Современный образ всех городов – это высокие дома-небоскрёбы. Но их сооружение и использование было бы невозможным без грузоподъёмных механизмов (ГПМ): башенных и автомобильных кранов, строительных лифтовых подъёмников и самих лифтов.
Кто придумал лифт и когда?
Как и многие технические изобретения, лифт не был создан в один день либо год, его изобретение растянулось на многие века.
Древний Египет.
Самые первые примитивные подъёмные механизмы появились ещё во времена строительства древнеегипетских пирамид. И это был общий предок всех ГПМ - рычаг, известный с древнейших времён, в виде «колодезного журавля». Ими пользовались для подъёма грузов до 100 кг и описаны на памятниках Древнего Египта, датированных 2600 годов до н.э. Их приводила в движение мускульная сила людей.
Цивилизация, которая в своё время оказалась наиболее развитой на земле, применяла также и систему канатов (полиспаст) для поднятия тяжёлых грузов – египтяне попросту наматывали на бревна верёвку и, благодаря физической силе, тянули на большую высоту тяжёлые грузы.
Для транспортировки и подъёма грузов они «применяли» и воду, путём приготовления гидрофицированных сооружений, каналов и траншей (читайте мою статью на моем канале: «Тайна пирамиды Джосера. Самый древний лифт на земле?»), однако до нашего времени они не дошли и для современных учёных - это тайна.
Древний Рим.
Самые первые ГПМ, подтверждённые археологическими находками и письменно задокументированные, появились во времена Римской Империи. Впервые о лифте написал римский архитектор Витрувий в трактате «Десять книг об архитектуре», ссылавшийся на Архимеда, который построил его по заданию в 236 году до н.э.
Во время раскопок древнеримского города Геркуланума, который погиб вместе с Помпеями от извержения Везувия в 79 году н.э., был найден первый лифт. По конструкции соответствовал современному «грузовому малому лифту» и поднимал еду из кухни первого этажа в гостиную на втором. Только в движение механизм приводился не электроприводом, а с помощью мускульной силы рабов.
Лифты грузовые малые. Используются, как правило, в ресторанах и кафе (для подъёма продуктов питания), библиотеках, складах и т.д. Грузоподъёмность, как правило, до 300 кг. Подъём людей на них категорически запрещён.
Также достоверно известно, что во дворце римского императора Нерона был подъёмник, служащий для подъёма не только грузов, но и людей. Нерон питал слабость к театральным действам, которые устраивал у себя во дворце. Подъёмник использовался для доставки на сцену театра актёров и декораций. Им пользовались не только при подготовке спектакля, но и во время него. Как и подъёмник в Геркулануме, он приводился в действие мускульной силой.
Из свидетельств очевидцев гладиаторских боев известно, что лифты применялись и в римском Колизее для того, чтобы поднимать на поверхность арены гладиаторов и диких животных - и это инженерное чудо Древнего Рима. Современные исследователи установили, что в Колизее было 12 лифтов, приводимых в движение рабами при помощи системы блоков.
Но в те времена лифты, единичного исполнения, применялись в домах только очень богатых патрициев, которые до нас, к сожалению, не смогли дойти.
Из трудов Филона Александрийского известно, что в его эпоху (первый век нашей эры) в Александрии Египетской существовал механизм, предназначенный для подъёма воды из реки, по принципу действия лифта. Более поздние упоминания о лифтах: середина VI века - это лифтовые подъёмники монастыря Святой Екатерины в Египте, представляющие собой плетёную клеть, подвешенную на пеньковых верёвках и приводимые в действие колесом, вращаемых ослами.
Средние века.
В XIII веке в разных странах Европы и Азии стали популярными лифты, которые работали благодаря силе животных. Скот ходил по кругу и крутил специальный рычаг, который, в свою очередь, был связан верёвкой с подъёмным механизмом. Такие лифты были очень медленными, неудобными, ненадёжными и даже опасными. Они использовались в карьерах и шахтах, при разработке месторождений полезных ископаемых и часто применялись для подъёма не только грузов, но и людей, что часто приводило к трагедии.
Из документальных источников известно, что в XV-XVII веках в Китае применялись механизмы, напоминающие лифт, для подъёма воды из реки и приводились в движение при помощи педалей, в это же время в Индии применяли нечто подобное.
В Европе, в эпоху Средневековья людей сжигали за проявление интереса к науке и технике, инквизиция беспощадно уничтожала все открытия и записи о них, поэтому последующие документальные упоминания о лифтах появилось лишь в конце XVII - начале XVIII веков, когда они перестали зависеть от физической силы.
Инженеры отказались от силы животных и слуг, придумав систему противовесов – специальных грузов, заставляя подниматься весу с противоположной стороны механизмов. В это время лифты стали предметом роскоши и развлечения среди высокопоставленных особ:
- при Петре I, русские умельцы создали в Петергофе обеденный стол, двигавшийся между первым и вторым этажами дворца;
- в начале XVIII века был построен лифт Виндзорского замка в Англии;
- в 1743 году в Версальском дворце короля Франции Людовика XV был сооружён пассажирский лифт («Летающий стул» Велайера), предназначенный для «Его Величества», чтобы он без усилий мог осчастливить своим визитом любовницу, апартаменты которой располагалась этажом выше;
- разработано «самоподъемное кресло» для Зимнего Дворца, Иваном Кулибиным в 1793 году.
Инженер (от лат. ingenium — изобретательность) — специалист, осуществляющий все процессы жизненного цикла технических устройств, включая исследование, планирование, проектирование, конструирование, разработку технологии изготовления, подготовку технической документации, производство, наладку, испытание, эксплуатацию, техническое обслуживание и ремонт, утилизацию и управление качеством.
Основная деятельность - это разработка новых (изобретение) или улучшение существующих инженерных решений.
Со II века до н.э. инженерами называли создателей и операторов военных машин. «Гражданский инженер» впервые появился в XVI веке в Голландии, применительно к строителям мостов, дорог и механизмов, задействованных в их строительстве, затем в Англии, в Пруссии и в России.
В России XVI века инженеры назывались «розмыслами» и получали инженерное образование с основания Петром I в Москве «Школы математических и навигационных наук Пушкарского приказа» (1701 год), а затем в 1712 году первой «Инженерной школы».
С XIX века лифтостроение получило новый виток в истории.
В 1800 годах в США появились первые лифтовые подъёмники, которые приводились в движение паровыми двигателями. Они использовались в качестве только грузовых из-за большой шумности паровых машин и необходимости постоянно поддерживать их в работающем состоянии.
Вскоре, в 1845 году, американский изобретатель Вильям Томсон предложил механизм первого в мире гидравлического лифта. Он был более совершенным и намного безопаснее, чем паровой лифт, работал быстрее, надёжнее и тише. Однако в массовое производство не пошёл из-за страха людей перед новым изобретением. Главной проблемой, которая сдерживала внедрение пассажирских лифтов, был высокий уровень их аварийности. Даже самые крепкие тросы периодически обрывались, и никому не хотелось оказаться в кабине в это время.
Поворотным событием в лифтостроении стал тормоз, придуманный американским изобретателем Элайш Грейвс Отисом, предотвращая падение лифтовой кабины в шахту в случае обрыва троса. В 1854 году он продемонстрировал своё устройство безопасности — ловителя — в «Кристалл Паласе» на выставке в Нью-Йорке, сам лично стал на открытую платформу подъёмника и топором обрубил удерживавший её канат. При этом платформа осталась на месте и не упала в шахту благодаря ловителям. Он первым и запатентовал первый электрический лифт в 1861 году.
Первый пассажирский лифт был установлен в Нью-Йорке в 1857 году. Устройство безопасности в сочетании с использованием стальных каркасов дало возможность строить небоскрёбы.
Первый электрический пассажирский лифт был сконструирован в Германии немецкой фирмой Siemens & Halske в 1880 году. Он поднимался на высоту 22 метра за 11 секунд.
Э.Отис, став основателем компании «OTIS Elevator Company», свой первый электрический лифт смонтировал в одном из нью-йоркских небоскрёбов лишь в 1889 году.
В конце XIX века появились лебёдки с канатоведущими шкивами, а к началу XX века электрические лифты получили столь широкое распространение, что вытеснили лифты с другими приводами.
С тех пор проблема подъёма больше не сдерживала рост зданий вверх. Например, в «Сирс Тауэр» (442 м) в Чикаго, установлено 106 лифтов. В самой высокой башне в мире – «Будж-Халифа» (828 м) в Дубае - 57 лифтов. И их скорость невероятна: в Башне Халифа – 10 м/с.
Лифт – это одно из самых важнейших изобретений человечества. На сегодняшний день он считается самым популярным и наиболее безопасным видом транспорта на планете. Каждый день лифты перевозят треть населения Земли, при этом смертельных аварий с этим видом транспорта практически не происходит. Люди настолько привыкли к лифтам, что воспринимают эти механизмы как что-то должное.
Электрический лифт проработал без существенных изменений более ста лет и лишь в 1996 году финская компания «KONE» предложила новое решение – лифт MonoSpace, который работает без машинного помещения, благодаря бесредукторному приводу EcoDisc. Вся электроника и система тросов поместилась в шахте и компактность механизма позволила начать использовать лифты более активно.
В 1997 году лифтами без машинного помещения отметилась швейцарская компания Schindler, использовав вместо троса - ремни.
Третьей компанией, начавшей выпускать лифты без машинного помещения, стала в 2000 году фирма «OTIS». Она применила в своей конструкции привод Gen2 и также использовала вместо металлических тросов полиуретановые ремни, которые снижают шум и позволяют применять более компактные лебёдки.
В 2007 году компания «KONE» разработала лифт MaxiSpace, не требующий не только машинного помещения, но и противовеса, что уменьшило размеры шахты до размеров кабины.
А в 2017 году компания «ThyssenKrupp» из Германии разработала первый в мире бесканатный лифт Multi.
Сейчас к современным лифтам предъявляются высокие требования. Главные из них – это надёжность, безопасность и экономичность в эксплуатации. Кроме того, они должны обеспечивать комфортные условия для пассажиров, низкий уровень шума и вибрации.
Белорусские инженеры ОАО «Могилевлифтмаш» пошли ещё дальше - они изобрели «умный лифт», разработав мобильное приложение, позволяющее управлять лифтом прямо с телефона.
Новое приложение позволяет идентифицировать жильца, и чтобы вызвать лифт, не надо будет нажимать кнопку - достаточно зайти в подъезд: «Вы едете домой. Чтобы заехать за шлагбаум, Вам даже не нужно доставать телефон, система Вас распознает — и шлагбаум откроется. Вы подходите к входной двери в подъезд - дверь тоже откроется сама. Заходите в подъезд — лифт Вас видит и понимает, на какой этаж вам нужно — и вы едете».
А как же будущее - дорога в космос?
Мечта о космическом лифте, который можно было бы использовать для подъёма больших грузов на высоту космического пространства, появилась более 120 лет назад, когда русский учёный Константин Циолковский впервые сформулировал эту концепцию.
Под впечатлением от проекта строительства металлической башни в центре Парижа, названной в честь создателя Эйфеля, Циолковский описал сооружение, построенное на экваторе и уходящее вверх на 36 тысяч километров, на геостационарную орбиту (35 786 км - если быть точным).
Именно на этой высоте, спутник имеет период обращения, равный по времени периоду вращения нашей планеты вокруг своей оси. И, следовательно, такой спутник будет неподвижен относительно поверхности Земли, а значит может иметь жёсткую связь с землёй. Но в то время его идея относилась к жанру научной фантастики.
В конце XX века идея космического лифта стала рассматриваться вновь, в связи с началом космической гонки, когда пилотируемые полёты вокруг Земли стали обыденными событиями. Многие учёные указали, что использование такого лифта позволило бы значительно сократить затраты вывода космических аппаратов на околоземную орбиту, удешевив проекты полётов и к другим планетам Солнечной системы. Но предварительные расчёты и уровень технологий дали понять, что реализован такой проект будет ещё нескоро.
Сегодня реализация идеи космического лифта уже теоретически возможна, но имеющийся технологический уровень производства не позволяет изготовить необходимые компоненты для сооружения в промышленных масштабах - отсутствует производство канатов из углеродных трубок нано-размеров в больших объёмах.
Углеродные нанотрубки — цилиндрические структуры, имеющие диаметр менее одного нанометра. Теоретически из них можно «сплести» нити и канаты неограниченной длины, обладающие достаточной прочностью, необходимой для создания тросов для космического лифта.
Сегодня такие углеродные трубки производят в таком малом объёме, что не хватит даже на один километр каната. Так в 2004 году длина нанотрубки составляла - 4 мм, в 2006 году - 7 мм, а в 2008 году учёные сумели сплести «ковёр» из нанотрубок длинной около двух метром и шириной около метра. С тех пор, никаких существенных достижений в этой области не наблюдалось.
Тем более, учёные считают, что с развитием частных космических пилотируемых проектов, особенно с использованием многоразовых ракет, произойдёт полное вытеснение идеи, связанной с разработкой космических лифтов, по крайней мере — в ближайшем будущем.
Только в «Стране восходящего Солнца» по-другому относятся к идее космического лифта: она превратилась в национальную идею. Японские учёные известны своими достижениями не только в робототехнике: Сумио Иидзима считают первопроходцем в области технологий по созданию графитовых нанотрубок и японская компания «Obayashi» обещает построить действующий космический лифт уже к середине XXI века.
А тем временем канадская компания «Thoth Technology Inc.», в 2015 году получила патент на изобретение первого «лифта в космос», а жёсткость двадцатикилометровой башни будет обеспечиваться сжатым газом.
ПРОДОЛЖЕНИЕ СЛЕДУЕТ
Дорогой читатель подпишись и узнай то, что знаю Я.