科普知識 100年前就發明單軌列車的人，真是個天才呀！

一百年前就發明單軌列車的人,真是個天才啊 其中的機械原理精妙絕倫,不僅建設成本低 而且轉彎半徑小,不易脫軌 其內部的關鍵部分就是這個陀螺儀 它可以在火車傾斜之前糾正火車姿態 這玩意兒是如何工作的呢? 中間金色的轉子即爲陀螺 當轉子快速旋轉時,它的角動量會讓它保持穩定 如果沿着一個方向推動它 它的軸就會沿着相反的方向轉動 使它再次保持平衡 簡單來講,就是陀螺儀總是試圖找到回到平衡的方式 只要它轉動起來產生角動量,就不會倒下 我們把它放到單軌火車上 當火車開始向一側傾斜時 陀螺儀就會偏轉讓火車保持直立 但當火車真的要轉彎時,陀螺儀就沒那麼聰明瞭 它還會固執地阻止火車轉彎 結果就是火車脫軌翻車 解決的方法真是奇思妙想呀 使用兩個陀螺儀放在原先的位置 使其朝相反的方向旋轉 並通過齒輪連接 當一個陀螺儀偏轉時 另一個陀螺儀就會朝着相反的方向偏轉 注意哈,火車開始轉彎了 此時兩個陀螺儀都會朝一個方向偏轉 由於齒輪的連接,這兩種力就會抵消 兩個陀螺儀都被迫與火車一起旋轉 我們用一臺22噸的火車測試一下 它的裏面有兩個巨大的陀螺儀 結果還是不行 由於火車太重了 微小的傾側需要非常大的力 如果只是增加陀螺儀的重量 不僅車廂裝不下 轉彎時還會使火車重心偏移被拉下來 天才設計師又想出來一個方法 由發動機向陀螺儀提供動力轉圈 並將它們封裝在密封的外殼內 以減少摩擦 即使停止動力傳輸 也會繼續旋轉30分鐘以上 再將陀螺儀放置在單個腕向節上 使整個系統能夠在火車上旋轉 每個陀螺儀的軸伸出外殼 在軸的上下兩側 是連接在火車底盤的兩個導板 當火車傾斜時 軸會與其中的一個板接觸 產生的摩擦力導致軸滾動 這個裝置使陀螺儀響應速度更快 問題是火車在行駛過程中會上下震動 這會導致軸在導板上彈跳 接觸後使得陀螺儀發生不必要的調整 最終的解決方法是一個巧妙的設計 將陀螺儀固定在火車的底盤上 在右側陀螺儀的軸上安裝控制桿 杆的末端連接一個槓桿裝置 用來控制空氣流量的閥門 當火車傾斜時 陀螺儀的軸會發生旋轉 通過槓桿使一側的閥門關閉 壓縮空氣會進入另外一側的管道 推動尺條移動 迫使陀螺儀沿相反方向偏轉 直到火車恢復平衡 在這個過程中 壓縮空氣充當氣動系統 用一個較小的力 產生出一個較大的力 提高了陀螺儀的響應速度 還怪聰明的嘞 值得注意的是 只要陀螺儀一直轉動 火車停下來也不會倒 很難想象這玩意是100年前的設計