TRUNG HỌC DUY TÂN - PHAN RANG

[Mây tím]

Thang máy hoạt động ra sao? Thang máy. Nếu bạn đi thăm thành phố New York thì sẽ thấy có nhiều nhà cao ngất trời, gọi là nhà chọc trời. Nhưng những nhà chọc trời cao nhất thế giới bây giờ không phải ở New York, mà ở những thành phố như Dubai, Kuala Lumpur hay Đài Bắc. Sở dĩ người ta có thể ở trên cao hàng mấy chục tầng như vậy là vì có thang máy. Như vậy thang máy hoạt động lên xuống ra sao và có an toàn không? Lịch sử thang máy Hồi xưa không có thang máy nhưng người ta đã nghĩ ra nhiều cách để di chuyển đồ đạc và con người lên cao xuống thấp. Theo sử sách thì nhà toán học Archimedes ở thời Hy Lạp cổ xưa đã chế ra một bộ phận nâng lên bằng cách dùng sức người kéo sợi dây treo qua một trục quay. Thời La Mã người ta cũng đã dùng một hệ thống nâng để đưa các đấu sĩ và thú vật từ dưới hầm lên đấu trường. Elisha Graves Otis đang trình bày một hệ thống an toàn cho thang máy Vào thế kỷ thứ 19 thang máy dùng lực đẩy của nước hay hơi nước được dùng ở bên Âu Châu. Hồi đó những sợi dây thừng không được bền và hay đứt nên thang máy không được dùng cho người. Năm 1852 ông Elisha Graves Otis, người Hoa Kỳ, phát minh ra một hệ thống an toàn cho thang máy. Sau đó thang máy dùng cho người mới được phát triển và các nhà nhiều tầng bắt đầu mọc lên. Ông Otis thành lập một công ty làm thang máy, cho đến bây giờ vẫn là công ty hàng đầu về thang máy ở Hoa Kỳ. Có hai hệ thống thang máy, một là dùng thủy lực (hydraulic) và hai là dùng dây. Sơ đồ thang máy dùng thủy lực. Thang máy dùng thủy lực Thang máy dùng thủy lực là loại thang máy dùng sức từ một piston để đẩy buồng thang máy lên. Piston nằm trong một cylinder chứa một chất lỏng, thường là dầu và được nối với một hệ thống thủy lực. Hệ thống thủy lực gồm có một bồn chứa dầu, một cái van và một cái bơm (thường chạy bằng điện). Khi thang máy muốn đi lên thì van đóng lại và máy bơm đẩy dầu vào cylinder làm piston đi lên và đẩy buồng thang máy lên. Khi đến đích thì bộ điều hành tắt máy bơm và buồng thang máy từ từ ngừng lại. Khi muốn đi xuống thì bộ điều hành ra lệnh cho van mở ra, sức nặng của buồng thang máy sẽ đẩy piston xuống. Dầu sẽ thoát ra khỏi cylinder và trở lại bồn dầu. cylinder của thang máy thủy lực phải chôn sâu dưới đất và chiều dài gần bằng chiều cao của nhà Điều lợi của hệ thống thang máy thủy lực là đơn giản, không choán nhiều chỗ ở phía trên. Nhưng một trở ngại lớn của hệ thống này là không thể dùng cho nhà nhiều tầng được. Vì cylinder phải chôn sâu dưới đất và chiều dài gần bằng chiều cao của nhà. Thí dụ nhà 10 tầng thì cylinder phải dài ít nhất bằng chín tầng lầu. Vì lý do đó thang máy thủy lực thường được dùng cho những nhà cao chừng năm, sáu tầng. Sơ đồ thang máy dùng dây Thang máy dùng dây Trong hệ thống thang máy dùng dây một đầu dây cáp được gắn chặt vào buồng thang máy và được luồn qua một con lăn có rãnh. Trục của con lăn này được nối vào một động cơ điện và một hệ điều hành. Đầu bên kia của dây cáp được gắn vào một cái đối trọng (counterweight). Hệ điều hành điều khiển động cơ điện để quay con lăn. Khi con lăn quay sẽ làm dây cáp kéo buồng thang máy lên hay xuống. Buồng thang máy không treo lơ lửng trên không như nhiều người tưởng mà đi theo những rãnh hướng dẫn (guide rails) đặt dọc theo hai bên buồng thang máy. Những rãnh hướng dẫn làm cho buồng thang máy không chao đảo và cũng góp phần vào sự an toàn của thang máy. Cái đối trọng là một thiết bị được cho vào để làm cho hệ thống thang máy hoạt động được hữu hiệu hơn. Thí dụ buồng thang máy có trọng lượng là 400 kg, nếu không có cái đối trọng thì máy phải kéo lên tất cả 400 kg. Nếu có cái đối trọng nặng 350 kg ở đầu bên kia dây cáp thì cái đối trọng đã giúp kéo 350 kg và máy chỉ cần kéo thêm 50 kg nữa thôi. Cái đối trọng thường có trọng lượng bằng trọng lượng trung bình của các lần lên xuống kể cả trọng lượng của buồng thang máy. Như vậy ở trường hợp trọng lượng trung bình máy tốn rất ít sức để kéo thang máy lên. Vấn đề an toàn của thang máy Nhiều người cảm thấy không yên tâm khi bước vào thang máy vì sợ nhỡ thang máy đứt dây thì sao. Thật sự thang máy rất an toàn vì đã có cài đặt nhiều biện pháp khiến cho buồng thang máy không rơi xuống được. Thang máy để vận chuyển người sở dĩ được phát triển là do những sáng chế về biện pháp an toàn của ông Otis vào thập niên 1860. Trước hết buồng thang máy được treo bằng nhiều sợi dây cáp, có thể lên tới tám sợi. Mỗi sợi gồm nhiều sợi nhỏ bằng thép được quấn chặt với nhau. Đứt một sợi dây cáp thì những sợi còn lại vẫn đủ sức giữ cho buồng thang máy không bị rơi. Ở phía trên buồng thang máy có một bộ phận mà nếu dây cáp bị đứt thì tự động đẩy hai thanh sắt cứng ra hai bên để khóa chặt với răng thép ở hai bên rãnh hướng dẫn và làm cho thang máy đứng tại chỗ. Thang máy còn có một bộ phận gọi là bộ điều tốc (governor). Nếu thang máy di chuyển nhanh hơn bình thường thì bộ phận này sẽ khởi động và làm cho thang máy chậm lại rồi ngừng hẳn. Cuối cùng nếu tất cả các biện pháp an toàn trên đều thất bại thì còn có bộ phận như là một cái nhún khổng lồ ở mặt đất phía dưới thang máy để làm giảm sức va chạm khi buồng thang máy rơi xuống. Nói tóm lại, bạn cứ yên tâm dùng thang máy, theo thống kê thì thang máy an toàn hơn là xe hơi. Các thang máy còn có một cái cảm biến đo trọng lượng của số người và hành lý vào thang máy. Nếu trọng lượng đó quá số ấn định thì thang máy sẽ không chịu đóng cửa và không di chuyển cho tới khi có người bước ra cho giảm trọng lượng xuống dưới mức an toàn. Các hệ điều hành của thang máy Cũng như tất cả các đồ dùng khác, các thang máy hiện tại đều được điều khiển bằng điện tử. Công việc chính là đưa các hành khách từ tầng này đến tầng khác một nhanh chóng và an toàn, đồng thời làm sao cho hữu hiệu, tốn ít năng lượng nhất. Điều đầu tiên là phải biết là thang máy đang ở đâu. Thường bên cạnh tường mỗi tầng có một giải có đục lỗ, thang máy dùng một cái cảm biến để đọc số lỗ và biết mình đang tầng nào. Điều này cũng cho bộ điều hành biết là sắp đến tầng muốn đến và ra lệnh cho thang máy chậm lại rồi ngừng hẳn. Ở những tòa nhà lớn, nhiều tầng thì máy điện tử dùng những thuật toán để tính làm sao cho sự vận chuyển các thang máy được hữu hiệu nhất. Những phát triển mới của công nghệ thang máy Tuy công nghệ thang máy đã có từ lâu nhưng vẫn có những cải tiến mới. Có công ty bắt đầu dùng động cơ với nam châm vĩnh cửu và không có bánh răng (permanent-magnet gearless motor). Động cơ này nhỏ hơn nhưng cũng mạnh như động cơ thường. Có những thang máy dùng thuật toán tinh vi để điều hành hệ thống gồm nhiều thang máy. Thí dụ, thang máy không chỉ có nút bấm lên hay xuống mà có một bảng chỉ rõ các tầng lầu. Thí dụ bạn bấm vào nút của tầng mà mình muốn lên. Dựa theo nhu cầu của những người cùng ở đó lúc bấy giờ máy tính sẽ cho bạn biết là nên dùng thang máy nào. Hà Dương Cự/Người Việt Nguồn tài liệu: https://science.howstuffworks.com www.explainthatstuff.com www.scientificamerican.com