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水井蓋為什么是圓的 為什么下水道井蓋是圓的( 二 )

下水道井蓋水井


德國工程師弗朗茨·勒洛
這個看似簡單的胖三角是最簡單的等寬曲線 。想象一下這個神奇的屬性 。在一個平面下安裝幾個勒羅伊三角形作為輪子 。如果你移動飛機，你不會感覺到飛機的絲毫波動 。這時，一些學生又產生了疑問 。既然勒羅伊三角形的隨機移動寬度總是一樣的，那它能不能當輪子用？答案幾乎是不可能的 。為什么呢？
在勒羅伊三角騎著有輪子的自行車
雖然說勒羅伊三角形的寬度在任何旋轉條件下都不會改變，但它的旋轉中心點是實時波動的 。想象一下，如果你騎一輛以Leroy三角為輪子的自行車，前后輪軸承的位置就是旋轉中心，這個中心總是忽高忽低，這樣這輛車就可以騎了，但是感覺就像是在飛機上騎蹺蹺板，好像并不是特別的漂亮 。然而，有些人從這個奇怪的脂肪三角形中獲得了靈感，并創造了一項偉大的發明 。
滾動勒羅伊三角形時，飛機根本不動 。
德國人Figas Wankel注意到，當Leroy三角形在一條直線上翻轉時，上下寬度總是相同的，旋轉的中心是中間區域的一個小圓 。如果采用勒羅伊三角形作為轉子，在轉子中間加入偏心軸，然后構造特定的腔體，就可以避免旋轉過程中的中心波動問題，讓轉子繼續旋轉做功 。
轉子發動機的發明者
但是，勒羅伊三角有三個明顯的角度，在實際加工過程中不容易實現，當轉子高速旋轉時，必然會帶來更多的磨損，因此使用銳角是不可行的 。于是汪克爾采用了變形的勒羅伊三角形，即讓一個圓繞著原勒羅伊三角形的邊滾動，用圓的最大邊的軌跡重構一個改進的勒羅伊三角形 。可以想象，如果這個外圍圓的直徑相對于勒羅伊三角形更大，最終的軌跡會更平滑 。我們仍然可以證明這樣的曲線是等寬的，所以用這樣光滑的勒羅伊三角形作為發動機轉子更合適 。
轉子模型
理論上是可行的，但在實際制造過程中，汪克爾仍需克服各種問題，才有可能將轉子發動機變為現實 。1927年，經過無數次試驗，汪克爾基本解決了氣密性、潤滑性等一系列技術難題 。1967年，日本東洋公司首次在汽車上安裝轉子發動機 。后來，堅持研究幾十年的馬自達公司，讓轉子發動機大放異彩 。1991年6月23日，馬自達創造了歷史 。在當日舉行的24小時勒芒耐力賽中，搭載轉子發動機的馬自達787B以領先第二名兩圈的巨大優勢奪得冠軍！
創造歷史的馬自達神車787B
轉子發動機雖然也有燃燒不充分、污染嚴重、油耗高的缺點，但與傳統的活塞式發動機有很大的不同，其體積小，從發電就能產生驚人的動力 。它的出現確實給人們追求動力帶來了耳目一新的感覺，原來的發動機還能這樣 。
清掃車的外形也是Leroy三角 。
為什么井蓋基本都是圓的？這個問題真的可以有成千上萬個答案，每個答案都能讓人信服 。從純數學的角度，我們得出了這么多經典的結論，真是出乎人們的意料 。在了解了井蓋的原理后，我們發現了勒羅伊三角形，并從勒羅伊三角形的特點出發，提出了等寬曲線的概念，然后將勒羅伊三角形付諸實踐，建造了一臺旋轉式發動機 。
我相信井蓋的科學將永遠延續下去 。
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