كيفية بناء مصاعد نموذجية ، الجزء الأول

استكشاف لصنع المصاعد من مجموعة متنوعة من الصناديق والأربطة المطاطية والمسامير والبراغي والخيوط

بقلم الدكتور لي جراي ، مراسل في الحرب الإلكترونية

لقد خلفت الأحداث الأخيرة تأثيرا كبيرا على المجتمع الأميركي والعالمي. فقد أدت أوامر البقاء في المنزل إلى تغيير أماكن وأساليب عملنا، ومن المؤسف أنها أثرت على قدرة العديد من الناس على مواصلة العمل. وفي حين طرح الوضع الحالي تحديات لا حصر لها، فقد أدى أيضا إلى تحولات إيجابية في السلوك نتيجة لمحاولة الناس معرفة ما يمكنهم فعله أثناء "عالقين في المنزل". ربما يكون هناك حد فعلي لعدد الساعات التي يمكن للشخص أن يجلس فيها على الأريكة ويشاهد التلفزيون (حتى لو كان لديك خدمة Netflix). ومن حسن الحظ أن التاريخ يقدم بعض الأمثلة على كيفية ترفيه أنفسنا في "الأيام الخوالي". والآن يُطلب من القراء الصبورين لهذا العمود أن يجدوا طفلهم الداخلي بينما نستكشف، من منظور أوائل القرن العشرين، كيفية بناء المصاعد النموذجية.

في عام 1916 ، نشر المهندس ويليام ب. ستاوت (1880-1966) كتاب الصبي للنماذج الميكانيكية. [1] كان أساس الكتاب عبارة عن سلسلة من أعمدة الصحف التي كتبها ستاوت ، ابتداء من حوالي عام 1900 ، والتي كانت تهدف إلى تثقيف الأولاد الصغار حول الهندسة من خلال بناء نماذج من الآلات والأجهزة الميكانيكية. تم نشر المقالات تحت الاسم المستعار Jack Kneiff ، وهو اسم تم اختيار Stout لأنه ، كما يُزعم ، كل ما تحتاجه لبناء النماذج كان أدوات بسيطة ، مثل سكين جاك (المعروف أيضًا باسم سكين الجيب) ، ومطرقة ، ومفك البراغي ، إلخ. تضمن كتاب ستاوت فصلاً مخصصًا لنماذج المصاعد ، والتي تضمنت تعليمات مصورة حول كيفية بناء "مصعد كرنك" و "مصعد هيدروليكي".

كان مصعد الكرنك ، في جوهره ، نسخة مبسطة من آلة ذات أسطوانة متعرجة. تم تصميم المصعد لحمل الرسائل أو الأشياء الصغيرة من الأرض إلى نافذة الطابق الثاني. تتكون الدعامات العلوية من شرائح خشبية ، وأوصت تعليمات Stout - التي تهدف بوضوح إلى ترويع والدي الباني - بتثبيت الدعامات على إطار نافذة خارجي (الشكل 1). يحتوي هذا الإطار على "حزمتين للرفع" مصنوعتين من بكرات شريطية خشبية. تم قطع الأخدود بعناية على طول الخط المركزي لكل بكرة لتثبيت سلسلة الرفع في مكانها. ثم تم تزويد كل بكرة بعمود خشبي قصير يتلاءم بإحكام في الفتحة المركزية ، مع امتداد العمود إلى ما وراء نهايات البكرة بحيث يلامس تقريبًا دعامات اللوح المتوازية. تم استخدام البراداول لعمل ثقوب في اللوح أكبر قليلاً من قطر المشابك الصغيرة التي تم استخدامها لتثبيت الحزم في مكانها (الشكل 2). سمح هذا البناء للحزم بالدوران. كما تم تركيب عينين لولبيتين على الإطار العلوي. كانت هذه بمثابة مراسي لأسلاك التوجيه التي توجه مسار السيارة. تم وضع قاعدة خشبية مسطحة ، مزودة أيضًا بعيون لولبية لأسلاك التوجيه ، على الأرض وتثبيتها في مكانها بواسطة أوتاد خشبية (الشكل 1).

تحتوي القاعدة أيضًا على العمود المرفقي المستخدم لتشغيل المصعد. تم تثبيت العمود المرفقي ، الذي تم وضعه في أحد طرفي القاعدة وأسفل حزمة الرفع مباشرةً ، في مكانه بواسطة عينين لولبيين ، وشمل تصميمًا ذكيًا "للمكابح". قام المنشئ بقطع شق طويل في نهاية العمود وقام بدق مسمار في القاعدة على بعد بضع بوصات من المركز وفي وسطه مع دعم العين اللولبية لنهاية العمود المرفقي. عندما أراد المشغل تثبيت السيارة في مكانها ، قاموا ببساطة بدفع العمود إلى الأمام بحيث دخل المسمار في الشق ، مما منع العمود من الدوران (الشكل 3).

تم نصح عامل البناء بلف خيط الرفع عدة مرات حول مركز العمود المرفقي ، وبعد ذلك تم تمريره لأعلى وفوق حزم الرفع وصولاً إلى السيارة.

تضمن التصميم نسختين من سيارة المصعد. الأول ، موضح في الرسم العام للنموذج ، كان عبارة عن منصة شحن مفتوحة مثل تلك الموجودة في العديد من المصانع أو الإعدادات الصناعية (الشكل 1). التصميم الثاني ، الذي تم بناؤه باستخدام صندوق سيجار كقاعدة ، يشبه "نموذج الصبي" النمطي لعربة مصعد (الشكل 4). قام المنشئ ببساطة بتوصيل السلالم والتقاطع بصندوق السيجار ، وإضافة عيون لولبية على الجانبين لأسلاك التوجيه وعين لولبية أعلى الرأس المتقاطع لسلسلة الرفع. أعلن ستاوت: "سيوفر هذا المصعد الكثير من المرح ، وكل ما هو مطلوب لجعل السيارة تتحرك صعودًا وهبوطًا هو دوران ذراع التدوير".

كان تصميم ستاوت للمصعد الهيدروليكي بمثابة ترجمة رائعة لمصعد توازن الماء - أحد أقدم وأبسط الأنظمة الهيدروليكية المستخدمة في الولايات المتحدة - إلى شكل نموذجي. (لمعرفة تاريخ مصعد توازن الماء، راجع سلسلة المقالات المنشورة في مجلة ELEVATOR WORLD، أغسطس-أكتوبر 2017.) استخدم هذا النموذج نفس عربة المصعد ذات الصندوق المصنوع للمصعد ذي العمود المرفقي. ومع ذلك، على عكس الإعداد السكني للمصعد ذي العمود المرفقي، فإن هذا النموذج يحتوي على مصعد موازنة الماء، والذي يمكن أن يكون أكثر كفاءة في استخدام الطاقة.
المصعد ، تم توضيح هذا النظام أثناء استخدامه على درج النار في الفناء الخلفي لمبنى سكني من أربعة طوابق (الشكل 5). كانت المكونات الأساسية للنظام عبارة عن "خزان" لتخزين المياه (في الجزء العلوي من النظام) وثقل موازن. اقترح ستاوت أن الخزان يمكن أن يكون مصنوعًا من "صندوق نشاء عادي من الخشب". من الجدير بالذكر أنه عند قراءة هذا الوصف ، تجرأ على نفسه ، "ما هو صندوق النشا؟" إنه بالطبع صندوق خشبي صغير مصمم لاحتواء النشا. كشفت أبحاث أخرى أن مثل هذا الصندوق كان صغيرًا إلى حد ما ؛ مثال نموذجي يبلغ ارتفاعه 6 بوصات تقريبًا وطوله 11 بوصة وعرضه 7 بوصات. قام منشئ النموذج بطلاء الصندوق من الداخل لإنشاء حاوية مقاومة للماء. تم تثبيت حزم الرفع (البكرات الخشبية) على جانب الصندوق ، جنبًا إلى جنب مع مكابح آلية وعينين لولبيين لتثبيت أسلاك التوجيه. تم نحت ذراع المكابح الخشبية لتلائم منحنى حزمة الرفع المركزية وربطت بمسمار بواسطة شريط مطاطي بحيث يحافظ الشريط على ضغط الفرامل على الحزم ، مما حال ، من الناحية النظرية ، دون تحرك السيارة. تم تحرير الفرامل عن طريق سحب خيط متصل بنهاية الرافعة. على الرغم من عدم ذكر ذلك في وصف Stout ، فإن تطبيق الضغط المتغير على الفرامل عبر سلسلة التحرير سيسمح للمشغل بالتحكم في سرعة المصعد (الشكل 6).

إن مفتاح مصعد التوازن المائي هو ، بالطبع ، القدرة على إضافة أو طرح الماء من الثقل الموازن ، والذي بدوره يرفع أو يخفض السيارة. اقترح ستاوت أن يكون الثقل الموازن مصنوعًا من "علبة من الصفيح". قام المنشئ أولاً بقطع قطعة قصيرة من الأنابيب المعدنية بطول 1/2 بوصة تقريبًا. (اقترح ستاوت أن الأنبوب يمكن أن يأتي من "مقبض مظلة أو مضخة دراجة"). بعد ذلك ، يتم قطع ثقب بعناية في قاع علبة الصفيح ، ويتم إدخال الأنبوب بحيث يكون نصفه داخل العلبة ونصفه خارجها. ثم يتم لحام الأنبوب في مكانه. تتضمن الخطوة التالية استخدام برغي خشبي كبير برأس مدبب لعمل المقعد الخاص بجذع الصمام. بعد ملء الشقوق بعناية في الجزء المائل من الرأس المخروطي ، يقوم المنشئ بإدخال المسمار في الجزء العلوي من الأنبوب المعدني و "يدور [ذلك] باستخدام مفك البراغي أثناء الضغط بشدة على المسمار. سيؤدي هذا إلى قطع حافة الأنبوب بنفس زاوية رأس المسمار بحيث يكون لدينا صمام مانع لتسرب المياه عند وضع برغي جديد بدون شقوق في الأنبوب "(الشكل 7). يتم تثبيت صمام مماثل في صندوق النشا مباشرة فوق المسار الرأسي للثقل الموازن. القطعة الأخيرة من ثقل الموازنة عبارة عن كتلة خشبية صغيرة موضوعة داخل علبة القصدير بحيث تتماشى مع صمام خزان المياه.

اتبعت عملية تشغيل المصعد الطريقة الدقيقة المستخدمة في مصعد موازنة الماء "الحقيقي". إذا كانت السيارة تزن أكثر من ثقل الموازنة ، فإنها تنزل إلى أسفل "العمود" وتستقر على القاعدة الخشبية على الأرض. في هذه الأثناء ، كان من الممكن أن يرتفع الثقل الموازن إلى الأعلى ، حيث يمكن للكتلة الخشبية الموجودة في القصدير أن تضغط لأعلى على الجزء السفلي من المسمار في صمام الخزان ، مما يسمح بتدفق الماء إلى العلبة. عندما يزن ثقل الموازنة أكثر من وزن السيارة ، يقوم المشغل بسحب سلسلة تحرير الفرامل ، وتصعد السيارة. عندما يصل الثقل الموازن إلى القاع ، فإنه يستقر في حوض صغير مصمم لحمل الماء الناتج عن الضغط التصاعدي على الصمام الموجود في قاع العلبة بعيدًا (الشكل 6).

أصول تصميم صمام Stout غير معروفة. يشبه تشغيله صمام إيقاف التنقيط الحديث (الذي يسمح بإزالة الوعاء أثناء تخمير القهوة دون تسريب سائل من سلة التحضير) في العديد من ماكينات صنع القهوة. الاختلافات الرئيسية هي أن الصمامات الحديثة تستخدم الينابيع والغسالات لضمان إحكام الغلق. اعتمد تصميم ستاوت على الجاذبية ، وعلى الرغم من نجاحه على الأرجح ، إلا أنه من المحتمل أيضًا أن يكون قد تسرب. ومع ذلك ، فإن هذا النقص التشغيلي المحتمل لا يقلل من براعة تصميم الصمام والمهارة الأخرى الواضحة في تصميم كلا الطرازين. عندما نُشر كتابه ، كان ستاوت مهندسًا شابًا في بداية ما يمكن أن يكون مهنة رائعة. ومضى ليصبح مهندس سيارات وطيران رائد. تضمنت تصميماته العديدة طائرة Ford Trimotor المعروفة.

عند قراءة أوصاف Stout لهذه المصاعد النموذجية ، بالإضافة إلى الحيرة بشأن أشياء بسيطة مثل صناديق النشا ، تساءل مؤلفك عما إذا كان من الممكن إعادة إنشاء هذه التصميمات بطريقة من شأنها تكرار الهدف الأصلي. قبل عدة سنوات ، تمكنت من متابعة تحقيق مماثل بشأن لعبة سلم متحرك ("All I Want for Christmas is a Meccano Moving Stairway،" EW ، ديسمبر 2017). ومع ذلك ، تطلب هذا الجهد ببساطة اقتناء عدة مجموعات من الألعاب العتيقة. نظرًا للمواد المستخدمة في بناء نماذج Stout ، كان هذا نوعًا مختلفًا من التحدي. لحسن الحظ ، في القرن الحادي والعشرين ، لدينا أداة بحث رائعة متاحة حرفياً في متناول أيدينا. أنا ، بالطبع ، أتحدث عن موقع ئي باي.

في غضون شهر من شراء كتاب Stout ، كنت فخورًا بمالك مجموعة من علب النشا والسيجار القديمة (الشكل 8). إذا سارت الأمور على ما يرام ، فإن نشر خاتمة هذه المقالة المكونة من جزأين (التي تدرس نهج مؤلف آخر لبناء مصاعد نموذجية في أوائل القرن العشرين) ستشمل صورًا لسيارة مصعد سيجار بوكس ​​وخزان مصعد هيدروليكي (مكتمل بمكابح) ) كإضافات عبر الإنترنت للشهر التالي. كما آمل ، كما هو واضح في جميع مقالاتي ، أستمتع دائمًا ببحثي وأحب ما أفعله.

الرقم المرجعي
[1] ويليام بوشنيل ستاوت. كتاب الصبي للنماذج الميكانيكية ، قليل ،
براون وشركاه ، بوسطن (1916).