хронограф винаходiв

22 Серпня

  • В цей день в 1865 році американець Уільям Шепперд отримав патент на рідке мило. В патенті була описана речовина, що містила мило і нашатирний спирт.

:

    :

      Публікації

      Історія винайдення ліфта

      Автор: Дмитро Романенко

      Опубліковано: 19.05.2009





          Одним з унікальних винаходів, яким більшість з нас користується щодня, є ліфт. Цей підйомний пристрій настільки увійшов в наш побут, що мало хто замислюється над тим, наскільки велике його значення. Адже, варто трохи пофантазувати, на тему що б було, якби ліфт не винайшли, то починаєш розуміти, що без ліфта вигляд сучасних міст був би зовсім іншим. Якби ліфт не винайшли, найвищі будинки навряд чи були б вище хрущовських п'ятиповерхівок.

          В середині ХХ століття етнографи спостерігали життя папуаського племені, що за рівнем свого розвитку знаходиться в кам'яному столітті. Похоронні звичаї цього племені вимагали ховати небіжчиків на вершині дерев. Для підйому мертвих тіл аборигени використовували пристрій, діючий за принципом сучасного ліфта. Платформа, сплетена з ліан і гілок, піднімала вантаж за допомогою противаги. Цілком вірогідно, що подібні конструкції були відомі і в епоху кам'яного століття європейської цивілізації.
          У ліфта, підйомного крана, лебідки і інших підйомних механізмів один загальний попередник - важіль, відомий людям з якнайдавніших часів. Важіль у вигляді колодязного журавля використовувався ще стародавніми єгиптянами. В письмових пам'ятках Давнього Єгипету, датованих 2600 р. до н.е. знайдено згадку про підйомну платформу, яка використовувалася для підйому вантажів близько 90 кг.


      Мал.1. Колодязний журавель

          Найстародавнішим підйомним пристроєм - прототипом ліфта є підйомник в одному з будинків давньоримського міста Геркуланум, яке розташовано біля підніжжя вулкана Везувій, і разом із сумнозвісними Помпеями, стало його жертвою. При розкопках в одному з будинків Геркуланума були знайдені елементи підйомника, що добре збереглися. Підйомник використовувався для підняття приготованих страв з кухні в розташовану над нею їдальню. Знахідка датується 79 роком н.е., - роком виверження Везувію. Підйомник приводився в дію мускульною силою.
          Є письмові згадки про існування прототипів ліфтів, які відносяться до ще більш раннього періоду. Вперше ліфт в своєму трактаті "Десять книг про архітектуру" описує римський архітектор Вітрувій, зазначаючи, що конструкцію ліфта розробив на його замовлення Архімед із Сіракуз. Історики датують рукопис 236 роком до н.е.
          Також достовірно відомо, що в палаці римського імператора Нерона також був підйомник, що використовувався для підйому не лише вантажів, але і людей. Нерон мав схильність до театральних вистав, які часто і влаштовував у себе в палаці. Підйомник використовувався для доставки на сцену театру акторів і декорацій. Ним користувалися не тільки при підготовці спектаклю, але і під час нього. Як і підйомник в Геркуланумі, він приводився в дію мускульною силою людей.
         З свідоцтв очевидців гладіаторських боїв відомо, що ліфти застосовувалися в римському Колізеї для того, щоб піднімати на поверхню арени гладіаторів і тварин. Сучасні дослідники встановили, що в Колізеї існувало 12 ліфтів, що приводилися в рух рабами за допомогою системи блоків. На малюнку показана принципова схема римських ліфтів, а також фотографія шахти ліфти в Колізеї.

      Мал.2. Давньоримський підйомник

       

      Мал.3. Кінематична схема підйомників в Колізеї.

       

      Мал.4. Залишки підйомника в Колізеї

       

          З праць Філона Олександрійського дослідники дізналися, що в його епоху (1 ст. н.е.) в Олександрії Єгипетській існував механізм, призначений для підйому води з річки, що за принципом дії нагадує ліфт.

      Мал.5. Підйомник в Олександрії Єгипетській

       

          Є свідчення про існування ліфта в Синайському монастирі (Єгипет, VI ст. н.е.). За деякими джерелами, він був виконаний у вигляді плетеної кліті, підвішеної на мотузках, і приводився в дію колесом, що оберталося віслюками.
          Механізмом, що нагадує за принципом дії ліфт, користувалися в XVI-XVII століттях н.е. селяни Індії для того, щоб черпати воду з річок.


      Мал.6. Індійський підйомник XVI століття

       

          З документальних джерел відомо, що в XVII столітті в Китаї можна було побачити подібні конструкції для підйому води з річки. Відмітною особливістю такого механізму було те, що він приводився в рух за допомогою педалей, що оберталися двома людьми.

      Мал.7. Китайський підйомник XVII століття

       

          В Європі і на Сході при розробці родовищ корисних копалин в кар'єрах і шахтах часто використовували підйомники для підйому людей і вантажів, що приводилися в рух тваринами.

       

      Мал.8. Підйомник в кар'єрі


          В XVII столітті ліфти були предметом розкоші і розваг можновладців. Наприклад, при Петрі Першому, в одному з палаців Петергофа був споруджений невеликий вантажний ліфт, що переміщав обідній стіл між першим і другим поверхом. Ім'я майстра, що спроектував цей механізм, залишилося невідомим.
          В 1743 році у Версальському палаці короля Франції Людовика XV був споруджений пасажирський ліфт. Він призначався для того, щоб його Величність змогла без особливих зусиль ощасливити своїм візитом коханку, апартаменти якої були розташовані поверхом вище.

      Мал.9. Ліфт Людовика XV

       

          Як бачимо, для того, щоб піднятися до коханої, королю необхідно було скористатися допомогою слуги. Таким чином, цей слуга достеменно знав коли і о котрій годині король бажав піднятися до пані свого серця, скільки там був і о котрій годині повернувся. Якщо про це знав один слуга, то, ймовірно, знав і весь палац. Ніякої конспірації!

          Одного разу в 1795 році в коридорах Зимового палацу в Петербурзі царедворці не без здивування спостерігали за огрядним товстуном А. Безбородко. На цей раз канцлер перебував в невластивому для нього стані збудження і екзальтації. Як з'ясувалося, він тільки що злетів з першого поверху в царські апартаменти в "самопідйомному кріслі". Це було не що інше, як прототип ліфта. Створений видатним російським винахідником І. Кулібіним підйомний механізм діяв за допомогою одного або двох людей, що обертали спеціальні гайки, які, рухаючись вздовж двох вертикально встановлених ходових гвинтів, піднімали площадку з кріслом. Підйомне крісло стало однією з найулюбленіших розваг вищих сановників і челяді. Це був перший пасажирський ліфт, побудований в Російській імперії.

          В 1800 році вперше як привід для ліфта була застосована парова машина. Це відбулося на одній з вугільних шахт в Америці. Власник шахти зробив висновок, що використовування парової машини підвищить швидкість підйому вугілля і людей і, тим самим, збільшить ефективність виробництва. З цієї миті почалася ера комерційної експлуатації ліфтів. Користуватися ними було економічно вигідно. Вже в 1835 році парові вантажні ліфти почали застосовуватися на промислових підприємствах Англії.

      Мал.10. Паровий ліфт початку XIX століття

       

         Одним з недоліків парових ліфтів була постійна необхідність підтримувати парову машину в роботі. Це не було особливою проблемою на шахтах, де ліфт працював постійно, але створювало масу незручностей на підприємствах, де ліфт був потрібен епізодично. З цієї причини, а також через надмірну шумливість парові ліфти не встановлювалися в житлових будинках. Проблема була частково вирішена в 1845 році, коли американець Вільям Томсон розробив перший гідравлічний ліфт. Його конструкція також не була позбавлена недоліків, оскільки вимагала наявності джерела тиску в рідині. Ним могла бути ... парова машина. Основною перевагою було те, що її можна було розмістити віддалено від місця розташування ліфта, а подачу рідини здійснювати трубопроводом високого тиску. Централізовані системи водопроводу, що з'явилися у той час в деяких містах, були малопридатні для використовування з ліфтами Томпсона, оскільки тиск в них не перевищував 0,38 МПа.

         В 1851 році інженер Вільям Армстронг створив гідравлічний акумулятор для збільшення і забезпечення постійності тиску поступаючої в циліндр води. Для цього він використовував вертикальний циліндр з діаметром плунжера в 40 або 45 см, який підтримував великий сталевий ящик, наповнений камінням або гравієм. Хоча підйомник Армстронга був обладнаний всіма ключовими компонентами сучасного гідравлічного ліфта: гідроциліндром плунжерного типу, мультиплікатором і гідроакумулятором, численні конструкторські розробки в Англії і Європі в цілому зосередилися на вдосконаленні конструкції ліфтів з гідроциліндром плунжерного типу прямої дії. Перший такий ліфт з'явився в Англії в 1849 р. і був встановлений в готелі Osmaston Manor. До середини 60-х років XIX сторіччя великі міські готелі в Англії теж починали використовувати гідравлічні пасажирські ліфти.
          Це був час сумісного існування парових і гідравлічних ліфтів. В 1852 американський інженер Елайша Грейвс Отіс створив винахід, що зробив ліфт найбезпечнішим видом транспорту. За своє життя Отіс змінив декілька професій: був будівельним робітником, працював на лісопилці, будував карети, служив на меблевій фабриці, що виготовляла ліжка. Саме тут в 1852 році його попросили сконструювати підйомник для доставки дощок на другий поверх. Під час роботи над підйомником Отіс і зробив свій головний винахід. Якщо в усіх попередніх конструкціях ліфтів трос кріпився безпосередньо до кабіни, то Отіс вирішив закріпити його за допомогою пружної сталевої пластини-ресори, а з боків підйомника встановити зубчаті рейки. Під вагою навіть порожньої платформи пружина вигиналася і вільно проходила між рейками. У разі ж обриву каната пружина, розпрямлялася і своїми кінцями застрявала в зубцях рейок, запобігаючи падінню.

      Мал.11. Елайша Грейвс Отіс

       

         Отіс назвав свій підйомник "безпечним ліфтом" і заснував фірму Otis Elevator, яка почала виробництво таких ліфтів. В 1854 році для того, щоб збільшити продажі ліфтів своєї конструкції Отіс придумав дотепний рекламний трюк. В одному з виставкових залів Нью-Йорка, де був високий купол, між двома опорами заввишки 12 метрів рухалася підйомна платформа. На вершині споруди стояв помічник, що тримав в руці довгий меч. На платформі серед бочок і ящиків стояв сам винахідник у фраку і в циліндрі. Парова машина підтягала платформу на самий верх, і асистент за командою Отіса обрубував канат мечем. Платформа починала падати вниз, але через метр-два автоматика із страшним скреготом спрацьовувала і зупиняла падіння. Отіс знімав циліндр і кланявся публіці.

      Мал.12 Креслення з опису до патенту US31128, виданий Е.Г. Отісу
      (завантажити патент US31128)


          Через три роки, в 1857, фірма Otis Elevator встановила перший свій пасажирський ліфт в п'ятиповерховому магазині на Бродвеї. Ліфт міг вмістити п'ятеро людей і віз їх із швидкістю 20 сантиметрів в секунду.

      Мал.13. Паровий ліфт фірми Otis Elevator (верхня лебідка)

       

      Мал.14. Паровий ліфт фірми Otis Elevator (кабіна)

       

      Мал.15. Паровий ліфт фірми Otis Elevator (нижня лебідка)

       

         В другій половині XIX століття в США почалася ера будівництва хмарочосів. В перших хмарочосах частіше застосовували гідравлічні ліфти без каната: поршень, що ходить в довгому циліндрі, під тиском води виштовхував кабінку вгору. Така система застосовувалася в будинках не вище 20 поверхів, оскільки для розміщення гідроциліндра під фундаментом будинку необхідно було викопувати глибоку яму. Зате гідравлічні ліфти рухалися у декілька разів швидше, ніж парові ліфти системи Отіса. Крім того, через деякий час гідравліку удосконалили, розмістивши циліндр горизонтально, а поршень через систему блоків тягнув канат, що піднімав кабіну.
          В 1859 році фірма Otis Elevator сконструювала в готелі "П'ята авеню" гвинтовий ліфт. Від підвалу до горища будівлю пронизував величезний металевий гвинт, а кабіна ходила по ньому як гайка. Гвинт обертався через шків ременем від парової машини, що стояла в підвалі. Коли гвинт обертався праворуч, кабіна йшла вгору, ліворуч - вниз. Щоб кабіна не оберталася разом з гвинтом, уздовж одного її кута в шахті ліфта проходила рейка-обмежувач. Але ця система виявилася занадто повільною, незручною і дорогою. Було змонтовано тільки два такі ліфти, які пропрацювали до 1875 року.
          В цей же час удосконалювалися конструкції гідравлічних ліфтів. На Всесвітній виставці 1867 року в Парижі інженер Леон Едду встановив свій ліфт в Галереї механізмів і перевозив відвідувачів до оглядової платформи заввишки 2 м. В конструкції ліфта застосовувався порожнистий плунжер діаметром 24,5 см, складений з чотирьох окремих частин. Кабіна була закріплена на голівці плунжера і спрямовувалася чотирма порожнистими чавунними колонами, які одночасно складали основу конструкції шахти. Усередині колон рухалися противаги, підвішені на ланцюгах, що огинали блоки нагорі шахти і були закріплені на рамі кабіни. Численні критики відзначали непридатність цього ліфта для будівель підвищеної поверховості. У відповідь на критику Л. Эдду представив на паризькій виставці в 1878 році ліфт з плунжерним циліндром прямої дії і висотою підйому 128,5 м. Циліндр розміщувався під кабіною в колодязі, дно якого знаходилося на відмітці 16 м нижче рівня моря. Використовувалася також вода з міської водопровідної мережі. Незабаром ліфт цієї конструкції був встановлений на Ейфельовій вежі, що стало підтвердженням надійності конструкції французького винахідника і дозволило широкій громадськості без зусиль насолоджуватися видами Парижа з оглядового майданчика вежі.
          Фірма Otis Elevator не хотіла поступатися конкурентам, що виробляли гідравлічні ліфти, і з 1874 року разом із паровими ліфтами почала виготовляти гідравлічні пасажирські ліфти і вантажні підйомники власної конструкції.

      Мал.16. Гідравлічний ліфт фірми Otis Elevator

       

      Мал.17. Вантажний гідравлічний підйомник фірми Otis Elevator

       

         Протистояння гідравлічних і парових ліфтів могло б продовжуватися ще довше, але в 1880 році компанія німецького інженера Вернера фон Сіменса побудувала в місті Мангейм перший в світі електричний ліфт. Він підіймався на висоту 22 метри за 11 секунд.

       

      Мал.18. Демонстрація роботи першого електричного ліфта

       

         Перший електричний ліфт фірми Otis Elevator був змонтований в одному з нью-йоркських хмарочосів в 1889 році.

       

      Мал.19. Електричний ліфт Otis Elevator

       

         В 1887 році американець А. Майлс одержав патент на електричний ліфт, в якому була передбачена система блокування дверей ліфтової шахти за відсутності кабіни на поверсі.

       

      Мал.20. Креслення з опису до патенту US371207, виданий А. Майлсу
      (завантажити патент US371207)

         З того часу почався розвиток сучасних ліфтів і розповсюдження їх cвітом. Подальші винаходи у сфері ліфтів, в основному, стосувалися систем управління і автоматизації обслуговування. Якщо для обслуговування перших ліфтів був потрібен цілий штат співробітників (інженер для управління паровою машиною, ліфтер в кабіні, чергові на поверхах для закривання і відкривання дверей шахти), то до початку XX століття було цілком достатньо одного ліфтера в кожному ліфті і одного електромеханіка на декілька ліфтів в будівлі. Ліфтери, одягнені в уніформу, подібно швейцарам сталі одними з ключових фігур обслуговуючого персоналу кожного готелю того часу. Але, створена в 1924 році фірмою Otis Elevator система виклику ліфта натисненням кнопки на поверсі, і автоматичні двері, винайдені інженером Хаугтоном в 1926 році, дозволили повністю автоматизувати ліфти і спростити їх обслуговування.

         Поставляючи ліфти в по всьому світу, фірми-виробники зіткнулися з проблемою нумерації поверхів будівель в різних країнах. В більшості країн Європи, країнах британської Співдружності, Латинській Америці поверх, що знаходиться на рівні землі, називають "ground floor", поверх над ним - першим поверхом. В Північній Америці (виключаючи провінцію Квебек в Канаді) поверх, що знаходиться на рівні землі називають першим поверхом, хоча подекуди прижилася назва "ground floor". Наступний за ним поверх називають другим. Така система поширена в країнах колишнього СРСР, подекуди в Східній Європі, Данії, скандинавських країнах.
          Повна плутанина виникає при найменуванні підземних поверхів. На кнопках ліфта їх позначають і як "B" — "Basement", і як "P" - "Parking", і як "L" (або "LL") - " Lobby" (або "Lower Level"). Поверхи, що знаходяться ще нижче, можуть бути позначені "LG" - "Lower Ground", "SB" - "Sub-Basement". Іноді зустрічаються і числові позначення (-1, -2, -3, тощо.). А іноді і комбіновані: "B1", "B2", "B3" або "P1", "P2", "P3".
          В будинках США і Канади відсутні 13-ті поверхи, що пов'язано з повір'ям про нещасливе число 13. Наступний за 12-м поверхом буде позначений як 14-й або позначений якимсь словом, наприклад Skyline.

      Мал.21.

         А в Китаї і в деяких сусідніх країнах в лікарняних будівлях немає 4-го поверху, тому що слово "четвертий" дуже схоже за звучанням на слово "смерть".

      Мал.22. 

         Плутанина з назвами поверхів в різних країнах призводить до того, що часто туристи не можуть розібратися в панелі управління ліфтом і натискають не ті кнопки, які потрібно. Ситуація ускладнюється тим, що деякі організації замовляють для своїх ліфтів абсолютно нестандартні панелі. Наприклад, один з готелів в Торонто вирішив пронумерувати поверхи так: "A", "M", "MM", "C", "H", і "1" (відповідно, Arcade, Main, Main Mezzanine, Convention, Health Club, і 1-й поверх).

         Один з торгових центрів Гонконзі чомусь має три поверхи "ground floor" і два других поверхи.

       


      Мал.23.

         В сінгапурському Музеї Азіатської цивілізації існує всього два поверхи, зате панель управління ліфтом містить аж 13 кнопок!

       

       

      Мал.24.


          В одній з офісних будівель в Сінгапурі застосована нумерація поверхів, що включає поверхи "B2", 1-й, 31-й і, відразу потім, 42-50.

       

      Мал.25.

       

         А в клініці Підмонт (Атланта, США) лікарі, щоб уникнути плутанини з поверхами, вирішили позначити їх різними кольорами! Але, потім хтось з офтальмологів пригадав, що деякі пацієнти не можуть розрізняти кольори, тому на пульті управління довелося додатково зробити пояснювальні написи.


      Мал.26.


          Отже, в рамках цієї статті ми відстежили еволюцію ліфта від античності до сучасного часу. А що ж далі? Пропоную тепер заглянути в майбутнє. Яким винахідники бачать ліфт майбутнього? Поза сумнівом, він буде безпечним, автоматичним, швидким. А, можливо, і космічним!
          Космічний ліфт - спосіб виведення вантажів на планетарну орбіту або за її межі. Вперше ідею створення космічного ліфта висунув К. Е. Ціолковський в 1895 році. Ідея заснована на застосуванні троса, простягнутого від поверхні планети до геостаціонарної орбітальної станції. Такий спосіб в перспективі на кілька порядків дешевше ніж використання ракет-носіїв. Трос утримуватиметься одним кінцем на поверхні планети (Землі), а іншим - в нерухомій над планетою точці вище геостаціонарної орбіти за рахунок відцентрової сили. Вздовж троса підіймається підйомник із вантажем. За межами геостаціонарної орбіти вантаж прискорюватиметься, що дозволить навіть відправляти його далі планетарної орбіти. Трос повинен бути надзвичайно міцним на розрив та одночасно легким, а його розрахункова довжина повинна складати не менше 35786 км. До недавнього часу у людства не було жодного придатного матеріалу для створення такого троса, але в 1991 році американськими вченими були винайдені вуглецеві нанотрубки. За теоретичними розрахунками, нанотрубки відповідають вимогам міцності та легкості і придатні для виготовлення троса. Отже, створення космічного ліфта є цілком вирішуваною інженерною задачею, хоча і вимагає використання передових наукових розробок і великих витрат. Створення ліфта оцінюється в 7-12 млрд. доларів США. NASA вже фінансує відповідні розробки американського Інституту наукових досліджень, включаючи розробку підйомника. Приватна фірма Liftport намагається досягти тієї ж мети до 2031 року. А вже зараз регулярно проводяться конкурси моделей космічного ліфта, на яких демонструються прототипи тросів і підйомників.



      Радимо ознайомитись з іншими статтями про великих винахідників та їх винаходи:

      1. Професор М.Д. Пільчиков - харківський Тесла

      2. Таємниці винаходів Ніколи Тесли

      3. Іван Пулюй - український винахідник Х-променів

      4. Забуті винаходи Герона Александрійського

      5. Хто винайшов телефон?
       

      Перелік інших публікацій

       
      Патентування Патентование
      .