МАХОВИЧНЫЙ ЛИФТ

В залах Центральной выставки НТТМ, посвященной XXVI съезду КПСС, можно увидеть немало оригинальных конструкций и механизмов, созданных молодыми учеными, новаторами самых разных отраслей народного хозяйства. Есть в экспозиции и совсем необычный экспонат — фрагмент кирпичного дома, над которым укреплен небольшой барабан с намотанной на его валу лентой. Это модель маховичного лифта, предназначенного для спуска людей с высоты до 100—150 м в случае пожаров или других стихийных бедствий, когда обычные лифты останавливаются из-за прекращения подачи энергии. Устройство может быть полезно и при высадке противопожарного десанта с вертолета, например, на лесных пожарах, когда посадка становится невозможной из-за дыма.

Есть немало приспособлений для спуска людей с высоты. Например, катушка с тросом и тормозной втулкой, позволяющей регулировать скорость снижения. Но ими может воспользоваться лишь один человек, да и то снижение его будет происходить очень медленно. Известно и более совершенное устройство многократного действия: спускающийся на тросе заводит пружину, которая затем поднимает трос обратно. Но для возврате несущих элементов требуется мощная, тяжелая пружина. Из-за этого длина такого лифта ограничивается пока 40 м, что очень мало.

Демонстрируемый же на выставке НТТМ маховичный лифт позволяет быстро эвакуировать одного за другим неограниченное количество людей, причем длина ленты, на которой происходит спуск, может быть очень большой. При спуске человека его потенциальная энергия переходит в кинетическую энергию маховика, с помощью же последней пусковое устройство быстро накручивается обратно, поднимая карабин и страховочный пояс снова в исходное положение.

Преимуществами маховика перед пружиной являются значительно меньшая масса, простота, способность накапливать значительную энергию и развивать большую мощность при обратном подъеме, причем с высокой скоростью.

Маховичный лифт разработан в содружестве участников НТТМ трех институтов: втуза при ЗИЛе, Государственного института машиноведения и ВНИИ противопожарной обороны. Авторы: доктор технических наук профессор Н. В. Гулиа, кандидаты технических наук М. Ю. Очан и Б. И. Воронин, молодые инженеры Иосиф Юдовский и Анатолий Демин.

Рис. 1. Схема маховичного лифта:

1 — корпус, 2 — центральное колесо, 3 — фрикционная муфта, 4 — тяга, 5, 12 — подпружиненные подвески. 6 — основание, 7 — водімо, 8 — кассета, 9 — лента, 10 — маховик, 11 — планетарная передача, 13 — обгонная муфта, 14 — стопор-ушко ленты.

Каково же устройство маховичного лифта и как он работает? Об этом можно судить по приводимой здесь схеме (рис. 1). Лента навита в кассету, которая передачей связана через обгонную муфту с маховиком. С другой стороны кассеты находится водило планетарной передачи, центральное колесо которой соединено нормально замкнутой фрикционной муфтой с маховиком.

Корпус маховичного лифта устанавливается на здании или вертолете с помощью двух подпружиненных подвесок, профилированная часть одной из которых сопряжена с тягой выключения муфты. Свободный конец ленты имеет утолщенную часть — она предназначена для присоединения спускаемого объекта с помощью пояса, лямок.

Устройство работает следующим образом. К утолщенной части ленты цепляется спускаемый объект, и по мере его движения вниз происходит сматывание ленты, вызывающее вращение кассеты и соединенной с ней через передачу и автоматически включенной при спуске обгонной муфты маховика. Изменение передаточного отношения, происходящее благодаря уменьшению радиуса мотка, обеспечивает плавный разгон, а затем замедление движения спускаемого объекта. Используя ленты разной или переменной толщины, можно о широких пределах регулировать характеристики режима спуска. Датчик нагрузки под-действием силы тяжести спускаемого объекта через тяги выключает муфту.

При снятии нагрузки с ленты в момент приземления муфта включается и вращение передается от маховика на водило планетарной передачи, что приводит кассету во вращение, причем в сторону, противоположную вращению при спуске, — лента наматывается в кассету. Существенно, что предельный момент, развиваемый муфтой, рассчитан только на поднятие ленты, что исключает опасность подъема опущенного объекта, если конец ленты не освобожден. Обгонная муфта в период подъема работает вхолостую. При окончании подъема утолщение упрется в корпус, о оставшаяся с маховике энергия погасится во фрикционной муфте: устройство готово к повторному спуску. Отметим, что фрикционная муфта поглощает лишь малую часть энергии при подъеме ленты- и не участвует в процессе спуска.

Устройство, представленное на рисунке 2, рассчитано на спуск с конкретной высоты, которая может изменяться лишь на метр-другой. Но конструкция настолько проста, что в ряде случаев (например, при спуске из окон или с балконов зданий) целесообразно применение именно такого варианта.

Лифт состоит из катушки с массивными щеками — маховиками, на ней намотана гибкая стальная лента. Катушка закреплена на втулках-подшипниках в корпусе, а на конце ленты имеется ушко под пояс или лямки с отстегивающимся карабином.

Устройство закрепляется, например, над окнами домов; причем благодаря исключительной простоте и дешевизне механизма он может быть размещен во многих местах здания.

При необходимости человек, терпящий бедствие, пристегивается карабином к поясу или лямкам и спрыгивает вниз. Лента начинает разматываться, плавно разгоняя щеки-маховики. Человек спускается поначалу довольно быстро. Но диаметр мотка ленты резко убывает (каждому метру разматываемой ленты в конце процесса соответствует гораздо большая толщина слоя в мотке, чем в начале), а за несколько метров до земли скорость снижения интенсивно падает, человек мягко опускается на землю. Натяжение ленты при этом резко уменьшается, и карабин автоматически отстегивается. Щеки-маховики имеют в тот момент максимальную скорость.

Рис. 2. Упрощенный вариант лифта:

1 — щека-маховик, 2 — вал, 3 — втулка-подшипник (текстолит), 4 — корпус с рым-болтом, 5 — лента (например, ГОСТ-2614-65, 40X0,15 мм).

Выбросив еще метр-другой для гарантии, моток разматывается окончательно, и благодаря шарнирному креплению ленты на валу катушки при дальнейшем вращении вала с маховиками она наматывается в другом направлении на тот же вал. В итоге конец с лямками упирается в корпус устройства, лента натягивается, а избыток кинетической энергии маховиков погашается проскальзыванием их на валу, как на фрикционной предохранительной муфте. Устройство снова готово к действию. Таким образом, энергия спускающегося объекта идет на возвращение спасательной ленты назад.

Изготовленная модель полностью подтвердила предположения и расчеты.

Это хорошо демонстрирует и образец, экспонируемый на выставке НТТМ.

В предлагаемом устройстве совершенно необязательны дефицитные или дорогие детали. Напротив, чем грубее будут, например, втулки-подшипники (их материалом может быть даже текстолит), чем больше будет аэродинамических потерь, тем плавнее станет спускаться «груз». А кинетической энергии маховиков, как показывают расчеты и опыт, все равно хватает для обратного подъема ленты.

Последний вариант маховичного лифта настолько прост, что его модель легко можно изготовить самому. С ее помощью можно провести очень интересные опыты (но спускаться самим с опасной высоты на самодельном маховичном лифте я бы не рекомендовал).

Н. ГУЛИА, доктор технических наук