع، مجددا گلاسكو را به ادینبورگ پیوند بزند. در میان طرحهای مختلف ارائه شده طرح چرخ فالكرك، برنده شد. مانند بقیه پروژه‌های هزاره در محل احداث این پروژه اقامتگاه، رستوران و فروشگاه‌هایی نیز در نظر گرفته شده است. هزینه ساخت چرخ فالكرك 17.5 میلیون پوند و كل پروژه 84.5 میلیون پوند بوده است.
چاله بارانداز:
این چاله در واقع محلی خشك و عایق شده نسبت به آب می‌باشد و در صورت ورود آب به چاله پمپهای تعبیه شده در آن آب را تخلیه می‌كنند. هنگامی كه پس از گردش چرخ، بازوها بصورت عمودی قرار گرفتند و سیستم متوقف شد، دریچه مخزن باز شده و ورود و خروج قایقها را ممكن می‌سازد. در واقع فضای زیر مخزن حمل در این حالت خالی می‌ماند. در صورتی كه چنین چاله‌ای در نظر گرفته نمی‌شد، هر بار در گردش چرخ بازوها وارد آب می‌شدند و در این حالت مشكلات زیادی از جمله اغتشاشات آب و عدم پایداری مخزن و نیز نیاز به توان بیشتر برای غلبه بر ویسكوزیته (چسبندگی) آب بوجود می‌آمد.
منبع:
حمل و نقل عمودی و آینده پیش رو - نوشته: محمد کیکاووسی - مجله دنیای آسانسور - شماره 31-۳۰
