آسانسور مغناطیسی

مردم غالباً بر تأثیر خارق العاده آسانسورها در جامعه ما نظارت دارند. درست مثل اتومبیل، آسانسورها حمل و نقل را به ما هدیه می‌دهند و به شهرها اجازه می‌دهند به جای افقی به صورت عمودی رشد کنند. از روند معماری گرفته تا توسعه اقتصادی و شهری، آسانسورها زمینه‌های بسیاری از زندگی روزمره ما را شکل داده‌اند. با این حال، از زمان معرفی آسانسور ایمنی توسط الیشا اوتیس در سال 1852، چیز زیادی تغییر نکرده است.

تاریخچه فناوری MagLev

 

اولین جابجایی مغناطیسی؛ به جان میچل در سال 1750 برمی‌گردد، جایی که هنگامی که قطب یکسان هر آهن ربا کنار هم قرار گرفت، متوجه دو دفع آهن ربا شد. در سال 1922، هرمان کمپر در آلمان پیشگام حالت جذاب (EMS) مگلو شد و در سال 1934 حق ثبت اختراع قطار قطار را دریافت کرد. به زودی، توسعه Maglev در ایالات متحده در نتیجه قانون حمل و نقل زمینی سریع (HSGT) از 1965. در آمریكا، در سال 1966، جیمز پاول و گوردون دانبی با استفاده از آهن ربا های ابررسانا كه روی وسایل نقلیه در حال حركت قرار دارند، برای تحت تأثیر قرار دادن جریانهای حلقه‌های آلومینیومی نرمال در یک مسیر راهنما، اولین سیستم عملی را برای حمل و نقل با فشار مغناطیسی پیشنهاد دادند. وسایل نقلیه در حال حرکت هنگام حرکت در امتداد مسیر راهنما به طور خودکار تراز و به حالت عمودی و عرضی پایدار می‌شوند. این وسایل نقلیه به طور مغناطیسی در امتداد مسیر راهنما توسط یک جریان متناوب کوچک رانده می‌شدند. در سال 2000، کمیته وزارت حمل و نقل ژاپن نتیجه گرفت “MagLev برای سیستم حمل و نقل انبوه با سرعت بالا بسیار عملی است.” در سال 2006 ، توسعه دهندگان چینی در نمایشگاه Power Wind Asia 2006 که در 28 ژوئن در پکن برگزار شد، از اولین مولد نیروگاه بادی مغناطیسی کاملاً دائمی (Maglev) جهان رونمایی کردند.

ورود فناوری آسانسور مغناطیسی

شرکت آلمانی ThyssenKrupp اعلام کرده است که دوره آسانسورها توسط کابل‌ها؛ به پایان رسیده است. فناوری مورد استفاده در آینده، آُسانسورهای مغناطیسی هستند. این شرکت یک سیستم آسانسور بدون کابل اختراع کرده است که می‌تواند؛ با استفاده از نیروی مغناطیسی؛ کابین‌ها را به صورت افقی و همچنین عمودی حرکت دهد. همانطور که ماهیت ساخت و سازهای ساختمان تکامل می‌یابد، لازم است سیستم آسانسور را متناسب با نیازهای ساختمان‌ها و حجم بالای مسافران نیز سازگار کنیم.

مفهوم آسانسور معمولی عمدتا به چرخ دنده‌ها، موتورها، کابل های فشار بالا و آهن ربا متکی است. هدف این است که تمام اجزا را هماهنگ کنیم تا آسانسور متصل به آن را بالا یا پایین ببریم. چرخ دنده‌ها مانند پیچ ​​عمل می‌کنند، حرکت نمی‌کنند بلکه فقط در محور خود می‌چرخند. این موتورها یا دارای جریان متناوب و  یا جریان مستقیم هستند که چرخ دنده‌ها را به جهت منفی یا مثبت سوق می‌دهد. کابل های کششی آسانسور را به بالا یا پایین می‌کشند.

طراحی MULTI که برای “ساختمانهای بلند و بلند” طراحی شده است، کابین ها را به صورت حلقه ای با سرعت حدود 5 متر در ثانیه می‌فرستد و آنها را با استفاده از “سیستم ترمز چند سطح” متوقف می‌کند. وزن کابین ها 50 پیکسل کمتر از مدل‌های فعلی است زیرا ThyssenKrupp از مواد سبک و جدیدی استفاده خواهد کرد. همه اینها بدان معناست که مسافران باید فقط 15 تا 30 ثانیه برای بالابر بعدی موجود صبر کنند.

تفاوت بین آسانسور مکانیکی و آسانسور مغناطیسی

تفاوت اساسی بین آسانسور مکانیکی و آسانسور MagLev این است که این سیستم بر اساس تعلیق الکترومغناطیسی است. یک سیستم سیم پیچ محوری و دایره ای متصل به آسانسور در یک میدان مغناطیسی وجود دارد که اثر گرانش را خنثی می‌کند و آسانسور را به حالت تعلیق در می آورد. اصل حرکت این است که سیم پیچهای الکترومغناطیسی روی زیر آسانسور و همچنین روی قاب خارجی وجود خواهد داشت. این سیم پیچ ها در اوج حرکت خود را جذب یا دفع می‌کنند. آسانسور همچنین دارای مناطق بافر در پایین و بالا است که دارای یک میدان مغناطیسی دافع دائمی بسیار بالا است بنابراین ایمنی آسانسور را تضمین می‌کند.

الکترومغناطیس تولید یک میدان مغناطیسی است؛ که از طریق جریان الکتریکی در یک سیم پیچ دور سیم ایجاد می‌شود و توسط یک هسته آهن نرم تقویت می‌شود. اگر سیم پیچ دور آهنربا بپیچد، ساختار را سلونوئید می‌نامند. جریان از یک منبع به طور مستقیم با میزان میدان مغناطیسی ارتباط دارد. مفهوم الکترومغناطیس به گونه‌ای کار می‌کند که قدرت را کنترل کند، زیرا می‌توان جریان را متناسب با هر مقدار خاصی تغییر داد تا به طور غیرمستقیم میدان تولیدی را افزایش دهد. تعداد سیم پیچ و فضای بین سیم پیچ ها در تغییر الگوهای جذب قطب مغناطیسی کار می‌کنند.

آهنرباهای نئودیمیم با کارایی بالا یکی از اجزای هسته در دستگاه کشش آسانسور هستند. به عنوان منبع تحریک دستگاه کشش، از دست دادن شار برگشت ناپذیر آهنربا خطرات امنیتی بالقوه را به کل سیستم آسانسور به ارمغان بیاورد. آهنرباهای ماشین کشش آسانسور به طور کلی اتخاذ N35SH، N38SH، N40SH و N33UH درجه. تا حدودی رشد انفجاری دستگاه کشش آسانسور باعث توسعه آهنربای نئودیمیم با اضداد زیاد در طول یک دوره زمانی می شود.

برخلاف آسانسورهای سنتی، سیستم جدید MULTI با فناوری جذب مغناطیسی کار می‌کند بنابراین نیاز به طناب‌های فولادی و نقاط ضعف مهم آن را برطرف می‌کند. آسانسور مغناطیسی یا Maglev همان فناوری است که در برخی از قطارهای سریع السیر مانند Shinkansen در ژاپن استفاده می‌شود. آسانسور از یک مسیر Maglev در ساختمان استفاده می‌کند که با سیم پیچ تعبیه شده است تا کابین‌ها را از طریق یک میدان مغناطیسی متحرک هدایت کند. به این ترتیب، ThyssenKrupp می‌تواند یک موتور خطی را جایگزین طرح سنتی کابل و وزنه تعادل کند که می‌تواند با سهولت مسیرها را از عمودی به افقی تغییر دهد. این سیستم همچنین اجازه می‌دهد تا بیش از دو کابین در هر شافت داشته باشد زیرا هر کابین می‌تواند به طور مستقل از یکدیگر کار کند، باعث کاهش زمان انتظار برای مسافران و افزایش ظرفیت تا 50٪ می‌شود.

همچنین با استفاده از فناوری maglev هرگونه محدودیت در ارتفاع یا طراحی که آسانسورهای قبلی به عنوان شاخه‌های آسانسور MULTI داشته اند، ریشه‌کن می‌شود و می‌تواند آزادتر در اطراف ساختمان قرار گیرد و مانند مترو کار کند. آنها همچنین 25٪ کوچکتر از موارد سنتی هستند که باعث صرفه جویی قابل توجهی در فضای کف می‌شوند.

کابین‌های آسانسور توسط یک سیستم داده بی‌سیم، همراه با یک الگوریتم کنترل می‌شود که کابین‌ها را به کارآمدترین روش به سمت تماس گیرندگان هدایت می‌کند. علاوه بر این، یک سیستم مدیریت انرژی برجسته نیز برای کاهش اوج قدرت و کاهش هزینه‌های سرمایه گذاری در منبع تغذیه سازه اجرا می‌شود. علاوه بر این، نگرانی‌های ایمنی کاملاً پوشش داده شد. جدا از سیستم استراحت چند سطح، ThyssenKrupp برج آزمایشی 246 متری در روتویل آلمان ساخت. این برج مخصوصاً برای ارزیابی ایمنی این پیشرفت جدید طراحی شده است و ساخت آن دو سال و نیم طول کشید.

مزایا و معایب فناوری MagLev / آسانسورها:

آسانسورهای مگلو بسیار بهتر از آسانسورهای عادی برای جابجایی مردم در اطراف ساختمان است. ارزان تر، سریعتر، ایمن تر، ساکت تر و دارای طول عمر بسیار بیشتری است. به دلیل عدم تماس بین قرقره و طناب تعلیق اصطکاک کمتری وجود دارد. بنابراین می‌توان به سرعت بالاتری دست یافت، که در آسمان خراش های بلند مفید است. مسیرهای راهنمای Maglev با حداقل تعمیر و نگهداری برای مدت زمان طولانی تر دوام می‌آورند زیرا هیچگونه تماس مکانیکی و سایشی وجود ندارد. فناوری مگلو بسیار کم مصرف است و برق مصرف می کند. وقتی برق مصرف می‌کنند دی اکسید کربن ساطع نمی‌شود. همچنین نیروی مورد نیاز آسانسور با کمک آسانسور مغناطیسی کاهش می‌یابد. همچنین سیستم ایمنی با استفاده از بافرهای برقی بی خطر خواهد بود. چنین طرحی بهتر از آسانسور مکانیکی برای قرن بیست و یکم مناسب است. معایب آسانسورهای Maglev وجود دارد. مسیرهای راهنما مطمئناً هزینه بیشتری نسبت به راهنماهای معمولی که توسط آسانسورهای معمولی استفاده می‌شود، دارند اما تعمیر و نگهداری ارزان تر آنها با گذشت زمان هزینه‌های زیادی را به همراه خواهد داشت.

آسانسورهای تعلیق مغناطیسی

به دلیل مزایای عدم تماس، عدم اصطکاک مکانیکی، ساختار انتقال ساده و قابلیت کنترل خوب، در سال های اخیر به یک کانون تحقیقاتی تبدیل شده اند. کشورهای خارجی مانند ژاپن و آلمان، موسسات تحقیقاتی داخلی و دانشگاه هایی مانند دانشگاه صنعتی شنیانگ و دانشگاه صنعتی ووهان؛ تحقیق و تولید آزمایشی آسانسورهای مغناطیسی را انجام داده‌اند. در مقایسه با درایو کشش و حالت محرک هیدرولیک آسانسور سنتی، آسانسور تعلیق مغناطیسی، بزرگترین مزیت را دارند که بدون اصطکاک، سر و صدای کم، لرزش نور و راحتی زیاد هستند. اینکه آیا ایمنی و کنترل پذیری آسانسور مغناطیسی قابل حل است، هسته اصلی کاربرد عملی آسانسور آسانسور مغناطیسی است. این یک ساختار آسانسور معلق مغناطیسی آهنربا دائمی با ساختار اولیه دو طرفه کوتاه و ثانویه بلند را در این مقاله طراحی می‌کند. این اصل عملیات را تجزیه و تحلیل می‌کند و مقدماتی سیستم کنترل آن را مورد مطالعه قرار می‌دهد.

ساختار آسانسور مغناطیسی

ساختار آسانسور مغناطیسی دائمی کوتاه و بلند مدت دو طرفه  را می‌توان به دو نوع تقسیم کرد: ماشین اولیه و بالابر اولیه؛ با توجه به موقعیت سیم پیچ اولیه. موتورهای خطی دائمی آهن ربایی؛ عموماً برای ساختارهای اولیه و ثانویه طراحی می‌شوند. این آسانسور با در نظر گرفتن هزینه های تولید، دقت و استحکام فرایند و غیره، دارای یک بلندای بلند و یک طول کوتاه از ماشین آسانسور است. ساختار، این است که موتور ثانویه؛ خطی بر روی شافت آسانسور قرار می‌گیرد و موتور اولیه؛ خطی در هر دو طرف اتومبیل قرار می‌گیرد.

کارایی آسانسور مغناطیسی

از فناوری Maglev در سیستم های ریلی مختلف در سراسر جهان استفاده می‌شود و مانند یک قطار، آسانسورهای چندگانه با دنبال کردن مسیر Maglev در سراسر ساختمان کار می‌کنند. ThyssenKrupp می‌گوید که چنین طرحی چندین ماشین را قادر می‌سازد تا همزمان در یک مسیر حرکت کنند، چیزی که با آسانسورهای امروزی نمی‌توان به آن رسید. این امر می‌تواند به طور چشمگیری زمان انتظار آسانسور را کاهش دهد، زیرا مسافران مجبور نیستند منتظر بمانند تا یک ماشین از سفر قبلی برگردد.

به گفته مجتمع آلمان، سیستم جدید آسانسور امیدوار است که بتواند نحوه حرکت مردم از طریق ساختمان‌ها را دوباره اختراع کند، حمل و نقل بین آسمان خراش ها، بیمارستان ها، فرودگاه ها، دانشگاه ها و دیگر زیرساخت‌های بزرگ را تسهیل کند.

هنوز چالش های زیادی وجود دارد که می‌تواند پذیرش این فناوری جدید را به چالش بکشد. اصلی ترین مسئله رقابت پذیری در هزینه‌ها است؛ زیرا فناوری maglev ارزان نیست و جایگزینی سیستم در صورت بروز مشکلات می‌تواند گران باشد یا حتی گاهی اوقات غیرممکن، از این رو نیاز به آزمایش گسترده نشان دهنده قابلیت اطمینان استثنایی آن برای از بین بردن نگرانی های مربوط به خطرات احتمالی است. با این وجود، صرفه جویی قابل توجهی در انرژی و متر مربع می‌تواند بالقوه قیمت سنگین را متعادل کند. نیاز به آسانسورهایی با ظرفیت بیشتر به دلیل افزایش سریع تراکم جمعیت در شهرها نیز ممکن است این صنعت را به امتحان بیاورد زیرا تنها فناوری maglev اجازه می‌دهد تا بیش از دو کابین در هر شافت داشته باشد، به طور قابل توجهی ظرفیت را بهبود می‌بخشد.

نتیجه گیری:

در نتیجه، اگرچه تلاش های قبلی برای بهبود بهره وری، انعطاف پذیری و ظرفیت آسانسور وجود داشته است، اما هیچ یک از پیشرفت های قبلی به سه اشکال اصلی محدودیت های طراحی و ارتفاع و همچنین فضای کف کافی مورد نیاز مربوط نبوده است. به نظر می‌رسد ThyssenKrupp این نگرانی ها را به اندازه کافی برطرف کرده است. با این حال ، پذیرش سیستم ممکن است بیشتر طول بکشد. امروزه مهمترین چالش ThyssenKrupp اثبات قابل اعتماد بودن آسانسورهای جدید به متخصصان ساخت و ساز و از بین بردن نگرانی در مورد خطرات احتمالی برای تشویق اجرای سیستم در ساختارهای آینده است.

چشم انداز ThyssenKrupp سیستمی از چندین شافت از این قبیل است که در کنار یکدیگر قرار گرفته‌اند، بنابراین نرم افزار ممکن است مسیرهایی را طراحی کند که کابین ها را بین شافتها و اطراف شلوغی می‌برد و باعث صرفه جویی در وقت مردم می‌شود.

فناوری موتور خطی همچنین می‌تواند به یک مسئله مهم کمک کند که آسمان خراش‌های فعلی با آن روبرو هستند. همانطور که وایر انگلیس متذکر می‌شود، طراحی های منظم کابل فقط با اطمینان می‌تواند در یک کشش مداوم حدود 1600 فوت افزایش یابد، بنابراین در ساختمان های بلند باید شافت بالابر زیادی نصب شود تا مردم را به اوج برساند. Multi می‌تواند آن را حل کند، می‌تواند فضا را آزاد کند و همچنین به معماران اجازه می‌دهد ساختمانهایی را به اشکال و سبک های مختلف طراحی کنند.

یکی از توسعه دهندگان آلمانی، قبلاً دست به کار شده و این سیستم را در ساختمان East Side Tower در برلین نصب می‌کند. اما بعید است که در آینده نزدیک بسیاری از ساختمان ها با این نوع آسانسورها ساخته شوند. دلیل آن این است که ظاهراً مولتی پنج برابر بیشتر از یک سیستم آسانسور استاندارد هزینه خواهد داشت. و متأسفانه، بلیط های طلایی در دنیای املاک و مستغلات خیلی گسترده نیستند.