Человеческий двигатель — это механизм возвратно-поступательных лестниц и стационарных платформ, устанавливаемый в шахтах для облегчения передвижения горняков на рабочие уровни и обратно. Он был изобретен в Германии в 19 веке и до начала двадцатого века был характерной чертой оловянных и медных рудников Корнуолла .
В примерах Корнуолла движущая сила обеспечивалась водяными колесами или одной из паровых машин шахты . [1] Паровой двигатель или водяное колесо будут связаны с серией балок, известных как «стержни», скрепленных вместе и доходящих до дна шахты. Они были устроены так, чтобы обеспечивать возвратно-поступательное движение обычно на расстояние 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 («солнечные батареи» [2] ) были встроены в стены шахты, расположенные так, чтобы совпадать с верхним и нижним положениями каждой из движущихся платформ. . Движущиеся платформы часто были небольшими, обычно площадью 12 дюймов (30 сантиметров), чтобы горняк стоял близко к центральной линии стержня и, таким образом, сохранял безопасное расстояние от сторон шахты. По той же причине поручни всегда располагались непосредственно над платформами для ног. [3]
Чтобы подняться или спуститься, шахтер вставал на передвижную платформу и позволял перенести себя на следующую фиксированную платформу, где он сходил и ждал. В конце следующего гребка выстроилась следующая движущаяся платформа, и он мог встать на нее и повторить процесс. Шахтеры могли подниматься и спускаться одновременно: пауза в точке перехода делалась достаточно продолжительной (обычно от двух до восьми секунд) [4] для того, чтобы двое мужчин могли поменяться местами. Чтобы облегчить это, некоторые сооружения (например, на шахте Девон-Грейт-Консолс , Тависток ) имели фиксированную платформу с обеих сторон шахты: одну сторону для спуска горняков, а другую для тех, кто поднимается. [5] Противовесы – большие ящики, наполненные камнями, прикрепленные к «качающимся» горизонтальным балкам – были установлены, чтобы избежать полного веса вала и людей, опирающихся на верхнюю навеску. В самых глубоких шахтах, которые могли опускаться на глубину более 350 саженей (640 метров), через равные промежутки времени в горизонтальных боковых галереях предусматривались дополнительные противовесы. [6]
В обычном варианте использовалась пара стержней, одна из которых поднималась вверх, а другая опускалась. Шахтер перешагивал от одного к другому, вместо того, чтобы стоять в неподвижном состоянии, пока они меняли направление. [1] [6]
Роторные паровые двигатели оказались более подходящими, чем лучевые, потому что постоянная скорость тяжелого маховика давала предсказуемую паузу между изменениями направления, тогда как поршни, действующие непосредственно на штоки, даже когда они управлялись катарактальным регулятором , могли удивить пассажира, нерегулярное ожидание, более или менее продолжительное. [4] В Корнуолле только человеческий двигатель Уила Рита, Godolphin (где насосный двигатель был переоборудован для этого нового использования) приводился в действие поршнем, воздействующим непосредственно на штоки. [3] Преимуществом роторного двигателя, когда он не использовался для человеческого двигателя, было то, что он также мог использоваться для приведения в действие прихоти .
Самые ранние известные примеры этого устройства относятся к первой половине девятнадцатого века в районе добычи серебра в горах Гарц в Германии, где они приводились в движение кривошипами, соединенными с водяными колесами , хотя ковшовые тали («Hakenkunst») использовали тот же самый механизм. метод работы использовался на шведских железных рудниках с 17 века. [1] [7] Судя по всему, они произошли от неформальной модификации балочных насосов , в которых горняки использовали шипы, втыкаемые в деревянные насосные штанги, чтобы подниматься вверх по шахте. [1] Поскольку лучевые насосы были универсальными в глубоких шахтах, в то время было несложно изготовить подходящие платформы для перевозки горняков. Первый официальный двигатель был установлен в 1833 году на шахте в Клаустале , Нижняя Саксония, где инспектор Вильгельм Альберт и менеджер Георг Дёрелл прикрепили платформы для ног и поручни к соседним поршневым штангам насоса, используя насос с приводом от водяного колеса, вышедший из строя, когда на нижнем уровне сделана новая дренажная штольня . [6] [8] Двигатель 1837 года на карьере Самсон в Санкт-Андреасберге в том же регионе все еще используется, хотя в 1922 году он был переведен с воды на электроэнергию. [9]
Устройство было представлено Корнуоллу в январе 1842 года после присуждения премии за лучший дизайн Королевским политехническим обществом Корнуолла . Победитель, Майкл Лоам , построил один для владельцев шахты Тресавин в Ланнере недалеко от Редрута . [10] [11] Он использовал конструкцию с двойным стержнем, приводимую в движение водяным колесом. [1] В октябре того же года Лоам предложил заменить водяное колесо паровым двигателем. Использовалась паровая машина двойного действия с диаметром цилиндра 36 дюймов и ходом поршня 6 футов с передаточным отношением 5:1. При этом ход человеко-машинных балок был увеличен с 6 футов до 12. [6] Расход угля составлял 24 центнера (1200 кг) в сутки; двигатель работал всего шесть часов в день, но котел постоянно поддерживал рабочую температуру . [12] Время в пути шахтеров (в любом направлении) сократилось примерно с часа до двадцати четырех минут, а производительность за смену увеличилась на одну пятую. [13]
К концу века в шахтах Корнуолла было установлено более дюжины экземпляров, но обычно они были одностержневыми, которые считались более безопасными в использовании. [1] Когда стали доступны подъемные устройства с тросовым приводом, человеческие двигатели продолжали использоваться, особенно в тех случаях, когда шахтный вал не был по-настоящему вертикальным и нельзя было использовать подъемные двигатели, тянущие подвесные клети; при наличии нескольких удачно расположенных роликов и «отбойников», установленных на цапфах , стержни могли достигать дна вала даже при значительном отклонении от вертикали. Экономика также сыграла свою роль: стержни, необходимые для откачки, можно было использовать для этой дополнительной функции с небольшим увеличением затрат. Даже когда в таких шахтах использовались скипы или гранулы [14] (движение по «скапам»), опрокидывающее движение делало их непрактичными для перевозки людей.
Шахтеры без колебаний воспользовались этими устройствами, поскольку их зарплата не рассчитывалась до тех пор, пока они не доберутся до своего подземного рабочего места. Современные исследования безопасности пришли к выводу, что, хотя использование двигателя с человеком по своей сути опасно, на практике оно безопаснее, чем подъем по длинным лестницам: менее рискованно оказаться поднятым наверх в конце тяжелой смены, чем подняться по лестнице и рискнуть упасть из-за истощение. [15] [16] В некоторых шахтах, особенно в Германии, клинья или воротники, расположенные чуть выше плотно прилегающих роликов или цепей, были установлены, чтобы ограничить любое падение в случае поломки. [6]
Днем 20 октября 1919 года на шахте Левант в Сент-Джасте , Корнуолл, произошла авария с двигателем. Более 100 горняков находились на вытаскиваемом на поверхность паровозе, когда сломался металлический кронштейн наверху стержня. Тяжелые бревна рухнули в шахту, унося с собой боковые платформы, в результате чего погиб 31 человек. Самая верхняя предохранительная поперечина, прикрепленная к стержню, которая должна была зацепиться за неподвижный выступ («порог») в случае его слишком сильного падения, из-за поломки выпала из соосности и не зацепилась. [17] Двигатель человека не был заменен, а нижние уровни шахты были заброшены. [18]
