Двигатель человека - Man engine

Что касается "Man Engine", гигантской механической марионетки, изображающей корнуоллского шахтера, см. Уилл Коулман (рассказчик).

Работа двигателя двойного действия man

А человек двигатель механизм подъемных лестниц и стационарных платформ, установленных в шахты для помощи горнякам в поездках на рабочие уровни и обратно. Он был изобретен в Германии в 19 веке и был отличительной чертой оловянных и медных рудников в Корнуолл до начала ХХ века.

Операция

В примерах Корнуолла движущая сила обеспечивалась водяными колесами или одним из рудников. Паровые двигатели.[1] Паровой двигатель или водяное колесо будут связаны с серией балок, известных как «стержни», скрепленных вместе и достигающих дна шахты. Они были устроены так, чтобы обеспечивать возвратно-поступательное движение, как правило, от двенадцати до пятнадцати футов (от трех до пяти метров). К стержням прикреплялись небольшие опорные площадки на том же расстоянии, что и ход двигателя и неподвижные платформы («соллары»).[2]) были встроены в стенки шахты, разнесенные таким образом, чтобы совпадать с верхним и нижним положениями каждой из движущихся платформ. Подвижные платформы часто были небольшими, как правило, квадратными 12 дюймов (30 сантиметров), чтобы шахтер стоял близко к центральной линии штанги и, таким образом, сохранял безопасное расстояние от боковых сторон шахты. По той же причине поручни всегда располагались непосредственно над площадками для ног.[3] Чтобы подняться или спуститься, шахтер ступал на передвижную платформу и позволял перенести себя на следующую фиксированную платформу, где он выходил и ждал. В конце следующего удара следующая движущаяся платформа выстраивалась в линию, и он мог встать на нее и повторить процесс. Майнеры могли подниматься и спускаться одновременно: пауза в точке переключения была достаточно продолжительной (обычно от двух до восьми секунд)[4] чтобы двое мужчин поменялись местами. Для облегчения этого некоторые установки (например, на Шахта Devon Great Consols, Тависток ) имел фиксированную платформу по обеим сторонам шахты: одна сторона для спуска шахтеров, а другая - для тех, кто идет на подъем.[5] Противовесы - большие ящики, заполненные камнями, прикрепленными через "качели" горизонтальные балки - были установлены, чтобы избежать полного веса вала и людей, опирающихся на верхнюю навеску. В самых глубоких шахтах, которые могут опуститься более чем на 350сажен (640 метров), дополнительные противовесы устанавливались через равные промежутки времени в горизонтальных боковых галереях.[6]

В обычном варианте использовалась пара стержней, одна из которых поднималась вверх, а другая опускалась. Шахтер прыгал от одного к другому, вместо того, чтобы ждать фиксированного отдыха, когда они меняли направление.[1][6]

Роторные паровые машины оказались более подходящими, чем балочные двигатели потому что постоянная скорость тяжелого маховика давала предсказуемую паузу между изменениями направления, тогда как поршни воздействуют непосредственно на штоки, даже когда они управляются губернатор катаракты, может удивить пассажира нерегулярным ожиданием, более или менее длительным.[4] В Корнуолле только двигатель человека Уила Рита, Годольфин (где насосный двигатель был преобразован для этого нового использования) приводился в действие поршнем, действующим непосредственно на штоки.[3] Когда роторный двигатель не использовался для двигателя человека, преимуществом было то, что роторный двигатель также можно было использовать для привода прихоть.

История

Человек на паровозике 1837 г. Самсон Пит в Нижней Саксонии, Германия
Подземная часть паровоза на Шахта Долкоат, Корнуолл

Самые ранние известные образцы этого устройства относятся к первой половине девятнадцатого века в районе добычи серебра в Горы Гарц, Германия, где они приводились в движение кривошипами, подключенными к водяные колеса, хотя ковшовые лебедки («Hakenkunst»), использующие тот же метод работы, использовались на шведских железных рудниках с 17 века.[1][7] Похоже, они превратились из неформальной модификации в лучевые насосы, где шахтеры использовали шипы, воткнутые в деревянные штоки насосов, чтобы подняться по шахте.[1] Поскольку лучевые насосы были универсальными в глубоких шахтах, создание подходящих платформ для перевозки горняков было несложной задачей. Первый формальный двигатель был установлен в 1833 году на шахте в г. Клаусталь, Нижняя Саксония, где инспектор Вильгельм Альберт и менеджер Георг Дёрелл прикрепленные платформы для ног и опоры для рук к смежным поршневым штангам насосов с помощью насоса с водяным колесом, выведенного из эксплуатации при новом дренаже штольня был сделан на более низком уровне.[6][8] Паровоз 1837 г. Самсон Пит в Санкт-Андреасберг в том же регионе до сих пор используется, хотя в 1922 году был переоборудован с воды на электричество.[9]

Устройство было представлено в Корнуолле в январе 1842 г. после присуждения премии за лучший дизайн Королевское политехническое общество Корнуолла. Победитель, Майкл Лоам, построил один для владельцев Шахта Тресавин, в Lanner около Redruth.[10][11] Он использовал двухстержневую конструкцию, приводимую в движение водяным колесом.[1] В октябре того же года Лоам предложил заменить водяное колесо паровой машиной. Был использован паровой двигатель двойного действия с диаметром цилиндра 36 дюймов и ходом 6 футов. прямозубая передача из 5: 1. В то же время ход пучка человек-двигатель был увеличен с 6 футов до 12.[6] Расход угля составил 24центнер (1200 кг) в сутки; двигатель работал всего шесть часов в сутки, но котел оставался на Рабочая Температура непрерывно.[12] Время в пути шахтеров (в любом направлении) сократилось с часа до двадцати четырех минут, а производительность за смену увеличилась на одну пятую.[13]

К концу столетия на рудниках Корнуолла было установлено более десятка таких образцов, но обычно они были одностержневыми, что считалось более безопасным в использовании.[1] Когда стало доступно намоточное устройство с тросовым приводом, двигатели для людей продолжали использоваться, особенно в тех случаях, когда шахтный вал не был действительно вертикальным, а намоточные двигатели с подвесными клетками не могли использоваться; с предоставлением нескольких хорошо расположенных роликов и «отражателей», установленных на цапфы стержни могли достигать дна вала даже при значительном отклонении от вертикали. Экономика также сыграла свою роль: штанги, необходимые для перекачивания, можно было использовать для этой дополнительной функции с небольшими повышенными затратами. Даже когда пропускает или кусочки использовались в таких валах,[14] (бег по трапам) опрокидывающее движение сделало бы их непрактичными для перевозки людей.

Безопасность

Двухштоковый двигатель, установленный на Kongens Gruve, Kongsberg, Норвегия

Горняки без промедления взяли эти устройства, поскольку их зарплата не рассчитывалась до тех пор, пока они не достигли своего подземного рабочего места. Современные исследования безопасности пришли к выводу, что, хотя использование двигателя человека изначально опасно, на практике оно было безопаснее, чем подъем по длинным лестницам: было менее рискованно подниматься в конце тяжелой смены, чем подниматься по лестнице и рисковать падением из-за истощение.[15][16] На некоторых шахтах, особенно в Германии, были установлены клинья или хомуты, расположенные чуть выше плотно прилегающих роликов или цепей, чтобы ограничить падение в случае поломки.[6]

Авария на шахте Левант

Днем 20 октября 1919 г. произошла авария с двигателем человека на Левант Шахта, St Just, Корнуолл. Более 100 горняков находились на двигателе, вытаскиваемом на поверхность, когда металлический кронштейн в верхней части стержня сломался. Тяжелые бревна обрушились на шахту, увлекая за собой боковые платформы, и 31 человек погиб. Самая верхняя предохранительная поперечина, прикрепленная к штанге, которая должна была зацепиться за фиксированный выступ («порог») в случае ее падения слишком далеко, вывалилась из-за поломки и не зацепилась.[17] Двигатель человека не был заменен, и самые нижние уровни шахты были заброшены.[18]

использованная литература

  1. ^ а б c d е ж Бакли, Дж. Аллен (1992). «Человек-двигатель». Горнодобывающая промышленность Корнуолла. Пенрин, Англия: Tor Mark Press. С. 27–29. ISBN  0-85025-334-9.
  2. ^ Оксфордский словарь английского языка.
  3. ^ а б Лосось, Генри (июнь 1862 г.). "Двигатель Корнуолла". Горно-металлургический журнал. 1: 380.
  4. ^ а б Д'Алиньи, Генри; и другие. (1870). «Отчет по добыче и механической подготовке руд». Доклады комиссаров Соединенных Штатов на Парижской универсальной выставке, 1867 г.. 5. Вашингтон, округ Колумбия: Государственная типография. С. 70–71. OCLC  26017122.
  5. ^ Рыцарь, Эдвард Генри (1877). Американский механический словарь Найта. 2. Кембридж, Массачусетс: Херд и Хоутон. п. 1382.
  6. ^ а б c d е Хант, Роберт, изд. (1867 г.). «Человек-двигатель». Словарь Юрэ по искусству, производству и горному делу. III. Лондон: Longmans, Green and Co., стр. 28–34.
  7. ^ Джонсон, W.A. (транс) (1911). «3: Горный инженер Польхем». Кристофер Польхем: отец шведских технологий. Стокгольм: Svenska teknologföreningen (Шведская технологическая ассоциация). п. 165. OCLC  219899888.
  8. ^ Крокер, Вернер (1995). Дэй, Лэнс; Макнил, Ян (ред.). Биографический словарь истории техники. Лондон: Рутледж. стр.10, 217. ISBN  0-415-06042-7.
  9. ^ "Реверсивное водяное колесо шахты Самсон и двигатель человека". Достопримечательности ASME. Американское общество инженеров-механиков. Архивировано из оригинал 21 октября 2015 г.. Получено 20 июля 2016.
  10. ^ Основным владельцем шахты Тресавин был Джон Роджерс.
  11. ^ Горное наследие Корнуолла В архиве 5 марта 2007 г. Wayback Machine
  12. ^ «Шахтерское общество». The Cornwall Royal Gazette, Falmouth Packet и Plymouth Journal. Труро: 4. 24 мая 1844 г.
  13. ^ Манчестер Гардиан, 10 января 1844 г.
  14. ^ Глоссарий горных терминов. Транспорт. Британский институт стандартов. Сентябрь 1967 г. ISBN  0 580 34515 7.
  15. ^ Митчелл, Джордж А; и другие. (1849). Годовой отчет Королевского института Корнуолла за 1848 год. Труро: Херд и сыновья (цифровое издание из библиотеки Уитни, Гарвардский университет). п. 74.
  16. ^ «Двигатели человека в шахтах Корнуолла». Cornwall-calling.co.uk. Получено 3 декабря 2013.
  17. ^ Уинстенли, Ян. "Авария на оловянном руднике Леванта 1919 г.". Северное общество горных исследований. Получено 24 августа 2020.
  18. ^ "Хронология Левантской шахты". Национальный фонд. Получено 24 августа 2013.

Смотрите также

внешние ссылки