Ходит шахматной ладьей: как устроены горизонтальные лифты

Ходит шахматной ладьей: как устроены горизонтальные лифты
Ходит шахматной ладьей: как устроены горизонтальные лифты Иллюстрация: ThyssenKrupp
Лифт едет вверх, а потом начинает путешествовать по этажу и привозит в какой-нибудь далекий уголок дома. Похоже на сон, но такие лифты уже существуют в реальности и скоро начнут перевозить пассажиров.

Специалисты немецкого концерна ThyssenKrupp провели успешные испытания лифта, который может передвигаться не только вверх-вниз, но и в горизонтальном направлении, летом прошлого года. Систему под названием Multi тестировали на самой высокой испытательной башне для лифтов в мире высотой 240 метров в немецком городе Ротвайле (на родине ротвейлеров).

testturm_rottweil_close_c_thyssenkrupp_image_w886 copy.jpg

С тех пор система Multi завоевала множество престижных международных наград. Сейчас голландская компания OVG Real Estate приступает к строительству самого высокого здания в Берлине - офисного центра East Side Tower высотой 140 метров, в котором впервые будет использована система Multi. По плану небоскреб будет сдан в 2021 году. Еще одну испытательную башню высотой 130 метров для своих новых разработок ThyssenKrupp построит в американской Атланте. Технология еще не прошла сертификацию, разрешения на использование должны появиться в Европе в 2020 году, а в Америке - в 2022 году.

Elisha_OTIS_1854.jpg

Ловитель лифтов

Небоскребы стали строить только когда появились новые материалы и продумали каркасные конструкции, а главное когда появился безопасный лифт. В 1854 году американский изобретатель Элиша Грейвс Отис провел эффектную презентацию своей системы лифтовой безопасности: он на высоте встал на платформу подъемника, а его помощник топором обрубил несущий канат. Кабину тут же подхватили придуманные инженером ловители, основной принцип действия которых используется до сих пор. Первый пассажирский лифт с ловителями был установлен в Нью-Йорке через три года. А электрический лифт Отис запатентовал в 1861 году (до этого они приводились в действие паровой машиной). Так началась эра небоскребов.

maxresdefault.jpgСистема Twin компании ThyssenKrupp. Иллюстрация: ThyssenKrupp

Plus ultra

Высотные дома появились благодаря лифту, но эти устройства теперь ограничивают здания в росте. Когда по шахте движется один лифт, его приходится ждать очень долго, пока кабина проедет множество этажей. Сейчас для бизнес-центров класса А действует рекомендация: кабина должна приехать максимум через 30 секунд после вызова. При этом максимальная скорость лифта ограничена физиологией человека - пассажир не должен испытывать перегрузки при разгоне и торможении. В высотных зданиях кабели, поднимающие лифты, весят по много тонн и тоже имеют определенный предел прочности - вот дополнительное ограничение высотности. Еще применяются дублирующие тросы для безопасности и тяжелые противовесы. А какие мощные моторы нужны, чтобы приводить эти махины в действие!

Правда, компания Kone недавно начала производить суперлегкие углеволоконные тросы Ultrarope, которые в пять раз легче стальных. Но есть еще одна проблема: из-за собственных колебаний небоскребов изгиб шахты по высоте может привести к повреждениям тросовой системы.

Несколько увеличили пропускную способность шахт двухпалубные лифты: в них на разных этажах входят люди или одну кабину используют для перевозки людей, а вторую - для грузов. В общем, получается выигрыш места и времени, но не решение проблемы.

Несколько лет назад инженеры ThyssenKrupp разработали систему из двух независимых кабин, которые перемещаются по одной шахте под контролем одного процессора. Такая система называется Twin (двойник, близнец). Результат - экономия пространства, отводимого под шахты, на четверть. В Россию «близнецы» поставляются с 2005 года. Сейчас лифты Twin работают в нескольких башнях московского Сити.

Система Multi компании ThyssenKrupp
    

Подъемник-четки

Как же сделать так, чтобы по шахте одновременно передвигались не две кабины, а, например, четыре, шесть, восемь? Тогда пассажирам не придется подолгу ждать, чтобы добраться на сколь угодно высокий этаж. Такой подъемник впервые появился в 1884 году в Англии, его назвали патерностер по аналогии с четками. Дело в том, что открытые кабинки этого транспортного аттракциона двигаются без остановки: только успевай запрыгнуть и выпрыгнуть, как на колесо обозрения. У нас патерностеры устанавливали в 1920-30-е годы в конструктивистских общественных постройках, один из них, в здании Наркомзема (сейчас Минсельхоз) функционирует с 1933 года до сих пор. Но это медленный механизм, к тому же довольно опасный, и уж точно он не подходит для высоток.

В лифтовом подразделении компании ThyssenKrupp тоже решили, что кабины должны двигаться по кругу: для этого из одной шахты в другую лифт перемещается в горизонтальном направлении, в результате получается замкнутая циклическая система.

MULTI_in_operation_04____thyssenkrupp.jpgСистема Multi компании ThyssenKrupp. Иллюстрация: ThyssenKrupp

Магнитная левитация

В системе Multi не используются кабели, для нее не нужно машинное помещение. Кабина движется силой электромагнитного поля. На стене шахты закреплены рельсы, но лифт их не касается, а парит на небольшом расстоянии. Магниты, установленные на рельсах и кабине, одновременно отталкивают и притягивают друг друга. Такой принцип применяется в детских игрушках, а еще в поездах Maglev, которые разгоняются до скорости самолета. Приводит в движение кабину линейный двигатель. Одна его часть расположена на кабине, другая - рельсы в шахте. Это как бы развернутый традиционный электродвигатель: обмотка магнитной системы разомкнута и создает магнитное поле - это статор, а другая половина механизма обеспечивает линейное перемещение подвижной части двигателя - это якорь. Линейный двигатель используется на московском монорельсе.

Для смены направления движения с вертикального на горизонтальное в шахте установлены «стрелки»: на них механизм поворачивает магнитные рельсы на 90 градусов.

41241412.jpg

Будущее - рядом

Главный архитектор «Горпроекта» Филипп Никандров с нетерпением ждет, когда система Multi будет сертифицирована и ее можно будет использовать у нас при высотном строительстве. Архитектор присутствовал при тестовых испытаниях системы в Ротвайле.

Филипп Никандров
Филипп Никандров
Главный архитектор «Горпроекта»
«Шахты сейчас могут занимать до половины всего объема небоскреба, и получается, что большая часть ядра пустая, что снижает эффективность высотного строительства»
    

Сократить объемы, отводимые под шахты, можно будет, пустив по ним такое количество кабин Multi, которое обеспечит вызовы со всех этажей при минимально возможном времени ожидания. 

Не стоит забывать и огромной экономии энергозатрат: нет ни тросов, ни противовеса на фоне минимальной силы трения. Стартовые токи при этом уменьшаются на порядок с уменьшением механической инерционности всей системы.

Еще одна возможность вертикально-горизонтальных лифтов - перемещение между зданиями, например, двумя высотками. Недавно лифты Twin установили в спроектированных «Горпроектом» башнях «Эволюция» и «IQ-квартал» в Москва-Сити, а в «Лахта-центре» в Санкт-Петербурге применили двухпалубные кабины Schindler. Главный архитектор и руководитель авторских коллективов проектов «Эволюции» и «Лахта-центра» уже всерьез задумывается о применении новой технологии Multi в будущих проектах. Филипп Никандров считает, что первым заказчикам систем повезет: девелоперы получат инновационный продукт по выгодной цене.

Илья Левянт
Илья Левянт
Главный архитектор проектов ABD architects ABD architects
«В России технология Multi может быть востребована  при развитии крупных многофункциональных транспортных хабов, где неминуемо происходит пересечение множества транзитных пешеходных потоков»

Например, на транспортно-пересадочных узлах, где существует несколько функций на разных уровнях: подземная часть глубокого залегания, наземная часть, имеющая переход в надземную». Такие лифты смогут доставлять пешеходов, минуя множество переходов, лестниц и КПП, то есть без пересечений с другими потоками в необходимое место, где продолжится дальнейшее движение.

Михаил Хвесько
Михаил Хвесько
Исполнительный директор Capital Group
«Безусловно, эта технология способна нивелировать значение многих проблем трафика внутри небоскреба»
    

- Ошибочно полагать, что нагрузка на лифты в высотках сильна только в часы пик. Обеденный перерыв гораздо более проблемен: в это время в течение нескольких часов в здании курсируют разнонаправленные потоки, а в крупных компаниях еще и повышенный трафик между этажами. Новая система открывает неограниченные возможности для перевозок: для четырех лифтов будет достаточно одной шахты, появится возможность отказаться от использования этажей для пересадок – и, таким образом, увеличить проходимость и комфорт пользователей, а главное – создать возможность строить выше».