طراحی و ساخت چرخ و فلک لندن

طراحی و ساخت چرخ و فلک لندن، معروف به چشم لندن، یک شاهکار مهندسی است که با رویکردی نوآورانه به عنوان یک چرخ مشاهده گر، نماد شهر و اثباتی بر توانایی های بشر در خلق سازه های عظیم محسوب می شود.

چرخ و فلک لندن که اکنون به چشم لندن (London Eye) شهرت دارد، نه تنها یک جاذبه گردشگری برجسته، بلکه نمادی از هنر مهندسی و معماری مدرن است که در قلب پایتخت انگلستان قرار گرفته است. این سازه عظیم و پیچیده، از زمان طراحی اولیه تا مرحله نهایی ساخت، مجموعه ای از چالش های بی نظیر فنی و لجستیکی را پشت سر گذاشته است. چگونگی تبدیل یک ایده جسورانه به سازه ای که امروزه میلیون ها بازدیدکننده را به خود جذب می کند، داستانی پر از نوآوری، همکاری های بین المللی و پشتکار مهندسی است. این مقاله به بررسی عمیق جنبه های فنی، مواد به کار رفته، مراحل ساخت و معماری این سازه می پردازد و فراتر از یک معرفی گردشگری، جزئیات مهندسی این شاهکار را روشن می سازد.

جرقه یک ایده: نیاز لندن به یک نماد هزاره

در آستانه هزاره سوم، شهرهای بزرگ جهان به دنبال خلق نمادهایی بودند که تجسم بخش پیشرفت و چشم انداز آینده باشند. لندن نیز از این قاعده مستثنی نبود و پروژه های متعددی برای جشن هزاره سال ۲۰۰۰ میلادی در دست بررسی قرار گرفتند. این تمایل به ایجاد یک نماد ماندگار، بستری برای رقابت های طراحی فراهم آورد که بسیاری از ایده ها در آن مطرح شدند.

پروژه هزاره و رقابت طراحی

زمینه تاریخی پروژه هزاره، با هدف جشن گرفتن ورود به قرن جدید، نیاز به یک سازه نمادین را در لندن پررنگ ساخت. با این حال، بسیاری از طرح های اولیه که برای این رقابت ها ارائه شدند، به دلایل مختلف از جمله هزینه های بالا، محدودیت های فنی یا عدم مطابقت با چشم انداز شهری، به نتیجه نرسیدند و شکست خوردند. این وضعیت، فضایی را برای ایده های خارج از عرف و تفکر نوآورانه باز کرد.

رویاپردازان پشت پروژه: جولیا بارفیلد و دیوید مارکس

در چنین فضایی، زوج معماری به نام های جولیا بارفیلد و دیوید مارکس، با ایده ای انقلابی به میدان آمدند. آن ها به جای یک چرخ و فلک سنتی، یک چرخ مشاهده گر (Observation Wheel) را پیشنهاد دادند که تفاوت های بنیادینی با سازه های مشابه داشت. ایده آن ها، سازه ای با کپسول های خارجی بود که دیدی ۳۶۰ درجه و بدون مانع از شهر فراهم می کرد. این زوج معمار، طرح خود را در رقابتی در سال ۱۹۹۳ ارائه دادند، اما زمانی که این مسابقه بدون برنده اعلام شد، آن ها تصمیم گرفتند به صورت مستقل ایده خود را دنبال کرده و برای تحقق آن تلاش کنند. پشتکار و اعتقاد آن ها به این طرح، سرانجام منجر به جلب حمایت های مالی و آغاز پروژه شد و این چرخ مشاهده گر را به یکی از نمادهای اصلی لندن تبدیل کرد.

طراحی انقلابی: فراتر از تصور

طراحی چرخ و فلک لندن، نه تنها در مقیاس، بلکه در مفهوم و رویکرد مهندسی، انقلابی محسوب می شد. این سازه، استانداردهای جدیدی را در طراحی چرخ های مشاهده گر تعریف کرد و چالش های مهندسی بی سابقه ای را پیش روی تیم طراحی و ساخت قرار داد.

مفهوم معماری و زیبایی شناسی

تفاوت کلیدی چشم لندن با چرخ و فلک های سنتی، در موقعیت قرارگیری کپسول ها بود. در حالی که در چرخ و فلک های قدیمی، کپسول ها معمولاً بین دو دیسک اصلی چرخ قرار می گرفتند، در چشم لندن، ۳۲ کپسول شیشه ای منحصر به فرد به صورت خارجی و در بیرون حلقه چرخ نصب شده اند. این طراحی، دیدی کاملاً باز و بی مانع از مناظر اطراف به بازدیدکنندگان ارائه می دهد و حس پرواز بر فراز شهر را القا می کند. الهام گیری از ساختار دوچرخه، که در آن پره های کششی به توپی مرکزی متصل اند، یک ایده نوآورانه بود. در این ساختار، به جای استفاده از میله های فشاری سنگین، از کابل های کششی استفاده شد که وزن کلی سازه را کاهش داده و ظاهری سبک تر و شفاف تر به آن بخشید. این رویکرد به معماری، باعث شد که سازه با محیط اطراف خود، به ویژه رودخانه تیمز، تعامل بصری زیبایی داشته باشد.

چالش های مهندسی در مرحله طراحی

ابعاد بی سابقه چشم لندن، چالش های مهندسی قابل توجهی را ایجاد کرد. ارتفاع ۱۳۵ متری و وزن بیش از ۱۰۰۰ تنی آن، نیازمند پایداری فوق العاده در برابر نیروهای طبیعی مانند بادهای شدید، ارتعاشات و وزن متغیر ناشی از حضور مسافران بود. طراحی می بایست به گونه ای باشد که حرکت چرخ و فلک، آرام، پیوسته و بدون کوچک ترین لرزشی صورت گیرد. سرعت چرخش آن، حدود ۰.۶ مایل در ساعت (حدود ۰.۹ کیلومتر بر ساعت) تنظیم شد تا هر چرخش کامل، تقریباً ۳۰ دقیقه طول بکشد و مسافران فرصت کافی برای لذت بردن از مناظر را داشته باشند. برای اطمینان از ایمنی و عملکرد بی نقص سازه، مدل سازی های کامپیوتری پیچیده و شبیه سازی های دقیق صورت گرفتند. این شبیه سازی ها شامل بررسی رفتار سازه در برابر بارهای دینامیکی و استاتیکی، تحلیل تنش ها و تغییر شکل ها در نقاط مختلف سازه و بهینه سازی طراحی برای مقاومت در برابر شرایط مختلف محیطی بود.

نوآوری ها در طراحی کپسول ها

کپسول های چشم لندن نیز خود شاهکاری در طراحی و مهندسی بودند. هر کپسول به صورت آئرودینامیک طراحی شد تا مقاومت در برابر باد را به حداقل برساند و در عین حال، در برابر شرایط آب و هوایی متنوع لندن مقاوم باشد. شیشه های لمینت خمیده و با کیفیت بالا، دیدی پانورامیک و ۳۶۰ درجه را فراهم می کردند، در حالی که سیستم های تهویه مطبوع داخلی، راحتی مسافران را در تمام طول سال تضمین می کردند. هر کپسول ظرفیت پذیرش ۲۵ نفر را دارد و با استفاده از جدیدترین استانداردهای ایمنی و تکنولوژی، تجربه ای امن و لذت بخش را برای بازدیدکنندگان فراهم می آورد. جالب است بدانید که به دلیل باورهای خرافی، کپسول شماره ۱۳ در این چرخ و فلک وجود ندارد و شماره گذاری از ۱ تا ۳۳ انجام شده است، به جز شماره ۱۳.

پازل جهانی: مواد و مشارکت بین المللی

طراحی و ساخت چرخ و فلک لندن تنها یک پروژه مهندسی نبود، بلکه یک رویداد لجستیکی و بین المللی عظیم محسوب می شد. قطعات این سازه از شش کشور مختلف جمع آوری و به لندن منتقل شدند که نشان دهنده ابعاد همکاری و دانش جهانی در این پروژه است.

انتخاب مواد: استحکام، دوام و زیبایی

انتخاب دقیق مواد اولیه، نقشی حیاتی در موفقیت این پروژه داشت. هر ماده بر اساس ویژگی های خاص خود برای بخش های مختلف سازه انتخاب شد:

• فولاد: بخش عمده ای از سازه اصلی چرخ و پایه های آن از فولاد با کیفیت بالا ساخته شد. این فولاد از انگلستان و هلند تامین گردید و استحکام لازم را برای تحمل وزن و نیروهای وارده به سازه فراهم آورد. فولاد به کار رفته در این پروژه، از نوع مقاوم در برابر خوردگی و با قابلیت جوش پذیری بالا بود تا دوام طولانی مدت سازه را تضمین کند.
• کابل های کششی: الهام گیری از ساختار دوچرخه، استفاده از کابل های کششی را ضروری ساخت. این کابل ها که از ایتالیا تهیه شدند، از فولاد با مقاومت کششی بسیار بالا ساخته شده اند و نقش کلیدی در توزیع بار و پایداری ساختار چرخ دارند. آن ها به عنوان پره های چرخ عمل می کنند و وزن کپسول ها و سازه را به سمت مرکز و پایه ها منتقل می سازند.
• شیشه لمینت خمیده: شیشه های به کار رفته در کپسول ها، از نوع لمینت خمیده و فوق شفاف بودند که از ایتالیا خریداری شدند. این شیشه ها علاوه بر ارائه دید ۳۶۰ درجه بی نظیر، از مقاومت بالایی در برابر ضربه و فشار برخوردارند و ایمنی حداکثری را برای مسافران فراهم می کنند. تکنولوژی لمینت، در صورت شکستن شیشه، از پراکنده شدن قطعات جلوگیری می کند.
• بلبرینگ ها و دوک مرکزی: اجزای حیاتی برای چرخش روان و بی صدای چرخ، بلبرینگ ها (تولید شده در آلمان) و دوک مرکزی (ریخته گری شده در جمهوری چک) بودند. این قطعات با دقت بسیار بالا و از آلیاژهای مقاوم ساخته شدند تا بتوانند بارهای عظیم و نیروهای چرخشی را برای سالیان متمادی تحمل کنند.
• سایر مواد: قطعات الکتریکی از انگلستان، و خود کپسول ها (کابین ها) در فرانسه ساخته شدند. این تنوع در تامین قطعات از سراسر اروپا، نشان دهنده همکاری گسترده و استفاده از بهترین تخصص ها و فناوری های موجود در آن زمان بود.

هماهنگی لجستیک و مدیریت پروژه بین المللی

جمع آوری قطعات عظیم و سنگین از شش کشور مختلف و انتقال آن ها به مرکز لندن، خود یک چالش لجستیکی بزرگ بود. قطعات به صورت دریایی، زمینی و حتی رودخانه ای (از طریق رود تیمز) به سایت ساخت و ساز منتقل شدند. مدیریت پروژه، نیازمند هماهنگی دقیق بین شرکت های مختلف، مهندسین، کارگران و تامین کنندگان بود تا اطمینان حاصل شود که تمام قطعات به موقع و با استانداردهای کیفی مورد نیاز به محل پروژه می رسند. این فرآیند، نمونه ای برجسته از مدیریت پیچیده یک پروژه چند ملیتی است که با دقت و برنامه ریزی فراوان به سرانجام رسید.

چشم لندن نه تنها یک سازه نمادین است، بلکه نمایشی خیره کننده از هماهنگی بی نظیر مهندسی، طراحی و لجستیک بین المللی است که قطعات آن از شش کشور مختلف گردآوری شده و در قلب لندن به هم پیوستند.

ساخت یک شاهکار: گام به گام تا آسمان

ساخت چرخ و فلک لندن، به دلیل ابعاد عظیم و مکان شهری حساس آن در کنار رودخانه تیمز، نیازمند تکنیک های مهندسی نوآورانه و بی سابقه ای بود. این فرآیند، از جمع آوری تیم متخصصان تا اجرای روش های مونتاژ خاص، هر مرحله با دقت و مهارت فراوان به انجام رسید.

تیم ساخت و ساز

موفقیت در ساخت چشم لندن مرهون تلاش های یک تیم گسترده و بین المللی از متخصصین بود. شرکت Mace به عنوان مدیر پروژه، مسئولیت هماهنگی کلی را بر عهده داشت. شرکت Hollandia از هلند، پیمانکار اصلی فولادسازی بود که تجربه گسترده ای در ساخت سازه های فلزی بزرگ داشت. Tilbury Douglas نیز به عنوان پیمانکار عمرانی، وظیفه ساخت پایه ها و زیرساخت های بتنی را بر عهده داشت. در مجموع، بیش از ۱۷۰۰ نفر از نیروهای متخصص و کارگران ماهر در طول دوره ساخت، در این پروژه عظیم مشارکت داشتند. این تیم، شامل مهندسان سازه، معماران، متخصصین هیدرولیک، نصابان کابل، و کارشناسان ایمنی بود که همگی با هدف تبدیل این رویای مهندسی به واقعیت، بی وقفه تلاش می کردند.

تکنیک منحصر به فرد مونتاژ

با توجه به فضای محدود در کنار رودخانه تیمز و ابعاد غول آسای چرخ، امکان مونتاژ آن به صورت عمودی به روش سنتی وجود نداشت. به همین دلیل، مهندسان روشی منحصر به فرد را ابداع کردند:

1. مونتاژ افقی: ابتدا، چرخ به صورت افقی بر روی سکوهای موقت و غول پیکر که بر روی رودخانه تیمز ساخته شده بودند، مونتاژ شد. این سکوها، فضایی امن و پایدار را برای سرهم بندی بخش های فولادی اصلی، نصب توپی مرکزی و اتصالات اولیه فراهم می آوردند. این مرحله شامل جوشکاری دقیق قطعات بزرگ فولادی و اطمینان از هم راستایی کامل آن ها بود.
2. عملکرد کشیدن به بالا (Jacking Up): این پیچیده ترین و هیجان انگیزترین مرحله ساخت بود. پس از مونتاژ کامل چرخ در حالت افقی، سازه می بایست از حالت خوابیده به حالت ایستاده درآورده می شد. برای این منظور، از دو جرثقیل غول پیکر دریایی به همراه کابل های قدرتمند و جک های هیدرولیک استفاده شد. چرخ با سرعتی بسیار آهسته و کنترل شده (حدود ۲ درجه در ساعت)، به مدت چند روز، به آرامی بالا کشیده شد. این فرآیند به دقت بسیار بالایی نیاز داشت تا از هرگونه نوسان یا ناپایداری جلوگیری شود. جک ها به صورت متوالی عمل می کردند و با هر بار جک زدن، کابل ها تنظیم می شدند تا بار به طور یکنواخت توزیع شود. مهندسان به طور مداوم زاویه و تراز چرخ را نظارت می کردند تا از انحراف از مسیر مورد نظر جلوگیری شود.
3. نصب و تنظیم کابل های کششی: پس از بالا کشیدن چرخ و قرار گرفتن آن در موقعیت عمودی، کابل های کششی به دقت نصب و تنظیم شدند. این کابل ها که به عنوان پره های چرخ عمل می کنند، مسئولیت توزیع یکنواخت بار و ایجاد پایداری نهایی سازه را بر عهده دارند. هر کابل با کشش مشخصی نصب شد که با استفاده از ابزارهای اندازه گیری دقیق، به طور مداوم کنترل می شد. این مرحله برای اطمینان از یکپارچگی ساختاری و عملکرد صحیح چرخ ضروری بود.

نصب کپسول ها

پس از اتمام ساختار اصلی چرخ، نوبت به نصب ۳۲ کپسول شیشه ای رسید. این کپسول ها که در فرانسه ساخته شده بودند، به صورت جداگانه و با استفاده از جرثقیل های مخصوص به چرخ متصل شدند. هر کپسول با مکانیزم های دقیق، به گونه ای طراحی شده است که در حین چرخش چرخ، همیشه در حالت افقی باقی بماند تا مسافران تجربه ای راحت و ایمن داشته باشند. همانطور که پیشتر اشاره شد، کپسول شماره ۱۳ به دلیل اعتقاد به بدشانسی این عدد، حذف شده است و شماره گذاری از ۱ تا ۳۳ انجام شده و شماره ۱۳ در آن وجود ندارد.

چالش ها و موانع در حین ساخت

هر پروژه عظیم ساختمانی با چالش ها و موانعی روبرو می شود و چشم لندن نیز از این قاعده مستثنی نبود. برخی از این چالش ها عبارت بودند از:

• مشکلات فنی غیرمنتظره: در زمان افتتاح رسمی توسط نخست وزیر تونی بلر در ۳۱ دسامبر ۱۹۹۹، یک مشکل در کلاچ مکانیزم چرخش کپسول ها به وجود آمد که باعث شد تا ۹ مارس ۲۰۰۰، عموم مردم نتوانند از آن استفاده کنند.
• محدودیت های زمانی و بودجه ای: این پروژه با هدف افتتاح در جشن هزاره سال ۲۰۰۰ آغاز شد، بنابراین زمانبندی بسیار فشرده بود. هزینه ساخت این پروژه حدود ۷۰ میلیون پوند تخمین زده شد که تامین مالی آن از طریق سرمایه گذاری خصوصی، به ویژه توسط شرکت بریتیش ایرویز، صورت گرفت.
• شرایط جوی نامساعد: آب و هوای متغیر لندن، به ویژه بارش باران های ناگهانی و بادهای شدید، می توانست بر روند ساخت و ساز تاثیر بگذارد و نیازمند برنامه ریزی دقیق برای کار در شرایط مختلف بود.
• رعایت استانداردهای ایمنی: با توجه به ماهیت پروژه و ارتفاع بالای سازه، رعایت دقیق ترین استانداردهای ایمنی برای کارگران و سپس برای بازدیدکنندگان، از اولویت های اصلی بود.

با وجود تمام این چالش ها، تیم پروژه با پشتکار و تخصص خود، توانستند این سازه پیچیده را به موقع و با موفقیت به پایان برسانند.

چشم لندن: پس از ساخت و تأثیرات

پس از سال ها برنامه ریزی، طراحی و ساخت پیچیده، چرخ و فلک لندن سرانجام به بهره برداری رسید و بلافاصله به یکی از نمادهای اصلی پایتخت انگلستان تبدیل شد.

افتتاحیه و سال های اولیه

چشم لندن به طور رسمی توسط نخست وزیر وقت، تونی بلر، در ۳۱ دسامبر ۱۹۹۹ و به مناسبت جشن های آغاز هزاره سوم میلادی افتتاح شد. اما به دلیل یک مشکل فنی در مکانیزم کلاچ کپسول ها، این جاذبه تا ۹ مارس ۲۰۰۰ به روی عموم مردم بازگشایی نشد. در ابتدا، این سازه به عنوان یک جاذبه موقت و برای مدت پنج سال برنامه ریزی شده بود. با این حال، استقبال بی نظیر عمومی و تبدیل شدن آن به یک نماد محبوب شهری، شورای لمبث را بر آن داشت تا در سال ۲۰۰۲ با دائمی شدن آن موافقت کند. تا ژوئن ۲۰۰۸، بیش از ۳۰ میلیون نفر از زمان افتتاح از این چرخ و فلک بازدید کرده بودند، که نشان دهنده محبوبیت فراوان آن است.

رکوردهای جهانی و جایگاه فعلی

با ارتفاع ۱۳۵ متر (۴۴۳ فوت)، چشم لندن از سال ۱۹۹۹ تا سال ۲۰۰۶ به عنوان بلندترین چرخ و فلک جهان شناخته می شد. این رکورد در سال ۲۰۰۶ با افتتاح ستاره نانچانگ (Star of Nanchang) در چین شکسته شد. پس از آن، چرخ و فلک های بلندتری مانند های رولر در لاس وگاس و عین دبی (Ain Dubai) در امارات متحده عربی (با ارتفاع ۲۵۰ متر که در اکتبر ۲۰۲۱ افتتاح شد) این رکورد را به خود اختصاص دادند. با این حال، چشم لندن همچنان یکی از بزرگ ترین چرخ های مشاهده گر در اروپا و یکی از پربازدیدترین جاذبه های پولی در بریتانیا باقی مانده است.

نمادی از نوآوری و الهام بخش جهانی

چشم لندن نه تنها به عنوان یک جاذبه گردشگری، بلکه به عنوان یک نماد از نوآوری در مهندسی و معماری شناخته می شود. طراحی منحصر به فرد آن، به ویژه قرارگیری کپسول ها در بیرون چرخ و استفاده از ساختار کششی الهام گرفته از دوچرخه، تأثیر عمیقی بر طراحی و ساخت چرخ و فلک های مشابه در شهرهای دیگر جهان گذاشته است. بسیاری از چرخ های مشاهده گر جدیدتر، از ایده ها و تکنیک های به کار رفته در چشم لندن الهام گرفته اند. این سازه جوایز و افتخارات متعدد معماری و مهندسی را کسب کرده است و به عنوان ترکیبی از هنر، تکنولوژی و معماری مدرن، نقش مهمی در تغییر چشم انداز شهری لندن و الهام بخشیدن به پروژه های بزرگ جهانی ایفا کرده است.

چشم لندن با وجود اینکه رکورد بلندترین چرخ و فلک جهان را از دست داده، اما همچنان به عنوان نمادی از نوآوری مهندسی و الهام بخش طراحی چرخ های مشاهده گر در سراسر دنیا، جایگاه ویژه ای دارد.

نتیجه گیری

طراحی و ساخت چرخ و فلک لندن، داستانی است از جاه طلبی، نوآوری و پشتکار بی وقفه. از ایده ای جسورانه که توسط یک زوج معمار جوان مطرح شد تا تبدیل آن به یک نماد جهانی، این پروژه نشان دهنده پتانسیل عظیم همکاری های بین المللی و اوج خلاقیت مهندسی است. انتخاب مواد با دقت بالا، استفاده از تکنیک های مونتاژ منحصر به فرد مانند بالا کشیدن افقی چرخ، و مدیریت دقیق چالش های متعدد، همگی به خلق سازه ای انجامید که امروزه میلیون ها نفر را به خود جذب می کند. چشم لندن، فراتر از یک چرخ و فلک ساده، به نمادی از لندن معاصر تبدیل شده است؛ شاهکاری مهندسی که به ما یادآوری می کند با تخصص و اراده، می توان مرزهای آنچه را که ممکن است، جابجا کرد. نگاهی عمیق تر به چنین سازه هایی، قدردانی ما را از دنیای مهندسی و هنر ساخت وساز دوچندان می کند.