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Systèmes d'ascenseurs incurvés et continus

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Figure 3 : Centrale électrique de la tour d'observation, Condon, « ascenseur en spirale »
Figure 3 : Centrale électrique de la tour d'observation, Condon, « ascenseur en spirale »

Un examen des quêtes du début du 20e siècle pour le « Saint Graal » de notre industrie

Presque toutes les professions ont une liste d'objectifs uniques et insaisissables qui constituent ce que l'on peut considérer comme des projets du « Saint Graal ». Ces projets impliquent généralement une recherche ardue et difficile de quelque chose qui semble toujours être juste au-delà de la portée de ses poursuivants. Dans le domaine du transport vertical, ces types de projets incluent des ascenseurs qui se déplacent le long de cages incurvées et des ascenseurs qui se déplacent sans effort verticalement et horizontalement à travers un bâtiment. L'examen de deux conceptions du début du 20e siècle qui traitaient de ces types de systèmes d'ascenseurs illustrera les avantages perçus à gagner en obtenant ces Saint Graal particuliers, ainsi que la difficulté d'atteindre réellement ces objectifs : comme on le verra, dans les deux cas l'imagination et les ambitions des inventeurs se sont avérées sans commune mesure avec la réalité. Ces efforts méritent cependant d'être étudiés, car, parfois, le voyage est plus important que la destination.

Le 3 février 1903, l'architecte de San Francisco Daniel E. Condon a breveté un nouveau système d'ascenseur : « Spiral Elevator », brevet américain 719,751 16. Il a décrit son invention comme étant liée aux « dispositifs de traction » et a déclaré que son intention était de « fournir un nouvel ascenseur en spirale amélioré à utiliser dans les observatoires, les rotondes de bâtiments élevés et autres conçus pour les voyages d'agrément, pour les affaires, l'industrie et autres. fins. Et, comme c'était la pratique courante à l'époque, il a déclaré que sa conception était "aménagée pour assurer une sécurité parfaite aux passagers utilisant l'ascenseur". La majorité des 1 illustrations du brevet concernaient l'utilisation de l'ascenseur dans les tours d'observation ; ainsi, Condon a peut-être initialement conçu sa conception comme étant uniquement destinée aux «voyages d'agrément» (Figure XNUMX). Cette utilisation proposée a donné à Condon une plus grande liberté dans son approche de conception, car il semble avoir conçu son schéma comme des parties égales de « tour » et « ascenseur ».

Sa conception utilisait une "voie sans fin" en spirale qui transportait une série de "camions" reliés entre eux, qui, à leur tour, formaient un "train sans fin". Le train transportait une série de cabines d'ascenseur suspendues (figure 2). Condon a décrit la configuration de base du système comme suit :

« Les trajets ascendants et descendants en spirale peuvent être du même pas ou d'un pas différent, de préférence, cependant, du même pas, comme indiqué sur les dessins. . . . On verra que les brins se croisent à chaque circonvolution de part et d'autre de la charpente, entre la base et le sommet de celle-ci. Les passagers d'une voiture passent ainsi à proximité des passagers d'une autre voiture circulant en sens inverse, de sorte que la montée et la descente en voiture seront grandement appréciées par les passagers. Sur une voiture atteignant le sommet, les passagers peuvent descendre sur la plate-forme de charpente pour voir le pays ou les paysages environnants depuis le sommet de la tour, et les passagers peuvent prendre la même voiture ou une autre pour la descente. Sur une tour ayant des parcours en spirale de qualité ordinaire — disons 10 à 20 % — de longues voitures avec des camions à deux essieux ou plus peuvent être utilisées; mais sur une tour ayant une piste de pente très raide (plus de 20 %), je préfère utiliser des voitures courtes avec des camions à un essieu pour que les voitures pendent perpendiculairement pendant tout le trajet.

Condon a proposé que le système soit "mis en mouvement par intermittence", avec des voitures s'arrêtant "simultanément sur chaque station et sur la plate-forme supérieure de la tour pour que les passagers puissent embarquer et débarquer". La sécurité était assurée par la présence de "dispositifs de freinage adaptés" attachés à chaque voiture. Les freins étaient contrôlés par un « accompagnateur » ou un conducteur de voiture ; ainsi, « en cas de dérangement de la machine d'actionnement », les voitures pourraient « être arrêtées à n'importe quel point de la voie ou redescendre lentement jusqu'au point de départ à la gare ».

Condon a affirmé que la puissance nécessaire pour faire fonctionner le train sans fin de cabines d'ascenseur était approximativement égale à la puissance « nécessaire pour tracter un train correspondant sur une voie de niveau, car le poids des cabines sur la descente équilibre pratiquement celui des cabines roulant. à la hausse. » L'alimentation était fournie par « un moteur de toute construction approuvée », qui était situé dans une « centrale électrique » située à la base de la tour d'observation. Le moteur entraînait une roue motrice composée d'une roue dentée annulaire intérieure et d'une roue dentée droite extérieure. Les chariots engageaient l'engrenage droit extérieur et étaient guidés dans leur mouvement par une « roue dentée interne segmentaire » (l'arc d'engrenage situé à gauche de la roue motrice : figures 3 et 4). Condon croyait que sa conception permettrait aux passagers d'être « montés ou descendus rapidement. . . sans perte de temps indue, car un train de voitures monte toujours, tandis qu'en même temps, un autre train de voitures descend. C'est peut-être cette efficacité imaginaire qui l'a incité à inclure sa dernière illustration de brevet, qui représentait son invention située dans un immeuble de bureaux (Figure 5). Dans ce contexte, la centrale était située au sous-sol et l'ascenseur fonctionnait selon le même horaire intermittent que celui proposé pour l'observatoire.

La perspective d'appliquer son invention aux immeubles de bureaux a peut-être incité Condon à déposer un deuxième brevet pour son système d'ascenseur en spirale : « Elevator », brevet américain 755,361 (22 mars 1904). Dans ce brevet, il évite les références au voyage « plaisir » et concentre son attention sur le monde des affaires :

« L'objet de la présente invention est de fournir un nouvel ascenseur amélioré conçu pour être utilisé dans toutes les classes de bâtiments commerciaux et industriels modernes dans lesquels de grandes foules de personnes (et de marchandises, etc.) doivent être transportées vers, depuis et entre les différents étages de la manière la plus sûre, la plus rapide et la plus systématique possible.

La première illustration faisait écho à l'image finale de son brevet initial dans sa représentation d'un ascenseur en spirale utilisé dans un immeuble de bureaux (Figure 6). Cependant, son fonctionnement proposé était très différent du schéma précédent. Alors que la première conception proposait un fonctionnement intermittent, les voitures s'arrêtant et démarrant à des intervalles définis, la conception révisée était « aménagée pour un déplacement continu des voitures d'un étage à l'autre du bâtiment, tout en permettant aux passagers de partir facilement ou entrer dans les voitures à n'importe quel étage du bâtiment. La vitesse de fonctionnement suggérée était de 60 à 90 pi/min, ce qui, selon lui, était suffisamment lent "pour permettre aux passagers de monter et de descendre facilement des voitures aux paliers".

Ainsi, la conception révisée de Condon pourrait être caractérisée comme une variation de l'ascenseur paternoster, la principale différence étant la distance entre les arbres haut et bas. Cependant, les 11 images de brevet restantes concernaient une variante de son invention qui a étendu l'idée de l'ascenseur continu dans un tout nouveau domaine. Cette nouvelle direction est efficacement illustrée par un dessin représentant une série de voitures roulant le long d'une pente diagonale douce, qui ressemblait au trajet de déplacement généralement associé aux escaliers mécaniques (figure 7). Condon a encore illustré cette application de son idée dans deux configurations différentes :

  1. En tant que système continu qui circulait de haut en bas à travers un bâtiment selon une ligne horizontale montante en continu
  2. En tant que système qui cisaille verticalement d'avant en arrière à travers un bâtiment (Figures 8 et 9)

Les deux dessins représentaient le train de cabines d'ascenseur se déplaçant dans ce qui semblait être une « cage » d'ascenseur extrudée recouverte d'un treillis métallique qui comportait des ouvertures à chaque étage et permettait aux passagers de sortir et d'entrer dans les cabines. Le plan du schéma en ciseaux représentait également des chemins en spirale allongés séparés pour les voitures ascendantes et descendantes, les deux chemins étant liés en haut.

Les efforts de Condon furent suivis trois ans plus tard par l'ingénieur belge Jules Gernaert (1862-1912). En avril 1906, Gernaert a déposé une demande de brevet intitulée « High Building », qui proposait une approche innovante de la conception et de la construction de gratte-ciel. Le brevet a été accordé le 25 juin 1907 (brevet américain 858,170 XNUMX). Gernaert a déclaré que sa conception concernait "des améliorations dans la construction de bâtiments", qui étaient "particulièrement adaptées pour une utilisation dans les quartiers densément peuplés des grandes villes". Les principaux objectifs du concepteur étaient de :

  1. « Ériger une structure qui occupera une surface minimale au sol »
  2. Fournir une « surface maximale pour la résidence ou l'occupation commerciale »
  3. « Construisez un bâtiment qui n'interférera pas beaucoup avec la circulation dans la rue »
  4. Fournir « la plus grande quantité de lumière et de ventilation possible » pour les occupants du bâtiment

Comme le montrent ses illustrations de brevets, le design de Gernaert ressemblait à une arche mince et géante (Figure 10). Une cage d'ascenseur incurvée traversait l'arche d'un côté à l'autre. Le dessin combiné en élévation et en coupe illustrait deux configurations possibles : la voiture pouvait être soit suspendue à la voie courbe, soit fixée sur le côté (figure 11). Le dessin indiquait également clairement le caractère schématique de cet aspect du projet de Gernaert, révélant le fait qu'il n'avait qu'une compréhension limitée des défis techniques impliqués dans la construction de son ascenseur courbe.

Le caractère imaginatif du design de Gernaert a brièvement attiré l'attention d'un large public américain. Le 27 mai 1906, un mois après avoir déposé sa demande de brevet, le New York World publia un article de son correspondant à Bruxelles décrivant la nouvelle « forme arc-en-ciel pour les bâtiments » de Gernaert. L'article faisait également spécifiquement référence à un attribut supposé du dessin non mentionné dans son brevet. Gernaert a maintenant affirmé que parce que son bâtiment ne touchait le sol que sur deux « points de repos » distincts, il avait une élasticité qui constituait une « protection contre les dommages causés par les tremblements de terre ».

Ce sujet était d'un grand intérêt pour le public américain. Le tremblement de terre dévastateur de San Francisco s'était produit environ un mois plus tôt, le 18 avril 1906. L'article de New York World a été repris par l'Associated Press et est paru dans des journaux à travers les États-Unis, dont beaucoup comprenaient le dessin en élévation trouvé dans le brevet de Gernaert (Figure 10 ). Plusieurs des articles rapportaient : « Une combinaison d'ascenseur et de tramway transportera les locataires aux différents étages. » L'interprétation de la conception de l'ascenseur de Gernaert comme un tramway a révélé la qualité unique, et peut-être presque semblable à celle de la conduite, associée à son ascenseur incurvé.

Gernaert et Condon ont tous deux compris le potentiel offert par les ascenseurs qui s'écartaient des systèmes verticaux standard. Bien que la conception schématique de Gernaert évite de répondre aux questions sur sa construction et son fonctionnement, sa simplicité correspond à la forme dynamique de son gratte-ciel arc-en-ciel : le bâtiment utilise une vaste forme incurvée qui dicte la trajectoire du mouvement de l'ascenseur. La combinaison imaginative de Condon du mouvement continu du paternoster et du trajet de déplacement de l'escalator a produit une conception qui a presque atteint l'objectif de se déplacer à la fois verticalement et horizontalement. Ainsi, les deux inventeurs ont peut-être vu (ou du moins imaginé avoir vu) leur Saint Graal particulier. Et, bien sûr, comme cela arrive souvent avec ce type de quête, ils n'ont pas réussi à atteindre leur objectif ultime.

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Le Dr Lee Gray, professeur d'histoire de l'architecture et doyen associé principal du College of Arts + Architecture de l'Université de Caroline du Nord à Charlotte, a écrit plus de 200 articles mensuels sur l'histoire du transport vertical (VT) pour ELEVATOR WORLD depuis 2003. Il est également l'auteur de From Ascending Rooms to Express Elevators: A History of the Passenger Elevator in the 19th Century. Il est également conservateur de theelevatormuseum.org, créé par Elevator World, Inc

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