遵循自然之道

由比尔·麦克拉克兰提交 | Project of the Year 2023 | 6年2023月XNUMX日

阅读时间:11分钟

遵循自然之道
人工智能概述

Hill Hiker公司在爱荷华州帕诺拉一处120英尺高、坡度变化较大的山坡上设计并安装了一部倾斜式升降机。该公司开发了首个安装在螺旋桩上的电动自调平系统,成功克服了27°至42°的坡度。该镀锌钢升降机采用3/8英寸的卷筒式电缆,由一台5马力电机驱动,配备一个750磅重、800磅承重的轿厢,轿厢壁采用聚碳酸酯材料,并配备无线NEMA 4X控制系统和12伏深循环电池充电系统,以避免电缆移动。在调平过程中,升降机的运行速度会降至40英尺/分钟。该系统配备螺杆执行器、冗余水平传感器(当偏离水平面超过6°时锁定移动)以及多重安全装置。协作工程和定制支架的设计,打造出了一个耐用且对岸边环境影响极小的解决方案。

总部位于明尼苏达州的 Hill Hiker 构想并实现了从家到岸的创新升降系统。 

倾斜式电梯 - 爱荷华州帕诺拉

由 Bill MacLachlan 提交,
希尔徒步旅行者公司

Hill Hiker, Inc. 是一家总部位于明尼苏达州的公司,自 1997 年开始营业,在美国和世界各地安装倾斜电梯。凭借成功完成高难度项目的悠久历史,Hill Hiker 被爱荷华州的房主选中,负责他们独特的山坡项目和地点。这座山带来了许多挑战。首先是陡峭、不稳定的坡度。总长度为 120 英尺。轨道的角度最初为 27˚,然后增加到 2˚。Hill Hiker 开发了一种安全且一致的电梯轿厢调平方法。我们还首次在螺旋桩的下部结构上安装了自动调平系统。

另一个主要问题是潮湿的环境。 为了防范这种情况,Hill Hiker 实施了几项创新。 首先,我们选择用热浸镀锌标准钢制造电梯。 然后,由于易损部件的腐蚀使得在户外使用随行电缆变得不可靠,Hill Hiker 转而使用最先进的无线技术来满足 NEMA 4X 外壳中的用途。 我们使用了我们标志性的 3 英尺 C 通道轨道。 升降机由带有 3 马力电机的单个 8/5 英寸电缆卷绕机驱动,这简化了起重部件并最大限度地减少了腐蚀和危险的机会。

这辆车是 42 英寸 X 52 英寸,42 英寸。 比玻璃坚固五倍的高聚碳酸酯墙。 轿厢重 750 磅,载重量为 800 磅。电梯配备了超过七种不同的安全系统,其中包括一种专门为 Panora 项目开发的系统。 电梯运行的距离为 92 英尺(28 米)。 

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电机区视图
机动区侧视图及顶部着陆标高
机动区侧视图及顶部着陆标高
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曲轨和底部电梯标高

制定计划

贾里德和希拉里·尼尔森一直在美国各地寻找度假屋,甚至考虑过夏威夷。当他们注意到爱荷华州帕诺拉的帕诺拉马湖(Lake Panorama)有一块地产,距离他们的主要住所只有驾车距离,帕诺拉马湖是一座由中浣熊河(Middle Raccoon River)建造的水库,他们抓住了这个机会。他们开始在清澈的湖面上设计和建造新家,可以看到周围的乡村景色,而这块地产的垂直海拔为 63 英尺。然而,在设计过程中,他们意识到了这片土地上一个以前被忽视的方面:海岸线上有一座 120 英尺高的山,倾斜度为 40˚。这将是一个挑战。 

贾里德·尼尔森 (Jared Nielson) 于 2021 年初开始研究公司,并在网上找到了 Hill Hiker。 创始人兼总裁 Bill MacLachlan 从他 32 年的行业经验中汲取灵感,帮助 Jared 设想如何成为一名 Hill Hiker® 可以添加到属性的景观中。 MacLachlan 还向 Jared 保证,Hill Hiker 将帮助完成该项目,并在未来几年通过维护和服务为设备提供支持。 

贾里德召集了他的团队并开始了设计过程。他让麦克劳克兰联系这对夫妇的房屋建筑商和景观设计师,海耶斯建筑公司的里克·海耶斯和乡村景观公司的尼克·布罗萨姆尔。经过多次讨论,团队确定了拟议的倾斜电梯的完美位置。在讨论电梯的位置时,团队必须考虑几个客户的要求。电梯必须方便使用,尽可能靠近水面,并且不遮挡房屋对全景湖的视野。麦克劳克兰认为,满足客户愿望的最佳方法是从修改现有的 16 英尺挡土墙开始,将电梯隐藏在房屋视野之外。

确保可行性后,安排了与所有相关方的现场会议。Hill Hiker 销售助理 Harrison Swadley 与房主、建筑商和景观团队会面。他花了一些时间建立一条线来表示电梯的路径。线显示山坡的角度不一致。线从山顶开始倾斜 27˚,在山脚处变得更加陡峭,变为 42˚。Hill Hiker 安装了倾斜度超过 70˚ 的电梯,因此该公司可以克服任何一个角度。然而,我们必须确定在电梯下坡时通过弯道时保持电梯轿厢水平的最佳方法。

并发症成倍增加

更复杂的是,地面和山丘不允许使用混凝土,而 Hill Hiker 通常使用混凝土作为支撑结构。 通常,通常安装的电梯子结构为 18 英寸。 带有湿固、全螺纹或 2 英尺 X 5 英尺混凝土垫的圆柱,支撑柱已用锤钻就位。 然而,考虑到山坡的可及性、土壤条件和不同的极端角度,这两种选择都不会奏效。 

考虑到山坡的难度,Swadley 提出了使用螺旋墩(或螺旋桩)作为支撑结构的可能性。 Country Landscape 熟悉螺旋桩,对这种方法感到满意并最终确定了设计。 螺旋墩通常用于土壤主要为沙子的地形。 桥墩对土壤的干扰最小,有助于保留山坡。 在安装过程中,该团队使用了带有伸缩螺旋钻附件的紧凑型多功能装载机。 附件配备了一个仪表,以指示码头何时满足工程要求。 由于桥墩是圆形的,Hill Hiker 使用了一个定制的支架系统,包括 U 型螺栓、板和连接管。 我们通过交叉支撑和将码头绑在一起进一步固定了码头。 

有了新的信息、准确的测量结果和弦线的图片,Swadley 和 MacLaughlan 开始制定战略。 他们看到了自流平系统的必要性。 由于下部结构需要为螺旋桩,MacLaughlan 决定采用电子调平系统而不是基于机械的系统——第一个 Hill Hiker® 安装在带有调平系统的螺旋桥墩上。 自动或电动自调平 Hill Hiker® 在底盘的上坡侧转动电梯轿厢。 电梯轿厢的下坡侧通过使用螺杆驱动的致动器而变得水平。 安装在汽车平台下方的水平传感器可识别任何不水平的情况。 当检测到轿厢不平时,传感器会发出输出信号,激活连接到执行器的接触器,使轿厢平整。

为了提供最佳的乘坐体验并满足负载要求,Hill Hiker 开发了一项新功能。 通过无线控制系统,我们通过无线信号将额定行驶速度从 60 英尺/分钟降低到 40 英尺/分钟。 只要致动器被激活,信号发送器就会发送信号。 较慢的速度允许执行器正确调整 750 磅的汽车和 800 磅的活载能力,而不会影响行驶质量或平稳性。 螺杆执行器的容量为 2000 磅,行程为 24 英寸。

螺旋墩的安装
螺旋墩的安装
从水上看山坡
从水上看山坡
调平执行器和水平传感器外壳的特写
调平执行器和水平传感器外壳的特写
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电梯轿顶标高

设备规格

基本信息

  • 额定速度:50 英尺/分钟
  • 倾斜角度:27˚ 和 42˚
  • 轨道长度:120 英尺

负荷

  • 汽车/底盘重量:750 磅
  • 额定负载:800 磅

轨道镶

  • 支撑结构:螺旋墩
  • 导轨尺寸:30 英尺宽 X 10 英尺长的部分
  • 轨道设计:Hill Hiker C-Channel 捕获轨道安全设计

驱动系统

  • 驱动方式:卷筒
  • 电机:5马力
  • 变速箱比:150:1
  • 齿轮箱类型:蜗轮蜗杆双减速
  • 制动器:电机上的交流电磁制动器

暂停方式

  • 绳索数量:1
  • 额定制动强度:每根绳索 14,400 磅
  • 类型、尺寸和材料:7 X 19 英寸 — 3/8 英寸直径镀锌飞机电缆

运动区

  • 机械/工作场所类型:混凝土板
  • 在看到电机时断开连接:是
  • 在面板可及范围内断开连接:是 

汽车代理

  • 框架材料:粉末涂层标准钢
  • 墙面材料:聚碳酸酯板
  • 身高:42 in。
  • 外宽:48 英寸
  • 外长:52 英寸
  • 平台材料:符合美国残疾人法案的海洋级防滑纤维级地板

电梯控制器/控制器

  • 批准:UL 列名/认证
  • 天气等级:NEMA 4X/IP 67
  • 变频驱动:具有软启动/软减速功能的变速交流电机控制
  • 逻辑:可编程逻辑控制器
  • 呼叫站:车载和每个登陆站都有安全

安全系统

  • 紧急停止按钮:顶部、底部和车上
  • 轨道系统:捕获轨道设计
  • 松弛电缆系统:在电机和车载汽车上
  • 超速调速器:位于汽车底盘上
  • 弹簧缓冲器:位于轨道上
  • 安全性:密钥或无密钥代码安全
  • 限位开关:山顶和山脚的减速、方向和终端开关 
  • 电气:断开锁定/挂牌、低压开关和控件
  • 大门:汽车和登陆站大门上的关闭开关

展望未来

由于设计的灵活性,Hill Hiker 的改进允许更广泛的应用。 Hill Hiker 现在可以提供更大的负载能力,这需要更强但更慢的执行器。 山坡的地形、角度的变化和负载要求会影响电梯轿厢在平层时的行驶速度。 在某些应用中,例如爱荷华州的 Nielsens,Hill Hiker® 将超过调平执行器的能力。 但是,有了新系统,Hill Hiker 可以在减速期间现场调整电梯轿厢的速度。

Hill Hiker 还安装了一个二级传感器,以防止电梯在轿厢偏离水平 6˚ 或更大时移动。 第二级传感器有助于防止乘客不稳定。 

所有机载机械都需要大量能量来保持电梯轿厢水平。 Hill Hiker 设计了一个系统,其中所有组件均由单个深循环 12 伏直流船用电池供电,而不是通过移动电缆为电梯供电(这在室外环境中不可靠)。 我们还在顶部登陆站建立了一个充电站。 充电站垫连接到计量的涓流充电器,以防止电池过度充电。 电梯轿厢通过定制安装的导电流通刷连接到充电站。 刷子可以可靠地接触充电垫,不会对旁观者造成触电危险。 Hill Hiker 安装了车载电池电量计,可以轻松监控电池的健康状况。 

Hill Hiker 的应用范围遍布全球,并且已经开发出高度的适应性,能够使用多种不同类型的地基、安装方法和独特的设备来满足客户的需求。Hill Hiker 增加了其经验,并展示了强大的创新能力,以完成 Panora 项目。Hill Hiker、Hayes Construction 和 Country Landscapes 的团队共同努力,克服了山坡带来的独特挑战,并通过从家到海岸线的安全可靠的交通方式帮助客户将梦想中的度假屋变成现实。 

短信额度

业主: 贾里德和希拉里尼尔森
地点: 爱荷华州帕诺拉
制造商、承包商和电梯设计师: Hill Hiker, Inc.,明尼苏达州奥罗诺
设计/工程:明尼苏达州普利茅斯的 VAA Engineering,PE 的 Aaron Fortunato 和技术员 Dustin Foth 
电子设计/供应商:ISC 公司,明尼苏达州普利茅斯,Mike Dahlin 
项目顾问/经理和建筑分销商: Country Landscapes, Inc.,埃姆斯,爱荷华州,Nick Brosamle
Home建设者: Hayes Construction, 爱荷华州帕诺拉, Rick Hayes
合作文章作者: Bill MacLachlan, Hill Hiker, Inc.,所有者和创始人; Duncan MacLachlan,项目经理; 和 Harrison Swadley,销售助理

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