弯曲和连续电梯系统

By 李·格雷博士 | 历史 1年2014月XNUMX日

阅读时间：9分钟

图 8：水平连续电梯安装，Condon，“电梯”

人工智能概述

20世纪初，发明家们孜孜不倦地追求垂直运输的终极目标：弧形电梯和能够垂直水平移动的系统。丹尼尔·E·康登于1903年获得了一项螺旋电梯的专利，该电梯最初用于天文台，其结构基于一列由悬挂式轿厢连接的连续轨道。1904年，他又对其进行了改进，将其改造为一种用于办公楼的连续式、类似循环式电梯的系统。该系统采用了对角线和剪刀式轿厢运行路径、间歇式或慢速连续运行、由乘务员控制的制动器以及均衡的电力需求。比利时工程师朱尔斯·格纳特于1907年提出了一种彩虹拱形摩天大楼的设计方案，该方案采用弧形井道和悬挂式或侧装式轿厢，其设计图引人注目，吸引了大众媒体的关注，但缺乏工程细节。这两种设计都极富想象力，但都不切实际，更多地体现了雄心壮志，而非实际应用。

对 20 世纪早期对我们行业“圣杯”的探索

几乎每个职业都有一个独特而难以捉摸的目标清单，这些目标构成了可能被认为是“圣杯”的项目。这些项目通常涉及一项艰巨而艰难的寻找，而这些东西似乎总是超出其追求者的能力范围。在垂直交通领域，这些类型的项目包括沿着弯曲的竖井运行的电梯和在建筑物中垂直和水平移动的电梯。对 20 世纪早期解决这些电梯系统类型的两种设计的检查将说明获得这些特定的圣杯所获得的感知好处，以及实际实现这些目标的难度：正如将看到的，在这两种情况下事实证明，发明家的想象力和野心无法与现实相提并论。然而，这些努力值得研究，因为有时，旅程比目的地更重要。

3 年 1903 月 719,751 日，旧金山建筑师 Daniel E. Condon 为一种新的电梯系统申请了专利：“螺旋式电梯”，美国专利 16。他将他的发明描述为与“牵引装置”有关，并表示他的目的是“提供一种新的和改进的螺旋电梯，用于天文台、高层建筑的圆形大厅等，专为休闲旅行、商业、工业和其他用途而设计。目的。” 而且，按照当时的惯例，他表示他的设计“旨在确保使用电梯的乘客完全安全。” 该专利的 1 幅插图中的大部分与电梯在观景塔中的使用有关；因此，康登最初可能认为他的设计仅用于“愉快的旅行”（图 XNUMX）。这种提议的用途让康登在他的设计方法上有更大的自由度，因为他似乎将他的方案设想为“乘车”和“电梯”的相等部分。

他的设计采用了螺旋形“无尽轨道”，将一系列“卡车”连接在一起，进而形成“无尽火车”。列车搭载了一系列悬挂式电梯轿厢（图 2）。 Condon 将系统的基本配置描述如下：

“螺旋向上和向下运行可以具有相同或不同的螺距，但是最好具有相同的螺距，如图所示。 . . . 可以看出，在框架的底部和顶部之间，在框架相对侧的每个卷积处，运行彼此通过。从而使一车内的乘客与相反方向行驶的另一车内的乘客靠得很近，从而使乘客在车内上下车的过程中得到极大的享受。乘车到达顶部，乘客可在框架式平台上下车，从塔顶观赏周边国家或风景，乘客可乘坐同一辆车或另一辆车下山。在具有普通坡度（比如 10-20%）螺旋运行的塔上，可以使用带有两轴或更多轴卡车的长车；但是在具有非常陡峭坡度（超过 20%）的轨道的塔上，我更喜欢使用带有单轴卡车的短车，让汽车在整个旅程中垂直悬挂。”

康登提议该系统将“间歇性地启动”，汽车“同时停在每个车站和塔顶平台，供乘客上下车”。每辆车都安装了“合适的制动装置”，确保了安全性。刹车由“服务员”或汽车操作员控制；因此，“万一驱动机械失灵”，汽车可以“停在轨道的任何一点，或者慢慢地跑到车站的起点。”

康登声称，运行连续电梯轿厢所需的功率大约等于“在水平轨道上牵引相应列车所需的功率，因为下行中的轿厢重量实际上平衡了行驶中的轿厢的重量。在向上运行。” 动力由位于观测塔底部的“动力房”中的“任何经批准结构的电机”提供。电机驱动动力轮，动力轮由内环形齿轮和外正齿轮组成。卡车与外正齿轮啮合，并通过“分段内齿轮”（位于动力轮左侧的齿轮弧：图 3 和 4）引导它们的运动。康登相信他的设计可以让乘客“快速上下车”。 . . 没有不必要的时间损失，因为一组汽车总是在上升，而同时另一组汽车在下降。” 也许正是这种想象中的效率促使他加入了他的最终专利插图，该插图描绘了他的发明位于一栋办公楼（图 5）。在这种情况下，发电站位于地下室，电梯按照为天文台建议的相同间歇时间表运行。

将他的发明应用于办公楼的前景可能促使康登为他的螺旋电梯系统申请第二项专利：“电梯”，美国专利 755,361（22 年 1904 月 XNUMX 日）。在这项专利中，他避免提及“快乐”旅行，而是将注意力集中在商业世界上：

“本发明的目的是提供一种新的和改进的电梯，设计用于所有类别的现代商业和工业建筑，在这些建筑中，大量人群（和货物等）必须被运送到、离开和之间。以最安全、最迅速和最系统的方式在各个楼层。”

第一个插图与他最初专利的最终图像相呼应，其中描绘了办公楼中使用的螺旋电梯（图 6）。然而，其提议的操作与早先的方案大不相同。第一个设计提出了间歇运行，轿厢按设定的间隔停止和启动，而修改后的设计“安排轿厢从建筑物的一层到另一层连续行驶，同时使乘客能够轻松离开或进入大楼任何楼层的汽车。” 建议的运行速度为 60-90 fpm，他认为这个速度足够慢，“可以让乘客在着陆点轻松上下车”。

因此，Condon 修改后的设计可以描述为 paternoster 升降机的变体，主要区别在于上下轴之间的距离。然而，剩下的 11 个专利图像涉及他的发明的一个变体，它将连续电梯的想法扩展到一个全新的领域。这一新方向由一幅图有效地说明，该图描绘了一系列汽车沿着平缓的斜坡行驶，类似于通常与自动扶梯相关的行驶路径（图 7）。康登进一步说明了他的想法在两种不同的配置中的应用：

作为在不断上升的水平线上上下流动的连续系统
作为在建筑物中垂直来回剪裁的系统（图 8 和图 9）

两幅图都描绘了电梯车厢穿过似乎是挤压成型的、用金属丝网覆盖的电梯“竖井”，每个楼层都有开口，允许乘客上下电梯。剪刀式方案的平面图还为上升和下降的汽车描绘了单独的细长螺旋路径，两条路径在顶部相连。

三年后，比利时工程师 Jules Gernaert (1862-1912) 效仿了 Condon 的努力。 1906 年 25 月，Gernaert 提交了一项名为“高层建筑”的专利申请，提出了摩天大楼设计和建造的创新方法。该专利于 1907 年 858,170 月 XNUMX 日授予（美国专利 XNUMX）。 Gernaert 表示，他的设计涉及“建筑结构的改进”，“特别适用于大城市人口稠密的地区”。设计师的主要目标是：

“建造一个占据最小地面空间的结构”
提供“居住或商业职业的最大面积”
“建造一座不会严重干扰街道交通的建筑物”
为建筑物的居住者提供“尽可能多的光线和通风”

正如他的专利插图所描绘的那样，Gernaert 的设计类似于一个细长的巨大拱门（图 10）。弯曲的电梯井从一侧到另一侧穿过拱门。组合立面图和剖面图说明了两种可能的配置：汽车可以悬挂在弯曲的轨道上或连接到其侧面（图 11）。该图还清楚地表明了 Gernaert 方案的这一方面的示意图特征，揭示了他对建造弯曲电梯所涉及的技术挑战的理解有限。

Gernaert 设计的富有想象力的特点短暂地吸引了广大美国观众的注意。 27 年 1906 月 XNUMX 日，在他提交专利申请一个月后，《纽约世界》发表了布鲁塞尔通讯员的一篇文章，描述了 Gernaert 的新“建筑物彩虹形式”。这篇文章还特别提到了他的专利中没有提到的设计的假定属性。 Gernaert 现在声称，由于他的建筑物仅在两个不同的“休息点”接触地面，因此它具有弹性，可以“防止地震造成的损坏”。

这个话题引起了美国公众的极大兴趣。毁灭性的旧金山地震发生在大约一个月前的 18 年 1906 月 10 日。纽约世界的文章被美联社收录并出现在美国各地的报纸上，其中许多包括 Gernaert 专利中的立面图（图 XNUMX））。有几篇文章报道说，“电梯和无轨电车的组合将把租户带到各个楼层。” 将 Gernaert 的电梯设计解释为无轨电车，揭示了与他的弯曲电梯相关的独特的，也许几乎就像乘坐一样的质量。

Gernaert 和 Condon 都了解偏离标准垂直系统的电梯所提供的潜力。尽管 Gernaert 的示意图设计避免回答有关其构造和操作的问题，但其简洁性与他的彩虹摩天大楼的动态形式相匹配：该建筑采用了巨大的弯曲形状，决定了电梯的运动路径。 Condon 将paternoster 的连续运动和自动扶梯的行进路径富有想象力地结合在一起，产生了一个几乎实现了垂直和水平移动的目标的设计。因此，两位发明家都可能已经看到（或至少想象他们已经看到）他们特定的圣杯。而且，当然，正如此类任务经常发生的那样，他们未能实现最终目标。