Клуб почемучек. Как работает лифт?

Здравствуйте, дорогие читатели и участники "Клуба почемучек"! Я рада снова приветствовать вас! Отпуск закончился, а значит, "Клуб почемучек" возобновляет свою работу. Снова я жду от вас новых и интересных вопросов. И не забывайте, что 6 сентября уже близко. Именно в этот день состоится розыгрыш приза среди всех, кто присылал мне вопросы. Призом будет один из блоков моего платного проекта "Нескучная наука". 

А сегодняшнем выпуске Клуба я буду отвечать на вопрос мамы Наташи и ее сына Миши (4 года): "Откуда лифт знает, на каком этаже ему остановиться?"

В лифте

Думаю, большинство детей хоть один раз, но сталкивались с этим волшебным устройством - лифтом. Нажимаешь на кнопочку у двери, заходишь в маленькую комнатку, которая вдруг начинает куда-то ехать, а потом двери открываются - и ты оказываешься на нужном этаже. Чудо, правда? Хотя никакого чуда в лифте нет - это такое же техническое устройство, как стиральная машинка или пылесос. Давайте рассмотрим поближе, как же устроен лифт.

Для этого мы с моей неизменной помощницей Катей пошли на экскурсию в соседнюю девятиэтажку. В доме, где мы живем, всего пять этажей - в нем лифта не предусмотрено. А вот в девятиэтажке можно на нем покататься, чем иногда и развлекается местная детвора. Катя лифта немного побаивается, но ради научного эксперимента все же согласилась съездить на самый верх дома.

В этом доме лифт есть

Первое, что мы увидели, зайдя в подъезд - это закрытые внешние двери лифта. За ними скрывается шахта - огромный колодец, проходящий от первого до самого верхнего этажа. По этому колодцу и движется кабина лифта (та самая маленькая комнатка) вверх-вниз, вверх- вниз.

Если нажать кнопку вызова у дверей, то к вам приедет кабина, откроются внешние двери шахты и внутренние двери лифта, и можно будет зайти внутрь. Что мы и сделали.

Кнопка вызова лифта

В шахте кабина висит на тросах - железных веревках, которые привязаны к потолку кабины. Их обычно бывает от трех до восьми. В случае, если один из тросов перетрется и порвется, остальные его подстрахуют. Поэтому бояться, как Катя, того, что лифт "оторвется", совершенно не нужно. 

На самом верху тросы тянет подъемный механизм -  лебёдка. Это большое колесо (канатоведущий шкив) на оси, соединенной с электрическим мотором. Мотор крутится, ось вращается и наматывает трос на колесо, а кабина едет.

Лебёдка (фото из Википедии)

Лебедка установлена в специальной комнате, находящейся выше самого последнего этажа - машинном помещении. В нем, кроме подъемного механизма, находится станция управления - электронное устройство, которое управляет движением лифта, его перемещением на нужное расстояние и открыванием дверей.

Именно к станции управления идут электрические провода от кнопок вызова на этажах и от кнопочного аппарата внутри кабины лифта. Сигнал от кнопок поступает в компьютер станции управления, а он уж решает, что надо делать лифту: опускаться или подниматься, открыть или закрыть двери.  

Вот бы когда-нибудь попасть в машинное помещение и посмотреть на работу этих механизмов своими глазами! 

Станция управления лифтами  (фото из Википедии)

Кабина лифта едет вверх и вниз по шахте по специальным направляющим - похожим на рельсы железкам, проложенным по бокам шахты. Они нужны для того, чтобы кабина во время движения не качалась и не стукалась о стенки.

Шахта лифта  (фото из Википедии)

Помогает ей в движении противовес - груз, подвешенный к противоположному концу троса. Он нужен для того, чтобы лебедке нужно было прилагать меньше усилий для поднятия кабины (мы это запомним, а потом проверим - действительно ли противовес помогает?).

Противовес  (фото отсюда: romakrivenko.livejournal.com) 

Ну и в самом низу шахты лифта, ниже первого этажа, находится приямок - пустое место, куда может опуститься кабина в случае падения. Там находятся буферы (амортизаторы) - специальные пружинные или гидравлические тормоза, которые смягчат удар На фото это три красных пружинки на бетонных кубиках. 

Приямок с буферами  (фото из Википедии)

И там же расположено натяжное устройство ограничителя скорости. Дело в том, что у лифта есть несколько защит от падения. Если кабина начнет падать, скорость ее движения станет слишком большой, и тогда сработает ограничитель скорости  - по принципу, похожему на действие автомобильных ремней безопасности.

Натяжное устройство ограничителя скорости  (фото из Википедии)

Кроме того, на самой кабине есть ловители - похожие на прищепки железные устройства, которые в случае необходимости резко зажимают трос, останавливая движение кабины. Так что даже если все три троса сразу оборвутся, лифт не упадет, а просто остановится в шахте.

Ловители (фото с сайта izhlife.ru)

Это называется "лифт застрял". И тогда нужно будет на кнопочной панели в кабине нажать кнопку вызова диспетчера (или позвонить ему по телефону, потому что в нашем лифте эта кнопка была испорчена и не работала), чтобы пришли техники и помогли выбраться из застрявшей кабины.

Но наш лифт работает вполне исправно. Катя нажала на кнопку девятого этажа, и кабина лифта поехала вверх.

Кнопочный аппарат лифта. Не очень красивый, правда?
Так и хочется сказать: "Люди, не будьте свиньями!"

Как же компьютер узнает, когда именно лифту будет нужно замедлить ход и остановится? Ведь  глаз у него нет, и сколько лифт проехал этажей он не видит? Глаз у компьютера, действительно, нет. Но вместо глаз у него есть специальные электрические датчики. Они крепятся на стене шахты перед каждым этажом. Кабина лифта, проезжая мимо них, получает сигнал о том, где она находится. И когда кабина окажется напротив нужного датчика, компьютер скомандует ей сбросить скорость и остановиться. Только при правильной остановке кабины электропривод дверей получит ток, и двери откроются. Поэтому не надо бояться, что двери лифта откроются между этажами  - у них нет своего питания для этого. И также не надо боятся "шагнуть в пустоту": того, что внешние двери шахты откроются, а кабина не пришла  - у внешних дверей совсем нет своего механизма для открывания, они открываются дверями кабины. Поэтому такого не может быть, чтобы двери открылись без кабины за ними.

Рассказ обо всех этих мерах безопасности совершенно успокоил Катю. Мы поднялись на лифте на самый верх, посмотрели в окошко на наш двор, который так непривычно выглядит с высоты птичьего полета, и вернулись обратно. 

Вид на двор с высоты девятого этажа

А дома мы занялись постройкой модели лифта и проверкой основных физических принципов его движения. Предлагаем это проделать и вам.

Для того, чтобы своими руками сделать лифт, нужны самые обычные вещи - картонная коробка с вырезанной передней стенкой, и веревка, которую надо прикрепить к крыше коробки.

Поделка: игрушечный лифт

Подтягивая вверх и отпуская веревку вниз можно поднимать и опускать кабину с грузом. Это самое простое устройство лифта. Наверное, именно так выглядели первые в мире лифты, которые использовали египтяне много сотен лет назад для поднятия грузов при постройке своих пирамид. Но, возможно, они уже знали более сложное механическое устройство - блоки. Перекинув веревку через блок гораздо легче поднимать грузы на высоту. Предлагаю проверить это на собственном опыте: попросите ребенка сначала поднять игрушечный лифт на высоту просто за веревочку (для этого надо встать повыше - на лесенку или стол), а потом пусть он поднимет лифт на ту же высоту, только используя блок (для этого надо перекинуть веревку повыше через ступеньку лесенки или через какую-нибудь штангу, а тянуть за нее ее снизу). Правда, с блоком поднимать груз легче?

Подъем груза с использованием блока

А теперь вспомним, что в настоящем лифте используется не только веревка (трос) и блок (колесо лебедки, расположенное вверху шахты лифта), но и противовес. Проверим, легче ли двигать лифт, используя его? Для этого в нашем игрушечном лифте на второй конец веревки подвесим груз. Мы подобрали книжку такого веса, чтобы в свободном состоянии лифт и груз уравновешивали друг друга. Если теперь тянуть за веревку, заставляя кабину ехать вверх-вниз, то становится очевидно, что нам достаточно приложить гораздо меньшее усилие, чтобы двигать кабину. То есть противовес нужен, чтобы облегчить работу электромотору лебедки.

Противовес в лифте

Ну и в конце можно попробовать сделать подобие датчиков этажей. Для этого мы на каждую ступеньку лесенки (этаж) прикрепили скотчем гибкую палочку. Проезжая мимо, кабина лифта цепляет за палочки, отсчитывая  этажи. Один щелчок-два-три: пора выходить.

Действующая модель лифта :)

Датчик этажей крупным планом

Надеюсь, Мишу устроит мой ответ на его вопрос:)

А чтобы я ответила и на ваши вопросы, присылайте их мне на почту tavika2000 @ yandex.ua (убрать пробелы) с пометкой "Клуб почемучек". Все присланные в Клуб вопросы, независимо от того, публиковался на них ответ или нет, будут участвовать в розыгрыше приза, который состоится в первую пятницу осени, 6 сентября. 

Архив прошлых выпусков "Клуба почемучек" можно посмотреть ЗДЕСЬ.
Другие развивающие занятия на тему техники можно увидеть здесь:  Как строят мосты, Что быстрее, машина или поезд,  Почему самолет оставляет на небе белый след, Куда пропадает мультгерой, когда выключают телевизор, Добыча и выплавка металлов, Водяные часы - клепсидра, Как самим сделать мультфильм, Почему люди не выпадают из качелей, Ракета на водяном двигателе,  Как увидеть МКС,  Как сделать флюгер   

Материалы по теме:

• Схема пассажирского лифта. СтройТехника (http://stroy-technics.ru/article/skhema-passazhirskogo-lifta-s-avtomaticheskim-privodom-dverei-i-vyzovom-kabiny-na-lyubuyu-etazhnuyu-ploshchadku)
• Ловитель лифтов: Элайшу Отиса прославил тормоз. Популярная механика (http://www.popmech.ru/article/4669-lovitel-liftov/)
• Как устроен лифт в ижевских домах. Выпуск газеты «Центр» №5 от 03.02.11 (http://izhlife.ru/mikroskop/print:page,1,6123-kak-ustroen-lift-v-vashem-dome.html)
• Как устроен лифт. Как это работает? (http://alput.biz/kak-ustroen-lift.htm)
• Устройство, классификация и технические характеристики лифтов (http://lift.org.ua/index.php?act=lift)