Принцип работы канатной дороги. Канатная дорога в нижнем новгороде

На вопрос Что такое "воздушные ямы" ,в которые попадают самолеты при полете? заданный автором *@ Екатерина @ * лучший ответ это Термик - восходящие потоки воздуха в атмосфере Земли, вызванные нагреванием приземного слоя воздуха под воздействием лучей Солнца или других факторов.
Как известно из школьного курса физики, воздух при нагревании расширяется, сохраняя при этом свою массу. плотность воздуха при этом уменьшается и нагретый воздух под действием Архимедовой силы поднимается вверх. Солнечные лучи, проходя через воздух, частично поглощаются молекулами составляющими воздух. В результате этого поглощения воздух нагревается, но величина этого нагрева не идет ни в какое сравнение с нагревом поверхности Земли солнечными лучами. Чем темнее поверхность, тем большую часть солнечного света она поглотит, и тем больше она нагреется. По этому сильнее всего нагреваются пашня и асфальтовая дорога, чуть меньше нагреются скалы и здания, а лес и вода нагреются значительно слабее. Снег и лёд практически не нагреваются, отражая почти весь солнечный свет.
Получается следующая картина - солнечные лучи нагревают поверхность Земли, поверхность Земли нагревает приземный слой воздуха, нагретый слой воздуха поднимается вверх, на место нагретого воздуха притекает холодный воздух и все повторяется. Но поверхность Земли неоднорона и нагревается она по разному, соответственно и воздух нагревается по разному - где-то сильнее, где-то слабее. Более прогретый воздух быстрее поднимается вверх и образует область восходящего потока.
Утром, когда первые лучи солнца нагрели участок поверхности Земли с большей поглощающей способностью, например скалу в поле, вокруг него начинает нагреваться слой воздуха. Через некоторое время эта часть воздуха взлетит вверх в виде пузыря теплого воздуха. По форме он в точности напоминает пузырёк воздуха в воде, всплывающий вверх.
Когда солнце хорошо прогрело учаcток Земли, воздух начинает прогреваться очень быстро и пузыри воздуха сливаются в одну непрерывную струю воздуха, направленную вверх. Получается невидимая труба, в которой воздух поднимается на высоту от нескольких сотен метров до нескольких километров. На этой высоте воздух значительно холоднее, чем у земли, и поднявшийся теплый воздух перемешиваясь с холодным быстро остывает. Это вызывает образование тумана - конденсацию водяного пара, что мы видим в виде появившегося в чистом небе облака.
Остывший на высоте воздух теряет плавучесть и начинает опускаться вниз, образуя вокруг восходящего потока воздуха кольцевой слой нисходящего воздуха. Опустившись, холодный воздух опять нагревается. Получился воздушный насос на солнечной энергии, перекачавающий воздух от земли вверх и обратно. Причем работает он и после захода Солнца, до тех пор пока участок земли остается нагретым.
Данное явление, работающее на явлении воздушной конвенкции, в авиации получило название ТЕРМИК. При попадании самолета в термик самолет испытывает воздействие аэродинамических сил, которые создают перегрузку. Пассажирами эта перегрузка воспринимается как толчки вверх и вниз, которые им объясняются наличием в воздухе «воздушных ям» .
Птицы и пилоты планеров используют термики в качестве своеобразного лифта, поднимающего их вверх без затрат энергии. Для этого всего лишь надо найти в воздухе невидимую струю воздуха, определить где у неё центр и начать кружиться вокруг этого невидимого центра струи.

Лыжи на балконе, сноуборд в кладовке - вот типичное расселение спортивных снарядов в квартире сахалинца летом. А зимой инструменты для катания не успевают просыхать - любители активного образа жизни взмывают ввысь - на верхушку "Горного воздуха". За сезон сотни раз. Но не всякий сахалинец догадывается, какие силы и механизмы позволяют ему это делать. Журналисты ИА Sakh.com пробрались на "Горный воздух", где инженеры курорта показали техническую кухню и рассказали, как устроен современный подъемник.

Межсезонье как работа над собой

Лето - жаркая для горнолыжки пора. На всем протяжении дороги профилактическая страда - нужно проверить все механизмы, ролики, колеса, датчики. Проинспектировать степень износа, смазать и заменить необходимое. К холодам все должно работать идеально - зимой отдыхать дороге будет некогда.

"Горный воздух" - канатная дорога гондольно-кресельного типа. Большинство сахалинцев воспринимают эту горную гордость как нечто единое и неделимое, но на самом деле канатка состоит из двух секций - верхней и нижней, по 2 станции на каждой. Несмотря на внешнее сходство, каждая выполняет свою функцию.

Нижняя станция (та, где продают билеты) - обводная, просто разворачивает кабинки. Еще здесь есть депо - место, где ночуют гондолы. На средней базе находится "пламенное сердце" всей дороги - вторая станция нижней секции - именно в ее недрах таится мощный электродвигатель и натяжные механизмы для 1,5-километрового каната.

Рядом, практически плечом к плечу, стоит первая станция верхней секции - в ней тоже установлен мотор и натяжные механизмы. Ну а наверху канатки раскинулась вторая секция верхнего участка, практически копия станции у подножия. Копия, потому что вместо депо здесь стоянка для кресел, которые на летних каникулах просто стоят "пришвартованными".

Итого: 1,5 километра дороги, 3000 метров каната, 4 станции, 43 кабинки, 20 кресел и 4 специальных компьютера. И все это хозяйство летом обслуживает команда из 10 человек: слесари-обходчики, техники, операторы и один начальник смены.

Движение - жизнь

Утро на станции начинается с движения. Оживают турникеты, заряжают вибрацией воздух пронзительные гудки, суетится персонал, пробуждающий от ночного отдыха могучие механизмы.

Австрийская "Допельмаер" - ведущая фирма по производству канатных дорог, сто лет выпускает. Считается самой надежной. Если что-то происходит, то только из-за посторонних факторов, - показывает свою вотчину начальник управления канатных дорог "Горного Воздуха" Сергей Антонов.

Один из самых важных и длительных процессов каждое утро - запуск кабинок на линию. Все гондолы ночуют на нижней станции или в депо по-соседству - засыпать в воздухе или на других станциях не велит техника безопасности. На линию их выводят вручную - "отличная зарядка каждое утро" - шутят сотрудники. Хитрая автоматика отсоединяет гондолы от моторизированной линии - позволяет сотрудникам без спешки осмотреть каждую единицу подвижного состава. При обнаружении малейших отклонений от нормы кабинку снимают с маршрута и проверяют.

После того, как все кабинки со станции "спущены на канат", наступает время запасов из депо. У нас тут, на станции, есть специальная система перевода стрелок - у нее два положения "по кругу" и "из/на парковку". Так что мы всегда можем вывести на линию запасные кабинки или быстро увести те, с которыми возникают проблемы, - толкает кабинку из депо слесарь-наладчик Евгений Цуканов.

Кабинки-гондолы "Горного воздуха" - хитрая конструкция из поликарбоната, металла и пластика. Условно их можно разделить на две части - подвесной механизм, связывающий "скорлупку" с канатом и другой машинерией дороги, и саму кабинку. Все здесь подчинено единой идеологии - максимальная надежность, минимальный вес и бескомпромиссная безопасность пассажиров. Именно поэтому кабинки не электрифицированы - болтающийся в воздухе, вдали от заземления, заряд весьма опасен.

Все крепления тоже в надежных руках элементарной механики - рычаги, зажимы, колеса вращают и крутятся. На каждой опоре за малейшими отклонениями гондолы чутко следит система роликов-балансиров. На борт полуторатонная конструкция в состоянии взять около 800 килограммов полезной нагрузки.

Самое главное - правильно выпустить кабинку со станции. Автоматика дороги выдерживает строгий интервал между гондолами, датчик следит за тем, чтобы двери были плотно закрыты, чтобы не торчали из окон любопытные конечности лыжников и сноубордистов, - перечисляет Сергей Антонов. - Если вдруг какая-то неполадка или нарушение, встает вся дорога.

С аппетитом 400 чайников

Сердце канатной дороги "Горного воздуха" - два мощных электромотора, расположенных в зданиях на средней площадке горнолыжного комплекса. Мощность каждого - 800 киловатт (около 1050 "лошадей" - примерно столько же выдает агрегат под капотом Bugatti Veyron). За час в обмотке электромотора на полной мощности "сгорает" почти 450 киловатт электричества (200 одновременно кипящих чайников). Через редуктор и планетарную коробку передач крутящий момент передается громадному шкиву, который в свою очередь вращает трос с висящими на нем кабинками.

Кроме электромоторов, станции оборудованы резервным дизель-генератором. Он находится рядом с основным мотором. В случае отключения электричества он должен гарантировать всем пассажирам безопасную "прокрутку" и спуск на матушку-землю. Каждая станция буквально нашпигована и другой сложной машинерией - гидравлическими домкратами, переключением стрелок и другими агрегатами.

Канатка может работать в трех режимах - двумя отдельными секциями, единой дорогой и двумя секциями с креслами. Такую мобильность ей обеспечивает система стрелок: на средней базе две секции объединяются в один круг, а на верхней к гондолам можно добавить кресла.

Отдельного упоминания заслуживает система торможения и разгона кабинок на станции.

Канат на нашей дороге движется с постоянной скоростью. А тормозить отдельные его участки нам не позволяют законы физики. Поэтому при входе на станцию гондола "снимается" с троса и катится отдельно от него по системе рельс. А чтобы кабинка мягко тормозила и разгонялась, у нас тут особые ролики, - перекрикивает гул механизмов Сергей Антонов.

На каждой станции таких роликов 160 штук. Через систему приводных ремней они связаны с тросом таким образом, что при входе на станцию скорости троса, роликов и кабинки равны. После отстегивания гондолы от основного каната - за это тоже отвечает отдельный рычаг - ролики плавно замедляют кабинку до комфортной для посадки и высадки скорости. На "старте" от станции все происходит в обратном порядке, сначала с замедлением (для посадки и закрывания дверей), а затем, при подъеме в воздух - с ускорением.

Высота над уровнем технологий

Канатная дорога поднимает вверх на 620 метров. В воздухе 3 километра каната удерживают 14 опор. Они установлены на разном расстоянии и имеют высоту от 6 до 26 метров. Такой разбег диктует рельеф.

Опора - не просто металлический столб, а концентрация механизмов. Вершину каждого венчает сложная система балансиров, скопления датчиков и особых "уловителей" - пластин, предназначенных для страховки троса от соскальзывания. Если же он слетит, датчики немедленно среагируют и подадут сигнал для остановки канатки. Естественно, что все системы на каждой из опор требуют постоянной смазки и контроля. Именно этим техническая команда "Горного воздуха" и занимается большую часть лета.

Только не вздумайте писать, что у нас здесь трос, - строго высказался безымянный мужчина на одной из станций, - у нас тут канат!

Но главный по канатным дорогам - Сергей Леонидович - оперировал исключительно понятием трос.

У троса четыре свивки, - по дороге вниз пояснял Сергей Леонидович. - Он состоит из стали со специальным цинковым покрытием. Внутри сердечник из специального же пластика. Придает эластичность и скрадывает напряжение.

Когда перевозок нет, для того, чтобы трос не вытягивался, его натяжение ослабляют. Система обводного шкива при помощи гидроцилиндров немножко выводится вперед и канат провисает. Когда кабинки необходимо запускать, обратная система - натяжка при помощи гидроцилиндров.

Канатная дорога "Горного воздуха" - вторая в мире, построенная под углом. Обычно гондолам приходится путешествовать по бритвенно прямой линии - под наклоном строить сложно. Но на Сахалине австрийская компания решилась на эксперимент. Пока вполне удачный. Еще один уникальный штрих - чередование типов кабин - кресел и гондол. Редкая для всего мира практика.

Но даже в такой отлаженной системе иногда случаются сбои, тогда сотрудники берут в крепкие руки инструмент и отправляются на ремонт или замену. В зависимости от специфики и сложности поломку могут устранить прямо на станции - заменить дверь или стекло. В случае более серьезной "травмы", особенно если речь идет об операциях с реле, датчиками и подвесным механизмом, неисправную гондолу отправляют в ремонтное депо. Там, на самом верху, в уголке из металлических перекладин специалисты тщательно осматривают и "лечат" пациента. Если повреждена какая-либо опора, в дело вступает сервисная кабинка - она припаркована тут же. В ней техник "летит" по канатке к месту "ЧП".

Под контролем умных машин

Информация со всех многочисленных датчиков, а также сводка о происходящем на станциях стекается в единую компьютерную сеть. 4 умных машины, расположенных на каждой станции, следят за соблюдением всех параметров, измеряют скорость ветра и температуру воздуха. Они объединены в единую систему и работают, как целый организм.

Специальные промышленные компьютеры не могут похвастать супермощностью. Не предназначены они и для сверхсложных вычислений. Их основная задача - бесперебойно "шевелить мозгами" - следить за реле, цифровыми и аналоговыми линиями до тех пор, пока работает дорога. Отсюда, из операторской, идет непосредственное управление канаткой: компьютер подает команды на запуск кабин, следит за тем, чтобы гондолы не скапливались и не сталкивались. За всеми параметрами следит диспетчер - летом справляется один человек, зимой приходится работать в две смены.

В реальном времени на сенсорном экране компьютера отображается все, что происходит на станции. При желании контрольную кабинку могут отследить и в воздухе между станциями - для этого ее нужно виртуально "пометить".

Зима близко

Крутятся шкивы и ролики, неумолимо наматывает километр за километром канат, плывут, равняясь на горизонт, гондолы. Неумолимо ползет вниз столбик термометра и вот-вот в воздух взлетят эскадроны белых мушек-снежинок - знаменосцев нового, зимнего, жаркого. А это значит, что совсем скоро склоны "Горного воздуха", покрытые искусственным и естественным снегом, заполонят тысячи больших и маленьких любителей горнолыжного спорта.

Но это уже совсем другая история.

Дарья Агиенко, Кирилл Ясько.

Там, где нужно поднимать на горы людей и грузы, а построить шоссе или проложить железную дорогу невозможно, - там действуют подвесные канатные дороги.

Вагонетки канатной дороги висят на стальных канатах; колеса находятся на крыше и двигаются по несущему тросу, как по рельсу. По большинству канатных дорог двигаются две вагонетки или кабины, одна из которых едет вверх, а другая одновременно скользит вниз.

На канатных дорогах обычно натянуты два каната. Несущий канат функционирует подобно рельсу железной дороги. Он связывает верхнюю и нижнюю станции и часто лежит на опорных мачтах. К несущему тросу подвешена кабинка, которая катится по нему на роликах.

Второй канат - тяговый. Он тянет кабинки вверх и вниз. Обе кабинки прочно связаны друг с другом тяговым канатом. Его длина точно равна расстоянию от подножия горы до верхней станции.

На верхней остановке он проходит через ролик. Когда одна кабинка висит высоко на горе, другая находится в долине у подножия горы. Потом первая кабинка катится по несущему канату вниз. При этом вторая одновременно поднимается по тяговому канату вверх

Таким образом можно сэкономить большое количество энергии на подъем и торможение кабинок.

Обе кабинки двигаются всегда одновременно и в разном направлении. На середине дороги они проезжают мимо друг друга.