La storia antica dei sistemi di ascensori senza cavi

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Figura 1: “Elevazione cabina ascensore”[2]

I primi progetti di sistemi di ascensori multicar semoventi senza cavi che hanno ispirato progetti come il MULTI

Non molto tempo dopo l'annuncio ufficiale del sistema MULTI di ThyssenKrupp ("Un Paternoster per il futuro", ELEVATOR WORLD, febbraio 2015), il tuo autore ha trovato un articolo dal titolo: "Il nuovo ascensore funziona senza cavi". Data l'ampia copertura stampa che ha accompagnato il lancio di MULTI, trovare un articolo con questo titolo sembra irrilevante. Tuttavia, questa valutazione cambia quando viene rivelata la data di pubblicazione: l'articolo è apparso sul numero di settembre 1934 di Popular Science. Il breve articolo descriveva e illustrava un sistema di ascensori che impiegava più auto progettate per funzionare con la propria "energia autonoma in un sistema su cui un inventore di New York ha ricevuto un brevetto"., Questo articolo ha sollevato due domande: chi era l'inventore non identificato e, cosa più importante, c'erano altri primi progetti per sistemi di ascensori senza cavi, semoventi e multicar? La ricerca di risposte ha portato all'identificazione dell'inventore senza nome (e al ritrovamento del suo brevetto), nonché alla scoperta di altri tre brevetti che riguardavano modelli simili.

I primi progetti di ascensori senza cavi risalgono al 1880. Questi schemi impiegavano un motore elettrico montato sull'auto, che azionava ingranaggi a vite senza fine o pignone che innestavano cremagliere o alberi a vite. I progetti per i sistemi di ascensori a cremagliera e pignone sono stati brevettati fino all'inizio del XX secolo. Tuttavia, questi sistemi seguivano il paradigma degli ascensori tradizionali in quanto erano destinati a funzionare in un unico vano verticale. I primi anni '20 furono testimoni di una breve raffica di brevetti per ascensori senza cavi che avrebbero dovuto spostarsi continuamente in un edificio. L'impulso per questi schemi sembra essere stato la rapida crescita del grattacielo negli anni '1930 e '1920. La logica per i nuovi sistemi di ascensori proposti includeva il desiderio di ridurre la quantità di spazio dedicato ai vani degli ascensori.

Il primo brevetto esaminato è stato quello di Maurice E. Breed di St. Louis: "Safety Cableless Multiple Elevators", brevetto USA n. 1,902,946 (28 marzo 1933). Questo era l'unico brevetto di Breed, e sembra che fosse un medico locale interessato alle innovazioni tecniche. (L'edizione del 1912 di The Book of St. Louisans elencava i suoi hobby come "automobilismo e fotografia"). Mentre il suo status di inventore dilettante può spiegare gli aspetti eccentrici del suo design, non ci sono dubbi sulla sua ingegnosità. La razza ha cercato di:

“. . . fornire una struttura di ascensore progettata e adattata per l'uso in edifici della massima altezza comprendente un vano senza fine attraverso il quale una pluralità di ascensori opera in relazione distanziata, in modo che un unico vano senza fine serva da passaggio per qualsiasi numero desiderato di ascensori come richiesto dal l'altezza dell'edificio e [fornire un] meccanismo migliorato per spingere gli ascensori lungo e attraverso detto pozzo senza l'uso di cavi e dispositivi di sollevamento simili”.,

Il design era una variazione di uno schema a cremagliera e pignone con il motore elettrico e gli ingranaggi situati sulla parte superiore dell'auto e progettati per viaggiare attorno a cremagliere curve nella parte superiore e inferiore dell'albero (Figura 1).

Uno degli aspetti intriganti del design di Breed era che l'auto viaggiava "in posizione verticale" durante la salita e "invertita" durante la discesa (Figura 2). Ciò significava che tutti i passeggeri in salita dovevano uscire prima che l'auto iniziasse la transizione verso la sua discesa e che i passeggeri in discesa (che si trovavano sul "soffitto dell'auto") uscissero prima che l'auto iniziasse la sua transizione verso la sua salita. Questo schema di movimento richiedeva la presenza di un operatore per guidare l'auto e garantire che i passeggeri partissero prima dei cambi di direzione. Tuttavia, Breed ha anche immaginato che l'operatore sarebbe rimasto in macchina per tutto il suo viaggio:

"L'operatore. . . rimane in macchina durante la salita e la discesa. Durante la salita dell'auto, l'operatore sta in piedi sul pavimento dell'auto; quando la cabina raggiunge la sommità e passa attraverso il raccordo curvo dalla porzione ascendente alla porzione discendente del vano ascensore, l'operatore sale e si appoggia all'interno della parete laterale inferiore della cabina; e quando la cabina passa nella porzione discendente del vano ascensore in posizione capovolta, l'operatore sale all'interno della parte superiore della cabina e vi sta sopra fino a quando la cabina raggiunge il collegamento curvo dalla porzione discendente alla porzione ascendente dell'ascensore lancia. L'operatore quindi sale all'interno della parete laterale inferiore dell'auto e vi rimane fino a quando l'auto non entra nella parte ascendente del vano ascensore, dopodiché l'operatore sale sul pavimento dell'auto per un altro viaggio di andata e ritorno.,

Questa descrizione suggerisce l'immagine di un operatore atletico (o forse acrobatico) in una cabina dell'ascensore con (alla fine di una giornata intensa) impronte che coprono quasi ogni superficie interna.

Il secondo brevetto per un sistema senza cavi è stato assegnato a Jarvis Hunt: "Elevator System", brevetto USA n. 1,930,239 (10 ottobre 1933). Hunt (1863-1941) era un noto architetto di Chicago e questo fu il suo secondo brevetto per ascensori. Il primo è stato assegnato a Clair Foster con Hunt come assegnatario: "Sistema di ascensori multipli", brevetto USA n. 849,840 (9 aprile 1907). Questo progetto prevedeva diverse vetture che operavano nello stesso vano; non era senza cavi e non aveva movimento continuo. Lo sforzo solista di Hunt era un progetto che prevedeva più auto che salivano e scendevano attraverso pozzi verticali che presentavano "tracce trasversali o incroci" che consentivano alle auto di spostarsi da un pozzo all'altro. In modo simile al design di Breed, ogni macchina aveva un motore elettrico montato sulla parte superiore che azionava un sistema di ingranaggi che si ingranavano con cremagliere verticali e orizzontali e binari di guida (Figure 3 e 4). Tuttavia, a differenza di Breed, il design di Hunt ha permesso alle auto di rimanere in posizione verticale durante l'intero viaggio.

Dato che il suo progetto consentiva a più auto di muoversi contemporaneamente, Hunt si rese conto di aver bisogno di un sistema di segnalazione efficace. Propose che "dovrebbe essere messo in atto un sistema di segnali di blocco e il funzionamento delle auto deve essere effettuato secondo il programma per evitare confusione e ritardi".[3] La decisione di utilizzare i segnali di blocco è interessante, perché , mentre era un sistema di segnalamento progettato per controllare schemi di traffico complessi, era progettato per controllare il movimento dei treni, non degli ascensori. All'inizio del XX secolo, questo sistema è stato definito come segue:

“Un blocco è un tratto di binario ferroviario di limiti definiti, il cui utilizzo da parte dei treni è sotto il controllo di uno o più segnali di blocco. Un segnale di blocco è una disposizione fissa che controlla l'uso di un blocco. . . . Un sistema a blocchi è una serie di blocchi consecutivi controllati da segnali di blocco. UN home segnale mostra la condizione del blocco direttamente davanti a un treno in movimento, e un segnale distante la condizione del secondo blocco davanti o il blocco nella parte posteriore del home bloccare. Un segnale di anticipo mostra la condizione di un blocco in concomitanza con il home segnale di quel blocco. Viene posizionato prima del home segnale.",

La divisione di Hunt del suo sistema di vani in una serie di blocchi o zone fornisce un'immagine concettuale intrigante per quanto riguarda il controllo e il servizio del traffico degli ascensori.

Il terzo brevetto esaminato per questo articolo ha rivelato l'identità dell'inventore non identificato di New York presente su Popular Science e il suo brevetto: Eugene Phillips di New York, "Elevator", brevetto statunitense n. 1,953,772 (3 aprile 1934). Purtroppo, al momento non si sa nulla di Phillips. Il suo unico altro brevetto riguardava un posacenere migliorato progettato per l'uso in automobili e vagoni ferroviari. Tuttavia, Phillips aveva una chiara comprensione del problema di progettazione associato all'uso degli ascensori negli edifici alti:

“Negli edifici alti, la lunghezza del cavo necessariamente necessaria ha presentato molti problemi aggravanti, che aumentano con l'aumentare dell'altezza degli edifici, e la richiesta di un servizio migliore. Uno degli scopi della presente invenzione è quello di eliminare del tutto l'uso dei cavi e di azionare le vetture direttamente con la forza motrice, inoltre, ha per oggetto mezzi per aumentare o diminuire il numero di vetture in funzione durante le varie ore di la giornata senza chiudere alcun pozzo particolare”.,

La sua soluzione era un'altra variante di uno schema a cremagliera: ha impiegato un "meccanismo a motore" che consisteva in un motore elettrico e un massiccio ingranaggio a vite senza fine montato in un anello o telaio girevole sulla parte superiore dell'auto. Il sistema presentava due binari di guida che incorniciavano un rack centrale. Quest'ultimo ospitava la ruota elicoidale, mentre le rotaie di guida fornivano binari per le ruote poste ai lati del telaio girevole (Figura 5). Mentre l'auto si muoveva, l'ingranaggio a vite senza fine ruotava per adattarsi alla curvatura dell'albero e l'auto veniva tenuta in posizione verticale "appesa al meccanismo del motore. . . molto simile a un pendolo.”[5] Sebbene i disegni del brevetto di Phillip illustrassero chiaramente i componenti critici del suo progetto, il disegno prospettico che accompagnava l'articolo di Popular Science catturava l'eccitazione associata alla prospettiva di un ascensore senza cavi (Figura 6) . 

Il quarto brevetto per un sistema senza cavi è stato concesso a John T. Austin: "Elevator", brevetto USA n. 2,052,690 (1 settembre 1936). Austin (1869-1948) è stato il più prolifico degli inventori discussi finora, con oltre 25 brevetti al suo attivo. Tuttavia, come gli altri, la sua principale esperienza professionale non era il trasporto verticale: era un cofondatore della Austin Organ Co. di Hartford, nel Connecticut, ed era un noto designer di organi a canne. L'incursione di Austin nel mondo della progettazione di ascensori, avvenuta durante l'apice della Grande Depressione, potrebbe essere stato un tentativo di immaginare una nuova direzione per la sua azienda in difficoltà. Il suo design utilizzava un approccio innovativo che si allontanava dal paradigma pignone e cremagliera. Ha proposto di utilizzare ruote o "pneumatici resilienti" montati sulla parte superiore e inferiore dell'auto che correvano lungo binari di guida lisci. La parte superiore e inferiore dell'auto erano dotate di quattro treni di due pneumatici azionati da un motore elettrico (Figura 7). Le ruote erano tenute contro le rotaie di guida da un sistema di molle e alberi di trasmissione:

“[L'azione] delle molle nello stabilire e mantenere l'impegno di attrito tra i pneumatici di gomma e i cingoli è completata disponendo il collegamento di azionamento tra l'albero di trasmissione del motore e gli alberi condotti delle ruote in modo che la spinta di azionamento sia in un direzione per allontanare gli alberi e spingere ruote e pneumatici verso i rispettivi cingoli. Con una tale disposizione, le vetture sono praticamente incastrate tra le pareti laterali opposte dei vani”.,

Per facilitare il movimento delle auto tra gli alberi e l'aggiunta o la sottrazione di auto dal servizio, Austin progettò un "meccanismo di trasferimento" che si attaccava al lato di un'auto e la spingeva o tirava dentro o fuori dall'albero principale e la parcheggiava in un albero secondario (Figura 8).

Il brevetto di Austin include anche un'immagine che indica che ha realizzato che il suo design poteva muoversi orizzontalmente e verticalmente. Questa illustrazione mostra una serie di alberi verticali e orizzontali che assomigliano in qualche modo alle immagini associate al design di MULTI (Figura 9). Tuttavia, la descrizione di Austin di questa immagine è sorprendente in quanto egli afferma che rappresenta "una vista schematica di una collina o di una montagna dotata di alberi di vari livelli in cui un'auto è adatta a viaggiare".[6] Mentre la sua incapacità di immaginare il suo multidirezionale , il concetto di multi-vano applicato a un edificio è sconcertante, è importante notare che tutti gli altri progettisti hanno proposto che i passeggeri accedano alle auto solo nei vani verticali. Il fatto che Austin abbia articolato la possibilità dell'orizzontale nel contesto di un sistema semovente senza cavi distingue il suo design dagli altri.

Naturalmente, tutti e quattro questi schemi sono simili nell'avere problemi tecnici, meccanici e di progettazione irrisolti che li avrebbero resi estremamente difficili da costruire e che avrebbero probabilmente portato al loro fallimento. Tuttavia, l'immaginazione di questi progettisti è degna di nota, così come il fatto che nessuno di loro fosse associato al settore degli ascensori. Sebbene questa mancanza di consapevolezza del settore abbia senza dubbio contribuito alle numerose idiosincrasie e debolezze riscontrate nei loro progetti, la loro ingenuità ha permesso loro di immaginare soluzioni che gli addetti ai lavori avrebbero potuto liquidare come poco pratiche. E ora, ancora una volta, con il design che nasce dal mondo del trasporto verticale, si parla della possibilità di ascensori senza cavi.

Referenze
[1] "Il nuovo ascensore funziona senza cavi", Popular Science (settembre 1934).
[2] Maurice E. Breed, "Ascensori multipli senza cavi di sicurezza", brevetto USA n. 1,902,946 (28 marzo 1933).
[3] Jarvis Hunt, "Sistema ascensore", brevetto USA n. 1,930,239 (10 ottobre 1933).
[4] Ralph Scott, "Segnali di blocco automatico e circuiti di segnale", McGraw Hill (1908).
[5] Eugene Phillips, "Elevator", brevetto USA n. 1,953,772 (3 aprile 1934).
[6] John T. Austin, "Elevator", brevetto USA n. 2,052,690 (1 settembre 1936).

Il Dr. Lee Gray, professore di Storia dell'Architettura e preside associato senior del College of Arts + Architecture presso l'Università della Carolina del Nord a Charlotte, ha scritto più di 200 articoli mensili sulla storia del trasporto verticale (VT) per ELEVATOR WORLD dal 2003. È anche autore di From Ascending Rooms to Express Elevators: A History of the Passenger Elevator in the 19th Century. È anche curatore di theelevatormuseum.org, creato da Elevator World, Inc.

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