التاريخ المبكر لأنظمة المصاعد الخالية من الكابلات

تصميمات مبكرة لأنظمة المصاعد بدون كابلات وذاتية الدفع ومتعددة المركبات التي ألهمت تصميمات مثل MULTI

لم يمض وقت طويل بعد الإعلان الرسمي عن نظام MULTI من شركة ThyssenKrupp ("صلاة من أجل المستقبل"، ELEVATOR WORLD، فبراير 2015)، حتى عثر مؤلفكم على مقال يحمل العنوان التالي: "مصعد جديد يعمل بدون كابلات". ونظراً للتغطية الصحفية المكثفة التي رافقت إطلاق MULTI، فإن العثور على مقال يحمل هذا العنوان يبدو عادياً. ومع ذلك، يتغير هذا التقييم عندما يتم الكشف عن تاريخ النشر: ظهر المقال في عدد سبتمبر 1934 من مجلة Popular Science. وصف المقال الموجز ووضح نظام مصعد يستخدم عربات متعددة مصممة للعمل تحت "طاقتها الذاتية المستقلة في نظام حصل مخترع من نيويورك على براءة اختراع له".^[1] أثارت هذه المقالة سؤالين: من كان المخترع المجهول ، والأهم من ذلك ، هل كانت هناك تصميمات مبكرة أخرى لأنظمة المصاعد بدون كابلات وذاتية الدفع ومتعددة المركبات؟ أدى البحث عن إجابات إلى تحديد المخترع الذي لم يذكر اسمه (والعثور على براءة اختراعه) ، بالإضافة إلى اكتشاف ثلاث براءات اختراع إضافية تتعلق بتصميمات مماثلة.

يعود تاريخ أول تصميمات للمصاعد الخالية من الكابلات إلى ثمانينيات القرن التاسع عشر. استخدمت هذه المخططات محركًا كهربائيًا مركبًا على السيارة ، والذي كان يقود التروس الدودية أو التروس التي تشغل الرفوف أو الأعمدة اللولبية. تم تسجيل براءة اختراع لتصميمات أنظمة المصاعد ذات الجريدة المسننة والجريدة المسننة والعمود اللولبي بشكل جيد في أوائل القرن العشرين. ومع ذلك ، فقد اتبعت هذه الأنظمة نموذج المصاعد التقليدية من حيث أنها كانت مصممة للعمل في عمود رأسي واحد. شهدت أوائل الثلاثينيات من القرن الماضي موجة قصيرة من براءات الاختراع للمصاعد الخالية من الكابلات والتي كانت تهدف إلى التحرك باستمرار في جميع أنحاء المبنى. يبدو أن الدافع وراء هذه المخططات كان النمو السريع لناطحات السحاب في عشرينيات وثلاثينيات القرن الماضي. تضمن الأساس المنطقي لأنظمة المصاعد الجديدة المقترحة الرغبة في تقليل مقدار المساحة المخصصة لأعمدة المصاعد.

تم فحص براءة الاختراع الأولى من قبل موريس إي. بريد من سانت لويس: "المصاعد المتعددة بدون كابلات أمان" ، براءة الاختراع الأمريكية رقم 1,902,946 (28 مارس 1933). كانت هذه براءة اختراع Breed الوحيدة ، ويبدو أنه طبيب محلي مهتم بالابتكارات التقنية. (أدرجت طبعة عام 1912 من كتاب سانت لويس هواياته على أنها "صناعة السيارات والتصوير الفوتوغرافي"). في حين أن وضعه كمخترع هاو قد يفسر الجوانب الغريبة لتصميمه ، إلا أن هناك القليل من الشك فيما يتعلق ببراعته. سعت السلالة إلى:

". . . توفير بناء مصعد مصمم ومكيف للاستخدام في المباني ذات الارتفاع الأكبر الذي يشتمل على عمود لا نهاية له تعمل من خلاله مجموعة من المصاعد في علاقة متباعدة ، بحيث يعمل عمود واحد لا نهاية له كممر لأي عدد مرغوب من المصاعد كما هو مطلوب من قبل ارتفاع المبنى و [توفير] آلية محسنة لدفع المصاعد على طول ومن خلال العمود المذكور دون استخدام الكابلات وأجهزة الرفع المماثلة ".^[2]

كان التصميم عبارة عن تباين في مخطط الرف والترس مع المحرك الكهربائي والتروس الموجودان أعلى السيارة ومصممًا للتنقل حول الرفوف المنحنية في أعلى وأسفل العمود (الشكل 1).

أحد الجوانب المثيرة للاهتمام في تصميم Breed هو أن السيارة تتحرك "في وضع مستقيم" أثناء الصعود و "المقلوبة" عند الهبوط (الشكل 2). وهذا يعني أنه كان يتعين على جميع الركاب الصاعدين الخروج قبل أن تبدأ السيارة في الانتقال إلى هبوطها وأن الركاب الهابطة (الذين وقفوا على "سقف" السيارة) خرجوا قبل أن تبدأ السيارة في الانتقال إلى صعودها. يتطلب نمط الحركة هذا وجود عامل لتشغيل السيارة والتأكد من مغادرة الركاب قبل تغيير الاتجاه. ومع ذلك ، تخيلت Breed أيضًا أن المشغل سيبقى في السيارة طوال رحلتها بأكملها:

"المشغل. . . يبقى في السيارة أثناء الصعود والنزول. أثناء صعود السيارة ، يقف المشغل على أرضية السيارة ؛ عندما تصل السيارة إلى القمة وتمر عبر الوصلة المنحنية من الجزء الصاعد إلى الجزء الهابط من عمود المصعد ، يتقدم المشغل ويقف على الجانب الداخلي للجدار الجانبي السفلي للسيارة ؛ وعندما تمر السيارة في الجزء النازل من عمود المصعد في وضع مقلوب ، يخطو المشغل داخل الجزء العلوي من السيارة ويقف عليه حتى تصل السيارة إلى الاتصال المنحني من الجزء التنازلي إلى الجزء الصاعد من المصعد الفتحة. ثم يخطو المشغل إلى داخل الجدار الجانبي السفلي للسيارة ويقف عليه حتى تدخل السيارة الجزء الصاعد من عمود المصعد ، وعندها يخطو المشغل على أرضية السيارة في رحلة أخرى ذهابًا وإيابًا. "^[2]

يطرح هذا الوصف صورة لمشغل رياضي (أو ربما بهلواني) في سيارة مصعد مع (بنهاية يوم حافل) آثار أقدام تغطي كل سطح داخلي تقريبًا.

تم منح براءة الاختراع الثانية لنظام بدون كابلات إلى جارفيس هانت: "Elevator System" ، براءة الاختراع الأمريكية رقم 1,930,239 (10 أكتوبر 1933). كان هانت (1863-1941) مهندسًا معماريًا مشهورًا في شيكاغو ، وكانت هذه ثاني براءة اختراع للمصعد. تم منح الجائزة الأولى إلى كلير فوستر مع هانت بصفته المحال إليه: "نظام مصعد متعدد" ، براءة اختراع أمريكية رقم 849,840 (9 أبريل 1907). تميز هذا التصميم بعدة سيارات تعمل في نفس العمود ؛ لم يكن بدون كابل ولم يكن لديه حركة مستمرة. كان جهد Hunt الفردي عبارة عن تصميم يتميز بعدة سيارات تصعد وتهبط من خلال مهاوي رأسية تتميز "بمسارات عرضية أو عمليات عرضية" تسمح للسيارات بالانتقال من عمود إلى آخر. بطريقة مماثلة لتصميم Breed ، كان لكل سيارة محرك كهربائي مركب في الأعلى يقود نظامًا من التروس متشابكًا مع رفوف وقضبان توجيه رأسية وأفقية (الشكلان 3 و 4). ومع ذلك ، على عكس Breed ، سمح تصميم Hunt للسيارات بالبقاء منتصبة طوال رحلتهم بأكملها.

بالنظر إلى أن تصميمه سمح لسيارات متعددة بالتحرك في نفس الوقت ، أدرك هانت أنه بحاجة إلى نظام إشارة فعال. واقترح أن "نظام إشارات الكتلة يجب أن يتم تفعيله وأن يتم تشغيل السيارات وفقًا للجدول الزمني لتجنب الارتباك والتأخير." [3] قرار استخدام إشارات الكتلة مهم ، لأن بينما كان نظام إشارات مصممًا للتحكم في أنماط المرور المعقدة ، فقد تم تصميمه للتحكم في حركة القطارات وليس المصاعد. في أوائل القرن العشرين ، تم تعريف هذا النظام على النحو التالي:

"الكتلة هي طول مسار السكة الحديدية بحدود محددة، ويكون استخدامها من قبل القطارات تحت سيطرة إشارة كتلة واحدة أو أكثر. إشارة الكتلة هي ترتيب ثابت يتحكم في استخدام الكتلة... نظام الكتلة هو سلسلة من الكتل المتتالية التي يتم التحكم فيها بواسطة إشارات الكتل. تُظهر إشارة المنزل حالة الكتلة الموجودة مباشرة أمام القطار المتحرك، وتُظهر إشارة بعيدة حالة الكتلة الثانية أمام أو خلف الكتلة الرئيسية. تُظهر إشارة التقدم حالة الكتلة بالتزامن مع إشارة المنزل لتلك الكتلة. يتم وضعها أمام إشارة المنزل."^[4]

يوفر تقسيم Hunt لنظامه من الأعمدة إلى سلسلة من الكتل أو المناطق صورة مفاهيمية مثيرة للاهتمام فيما يتعلق بالتحكم في حركة مرور المصعد والخدمة.

كشفت براءة الاختراع الثالثة التي تم فحصها لهذا المقال عن هوية مخترع نيويورك المجهول الموجود في Popular Science وبراءة اختراعه: Eugene Phillips of New York ، "Elevator" ، براءة الاختراع الأمريكية رقم 1,953,772 (3 أبريل 1934). للأسف ، لا شيء معروف عن فيليبس في هذا الوقت. كانت براءة الاختراع الأخرى الوحيدة التي حصل عليها تتعلق بمنفضة سجائر محسنة مصممة للاستخدام في السيارات وعربات القطارات. ومع ذلك ، كان لدى فيليبس فهم واضح لمشكلة التصميم المرتبطة باستخدام المصعد في المباني الشاهقة:

"في المباني المرتفعة ، تسبب الطول الطويل للكابل المطلوب بالضرورة في حدوث العديد من المشكلات المتفاقمة ، والتي تزداد مع زيادة ارتفاع المباني ، والطلب على خدمة أفضل. من أهداف الاختراع الحالي القضاء على استخدام الكابلات تمامًا وتشغيل السيارات مباشرة بالقوة المحركة ، علاوة على ذلك ، فإن الغرض منه هو زيادة أو تقليل عدد السيارات العاملة خلال الساعات المختلفة من اليوم دون إغلاق أي عمود معين ".^[5]

كان حله هو نوع آخر من مخطط الرف والترس: استخدم "آلية المحرك" التي تتكون من محرك كهربائي وترس دودي ضخم مثبت في حلقة محورية أو إطار أعلى السيارة. يتميز النظام بقضبان توجيه تشكلان إطارًا لرف مركزي. استوعب هذا الأخير الترس الدودي ، بينما قدمت قضبان التوجيه مسارات للعجلات الموجودة على جوانب الإطار المحوري (الشكل 5). أثناء تحرك السيارة ، استدار الترس الدودي ليتناسب مع انحناء العمود ، وتم تعليق السيارة في وضع مستقيم "معلقة من آلية المحرك. . . يشبه إلى حد كبير البندول. " . 

The fourth patent for a cable-less system was granted to John T. Austin: “Elevator,” U.S. Patent No. 2,052,690 (September 1, 1936). Austin (1869-1948) was the most prolific of the inventors discussed thus far, with more than 25 patents to his credit. However, like the others, his primary professional expertise was not vertical transportation -- he was a cofounder of Austin Organ Co. of Hartford, Connecticut, and was a well-known pipe-organ designer. Austin’s foray into the world of elevator design, which occurred during the height of the Great Depression, may have been an attempt to imagine a new direction for his struggling company. His design employed an innovative approach that moved away from the rack-and-pinion paradigm. He proposed using wheels or “resilient tires” mounted on the top and bottom of the car that ran along smooth guide rails. The top and bottom of the car were equipped with four sets of two tires driven by an electric motor (Figure 7). The wheels were held against the guide rails by a system of springs and drive shafts:

"يتم استكمال [] عمل الزنبركات في إنشاء والحفاظ على الاشتباك الاحتكاك بين الإطارات المطاطية والمسارات من خلال ترتيب اتصال المحرك بين عمود إدارة المحرك والأعمدة المحركة للعجلات بحيث يكون دفع الدفع في لفصل الأعمدة عن بعضها وحث العجلات والإطارات على اتجاه مسار كل منها. مع مثل هذا الترتيب ، تكون السيارات محشورة عمليًا بين الجدران الجانبية المعاكسة للأعمدة ".^[6]

لتسهيل حركة السيارات بين الأعمدة وإضافة السيارات أو طرحها من الخدمة ، صممت أوستن "آلية نقل" تعلق على جانب السيارة وتدفعها أو تسحبها داخل أو خارج العمود الرئيسي وأوقفتها في رمح ثانوي (الشكل 8).

تتضمن براءة اختراع أوستن أيضًا صورة تشير إلى أنه أدرك أن تصميمه يمكن أن يتحرك أفقيًا وعموديًا. يوضح هذا الرسم التوضيحي سلسلة من الأعمدة الرأسية والأفقية التي تشبه إلى حد ما الصور المرتبطة بتصميم MULTI (الشكل 9). ومع ذلك ، فإن وصف أوستن لهذه الصورة مثير للدهشة لأنه يقول إنها تمثل "منظرًا تخطيطيًا لتل أو جبل مزود بأعمدة من مستويات مختلفة تتكيف فيها السيارة للسفر." ، مفهوم متعدد الأعمدة المطبق على مبنى محير ، من المهم ملاحظة أن جميع المصممين الآخرين اقترحوا أن الركاب لن يصلوا إلا إلى السيارات في مهاوي عمودية. حقيقة أن أوستن قد أوضح إمكانية الأفقي في سياق نظام بدون كابل وذاتي الدفع يميز تصميمه عن الآخرين.

بالطبع ، جميع هذه المخططات الأربعة متشابهة في وجود مشكلات فنية وميكانيكية وتصميم لم يتم حلها والتي كانت ستجعل من الصعب للغاية بناؤها وكان من المحتمل أن تؤدي إلى فشلها. ومع ذلك ، فإن خيال هؤلاء المصممين جدير بالملاحظة وكذلك حقيقة عدم ارتباط أي منهم بصناعة المصاعد. في حين أن هذا النقص في الوعي الصناعي ساهم بلا شك في العديد من الخصوصيات ونقاط الضعف الموجودة في تصاميمهم ، فإن سذاجتهم سمحت لهم بتخيل الحلول التي قد يرفضها المطلعون في الصناعة على أنها غير عملية. والآن ، مرة أخرى ، مع التصميم الذي نشأ من داخل عالم النقل الرأسي ، نتحدث عن إمكانية وجود مصاعد بدون كابلات.

مراجع حسابات
[1] "مصعد جديد يعمل بدون كابلات" بوبيولار ساينس (سبتمبر 1934).
[2] موريس إي. بريد ، "المصاعد المتعددة بدون كابلات أمان" ، براءة الاختراع الأمريكية رقم 1,902,946 (28 مارس 1933).
[3] جارفيس هانت ، "Elevator System" ، براءة الاختراع الأمريكية رقم 1,930,239،10،1933 (XNUMX أكتوبر XNUMX).
[4] رالف سكوت ، "إشارات الكتلة التلقائية ودارات الإشارة" ، ماكجرو هيل (1908).
[5] يوجين فيليبس ، "مصعد" ، براءة الاختراع الأمريكية رقم 1,953,772 (3 أبريل 1934).
[6] جون تي أوستن ، "Elevator" ، براءة الاختراع الأمريكية رقم 2,052,690،1،1936 (XNUMX سبتمبر XNUMX).