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Falkirk Wheel - Wikipedia
ファルカーク・ホイール (Falkirk Wheel)

ファルカーク・ホイールはスコットランドの回転する ボートリフトで、 フォース・クライド運河ユニオン運河を接続している。 中央スコットランドのファルカークの町の近くにあり、 この名にちなんで名前が付けられ、2002 年に開通し、 1930 年代以来初めて 2 つの運河を再接続した。 これは、千年紀接続計画 (Millenium Link project) の一環であった。


ファルカーク・ホイール

中央スコットランドの運河を再生し、 グラスゴーとエディンバラを再接続する計画は、 ブリディッシュ・ウォーターウェイズが先頭になり、 7 つの地方自治体、スコットランド企業ネットワーク、 ヨーロッパ地域開発資金、千年紀委員会の支援を受けた。 計画では運河の再接続のために、当初より 21 世紀の劇的なランドマークを建設することを 決定しており、単に歴史的な 連続水門の再生を考えていたのではなかった。

ホイールにより、ボートは 24 メートル上昇するが、 ユニオン運河はホイールと接続している水道橋よりも更に 11 メートル高い所にある。 そのため、ボートはホイールの最高点とユニオン運河の中間で、二基の水門を 通る必要がある。 ファルカーク・ホイールは世界でただ一つの回転するボートリフトで、 連合王国にある 2 つのボートリフトの一つで、もう一つは アンダートン・ボートリフトである。

  1. 歴史
  2. 操業
歴史

ホイールの回転を示す動画
回転の向きは 5 回ごとに変化する。
1933 年以前の接続

ホイールが役目を果たしている 2 つの運河は以前は 11 基の水門で接続されていた。 落差が 35 メートルあり、1 回通るたびに、3,500トンの水が必要で、連続水門を通過するのに ほとんど丸一日必要であった。

1930 年代になると、これらの水門は使用されなくなり、1933 年に解体された。 フォース・クライド運河は 1962 年に閉鎖され、 1970 年代中ごろには、両端が埋められ、 2 箇所の排水渠 (culvert) により通行できなくなり、 団地 (housing estate) の下のパイプに突き当たることになった。 BWB (英国水路局, British Waterways Board) が 設立されたのは 1963 年 1 月 1 日のことで、 これはフォース・クライド運河が閉鎖された時である。 BWB は連合王国 (United Kingdom) において、運河の未来のために幅広い戦略を見つけることを 目的としていた。

1976 年に BWB は地方議会 (local council) との協議の後で、 フォース・クライド運河は多くの開発により分断されているので、 残りの航行可能性を保持するために、新しい橋の建設にはボートの頭上余地を確保し、 現存する水門を維持し続けることを決定した。 この当時は海から海への航行の復元はとても高価なものとなっていたが、 その使用にはそれ以上の制限がなかった。 1979 年の検査報告書には 69 個の航行の障害が報告され、 20 の関連する団体にフォース・クライドの地方計画を 1980 年に提出するように求めた。

提案

1993 年の宝くじ議会法により、 千年紀委員会が創設され、 この委員会が宝くじの売り上げを正当な理由に配布することになった。 1996 年には十分な資金が集められ、 委員会は「西暦 2000 年と新たな千年紀の開始を記念するために... 望ましいことをするため」の 資金の使い道を公募した。 これには条件が付いており、委員会は計画の半分以上の資金を供与せず、 残りは計画の後援者が担うこと、であった。


ホイールと水道橋のパノラマ写真

BWB は運河の接続を再開するためにそれ以前に計画を立て、 包括的に必要な作業を網羅していた。 1994 年に BWB は資金に応じるための計画を公表した。 計画は千年紀接続共同出資会社 (Millenium Link Partnership) の ために 1995 年に提出された。 計画は元々の操業状態で運河を再開することを呼びかけ、 水面上に 3 メートルの余地を作るものであった。 全計画には £7800 万の予算が必要であった。

1997 年のバレンタインの日に、 委員会は千年紀接続共同出資会社を支持し、 £3200 万の資金 -- 計画のコストの 42% -- を供与することを公表した。 ホイールとこれに付随したベイスンの建設費は £1700 万と評価され、 全予算の 1/5 以上であった。 工事を開始する前に、更に £4600 万の資金を 2 年以内に集める必要があった。 出資には BWB、7 つの自治体、スコットランド企業ネットワーク、個人からの寄付に付け加え、 ヨーロッパ地域開発資金の £860 万が補足された。

デザイン

モリソン (Morrison) とバシー・ソレタンシュ (Bachy Soletanche) のジョイントベンチャーのチームが元々の計画を 1992 年に提出したが、 これは 観覧車 (フェリス・ホイール, Ferris wheel) に類似なもので、 4 つのゴンドラが付いていた。 全員が同意したことは、デザインは機能するが BWB が望んでいる傑作ではないということであった。 RMJM に属するトニー・ケットル (Tony Kettle) が率いる建築家と技術者から成る 20 名の強固なチームは、 1999 年夏の 3 週間の間に最終的なデザインにたどり着いた。 最終的なデザインは BWB, 技術コンサルタントの アラップ (Arup), バッタリー・エンジニアリングそして RMJM が協調した結果であった。

訳注
RMJM (Robert Matthew Johnson Marshall) はエジンバラに本拠を置く建築関連の会社。

ケットル (Kettle) は彼の 8 才の娘の レゴを使用して建築の側面を算定し、 モデルを作り、顧客と資金提供者に見せた。 ビジター・センターは別の RMJM の建築家である Paul Stallan がデザインした。

デザインのインスピレーションには双頭のケルトの斧、船のプロペラ、鯨の胸郭 を包含していた。 ケットル (Kettle) はホイールを「美しく、有機的に流れるもので、魚の背骨のようなもの」とし、 スコットランド王立美術委員会 (Royal Fine Art Commission for Scotland) は「現代彫刻の一形式」とした。

ファルカーク・ホイールのモデルと描写は、 ロンドンの ヴィクトリア&アルバート博物館における 2012 年の展覧会で、 展示された。 2007 年以来、ファルカーク・ホイールは スコットランド銀行が発行する新シリーズの £50 紙幣の 表面に描かれている。 新しい紙幣はスコットランドの技術業績を記念し、 グレンフィナン鉄道高架橋 (Glenfinnan Viaduct) やフォース鉄道橋 (Forth Rail Bridge) のようなスコットランドの鉄道の挿絵がついている。

訳注
高架橋 (Viaduct) は水道橋 (Aqueduct) から合成された言葉。 運河は水平でないといけないので、高度を維持するために水道橋が使用されることがあり、 下に川などがなければ盛土ですませることもできる。 高架橋は水道橋と同じように高度を維持するために使用されている橋です。 (アップ・ダウンを避けるためのもの。) 英国には古い高架橋が随分たくさんありますが、これは初期の蒸気エンジンが極めて非力であったことに よっていると思われます。
建設

1999 年の 3 月にスコットランドの国務長官 (Secretary of State) は フォース・クライド運河の水門 31 で最初のクワ入れをした。 1000 以上の人がホイールの建設に採用され、ホイールは少なくとも 120 年間持ちこたえるように デザインされた。

  
水道橋とホイールの頂上部の光景 ベイスンの建設

ホイールは ダービーシャー州リプリー (Ripley) のバッタリー・エンジニアリングの工場で建設され、組み立てられた。 次にホイールは 2001 年の夏に分解されて、ファルカークまで 35 台のトラックで輸送され、 地上で 5 つの部分に組み立て直され、持ち上げて設置した。 運河の建設には次のことが必要であった: 250,000 立法メートルの掘削、 直径 8 メートルで長さ 160 メートルの運河トンネル、20 × 120メートルの水道橋、 三基の水門、幾つかの橋、そして 600 メートルのアクセス道路。 180 メートルのラフ城 (Roughcastle) のトンネルは 3 段階で建設された。 上半分は 2 回に分けて標準的な油圧ショベル (excavator) で掘削し、 下半分は、改造した路面切削機 (road planer) で 100mm の層で掘削した。 この技術は 15% 安く、トンネルの建設時間を 2 週間短縮した。

技術的な考察

ホイールが建設される場所は、 かって耐火粘土の露天掘り鉱山、炭鉱やタール工場として 使用され、その結果、運河はタールや水銀で汚染されていた。 鉱山時代からの 20 メートルもの幾つもの縦穴は簡単に埋め戻され、 大きな砂岩の石を含み、大きな構造を支えるために適切なしっかりした基礎と 見なされなかった。 そこで 30 個もの 22 メートルのコンクリート抗 (concrete pile) を岩盤に埋め込んで使用した。、

ホイールが方向を変えて回転することにより、 負荷が変化し、ある部分はストレスが完全に逆になる。 疲労はひび割れにつながり、これを避けるために、 各部は溶接ではなくボルトによって接続され、 14,000 個以上のボルトと 45,000 個以上のボルト穴が使用された。

水道橋はアラップ (ARUP) によって施工されたが、元々「建設できない」と言われた。 しかし、まもなく 40 mm の鉄筋を使用することに気が付いた。 元々の計画では アントニヌスの長城を真っすぐ掘ることだけであったが、 二基の水門と長城を通るトンネルを建設する方がよいとの考えにより変更された。

開通式

2002 年の 5 月 24 日に、エリザベス女王 2 世はファルカーク・ホイールの開通式を挙行した。 これは女王の即位 50 周年記念の祝賀行事の一環であった。 開通式は無法者 (vandal) たちの引き起こした氾濫により 1 ヵ月おくれた。 無法者たちはホイールのゲートをこじ開けたのである。 損害は修理するのに £350,000 必要であったが、 これによりエンジンルームが浸水し、電動装置と水圧装置に被害があった。


開通式における王族
操業
構造

ホイールは全体の直径が 35 メートルであって、反対側に延びる 2 つの腕から構成され、 中央の軸から 15 メートル伸び、ケルト人にインスピレーションを得た双頭の斧となっている。 この斧の形をした腕が二組、直径 3.8 メートルで長さが 28 メートルの中央の軸の (反対側に) 接続されている。直径の反対側にある水を満たした 2 台のケーソンは、 各々 250,000 リットルの容量があり、腕の端の間に取り付けられている。


環状の歯車

ケーソンあるいはゴンドラは常に全体で 500 トンの水とボートを運ぶ。 ゴンドラ自身の重さは 50 トンである。 ホイールの両側で水位を一定にする注意がはらわれ、腕の重さを平衡させている。 アルキメデスの原理によれば、水に浮かぶ物体は自身の重さと同じ重さの水を押しのける。 従って、ボートが (ケーソンに) 進入すると、ケーソンから流出する水の重さはボートの重さと 正確に一致する。 これは (ファルカーク・ホイールの) 両側の水位を ±37 ミリメートル以内に制御することで実現でき、 水位センサーを組み込んだ壁設置のコンピューター制御システムと自動化された放水とポンプが使用されている。 10 台の水圧モーターを駆動するのに 22.5 キロワットしか使用しない。 消費されるのは半回転につき 1.5 kwh で、8 個のヤカンを沸騰させるのと同じエネルギーである。

2 つのケーソンは幅が 6.5 メートルで、20 メートルの長さの運河のボートを 4 台収容できる。 (ケーソンの) 両端の水密な扉は上部構造及び下部ドックの扉と同じサイズである。 余地の問題 --- 通常のちょうつうがいによる扉は劇的にケーソンの有効長を減少する --- により、 垂直に動作する扉が選択された。扉はドックと合体した時に水圧で動作する棒により、 ケーソンの基部のくぼみから持ち上げられる。

エンジンルーム

ホイールを駆動する機械を収容する場所は水道橋の最後の柱にあり、 ハシゴで接続される 7 部屋から構成されている。 アクセスには地上にある扉、もしくは塔の中央部にある入口で、 後者には装置の設置を容易にするガントリー・クレーンが設置されている。

1 階にはホイールを駆動する変圧器が収容されている。ホイールが 2002 年の 4 月に無法者 (vandals) によって、 水浸しになった時に、この部屋の 11 kw の分電盤の 8 cm 以内に浸水した。 2 階には予備の発電機とスイッチ装置があり、主電源によるホイール制御の喪失に備えている。 3 階には一対の水圧ポンプが格納され、上階の水圧モーターを駆動している。 動力は 10 基の水圧モーターで軸を直接駆動している。 このモーターはブレーキとしても動作する。モーターの 1 つ 1 つには 100:1 のギアが接続され、 回転速度を減少している。

訳注
上の「水圧ポンプ」、「水圧モーター」は多分「油圧ポンプ」、「油圧モーター」ですが、 英語だけからは判断できません。しかし「水圧ポンプ」、「水圧モーター」と する方が英国の歴史的継続性を示唆することになります。
メカニズム

ケーソンは水平な状態を保持するためにホイールと共に回転することが要求される。 ケーソンは重いため、ベアリングの上に設置すれば一般に回転させるのに十分であるが、 大きな同一の大きさの 3 つの歯車とより小さな 2 つの歯車により、 正確に正しい速度で回転し、正しく平衡することが保証される。


レゴを使用したメカニズムの再構成
主任建築家であるトニー・ケットルは
異なるレゴのモデルを使用して
メカニズムを顧客や資金提供者に見せた。

ケーソンの各端は小さな歯車で支えられ、この歯車は腕の両端にある直径 8 メートルの穴の内側の レールの上を走る。 回転は歯車の列で制御されている: 3 つの直径 8 メートルの歯車と小さな中間の歯車は交互に向きを変え、 挿絵に見られるようにすべて外向きに歯が付いている。 おおきな中央の歯車は機械室の端で軸にゆるく装着され、回転しないように固定されている。 2 つの小さな歯車は機械室の端で、ホイールの各々の腕に固定されている。 モーターが中央の軸を回転すると、腕が旋回し、小さな歯車が中央の歯車とかみ合う。 これにより、小さな歯車はホイールよりも速く回転するが、同じ向きに回転する。 小さな歯車はケーソンの端の大きな環状の歯車にかみ合い、 大きな歯車をホイールと同じ速度で逆向きに回転させる。これにより腕の回転が打ち消され、 ケーソンを安定させ、完全に水平にする。

ドッキング用の縦穴

ドッキング用の縦穴は、ドライドックのような開口部で、 水密なゲートにより下部の運河のベイスンから隔離され、 ポンプによって排水されている。 ホイールが停止して、腕が垂直となると、 ドッキング用の縦穴を浸水させずにゲートを開け、 下端のケーソンにボートが出入りすることが可能となる。 ケーソンの下の空間には何も無い。


可動中のファルカーク・ホイール
右の楔形の建物はビジター・センター
基底部の運河にあるドッキング用の縦穴を注目

ドッキング用の縦穴が無いと、 ケーソンとホイールの腕の先端がホイールが回転するたびに下部の運河の水に浸ることになる。 こうなると、下側のケーソンの浮力から、ホイールを回転させることが困難となる。

ビジター・センター

ビジター・センターは下部のベイスンの東側にある。 ホイールの遊覧船はおよそ 1 時間に 1 回出発する。 ホイールが開通してから、およそ 440 万人が訪れ、130 万人が遊覧船に 乗船した。年間でおよそ 40 万人がホイールを訪れている。