Halatsız Asansör Fizibilite Çalışması

By Hongliang Liang | Okur Platformu | Nisan 5, 2023

Okuma süresi 20 dakika

Halatsız Asansör Fizibilite Çalışması
görüntü adobe stok

BU MAKALEYİ DİNLEYİN

AI'ya Genel Bakış

Mevcut malzemeler, motorlar ve ekonomik koşullar göz önüne alındığında, halatsız asansörler şu anda uygulanabilir değildir. TRIZ ve QFD uygulamaları temel çelişkileri ortaya koymaktadır: dikey manyetik levitasyon (maglev) konseptleri, karşı ağırlık olmadan tahrik kuvveti ve motorun kendi ağırlığının ölçeklendirilmesinin yetersiz olması, sık duraklamalar ve uzun seyahat süreleri nedeniyle maglev benzeri çözümlerin yüksek binalar için pratik olmaması ve tek alt sistem arızaları ile kurtarma erişiminin güvenlik riskleri oluşturması nedeniyle başarısız olmaktadır. MMLS taşıma kapasitesi kazanımları vaat ederken, 1,000 metrelik istifler için kabul edilemez yolculuk sürelerini göz ardı etmektedir. Gerçekçi halatsız tasarımlar, süper iletkenler, ultra yoğun enerji depolama veya son derece kompakt yüksek güçlü motorlar gibi atılımlar gerektirecektir; geçici çözümler arasında elektrikli karşı ağırlıklar ve rejenerasyonlu araç üstü PM motorları yer almaktadır. Bu teknolojiler ortaya çıkana kadar, geleneksel karşı ağırlıklı çözümler makul bir seçim olmaya devam etmektedir.

Yazarınız bu noktada bunların mümkün olmadığına inanıyor.

Anahtar kelimeler: ChatGPT, MMLS (Çoklu Mobil Kaldırma Sistemi), Halatsız Kaldırma, Karşı Ağırlıksız Kaldırma, Maglev, Lineer Motor

1. Giriş

ChatGPT'yi test etmek için 4 Nisan 2023'te ona bir soru sordum: Halatsız/karşı ağırlıksız bir asansör mümkün mü, değil mi? Cevap şuydu: 

"Evet, halatsız veya karşı ağırlıksız asansörler mümkündür ve bunlar ThyssenKrupp AG, Hitachi ve diğerleri gibi şirketler tarafından halihazırda geliştirilmekte ve test edilmektedir. Bu asansörler, asansör kabinini kaldırmak ve indirmek için yüksek hızlı trenlerde kullanılana benzer manyetik kaldırma [maglev] teknolojisini kullanır. Asansör kabini kuyu duvarlarına monte edilmiş lineer motorlar ile hareket ettirilmekte ve kabin istenilen kata ulaşmak için yatay olarak hareket etmektedir. Bu asansörler, daha hızlı seyahat süreleri, daha az enerji tüketimi ve aynı anda aynı kuyu içinde hareket eden birden fazla asansör kabinine sahip olma gibi sayısız avantaj sunar. Ancak henüz yaygın değiller ve kurulmaları için mevcut binalarda önemli altyapı değişiklikleri gerektirecekler.”

1.1 TRIZ'e Giriş

TRIZ (Rusça теория решения изобретательских задач'den) 1946 yılında Sovyet mucit ve bilim kurgu yazarı Genrich Altshuller (1926-1998) ve meslektaşları tarafından geliştirilmiştir. İngilizce'de genellikle "icatçı problem çözme teorisi" olarak çevrilir ve bazen TIPS kısaltmasıyla da anılır.

TRIZ'in temel ilkesi, teknik bir sorunun çelişkileriyle tanımlanmasıdır. Yani çelişki yoksa sorun da yoktur.[1]

1.2 Kalite Fonksiyonu Dağıtımına Giriş

Kalite Fonksiyonu Dağıtımı (QFD), 1966 yılında Japonya'da geliştirilen ve müşteri geri bildirimlerini bir ürünün mühendislik özelliklerine dönüştürmeye yardımcı olan bir yöntemdir. Orijinal geliştirici Yoji Akao, QFD'yi "kalitatif kullanıcı taleplerini kantitatif parametrelere dönüştürme, kaliteyi oluşturan fonksiyonları dağıtma ve tasarım kalitesine ulaşma yöntemlerini alt sistemlere ve bileşen parçalarına ve nihayetinde üretim sürecinin belirli unsurlarına uygulama yöntemi" olarak tanımlamıştır.[2]

İşlev veya kalite, mühendislik kaynaklarını harcayacağından, tasarımcı hangi işlevlerin gerekli ve hangi işlevlerin ihmal edilebilir olduğunu düşünmelidir. Kalite, güvenilirlik tarafından belirlenmelidir; belirli bir süre boyunca yüksek güvenilirliği sürdürmek için yeterince iyi olmalıdır. 

Kaliteyle ilgili bir örnek için: Bir Japon film kamerasının deklanşörü 40K'lık bir yaşam döngüsüne sahipken, bir Alman film kamerasının deklanşörü 100K'lık bir yaşam döngüsüne sahipti. 35 mm'lik bir film rulosu 40 çekime dönüştürülebilir, yani 40K'lık bir yaşam döngüsü 1,000 rulo filme mal olur; sıradan bir fotoğrafçı yılda 100 rulo çekse, kameranın deklanşörü 10 yıl dayanabilirdi. Bu nedenle, 40K yaşam döngüsü makul bir özellik iken, 100K sıradan fotoğrafçılar için çok uzun olacaktır. 

İşlevle ilgili başka bir örnek: 28 inç aldım. 1997'de renkli TV; Resim içinde Resim (PIP) işlevi o zamanlar popülerdi. 28 inç. PIP'li renkli TV'nin fiyatı bir 28 inç'e eşitti. PIP'siz renkli TV artı bir 9 inç. renkli televizyon. Aslında, PIP işlevi neredeyse işe yaramaz, ancak o zamanlar çok pahalıydı. Bu, “9 inç” anlamına geliyordu. 28 inçlik buzlanma. kek 9 inçten daha pahalıdır. kek." Ürünleri tasarlarken ve geliştirirken bu tür maliyetli işlevler asla dikkate alınmamalıdır.

Halatsız Asansör Fizibilite Çalışması
Şekil 1: Vertrack binada[4]

2. Arka plân

MovvéO Ltd.'ye Haziran 2014'te katıldım - o zamanlar şirketin adı Lerch Bates Europe idi - ve Mayıs 2019'a kadar tasarım müdürüydüm. Bu süre zarfında, MovvéO'nun tüm ayrıntılı dikey taşıma (VT) tasarımlarından sorumluydum. 

Eski patronum Adrian Godwin'in elektrik mühendisliği geçmişi vardı. Konseptsel dikey asansör (VT) tasarımları her zaman mükemmeldi: Asansör kontrol sistemleri için tasarımları - trafik analiz uygulaması Adsimulo ve mobil telefon uygulaması AdInspect - VT danışmanlık sektöründe hala öncü konumdadır. Godwin, VT sistem tasarımında birçok yenilikçi fikir üretti. Mekanik tasarımları arasında, 2010 yılında IAEE'nin (Uluslararası Asansör Mühendisleri Birliği) "Yüksek Teknoloji" İnovasyon ödülünü kazanan "Skytrak" (tek bir kavisli asansör boşluğunda birden fazla kabin) konsepti de yer alıyordu. Bu ve diğer fikirler, özellikle de halatsız "Vertrak" (ThyssenKrupp Asansör'ün MULTI'sine benzer ancak farklı bir mekanizmaya sahip) tek bir dikey asansör boşluğunda birden fazla kabinle, teknik karmaşıklığı hafife alması ve pazar talebini abartması nedeniyle gerçekleştirilmesi çok zor (veya imkansız) oldu.

Godwin bilgisayar destekli tasarımı kullanamadı, ben ise mühendislik tasarımı ve mühendislik tasarımı yönetimi alanında yüksek lisans derecesine sahip profesyonel bir makine mühendisiyim; ayrıca iyi bir elektrik mühendisiyim: Çin'de kendi kendine öğrenmenin sonucu. Bir makine mühendisinin evde veya işte elektrik bilgisi edinmesi mümkündür, çünkü bu bilgi matematik ve fizikteki mantıksal düşünceye ve gelişmiş teorilerin anlaşılmasına dayanır, ancak tam tersi mümkün değildir, çünkü makine tasarım becerileri ve bilgisi esas olarak kolej/üniversite ortamında özel eğitime ve pratik deneyimlere dayanır. Evde kendi kendine öğrenmenin iyi bir makine mühendisi veya tasarımcı yetiştirebileceğine inanmıyorum.

Halatsız Asansör Fizibilite Çalışması
Şekil 2: Alan alma karşılaştırması[4]
Halatsız Asansör Fizibilite Çalışması
Şekil 3: Vertrack Genel düzenlemesi[4]

Godwin ile benim aramda bazı farklar var, çünkü mühendislik tasarımının anahtarının KFY'yi takip eden işlev ve nitelikleri iyi yerleştirmek olduğuna inanıyorum, bu nedenle yeni bir ürün yaratmak yerine mevcut standart ürünleri değiştirmek için her zaman köklü teknolojiyi kullanırım. Ayrıca üst sınıf ürünler yerine orta sınıf ürünlere odaklanıyorum çünkü orta sınıf ürünler her zaman en fazla talep görüyor ve pazarda en yüksek marja sahip. Danışmanlar olarak, müşterilerimizin başarıya ulaşmasına yardımcı olmak için deneyimlerimizi ve iyi bilinen/yerleşik teknolojiyi kullanmalıyız.

Halatsız asansörlerle ilgili herhangi bir araştırma veya tasarım yapmamış olmama rağmen, Adrian ve babası Michael Godwin sık sık benden halatsız asansör araştırmaları için çizimler oluşturmamı istedi (gerekli değil). Her zaman isteği kabul ettim ve hiçbir şey söylemeden veya isteksizlik göstermeden çizimleri yaptım. Açıkçası o tasarımlardan o kadar nefret ediyorum ki: Öncelikle mekanizmanın çalışacağını düşünmemiştim; ikincisi, benden hiçbir tavsiye almamışlardı.

Ama Adrian çizimleri yapmak için bana güvenmek zorunda kaldı. Hiçbir şey söylemeden teknik ressam olarak çalışma talimatını yerine getirdim. Çizimlerimden her zaman çok memnun olmuştu. Hatta onun için Vertrack halatsız asansörün 3D animasyon demosunu yaptım (Şekil 4).

Halatsız Asansör Fizibilite Çalışması
Şekil 4: Vertrack demosu[4]

3. Adrian Godwin'in Halatsız Asansör Tasarımı

3.1 Değer Üretimi

3.2 Çoklu Mobil Kaldırma Sisteminin (MMLS) Avantajları[4]

  • MMLS, yerden 80 m yüksekliğe kadar 5 dakikalık HC'de %600 artış sağlar.
  • Sadece bir MMLS bize yaklaşık 25 saniyelik yeterli bir hizmet "kalitesini" verebilir.
  • MMLS bize yerden 60, 600 veya 1,200 m yükseklikteki hedefler için aynı taşıma kapasitesini verebilir.
  • MMLS'nin yüksek hız gereksinimi yoktur ve aslında hız yalnızca yolculuk süresini etkiler.
  • Oteller ve/veya konut tesisleri için geleneksel çözüm taşıma kapasitesini kaybeder.
  • MMLS, 5 dakikalık HC'de bozulma olmadan her iki yönde de eşit derecede yüksek işleme kapasitesine sahiptir.
  • MMLS ayrıca birden çok gökyüzü lobisi arasında bağlantı kurabilme olasılığını da sunar.

3.3 Adrian Godwin'in Vardığı Sonuçlar[3]

  • MMLS, 1,000 m yüksekliğindeki bir binayı uygulanabilir kılar.
  • MMLS, %75'in üzerinde bina verimliliği sunar.
  • MMLS, sürdürülebilir mega yüksek binalar sağlar.
  • MMLS için trafik simülasyonu yetenekleri gereklidir.
  • Yangın, mal ve atık için stratejiler gereklidir.

Godwin, halatsız asansörünün maksimum hızının 4.0 m/s ve bina yüksekliğinin minimum 1,000 m olduğunu varsaymıştır. Böylece bekleme süresi kriterleri karşılayabilir. Adrian kasıtlı veya kasıtsız olarak, arabanın hızı 4 m/s olsa ve 1,000 m'lik binanın en alt katından en üst katına seyahat süresi 250 s'den uzun olsa bile ( 4 dk ve 10 sn). 

Hız 2.5 m/s olduğunda, 1,000 m400'lik bir binanın en alt katından en üst katına kadar olan yolculuk süresi 6 s'den (40 dk ve XNUMX s) daha uzun olacaktır.

Halatsız Asansör Fizibilite Çalışması
Şekil 5: Vertrack çalışma prensibi[4]
Halatsız Asansör Fizibilite Çalışması
Tablo 1: 1,000 m yüksekliğindeki bir binanın istif kullanımı[3]

Durum geçmişteki bir müşteri sorgulamasına benzer: "Geleneksel kontrol, hedef kontrolden daha kısa bekleme süresine sahiptir. Hedef kontrolünü bize neden tavsiye ettiniz?” Cevabım şuydu: 

“Çünkü geleneksel kontrol, kuyruğu asansörün ana lobisinden asansör kabinlerine taşır, böylece bekleme süresi kısalır, ancak kabin her katta durabileceği için varış noktasına yolculuk süresi dayanılmaz bir şekilde uzar. Durak sayısını en aza indirmek için varış noktası kontrolünün yolcuları gruplandırmak için daha uzun zamana ihtiyacı var, sonuç olarak bekleme süresi daha uzun olacak, ancak seyahat süresi çok daha kısa olacaktır.”

ChatGPT'nin cevabı: 

“MULTI sistemi, asansör kabinlerini dikey ve yatay olarak hareket ettirmek için lineer motorlar ve manyetik kaldırma teknolojisi kullanılarak halatsız çalışmak üzere tasarlandı. Bu yenilikçi tasarım, birden fazla asansör kabininin tek bir boşlukta çalışmasına izin vererek sistemin kapasitesini ve verimliliğini artırdı. Thyssenkrupp'a göre, MULTI sistemi asansör kabini başına maksimum 1000 kg (veya yaklaşık 13 kişi) kapasiteye ve maksimum 5 m/s hıza sahipti. Ancak, sistemin gerçek kapasitesinin ve hızının, çalışan asansör kabin sayısı ve özel kurulum ortamı gibi faktörlere bağlı olarak değişebileceğini belirtmekte fayda var.” 

1000 kg'lık bir kapasitenin mümkün olduğunu düşünüyorum, çünkü MULTI sistemi Vertrack'in derin arabasından daha geniş bir kabine sahip, ancak maksimum 5 m/s hız imkansız olurdu.

4. Buluşu veya Tasarımı Değerlendirmek İçin Beş İlke

Yazarınız, deneyimli insanların ne yapılabileceğinden çok ne yapılamayacağını bildiğine inanıyor. Bu arada, teknik önlemler her zaman teknik bir sorunu çözmek için son çaredir. Bundan önce, KFG dikkate alınmalıdır. Bu nedenle, TRIZ ve QFD ilkelerini takip eden yazar, tasarım veya buluşu değerlendirmek için beş ilkeyi özetlemiştir:

4.1. Tasarım/Buluşun Çözülmemiş Temel Çelişkileri Kalmamalıdır. 

Örneğin, halatsız asansörün icadında düşük hıza karşı yüksek yapı. Lineer motor kendi ağırlığına karşı 1,000 m'den fazla yüksek yapı. 

Ofis asansörlerinin hızı için temel kural hız=seyahat m/20 s şeklindedir, böylece yolcu asansörleri 60 s içinde birkaç ara durakla en alt kattan en üst kata çıkabilmelidir. 

Herhangi bir asansör için en alt kattan en üst kata olan minimum seyahat süresi 60 s içinde olmalıdır. Eğer öyleyse, 1,000 m'lik bir binadaki (konut kulesi veya en üst bacadaki otel) yolcu asansörleri için hız en az 1,000 m/60 s = 16.67 m/s olacaktır. 

4.2. Tasarım/Buluş, Hiçbir TRIZ Buluş İlkesine Uymamalıdır. 

Altshuller'in görüşünü takiben, TRIZ teorisi, birçok farklı alanda yüz binlerce buluşu kapsayan kapsamlı araştırmalar temelinde geliştirilmiş olup, buluş çözümlerinin doğasında genelleştirilebilir kalıpları ve bu buluşların üstesinden geldiği sorunların ayırt edici özelliklerini tanımlayan bir teori ortaya koymaktadır.[1] 

TRIZ ilkesine uymayan herhangi bir tasarım büyük ihtimalle uygulanamaz.

Örneğin, yüksek katlı bir asansörün karşı ağırlığı yoktur, ancak bir karşı ağırlık kullanmak, kaldırma ekipmanı için 40 TRIZ ilkesinden biridir (Tablo 2).

1. Segmentasyon2. Ekstraksiyon3. Yerel Kalite4. Asimetri
5. Konsolidasyon6. Evrensellik7. yuvalama8. Karşı ağırlık
9. Ön Tepki10. Ön Eylem11. Önceden Minder12. Eşpotansiyellik
13. Tersinden Yapın14. Küresellik15. Dinamiklik16. Kısmi veya Aşırı Aksiyon
17. Yeni Bir Boyuta Geçiş18. Mekanik Titreşim19. Periyodik Eylem20. Yararlı Eylemin Sürekliliği
21. Acele Etme22. Zararı Faydaya Dönüştürün23. geri bildirim24. Arabulucu
25. Self Servis26. Kopyalama27. Atın28. Mekanik Sistemin Değiştirilmesi
29. Pnömatik veya Hidrolik Yapılar30. Esnek Membranlar veya İnce Filmler31. Gözenekli Malzeme32. Rengi Değiştirme
33. Homojenlik34. Parçaları Reddetme ve Yenileme35. Mülklerin Dönüşümü36. Faz Geçişi
37. Termal Genleşme38. Hızlandırılmış Oksidasyon39. İnert Ortam40. Kompozit Malzemeler

Tablo 2: Buluşun 40 TRIZ ilkesi

Bir karşı ağırlık aşağıdaki işlevlere sahiptir: 

  • Bir nesnenin ağırlığını kaldırma kuvveti sağlayan başka bir nesneyle birleştirerek dengeler.
  • Dış ortamdan etkilenen aerodinamik veya hidrodinamik kuvvetlerle bir nesnenin ağırlığını dengeler.

SohbetGPT: 

"Şanghay manyetik levitasyonlu treninin maksimum ivmesi yaklaşık 1.5 m/s² (4.9 ft/s²) olup, 4 dakika içinde 430 km/sa (267 mph) azami hıza ulaşabilmektedir."

A=F/M, halatsız kaldırma için a=[Fg*(P+Q)]/M, M=P+Q olarak yani CTW olmadan, F=a*(P+Q)+g*(P+Q) )=(g+a)*(P+Q)=(9.8+1)*(P+Q), 

F=sürüş kuvveti, A=hızlanma, P=yolcu ağırlığı, kg, Q=kabin ağırlığı, g=yerçekimi ivmesi.

Yüksek katlı bir asansör için ivme en az 1 m/s2 olmalıdır, bu nedenle halatsız bir asansörün kilogram kütlesi başına itici güç, bir maglev trenininkinin 10.8/1.5=7.2 katı olacaktır. Bu nedenle, kaldırma ekipmanı için bir karşı ağırlığa ihtiyaç duyulacaktır. Bir maglev treni için bu, F=a*(P+Q)+ Fr'dir (Fr=direnç kuvveti). Buradan da görülebileceği gibi, bir maglev treni yatay olarak çalışabilmektedir ancak dikey olarak çalışması o kadar kolay değildir.

Yukarıda belirtilenlere ek olarak, maglev treninin yolculuk başına yalnızca iki istasyonu ve bir durağı (Şanghay Havaalanı maglev treni) veya birkaç durağı (Japonya'da Tokyo ve Osaka arasındaki maglev treni projesinin yolculuk başına dokuz istasyonu ve sekiz durağı vardır) olacaktır. ), 1,000 m'lik bir binadaki asansörler ise 250 kata hizmet verecek, bu da 249 potansiyel durak anlamına geliyor. Sık hızlanma ve yavaşlama başka, hatta daha büyük sorunlara neden olur. Sonuç olarak, maglev treni fikri halatsız bir asansörle çalışmayacaktır. Bu nedenle, halatsız bir asansör inşa etmek için bir maglev treni kavramını kullanmak uygun değildir.

4.3. "Buzlanma Asla Pastadan Daha Pahalı Olmayacak."

Örneğin, halatsız bir asansör, asansörün kurulabileceği az katlı binadan daha pahalı olacaktır. Bir maglev treni, bir şehrin veya bir ülkenin altyapısının bir parçasıdır, bu nedenle bir mega şehrin veya bir ülkenin bir maglev treni inşa etmesi mümkün olabilir, ancak alçak bir binanın halatsız bir asansör kurması gerçekçi değildir.

SohbetGPT: 

“Bir maglev tren sistemi inşa etme maliyeti, katedilecek mesafe, arazi, tasarım, kullanılan malzemeler ve diğer faktörler gibi çeşitli faktörlere bağlı olarak değişir. Çin'deki ilk ticari maglev treni olan Şangay maglev treninin inşası, 1.2 km için yaklaşık 30 milyar ABD dolarına mal oldu (tek yön metre başına 40,000 ABD doları). Japonya'da Tokyo ve Osaka arasında önerilen maglev tren projesinin 100 km için yaklaşık 285.6 milyar ABD dolarına mal olması bekleniyor. Bir maglev tren sistemi inşa etmenin maliyeti, içerdiği teknoloji nedeniyle genellikle geleneksel bir yüksek hızlı trenin maliyetinden daha yüksektir. Bununla birlikte, maglev trenlerinin artan hızı ve verimliliği, işletme maliyetlerinin zaman içinde önemli ölçüde azalmasına neden olabilir. Ama maglev treni bir şehirde veya bir ülkede alt yapı olarak toplu ulaşım içindir. Yapılan yatırım gelecekte geri ödenebilir.”

4.4. Bir Alt Sistemdeki Tek Bir Arıza Asla Sistematik Bir Arızaya Neden Olmayacaktır. 

Gökyüzünde kurtarma
Şekil 6: Gökyüzünde kurtarma (BBC'den alınan resim)

Örneğin, halatsız asansörün çoklu kabinlerinden biri, tek yönlü tek şaftta bozulur. Kurtarma ile ilgili ek bir konu da hesaba katılmalıdır ki bu, asansör gökyüzünde bozulduğunda asansör kabininin erişemeyeceği bir durumdur. 

4.5. Asla Sınırlamalara Karşı Çıkma; Herhangi Bir Mekanik Ürünün Fiziksel Bir Sınırı Vardır.

Bir cihaz sınırlamaya yaklaştığında, sonuç girdi ile orantılı değildir. Eğer öyleyse, konseptin değiştirilmesi gerekecektir. Örneğin, bina yüksekliğinin sınırı 1,000 m ise, maksimum olarak 800 m'yi kabul etmeyi tercih ederim, çünkü iki kat kullanım alanına sahip 800 m'lik iki binanın maliyeti 1,000 m'lik tek bir binadan daha az olabilir.

Halatsız asansör kabini, karşı ağırlığı olmayan 1:1 (halatlı) konsol makine dairesiz (MRL) asansör kabini ile benzer olacaktır. 

SohbetGPT: 

"Genel olarak, 1000 kg konsol tipi asansörün maksimum hızı tipik olarak 2.5 ila 3 m/s civarındadır. Ancak bu, asansör boşluğunun yüksekliği, motor kapasitesi ve asansör sistemine dahil edilen güvenlik özellikleri gibi çeşitli faktörlere bağlı olarak değişebilir. Güvenli ve güvenilir performans sağlamak için bir asansörü çalıştırırken üreticinin yönergelerine ve yerel güvenlik düzenlemelerine uymak her zaman önemlidir.”

1:1 Konsol MRL asansör planı görünümü
Şekil 7: 1:1 Konsol MRL kaldırma planı görünümü

Artık var olmayan Thyssenkrupp Aufzugswerke GmbH'nin eskiden bir sloganı vardı: "Sınır tanımıyoruz."

Ama Steve Jobs dedi ki: 

“İş dünyasındaki modelim The Beatles. Birbirlerinin olumsuz eğilimlerini kontrol altında tutan dört adamdan oluşuyorlardı. Birbirlerini dengelediler ve ortaya çıkan sonuç, parçaların toplamından daha büyüktü. İş dünyasına da böyle bakıyorum: İş dünyasında büyük işler asla tek bir kişi tarafından yapılmaz. Bir ekip tarafından yapılır.” 

Benzer şekilde, ürün geliştirme modelim Japon KFY'dir: Herhangi bir parça veya bileşen, ortalama veya ortalamanın üzerinde kaliteye sahiptir, ancak bunlar birbirini dengeler ve toplam performans, parça veya bileşenlerin toplamından daha fazladır. 

5. Halatsız asansör imkanı

Daha önce belirtildiği gibi, asla sınırlamaya meydan okumayın. Sınıra yaklaştığında, yeni bir kavramın icat edilmesi gerekiyor.

5.1 PM Motor Özellikleri

T=BLR2πRA=2BA(πR²L)=2BAV

burada T=tork (toplam), B=manyetik alan kuvveti, L=manyetik alandaki iletken uzunluğu, R=motorun eşdeğer yarıçapı ve V=motor hacmi (X uzunluğunun motor eşdeğer bölümü).

Manyetik doygunluk nedeniyle, manyetik alan şiddeti sonsuza kadar artırılamaz. Torku artırmak için yalnızca iki yol mevcuttur: motor çapını artırmak ve/veya motor uzunluğunu artırmak. Bu nedenle, PM motorları mümkün olan en yüksek torku elde etmek için genellikle düz (zayıf ama büyük çaplı) yapılır. Büyük çaplı bir döndürücünün diğer bir amacı, tork yarıçapın karesiyle orantılı olduğu için döndürücü ile tahrik kasnağı arasında daha büyük bir oran elde etmektir.[5]

Halatsız asansörün, lineer motorlarla çalıştırılmak yerine arabada PM motoruna sahip olması gerektiğine inanıyorum. Sonuç olarak, halatsız asansör sadece iki stilde olabilir:

5.2. Raf ve Pinyon

5.3 Arabadaki Sürtünme Tekerlekleri

Bu Univator Tahrik Konseptinin iki temel çelişkisi vardır: 

Raf ve pinyon
Şekil 8: Kremayer ve pinyon
Endüstriyel kıstırma makaralı tahrikler
Şekil 9: Endüstriyel didikleme silindirli tahrikler[4]
Adrian Godwin'in “Univator” tahrik konsepti
Şekil 10: Adrian Godwin'in “Univator” tahrik konsepti[4]
  • Çubuk üzerindeki herhangi bir nokta aynı hıza sahiptir, ancak araba hızlanma veya yavaşlama halindeyken, her motorun birbiriyle farklı bir dönüş hızı vardır. 
  • Araba bir virajda gidiyorsa, virajın yanı sıra çubuk da aynı kavis yarıçapına sahip olacaktır.

Yukarıdaki iki noktaya ek olarak, yolcular tarafından neden bir virajda seyahate ihtiyaç duyulmaktadır? Ne tür binalarda gerekli olacak?

Univator, kavisli bir sürtünmeli tekerlek kaldırmasına benzer, ancak halatsız kaldırma için, tek yönlü asansör boşluklarının yukarı/aşağısına kadar lineer motorlar yerine sürtünme tekerleği her bir asansör kabininin iki tarafına monte edilmelidir.

Adrian Godwin'in “Univator”u
Şekil 11: Adrian Godwin'in “Univator”u[4]
Kavisli sürtünme tekerlek kaldırma
Şekil 12: Eğimli sürtünme tekerlek kaldırması[6]
Bir asansör tepesinde sürtünme tekerlekleri
Şekil 13: Bir asansör yokuşundaki sürtünme tekerlekleri[6]
Yatay sürtünme tekerlekleri
Resim 14: Yatay sürtünme çarkları[6]

7. sonuçlar

  1. Şahsen şu anki şartlar altında halatsız asansörlerin mümkün olmadığına inanıyorum. Ancak süper manyetik, süperiletken, süper pil veya süper kapasitör gibi yeni malzemeler oluştuğunda halatsız kaldırma mümkün olabilir. Gelecekte çok küçük ama çok güçlü bir motor icat edilirse ve doğrudan kabine monte edilebilirse, o zaman halatsız asansörü gerçekleştirmek mümkün olacaktır. Tıpkı MRL asansörü gibi, PM motorunun icadının bir sonucu olarak makine odasını ortadan kaldırmak için dişlisiz bir PM motorunu doğrudan şafta yerleştirmenin bir yolu.
  2. Enerji iletimi elektrik ile olacak. Kabin aşağı inerken veya fren yaparken cihaz üzerinde elektrikli bir karşı ağırlık kullanılmalıdır. Motor, süper pil veya kapasitörde saklanacak elektrik üretecektir.
  3. Tekerleksiz bir araba araç değildir. Bir hoverkraft veya uçak olacak, bu nedenle halatsız kaldırma veya karşı ağırlıksız kaldırma, yalnızca bir tür uçak olabilir, ancak airbus'a benzer, airbus'a benzeyen "airlift" gibi bir adı vardır, burada airbus bir otobüs değildir.
  4. Her mekanik ürünün kendine özgü fiziksel sınırlamaları vardır; örneğin, "Ağaçlar göğe kadar uzamaz" (Alman atasözü, "Bäume wachsen nicht in den Himmel"den çevrilmiştir). Mevcut inşaat teknolojisi, kendi ağırlığı nedeniyle binanın çökmesine yol açabileceği için 1,000 metreden daha yüksek gökdelenler inşa edemeyebilir.
  5. Asla sınırlamaya meydan okumayın, çünkü sınıra yaklaşırken sonuç girdi ile orantılı değildir.
Adrian Godwin Skytrak
Şekil 15: Adrian Godwin Skytrak, ödüllü yenilik[3]
800 m'lik karma kullanımlı bir kulenin konsept tasarımı
Şekil 16: Adrian Godwin'in 800 m'lik karma kullanımlı kule konsept tasarımı[4]

8. Yazarın Notu

Müşteri ihtiyacı, inovasyonun en büyük itici gücüdür, ancak müşteri ihtiyacı aynı zamanda fiyat-performans oranı (PPR) veya yatırım getirisi (ROI) tarafından da yönlendirilir. "İnovasyonun inovasyon yapması" fikrine karşıyım. Müşteri ihtiyacı olmadan, her türlü inovasyon bilim kurgu olarak kalacaktır. Bu nedenle Elon Musk'ın SpaceX'i başarılı olurken, İngiliz milyarder Sir Richard Branson'ın roket şirketi Virgin Orbit, yeni yatırım sağlayamamasının ardından ABD'de iflas başvurusunda bulundu.

Son olarak halatsız asansör geliştirme ile uğraşan meslektaşlarımla Steve Jobs'ın bir sözünü paylaşmak istiyorum: “Bazen yenilik yaptığınızda hatalar yaparsınız. En iyisi onları hemen kabul etmek ve diğer yeniliklerinizi geliştirmeye devam etmek.”


Referanslar

[1] TRIZ - Vikipedi

[2] Kalite fonksiyonu dağıtımı - Vikipedi

[3] Adrian Godwin. MMLS: Yüksek Binalar İçin Dikey Taşımacılığın Geleceği. Adrian Godwin, 7. Asansör ve Yürüyen Merdiven Teknolojileri Sempozyumu 

[4] Adrian Godwin. Dikey Ulaşım Tasarımı ve Bim'deki Son Trendler (Adrian Godwin Öğle Yemeği Zamanı CPD)

[5] Hong Liang. China Elevator, Ekim 2018, Çince; Elevator World, Ağustos 2020 İngilizce ve Elevator World Middle East, Arapça ve İngilizce olarak Q4 2020.

[6] Sürtünme tekerleği - Coasterpedia - Roller Coaster ve Düz Sürüş Vikisi

Paylar