Sfide di progettazione degli ascensori ad alta velocità

Questo articolo è un estratto da ELEVATOR WORLDnumero di luglio 1995. Riteniamo che sia pertinente come informazione di base alle sfide della progettazione di ascensori ad alta velocità per edifici molto alti. …Editore

Problemi fisiologici Associato con ascensori ad alta velocità

L'industria degli ascensori ha sviluppato i seguenti limiti fisiologici che i conducenti di un ascensore in piedi possono tollerare senza provare disagio:

• Accelerazione/decelerazione verticale: 1-1.5 mps²
• Tassi di scatto: 2.5 mps³
• Suono: ≤ 50 dBa
• Oscillazione orizzontale: 15-20 mg
• Variazione della pressione auricolare: ≤ 2,000 Pa

Tutti i parametri fisiologici di progettazione dell'ascensore, ad eccezione delle variazioni della pressione auricolare, possono essere regolati da progetti di apparecchiature adeguate. Le variazioni di comfort/pressione dell'orecchio di solito non influiscono sugli utenti dell'ascensore, a meno che le velocità di discesa non superino i 7 mps e la corsa verticale superi i 300 m.

Quando Frank Lloyd Wright ha rivelato i suoi piani per la torre degli uffici dell'Illinois al... Notizie quotidiane di Chicago (che in seguito pubblicò una storia che esaminava il metodo proposto per sollevare il progetto), il documento ricevette immediatamente commenti da un certo numero di piloti di linee aeree che mettevano in dubbio la capacità degli ascensori a propulsione atomica da 25 mp di servire il progetto senza causare disagio al timpano nel pubblico a cavallo. I piloti di linea sono ben consapevoli dei problemi associati ai rapidi cambiamenti di altitudine. Apparentemente, l'orecchio interno può reagire negativamente ai cambiamenti di pressione associati a rapide salite e discese sperimentate quando gli aerei cambiano altitudine. La stessa condizione può interessare i passeggeri dell'ascensore quando la velocità dell'ascensore supera circa 7 mps o la distanza di viaggio verticale supera circa 300 m. Le persone anziane, quelle con raffreddore, influenza o allergie, o coloro che non riescono a liberare rapidamente i loro passaggi dell'orecchio sono più a rischio. Ovviamente, se gli ascensori a cinque piani da 25 mps immaginati da Wright dovessero davvero salire e poi scendere di circa 1,600 m sopra il livello in appena 1 minuto, i ciclisti proverebbero un notevole dolore se non si fossero sufficientemente "puliti" le orecchie lungo il percorso , o se il pressore della cabina non fosse controllato.

Pensa all'orecchio medio come a un palloncino che si espande quando la pressione esterna diminuisce durante la salita e si contrae quando la pressione esterna aumenta durante la discesa. Quando la pressione della cabina dell'aereo o della cabina dell'ascensore diminuisce durante la salita, l'aria in espansione nell'orecchio medio spinge la normale tromba di Eustachio aperta (a circa 4,000 Pa), lasciando che la pressione aumentata fuoriesca nei passaggi nasali fino a quando la pressione nell'interno orecchio e il livello di cabina, cabina o finale di salita viene livellato. Tuttavia, durante la discesa rapida, il passeggero deve aprire consapevolmente la tromba di Eustachio inghiottendo, sbadigliando o tendendo i muscoli della gola, oppure chiudendo la bocca, pizzicando il naso chiuso e tentando di soffiare attraverso il naso (nota come "Manovra di Valsalva" ) per equalizzare la pressione. Se l'ascesa o la discesa (in particolare la discesa) è troppo rapida e la pressione non viene alleviata, può svilupparsi una condizione dolorosa chiamata "blocco dell'orecchio". Il blocco dell'orecchio può produrre un forte dolore all'orecchio interno e perdita dell'udito che può durare da diverse ore a diversi giorni. Se non trattato, il liquido può accumularsi nell'orecchio medio, che può essere infettato. In casi estremi, può verificarsi la rottura del timpano.

Secondo quanto riferito, i due ascensori di osservazione da 2725 kg a 9 mps che esprimono 410 m dal ponte di osservazione dal suolo al 103° piano nell'edificio della Chicago Sears (ora Willis) Tower dovevano essere rallentati a 8 mps per ridurre al minimo i problemi e potenziali controversie associate al blocco dell'orecchio. Secondo quanto riferito, un visitatore dell'edificio ha subito un timpano rotto qualche tempo dopo essere sceso dal ponte di osservazione tramite le navette mentre correvano alla velocità contrattuale originale.

Al fine di comprendere meglio il problema e suggerire alcune soluzioni che potrebbero aiutare nella progettazione di futuri, mega ascensori navetta ad alta velocità e ad alta corsa, sarebbe utile rivedere il modo in cui le compagnie aeree gestiscono il problema. La maggior parte degli aerei a reazione naviga ad un'altitudine di 9,100-12,200 m sul livello del mare, mentre la cabina viene ripressurizzata fino a un massimo di 2,450 m per proteggere l'equipaggio e i passeggeri dal disagio. Dopo il decollo, la cabina viene ripressurizzata a una velocità di risalita nominale di 1.75 mps, anche se molti jet salgono a una velocità di 15-20 mps. Questa combinazione di pressurizzazione e velocità di salita sembra essere d'accordo con i passeggeri e normalmente si prova poco disagio. Tuttavia, a causa della difficoltà che alcune persone hanno nello svuotare le trombe di Eustachio dell'orecchio interno, il processo di discesa è molto più complicato. Durante la discesa, la cabina viene ripressurizzata a una velocità di discesa nominale di 1.75 mp dopo che l'aereo è sceso a 2,450 m, mentre la discesa effettiva viene eseguita a circa 2.5 mp. A questo ritmo, ci vorrebbero circa 23 min. per aumentare la pressione in cabina a quella a livello del mare. Si noti che i punti salienti qui sono che l'ascesa può essere eseguita molto rapidamente con poco disagio, mentre la discesa deve essere attentamente controllata. Hai mai notato un bambino che piange su un aereo durante la discesa? Il bambino non può schiarirsi consapevolmente le orecchie, quindi quando la pressione dell'orecchio interno si accumula, causando dolore, il bambino piange in risposta. Voila! La dolorosa pressione dell'orecchio interno viene eliminata naturalmente!

La soluzione più semplice per i maggiori problemi di depressurizzazione degli ascensori ad alta velocità, alti e ad alta velocità che probabilmente si incontrano negli ascensori navetta di oltre 100 piani, sarebbe quella di salire a circa 10-15 mps e di scendere a non più di 2.5- 4 mp. Un altro metodo sarebbe installare interruzioni della sky-lobby ogni 75-100 piani. I passeggeri che vanno da e verso i piani superiori degli edifici e le sky lobby si trasferiranno tra la sky lobby utilizzando navette interzona, avendo la possibilità di depressurizzare e ripressurizzare lungo il percorso verso le loro destinazioni finali. Questo sistema di navette "feeder" è il motivo per cui Ohbayashi Corp. ha indicato che ci sarebbero voluti circa 15 minuti. per una persona di andare dal piano terra all'ultimo piano nella sua proposta torre Aeropolis 500 di 2,000 piani e alta 2001 m progettata per la baia di Tokyo. Il problema più difficile sarebbe la progettazione di una serie di serrature di ripressurizzazione o aree di attesa da collocare nel terminal della sky-lobby superiore dell'ascensore. Lì, i passeggeri dell'ascensore si sarebbero riacclimatati prima di salire a bordo degli ascensori navetta per la discesa. In questo scenario, i vani o le cabine degli ascensori dovrebbero essere chiusi e pressurizzati, insieme all'adiacente camera di equilibrio pre-imbardata. Il vantaggio di questo schema è che i passeggeri dell'ascensore possono attendere gli ascensori in un blocco di attesa/attesa di pre-pressurizzazione, e quindi salire a bordo degli ascensori per una discesa molto rapida (velocità di 10-15 mps non sarebbero rare) al livello livello. Questo schema consentirebbe anche agli ascensori di raggiungere altezze superiori a 200 piani senza dover spostarsi tra navette intermittenti sky-lobby (lo schema feeder-lift) o scendere a velocità molto basse. Lo schema mega altezza/velocità riduce inoltre drasticamente il tempo necessario per raggiungere i piani superiori e i tempi di transito totali dei passeggeri.

Standard psicologici sui tempi di attesa

Nel corso degli anni, sono stati sviluppati i seguenti parametri di progettazione e standard di tempo di attesa per gli ascensori nelle torri di uffici di "Classe A". Gli standard sono per le condizioni di picco mattutino (salita in ascensore) e sono progettati per ammorbidire le aspettative umane su quale sia un'attesa accettabile per un ascensore:

• Navetta Sky-lobby – intervallo medio: ≤ 28-30 s.; capacità di gestione dei gruppi: ≥ 15-25% della popolazione locale combinata della zona si è trasferita; tempo di transito a destinazione (calcolato a metà dell'intervallo medio, più il tempo totale in ascensore): ≤ 60-90 s. – in viaggio dalla hall principale alla hall del cielo
• Ascensori locali – trasporto verticale – intervallo medio: 25-30 s.; capacità di gestione del gruppo: ≥ 12-15% della popolazione di zona spostata; tempo medio a destinazione (calcolato a un quarto del tempo di andata e ritorno più metà dell'intervallo medio): ≤ 60 s. – dallo sky lobby al piano di destinazione locale; e tempo medio di attesa: ≤ 20s.

Se l'ascensore della navetta della sky-lobby di un mega grattacielo viaggia e la velocità deve essere rallentata per rispettare le variazioni di pressione auricolare massime consigliate, le attese per le discese dell'ascensore nella/e sky lobby possono aumentare da 30 s. a 2 minuti Se questi potenziali utenti dell'ascensore devono attendere il servizio nelle hall del cielo mentre gli ascensori stanno pedalando - o devono entrare in una camera d'aria pressurizzata pre-discesa prima di salire sugli ascensori - sarà probabilmente opportuno fornire schermi audio/visivi che mostrino brevi soggetti per ridurre al minimo la noia dell'attesa. Allo stesso modo, schermi audio/visivi possono essere installati negli ascensori delle navette per raggiungere lo stesso scopo durante le discese lente a terra dalle lobby del cielo.

Riferimenti
[1] Kendall, John. "Disagio all'orecchio". Corrispondenza interna Otis, 1994.
[2] Kendall, John. "Pressione - Requisiti di comfort". United Technologies Research Center, 1994.
[3] Wright, Frank Lloyd. Un testamento. Bramhall House Editori, 1957.