Лифт: история изобретения

Под лифтом понимают грузоподъемную машину, которая способна перемещать грузы вертикально или наклонно с помощью специальной платформы, двигающейся по жестко установленным направляющим.

Рычаг как прообраз современного лифта

Наблюдение за папуасскими племенами в середине XX века позволило зафиксировать интересный обряд погребения, связанный с тем, что покойника хоронили на вершине дерева. При этом возникала задача по подъему тела на приличную высоту, решаемая относительно просто:

посредством лиан и с использованием ветвей сплеталась своеобразная платформа;
далее к платформе крепился рычаг, имеющий на другом конце закрепленный груз;
в результате благодаря противовесу тело подымалось на требуемую высоту.

Подъемный кран и подобные ему механизмы для поднятия тяжестей созданы по принципу, известному человечеству очень давно. Здесь имеется в виду обыкновенный рычаг, подобный тому, что мы можем видеть в примере с колодезным журавлем. Еще древние египтяне далеко до н. э. применяли механизмы, поднимающие грузы, вес которых был немногим меньше 100 кг.

К наиболее древним устройствам подобного типа можно отнести подъемник, установленный в свое время в Геркулануме, древнеримском городе, находящемся в непосредственной близости от Везувия, что и привело к его гибели в 79 году. Проведенные на этом месте раскопки позволили обнаружить части древнего механизма, предназначением которого был подъем готовых блюд из кухни на этаж выше. В действие подъемник приводился за счет использования мускульной силы.

Лифт с мускульным приводом

Упомянутый подъемник в Геркулануме не является самым древним изобретением данного вида, так как существуют документальные подтверждения наличия прообразов лифтов еще в более ранние исторические периоды. Так, в трактате древнеримского архитектора Витрувия, датируемым 236 годом до н. э., говорится о лифте, созданным Архимедом. Также известен факт существования подъемника в римском дворце Нерона. С помощью этого устройства можно было осуществлять подъем как грузов, так и людей. Непосредственным предназначением подъемника являлось удовлетворение прихотей императора, который, в частности, обожал театр. Именного для приготовления к спектаклям и использовали подъемник, функционирование которого обеспечивалось мускульной силой людей.

Остатки подъемника в Колизее

В римском Колизее лифты тоже нашли свое применение: подъем на арену животных и людей. В общей сложности в Колизее действовало не менее 12 подъемных устройств, приводимых в движение посредством специальной системы блоков, активность которой обеспечивали рабы, то есть в качестве источника энергии выступала мускульная сила. Если продолжать исследовать глубины истории в соответствии с рассматриваемой нами темой, то можно обнаружить подъемные механизмы в разных уголках древнего мира:

Египет, лифт в Синайском монастыре (VI век н. э.) – была задействована сила животных, в частности, ослов, вращающих колесо с наматываемой пеньковой веревкой, закрепленной на плетеной корзине;
Индия (XVI-XVII века н. э.) – страна, крестьяне которой с помощью подъемников производили забор речных вод;
Китай (XVII век) – так же, как и в Индии, осуществлялся подъем воды из рек, но здесь использовался более любопытный механизм, приводимый в движение посредством вращения педалей, что предполагало участие в этом процессе двух людей;
Европа и Восток – разработка полезных ископаемых, обусловленная высокой востребованностью подъемников в шахтах, где в качестве источника энергии использовали мускульную силу животных.

Индийский подъемник XVI века

Подъемник в Александрии Египетской

Приход XVII века ознаменовал популярность лифтов среди знати, которая стала воспринимать подъемные механизмы с точки зрения предметов роскоши и в определенной степени баловства. Если упомянуть про Россию, то во времена царствования Петра I один из дворцов Петергофа оснастили грузовым лифтом, используемым для подъема обеденного стола с первого на второй этаж.

В 1795 году прообраз лифта, разработанный Кулибиным, установили в Зимнем дворце. Осуществляющий в тот период внешнюю политику России светлейший князь А. Безбородко был очень доволен подъемником. Это объяснялось тем, что из-за своей тучности ему было проблематично подниматься в царские апартаменты, а так называемое самоподъемное кресло значительно облегчало данное действие. Смонтированный Кулибиным механизм представлял собой платформу с креслом, которая крепилась на двух осях в виде винтов. Движение осуществлялось наподобие того, как это происходит с гайкой, за счет мускульной силы одного или двух человек. Здесь можно говорить о том, что описанное выше устройство стало первым пассажирским лифтом в России.

Подобное происходило и во Франции, где Людовику XV упростили посещение своей любовницы с помощью установки пассажирского лифта в Версальском дворце. В результате его Величество с большей долей комфорта поднималось этажом выше, в покои возлюбленной.

Лифт Людовика XV

Паровой лифт

Первый факт задействования паровой машины как части конструкции подъемного устройства, каковым является лифт, был зафиксирован в 1800 году (Америка). Для установки механизма была выбрана шахта, предназначенная для добычи угля. Хозяин шахты подсчитал, что более быстрый подъем угля может существенно повысить эффективность бизнеса, и он не прогадал. Итогом стал старт коммерческого использования лифтов, то есть применение такого рода устройств позволило извлекать дополнительную прибыль.

В 1835 году применение лифтов, работающих с использованием паровых машин, получило широкое распространение в Англии. В то время такие лифты обладали серьезным минусом – паровая машина должна была работать без остановок, что вполне оправданно на шахтах, но не приемлемо на предприятиях. В последнем случае обоснованность малой эффективности лифтов объясняется тем, что в условиях промышленного производства их применение носило лишь эпизодический характер.

Паровой лифт фирмы Otis Elevator (нижняя лебедка)

При этом упомянутая причина, а также шумная работа паровых лифтов, не позволила устанавливать данные подъемники в зданиях жилого сектора. Частично это препятствие было преодолено Вильямом Томсоном в 1845 году, когда он изобрел лифт, функционирующий на основе гидравлики. Предложенная им техническая концепция была не лишена недочетов, среди которых можно упомянуть необходимость поддержания жидкостного давления, что предусматривало наличие соответствующего источника. Появляющиеся в то время водопроводные системы централизованного снабжения нельзя было использовать для поддержания упомянутых условий. Хотя источники обеспечения высокого давления можно было размещать удаленно от мест установки лифтов, а воду подавать по специальным трубопроводам, что являлось несомненным плюсом предлагаемого решения.

Паровой лифт начала XIX века

Гидравлический лифт

Изобретение гидравлического аккумулятора в 1851 году, автором которого стал Вильям Армстронг (инженер), позволило создать условия для того, чтобы давление поступающей в цилиндр воды поддерживалось постоянным. Предложенная конструкция состояла из вертикального цилиндра диаметром около 45 см, являющегося опорой для стального ящика, где в качестве наполнителя использовался камень или гравий.

По сути, лифт Армстронга с технической точки зрения мало отличался от современных подъемных механизмов этого типа. В нем присутствовали такие элементы, как гидроцилиндр на основе плунжера, мультипликатор и гидроаккумулятор. При этом в Европе продолжилось совершенствование лифтов, конструкция которых предполагала наличие гидроцилиндра с плунжером прямого воздействия.

Грузовой гидравлический подъемник фирмы Otis Elevator

Гидравлический лифт номер один был смонтирован в отеле Osmaston Manor (Англия) в 1849 году. В начале второй половины XIX века значительное количество крупных отелей в Англии перешло на использование пассажирских лифтов, в основе функционирования которых лежал принцип гидравлики.

Вторая половина XIX века стала временем, когда в США стартовала эпоха небоскребов. Первые высотки оснащались гидравлическими лифтами, то есть подъемными устройствами без каната, вместо которого применялся поршень, выталкивающий кабинку лифта, что было возможно благодаря напору воды. Подобного рода системы использовались лишь в зданиях высотой не более 20 этажей, так как для гидроцилиндра требовалось копать глубокую яму под фундаментом, что имело свои ограничения безопасности. Гидравлические лифты выигрывали против паровых лифтов системы Отиса, так как они были способны двигаться гораздо быстрее. Со временем гидравлические лифты с точки зрения их конструкции стали совершеннее: цилиндр установили горизонтально, а кабина поднималась с помощью каната, тягу которому обеспечивал поршень посредством специальной системы блоков.

На проходящей в 1867 году Всемирной выставке, состоявшейся в Париже, инженер Леон Эдду продемонстрировал лифт, делающий возможным подъем платформы на 2-метровую высоту. Конструкцией лифта предусматривалось использование состоящего из четырех частей пустотелого плунжера диаметром 24,5 см. На головке плунжера крепилась кабина, направляемая с помощью четырех пустотелых колонн из чугуна. Внутри этих колонн находились противовесы, закрепленные на цепях, которые шли через верх конструкции и закреплялись на кабине.

Многие признавали такую конструкцию непригодной для использования в высотных зданиях. Л. Эдду счел эту критику необоснованной, и в 1878 году на Парижской выставке предложил ознакомиться с лифтом, работающим на основе плунжерного цилиндра, который был способен обеспечить высоту подъема в 128,5 м. Для размещения цилиндра предназначался колодец глубиной 16 м. Забор воды производился из водопроводной сети города. Этим лифтом оснастили символ Парижа – Эйфелеву башню, что стало рекламой его надежности, так как данная архитектурная достопримечательность не могла быть оснащен ненадежным устройством.

Фирма Otis Elevator c 1874 года стала активно продвигать собственные гидравлические лифты в целях защиты своих интересов на рынке. В результате сложилась ситуация, когда на рынке конкурировали паровые и гидравлические системы подъемных устройств, что могло бы продолжаться долго. Но в 1880 году был представлен электрический лифт в городе Мангейм, ставший первый устройством такого типа, которое разработала немецкая компания во главе с Вернером фон Сименсом. Предложенный механизм поднимал груз на высоту 22 метра, затрачивая на эту работу 11 секунд.

Безопасный лифт Отиса

Элайша Грейвс Отис, как считают некоторые, изобрел лифт, что не соответствует действительности. Этот американец создал не сам лифт, а устройство, способное остановить подъемную платформу в случае обрыва троса.

Карьера Отиса была определенным образом непредсказуема. Сначала он себя пробовал в качестве разнорабочего на стройке, затем подрабатывал на лесопилке и занимался сборкой карет, а после этого устроился на мебельную фабрику, которая выпускала кровати. Работая на фабрике, он создал в 1852 году устройство, облегчающее процесс подъема пиломатериалов на второй этаж. Именно при работе над этим устройством был изобретен механизм, тормозящий лифт при возникновении ситуации, характеризуемой обрывом троса.

Если до этого крепление троса производилось к самой кабине, то Отис закрепил его с помощью пластины в виде своеобразной рессоры из стали. Подъемник был оснащен зубчатыми рейками, по которым двигались шестеренки. При нормальном натяжении тросов движению кабины и шестеренок ничего не препятствовало. В случае же ослабления натяжения за счет специальных пружин задействовался тормоз, то есть происходила блокировка – концы пластины застревали в зубцах направляющих.

Фирма Elevator

Фирма, в которой работал Отис, вскоре обанкротилась, поэтому он не успел запустить так называемый безопасный лифт. Между тем вера в успех своего изобретения позволила ему основать фирму Elevator, ставшую выпускать лифты. В 1854 году на выставке в Нью-Йорке, где демонстрировались достижения науки и техники, Отис решил достаточно оригинальным способом прорекламировать свою продукцию.

Для этого в одном из залов выставки, имеющем сверху купол, был смонтирован лифт. Данная конструкция представляла собой подъемную платформу, перемещающуюся между двумя опорами, высота которых составляла 12 метров. Суть предлагаемого эксперимента заключалась в том, что изобретатель, одетый во фрак и цилиндр, становился на платформу, где также был груз в виде тяжелых бочек и сейфов, а затем поднимался на высоту 10 метров. В это время его помощник, находящийся на вершине конструкции, перерубал мечом трос. Платформа начинала двигаться вниз, но через один-два метра останавливалась за счет включения механизма блокировки. Эта успешная демонстрация привела к тому, что газеты раструбили о трюке на выставке, а фирма Elevator стала получать большое количество заказов.

Отис демонстрирует лифт

В 1857 году в магазине на Бродвее установили первый пассажирский лифт компании Elevator, обеспечивающий подъем до 5 человек со скоростью 20 см в минуту. По прошествии нескольких лет такого рода подъемники имелись в большинстве крупных городов США.

В 1859 году компания Otis Elevator произвела монтаж винтового лифта в отеле «Пятая авеню». В здании смонтировали винт из металла, по которому кабина лифта ходила наподобие гайки. Вращение винта обеспечивала паровая машина, установленная в подвале. Вращение вправо заставляло кабину двигаться вверх, а влево – запускало обратный процесс, то есть движение вниз. Для того чтобы избежать вращения самой кабины, вдоль ее угла непосредственно в шахте лифта был установлен ограничитель в виде рельса. Всего смонтировали лишь два подъемных устройства этого типа, так как лифт оказался очень медленным, неудобным и достаточно дорогим.

В 1861 году Отис умер. Спустя шесть лет его сыновья продолжили дело отца, зарегистрировав фирму «Отис». К 1873 году в офисах, отелях и магазинах США было установлено более 2 тыс. лифтов компании. В 1878 году произведен монтаж первого пассажирского лифта под брендом компании «Отис», работающего на основе метода гидравлики. В 1889 году появился новый продукт компании, которым стал лифт, оснащенный электрическим приводом.

Электрический лифт

Патентные права на электрический лифт были зарегистрированы на американца А. Майлса в 1887 году, который создал устройство, работающее с использованием электрического привода и оснащенное системой блокировки дверей, что исключало их открытие, если кабина отсутствовала на этаже. С этого момента современные лифты получили широкое распространение и быстро стали обычными механизмами в большинстве стран мира.

Чертеж из описания к патенту US371207, выданный А. Майлсу

После этого развитие подъемных устройств пошло по пути внедрения новых систем управления и избавления от излишнего участия человека в обслуживании лифтов. Если на первых порах функционирование лифтов предполагало задействование относительно большого штата работников, то уже к началу XX века стали обходиться одним лифтером. При этом одного электромеханика стало достаточно для обслуживания нескольких лифтов.

Изначально лифтеры стали таким же атрибутом жизни, как швейцары в ресторанах. Люди в униформе, обслуживающие лифты, были частью антуража отелей того времени. Все изменилось в 1924 году, когда фирма Otis Elevator создала систему, обеспечивающую вызов лифта простым нажатием кнопки. Также свой вклад внес инженер Хаугтон, реализовавший в 1926 году проект автоматических дверей – это дало возможность свести обслуживание лифтов к минимуму.