Monday, July 13, 2015

जलपायरी ते जलचक्र!

इंग्लंडच्या समृद्धीचं एक प्रमुख कारण इथे १२ महीने पडणारा पाऊस! त्यामुळे इथल्या नद्या नेहमी भरभरून वाहत असतात आणि सगळी झाडं, हिवाळ्याचे दिवस सोडता, मस्त हिरवीगार असतात. या सतत वाहणार्‍या पाण्याचा कुणी कल्पकतेनं वापर केला नसता तरच नवल होतं!

पाण्याच्या प्रवाहाच्या जोरावर पिठाची गिरणी चालवणं तसंच नद्यांचा व्यापारादी वाहतुकीसाठी वापर करणं हे काही सर्वसामान्य वापर आहेत. नद्यांमधे इथे थोड्या थोड्या अंतरांवर बंधारे घातले आहेत. त्यांना धरणं नाही म्हणता येत कारण त्यांची उंची खूपच कमी असते. नदीचं पाणी त्यामागे अडतं आणि बंधारा भरला की त्यावरून वाहू लागतं. बंधार्‍याच्या तळाशी पन्हळ करून ते पाणी चक्की फिरवायला पूर्वी वापरलं जायचं. बंधार्‍याच्या तळाशी पाण्याच्या प्रवाहाचा जोर अर्थातच जास्त असतो. आता या सगळ्या गिरण्या बंद झाल्या आहेत म्हणा!

पण हे बंधारे बोटींच्या प्रवासाला मात्र अडथळा निर्माण करतात. त्यासाठीच जलपायरीची निर्मिती झाली. जलपायरी (वॉटर लॉक) म्हणजे एक मोठा हौदच असतो ज्यात एका वेळेला २/४ बोटी राहू शकतात. या हौदाला दोन दरवाजे असतात. एक बंधार्‍याच्या खालच्या बाजूला उघडतो तर दुसरा वरच्या.

समजा, एखाद्या बोटीला प्रवाहाच्या विरुद्ध दिशेने बंधारा चढून वर जायचं आहे आणि हौदाच्या पाण्याची पातळी बंधार्‍याच्या खालच्या बाजूच्या पाण्याच्या पातळी इतकी आहे. तर ती बोट हौदामधे बंधार्‍याच्या खालच्या दरवाज्याने सहजपणे प्रवेश करू शकते कारण पाण्याची पातळी एकच आहे.  (चित्र-१).

बोटीचा जलपायरीत प्रवेश
चित्र-१: बोटीचा जलपायरीत प्रवेश

मग खालचा दरवाजा बंद करून बंधार्‍याच्या वरच्या दरवाज्याच्या खालच्या बाजूच्या खिडक्या उघडून पाणी हौदामधे आणले जाते. (चित्र-२)

दरवाजाच्या खालच्या बाजूच्या खिडक्यातून येणारं पाणी
चित्र-२: दरवाजाच्या खालच्या बाजूच्या खिडक्यातून येणारं पाणी

पाण्याची पातळी वाढते तशी ती बोटही वर वर पायरी चढल्यासारखी जाते. (चित्र-३)

पाण्याची वाढती पातळी
चित्र-३: पाण्याची वाढती पातळी

थोड्या वेळाने हौदाच्या पाण्याची पातळी आणि बंधार्‍याच्या वरच्या बाजूच्या पाण्याची पातळी एकच होते. (चित्र-४)

जलपायरी भरली
चित्र-४: जलपायरी भरली

मग वरचा दरवाजा उघडणं पण सहज शक्य होतं आणि बोट बाहेर पडते. (चित्र-५ व ६)

जलपायरीचा दुसरा दरवाजा उघडताना
चित्र-५: जलपायरीचा वरचा दरवाजा उघडताना

बोट जलपायरीतून बाहेर
चित्र-६: बोट जलपायरीतून बाहेर

बंधार्‍याच्या वरच्या बाजूकडून खाली जायच्या वेळेस बोट, हौदाची पातळी आणि बंधार्‍याच्या वरची पातळी एकच असेल (नसेल तर हौदाच्या खालच्या बाजूचा दरवाजा बंद करून कधीही पाणी भरता येतंच) तर, सरळ हौदाचा दरवाजा उघडून बोट आत घेतली जाते आणि दरवाजा बंद करून हौदातलं पाणी दुसर्‍या दरवाजाच्या खालच्या खिडक्या उघडून सोडलं जातं. पाण्याची पातळी खाली जाता जाता बोटही खाली खाली जाते, म्हणजेच पायरी उतरते. मग खालच्या बाजूचा दरवाजा उघडून बोटीला बाहेर काढलं जातं.

अशा जलपायर्‍या यूकेभर जागोजाग आहेत आणि अजूनही चालू आहेत. पण एका जलपायरीने फार फार तर ७-८ फूट उंच चढता येतं. त्यापेक्षा जास्त उंच एका पायरीत जाणं फारच धोक्याचं आहे. अशा वेळेला एका पुढे एक अशा अनेक पायर्‍या, म्हणजे जलजिना, करून ते साधता येतं. असा एक जलजिना स्कॉटलंड मधे फोर्ट विल्यम गावाजवळील बानाव्ही या खेडेगावात आहे (चित्र-७). त्या जिन्याला नेपच्युनचा जिना म्हणतात.

नेपच्युनचा जिना
चित्र-७: नेपच्युनचा जिना

या जिन्याला एका पुढे एक अशा ८ पायर्‍या आहेत. एकूण चढण ६४ फुटांची आहे. सगळा जिना चढून जायला दीड तास लागतो. चित्र-७ मधे एक उंच शिडाची बोट वर चढताना दिसते आहे. अशी उंच शिडाची बोट अलिकडे असलेल्या रस्त्यावरच्या पुलाखालून आणि त्याच्याही अलिकडील रेल्वेच्या पुलाखालून (चित्रात हा पूल अर्धवट दिसतोय) कशी जाईल असा रास्त प्रश्न अनेकांना पडला असेल. त्याचं उत्तर असं आहे की हे दोन्ही पूल तात्पुरते फिरवून बाजूला करायची यंत्रणा आहे. बोट गेली की ते पूल पूर्ववत केले जातात.

असाच अजून एक जिना स्कॉटलंड मधेच फॉलकर्क या गावामधे होता. त्याच्या एकूण ११ पायर्‍यातून ११५ फुटांची उंची गाठली जायची. हा जिना फोर्थ व क्लाईड कालवा ( फोर्थ व क्लाईड ही नद्यांची नावं आहेत) व युनियन कालवा यांना जोडायचा आणि तो दीड किलोमीटर लांब पसरलेला होता. १९३३ मधे तो बंद करण्यात आला आणि त्यामुळे कालव्यांमधील दळणवळण बंद झालं.

ते दळणवळण पूर्ववत करण्याचा विचार १९९४ मधे सुरू झाला आणि एका अभिनव जलचक्राची निर्मिती झाली. हे चक्र दोन हात असलेल्या पंख्यासारखं दिसतं (चित्र-८).

फॉलकर्क चक्र
चित्र-८: जलचक्र

प्रत्येक हातात एक बोट मावण्याइतका हौद असतो. या दोन्ही हौदात, जेव्हा बोट नसते तेव्हा, पूर्ण पाणी भरलेलं असतं. प्रत्येक हौदात ५ लाख लिटर पाणी असतं. दोन्ही हातांचं वजन (दोन्ही हौद भरलेले असताना आणि एकही बोट नसताना) एकच असल्यामुळे हे चक्र फिरवायला १.५ युनिट इतकी कमी विद्युतशक्ती लागते. वरच्या कालव्यापासून एक पन्हळ जोडून ती या जलचक्रापर्यंत आणली आहे (चित्र-९). बोट या पन्हळीतून चक्राच्या हौदात प्रवेश करते.

वरच्या कालव्याकडून येणारी पन्हळ
चित्र-८: वरच्या कालव्याकडून येणारी पन्हळ

हे चक्र आर्किमिडीजच्या तत्वावर चालते. ते म्हणजे, जेव्हा एखादी बोट हौदात प्रवेश करते तेव्हा तिचं जितकं वजन कमी होतं ते नेमकं बाजूला सरलेल्या पाण्याच्या वजनाइतकं असतं. म्हणजेच, बोट हौदात असली काय किंवा नसली काय हौदाचं एकूण वजन तितकंच रहातं. हे चक्र फिरून वरचा हौद खाली व खालचा वर व्हायला फक्त ४ मिनिटं लागतात (चित्र-१०). जसजसा हात फिरायला लागतो तसतशी हौदाच्या खालची चाकं फिरतात व हौद कायम जमिनीला समांतर ठेवला जातो.

चक्र फिरताना
चित्र-१०: जलचक्र फिरताना

टीपः नेपच्युनच्या जिन्याचं चित्र आंतरजालावरून साभार, बाकीची चित्रं मी काढलेली आहेत.

अधिक माहिती:

नेपच्युनच्या जिन्याबद्दलची अधिक माहिती: https://en.wikipedia.org/wiki/Neptune%27s_Staircase

फॉलकर्क चक्राची अधिक माहिती: http://www.thefalkirkwheel.co.uk/about-the-wheel-



--- समाप्त ---