Man engine — это механизм возвратно-поступательных лестниц и стационарных платформ, устанавливаемый в шахтах для облегчения перемещения шахтеров на рабочие уровни и обратно. Он был изобретен в Германии в XIX веке и был характерной чертой оловянных и медных рудников в Корнуолле до начала XX века.
В примерах из Корнуолла движущая сила обеспечивалась водяными колесами или одним из паровых двигателей шахты . [1] Паровой двигатель или водяное колесо были связаны с серией балок, известных как «стержни», скрепленных вместе и достигающих дна шахты. Они были расположены так, чтобы обеспечивать возвратно-поступательное движение, как правило, от двенадцати до пятнадцати футов (от трех до пяти метров). Небольшие платформы для ног были прикреплены к стержням на том же расстоянии друг от друга, что и ход двигателя, а неподвижные платформы («соллары» [2] ) были построены на стенах шахты, расположенные так, чтобы совпадать с верхним и нижним положением каждой из движущихся платформ. Движущиеся платформы часто были небольшими, обычно квадратными 12 дюймов (30 сантиметров), чтобы шахтер стоял близко к центральной линии стержня и, таким образом, сохранял безопасное расстояние от сторон шахты. По той же причине поручни всегда устанавливались прямо над платформами для ног. [3]
Чтобы подняться или спуститься, шахтер ступал на подвижную платформу и позволял перенести себя на следующую неподвижную платформу, где он сходил и ждал. В конце следующего удара следующая подвижная платформа выстраивалась в линию, и он мог ступить на нее и повторить процесс. Шахтеры могли подниматься и спускаться одновременно: пауза в точке смены была достаточно долгой (обычно от двух до восьми секунд) [4] , чтобы два человека могли поменяться местами. Чтобы облегчить это, некоторые установки (например, на шахте Devon Great Consols , Тависток ) имели неподвижную платформу по обе стороны шахты, одну сторону для спускающихся шахтеров и одну для тех, кто поднимался. [5] Противовесы — большие ящики, заполненные камнями, прикрепленные через «качающиеся» горизонтальные балки — были установлены, чтобы избежать полного веса шахты и людей, опирающихся на верхнюю связь. В самых глубоких шахтах, которые могли опускаться более чем на 350 саженей (640 метров), дополнительные противовесы были предусмотрены через равные промежутки в горизонтальных боковых галереях. [6]
В обычной вариации использовалась пара стержней, один из которых поднимался вверх, а другой опускался. Шахтер переходил от одного к другому, а не ждал на фиксированном месте, когда они меняли направление. [1] [6]
Роторные паровые двигатели оказались более подходящими, чем лучевые двигатели , поскольку постоянная скорость тяжелого маховика давала предсказуемую паузу между изменениями направления, тогда как поршни, действующие непосредственно на стержни, даже при управлении регулятором катаракты , могли удивить пассажира нерегулярными ожиданиями, более длинными или короткими. [4] В Корнуолле только двигатель Уил-Рит, Годольфин (где насосный двигатель был преобразован для этого нового использования) приводился в действие поршнем, действующим непосредственно на стержни. [3] Когда он не использовался для двигателя, то его преимуществом было то, что роторный двигатель также мог использоваться для питания прихоти .
Самые ранние известные примеры этого устройства относятся к первой половине девятнадцатого века в районе добычи серебра в горах Гарц , Германия, где они приводились в движение кривошипами, соединенными с водяными колесами , хотя ковшовые подъемники («Hakenkunst»), использующие тот же метод работы, использовались в шведских железных рудниках с XVII века. [1] [7] По-видимому, они произошли от неформальной модификации балочных насосов , где шахтеры использовали шипы, вставленные в деревянные штанги насоса, чтобы подняться по шахте. [1] Поскольку балочные насосы были универсальны в глубоких шахтах, тогда было просто изготовить подходящие платформы для перевозки шахтеров. Первый официальный двигатель был установлен в 1833 году на шахте в Клаустале , Нижняя Саксония, где инспектор Вильгельм Альберт и управляющий Георг Дёрелл прикрепили платформы для ног и поручни к соседним возвратно-поступательным штангам насоса, используя насос с приводом от водяного колеса, выведенный из эксплуатации, когда на более низком уровне была проложена новая дренажная штольня . [6] [8] Двигатель Man 1837 года на карьере Самсона в Санкт-Андреасберге в том же регионе все еще используется, хотя в 1922 году он был переведен с водяного на электрический привод. [9]
Устройство было представлено в Корнуолле в январе 1842 года после присуждения премии за лучший дизайн Королевским политехническим обществом Корнуолла . Победитель, Майкл Лоум , построил его для владельцев шахты Тресавеан в Ланнере около Редрута . [10] [11] Он использовал конструкцию с двумя стержнями, приводимую в движение водяным колесом. [1] В октябре того же года Лоум предложил заменить водяное колесо паровым двигателем. Был использован паровой двигатель двойного действия диаметром 36 дюймов (91 см), ходом поршня 6 футов (1,8 м) с помощью редуктора с прямозубой передачей 5:1. В то же время ход балок человеко-двигателя был увеличен с 6 футов до 12. [6] Расход угля составлял 24 центнера (1200 кг) в день; двигатель использовался всего шесть часов в день, но котел постоянно поддерживался при рабочей температуре . [12] Время в пути для шахтеров (в любом направлении) сократилось примерно с часа до двадцати четырех минут, а выработка за смену увеличилась на одну пятую. [13]
Более дюжины примеров были установлены в шахтах Корнуолла к концу века, но они, как правило, были одностержневого типа, который считался более безопасным в использовании. [1] Когда канатный подъемный механизм стал доступен, человеческие машины продолжали использоваться, особенно в случаях, когда шахтный ствол не был по-настоящему вертикальным и подъемные машины, тянущие подвесные клети, не могли быть использованы; с предоставлением нескольких хорошо размещенных роликов и «отбойников», установленных на цапфах , стержни могли достигать дна ствола даже при значительном отклонении от вертикали. Экономика также сыграла свою роль: стержни, необходимые для перекачивания, могли использоваться для этой дополнительной функции с небольшим увеличением затрат. Даже когда в таких стволах использовались скипы или куски [14] (работающие по «скиповым путям»), опрокидывающее движение делало их непрактичными для перевозки людей.
Шахтеры без колебаний брались за эти устройства, поскольку их оплата не рассчитывалась, пока они не достигали своего подземного рабочего места. Современные исследования безопасности пришли к выводу, что, хотя использование человека-двигателя по своей сути опасно, на практике оно было безопаснее, чем подъем по длинным лестницам: было менее рискованно быть поднятым наверх в конце тяжелой смены, чем подниматься по лестнице и рисковать падением из-за истощения. [15] [16] В некоторых шахтах, особенно в Германии, клинья или воротники, размещенные чуть выше плотно прилегающих роликов или цепей, устанавливались для ограничения любого падения в случае поломки. [6]
Днем 20 октября 1919 года на шахте Левант , Сент-Джаст , Корнуолл, произошел несчастный случай с локомотивом. Более 100 шахтеров находились на локомотиве, который вытаскивали на поверхность, когда сломался металлический кронштейн наверху стержня. Тяжелые бревна рухнули вниз по стволу, увлекая за собой боковые платформы, и 31 человек погиб. Самая верхняя предохранительная поперечина, прикрепленная к стержню, которая должна была зацепиться за фиксированный уступ («порог») в случае его слишком сильного падения, из-за поломки выпала из выравнивания и не вошла в зацепление. [17] Локомотив не был заменен, и самые нижние уровни шахты были заброшены. [18]
