Пневматические трубы (или капсульные трубопроводы , также известные как пневматический трубный транспорт или PTT ) — это системы, которые перемещают цилиндрические контейнеры по сетям труб с помощью сжатого воздуха или частичного вакуума . Они используются для транспортировки твердых предметов, в отличие от обычных трубопроводов, которые транспортируют жидкости. В конце 19-го и начале 20-го веков пневматические трубные сети получили распространение в офисах, которым требовалось транспортировать небольшие срочные посылки, такие как почта, другие документы или деньги, на относительно короткие расстояния, в пределах здания или, самое большее, в пределах города. Некоторые установки стали довольно сложными, но в основном были заменены. Однако они получили дальнейшее развитие в 21-м веке в таких местах, как больницы, для отправки образцов крови и тому подобного в клинические лаборатории для анализа. [1]
Небольшое количество пневматических транспортных систем было построено для более крупных грузов, чтобы конкурировать с системами поездов и метро. Однако они так и не стали популярными.
Пневматический транспорт был изобретен Уильямом Мердоком около 1799 года. [2] Капсульные трубопроводы впервые были использованы в викторианскую эпоху для передачи телеграмм с телеграфных станций в близлежащие здания. Система известна как пневматическая отправка. [3]
В 1854 году Джозайе Латимеру Кларку был выдан патент «на транспортировку писем или посылок между местами с помощью давления воздуха и вакуума». В 1853 году он установил 220-ярдовую (200-метровую) пневматическую систему между Лондонской фондовой биржей на Треднидл-стрит в Лондоне и офисами Electric Telegraph Company в Лотбери . [3] Electric Telegraph Company использовала систему для получения цен на акции и другой финансовой информации, чтобы передавать ее подписчикам своих услуг по своим телеграфным проводам. Преимущество пневматической системы заключалось в том, что без нее компании пришлось бы нанимать курьеров для передачи сообщений между двумя зданиями или же нанимать обученных телеграфистов на фондовой бирже. В середине 1860-х годов компания установила аналогичные системы на местных фондовых биржах в Ливерпуле, Бирмингеме и Манчестере. [4] После того, как телеграфы были национализированы в Великобритании, пневматическая система продолжала расширяться под руководством почтовых телеграфов. Это расширение произошло благодаря Джозефу Уильяму Уиллмоту (ранее работавшему в Electric & International Telegraph Company ), который в 1870 году усовершенствовал изобретение Латимера-Кларка, добавив «двойной шлюзовой пневматический клапан», а в 1880 году — «промежуточный сигнализатор/быстрый выключатель для пневматических труб», что значительно ускорило процесс и позволило нескольким сообщениям-носителям одновременно находиться в трубе. [5] К 1880 году в Лондоне было более 21 мили (34 км) труб. [6] Труба была проложена между офисом рыбного рынка Абердина и главным почтовым отделением, чтобы облегчить быструю продажу очень скоропортящегося товара. [7]
Хотя они обычно используются для небольших посылок и документов, включая перевозчиков наличных в банках или супермаркетах , [8] в начале 19 века они были предложены для перевозки тяжелых грузов. Когда-то предполагалось, что сети массивных труб могут использоваться для перевозки людей. [9]
Эта технология все еще используется в меньших масштабах. Хотя ее использование для передачи информации было вытеснено электроникой, пневматические трубки широко используются для транспортировки небольших объектов, где важны удобство и скорость в локальной среде. [1]
В Соединенных Штатах банки с обслуживанием клиентов часто использовали пневматические трубки для транспортировки наличных денег и документов между автомобилями и кассирами; к 2020-м годам некоторые из них были удалены, поскольку их необходимость отпала из-за появления мобильных банковских приложений и повышения сложности банкоматов . Во многих больницах есть система пневматических труб с компьютерным управлением для доставки лекарств, документов и образцов в лаборатории и на сестринские посты и обратно. [1] Многие заводы используют их для быстрой доставки деталей по большим кампусам. Многие крупные магазины используют системы для безопасной транспортировки излишков наличных денег с касс в подсобные помещения и для отправки сдачи обратно кассирам. [10] Они используются в казино для быстрого и безопасного перемещения денег, фишек и карт. Японские отели любви используют их, чтобы позволить клиентам оплачивать счета анонимно (без личного контакта). [11] В первоначальном Центре управления полетами НАСА были пневматические трубки, соединяющие пульты управления с помещениями поддержки персонала. Комната управления операциями миссии 2 последний раз использовалась в своей первоначальной конфигурации в 1992 году, а затем была переоборудована для других миссий. Поскольку в 1985 году комната была признана Национальным историческим памятником , в 2017 году было решено восстановить ее до состояния 1960-х годов. [12] Пневматические трубки были сняты и отправлены в Космосферу в Канзасе для реставрации. [13]
Системы пневматических трубок использовались в ядерной химии для транспортировки образцов во время нейтронно-активационного анализа . Образцы должны быть перемещены из активной зоны ядерного реактора, в которой они бомбардируются нейтронами, в прибор, который измеряет полученное излучение. Поскольку некоторые из радиоактивных изотопов в образце могут иметь очень короткие периоды полураспада, скорость важна. Эти системы могут быть автоматизированы, с магазином трубок для образцов, которые перемещаются в активную зону реактора по очереди на заранее определенное время, прежде чем перемещаются на станцию прибора и, наконец, в контейнер для хранения и утилизации. [14]
До своего закрытия в начале 2011 года McDonald's в Эдине, штат Миннесота, называл себя «единственным в мире заведением с пневматическим приводом», отправляя еду из своего торгового центра в пункт выдачи автомобилей посреди парковки. [15]
Редактор раздела «Технологии» Квентин Харди отметил возобновившийся в 2015 году интерес [обновлять]к передаче данных по пневматической трубке, сопровождавшийся обсуждениями безопасности цифровых сетей [16] , и сослался на исследование забытой пневматической сети Лондона [17] .
Схожие приложения включают в себя пушки для ловли рыбы [18] , в которых используются механизмы, очень похожие на пневматические трубчатые системы.
Пневматическая почта или пневматическая почта — это система доставки писем по трубам сжатого воздуха. Она была изобретена шотландским инженером Уильямом Мердоком в 19 веке и позже была разработана London Pneumatic Despatch Company . Пневматические почтовые системы использовались в нескольких крупных городах, начиная со второй половины 19 века (включая лондонскую систему 1866 года, достаточно мощную и большую, чтобы перевозить людей во время пробных запусков — хотя и не предназначенную для этой цели), [19] но позже были в значительной степени заброшены.
Крупная сеть труб в Париже ( парижская пневматическая почта ) использовалась до 1984 года, когда она была заброшена в пользу компьютеров и факсимильных аппаратов. Пражская пневматическая почта начала работать для публики в 1889 году в Праге , ныне в Чешской Республике , и сеть протянулась примерно на 60 километров (37 миль).
Пневматические почтовые станции обычно соединяют почтовые отделения, фондовые биржи, банки и министерства. Италия была единственной страной, которая выпускала почтовые марки (между 1913 и 1966 годами) специально для пневматической почты. Австрия, Франция и Германия выпускали почтовые принадлежности для пневматического использования.
Типичные области применения — банки , больницы и супермаркеты . Многие крупные розничные торговцы использовали пневматические трубки для транспортировки чеков или других документов от кассиров в бухгалтерию.
[28]
В 1812 году Джордж Медхерст впервые предложил, но так и не реализовал, продувку пассажирских вагонов через туннель. [30] Предшественники систем пневматических труб для пассажирского транспорта, атмосферная железная дорога (для которой труба была проложена между рельсами, а поршень, работающий в ней, подвешивался к поезду через герметичную щель в верхней части трубы) работали следующим образом: [31]
В 1861 году London Pneumatic Despatch Company построила систему, достаточно большую, чтобы перевезти человека, хотя она предназначалась для посылок. Торжественное открытие новой станции Холборн 10 октября 1865 года было отмечено тем, что герцога Бекингема , председателя и некоторых директоров компании продули по трубе до Юстона (пятиминутная поездка).
550-метровая (1804 фута) пневматическая железная дорога Crystal Palace была представлена в Crystal Palace в 1864 году. Это был прототип для предполагаемой железной дороги Waterloo and Whitehall , которая должна была пройти под рекой Темзой, соединяя Waterloo и Charing Cross . Раскопки начались в 1865 году, но были остановлены в 1868 году из-за финансовых проблем.
В 1867 году на ярмарке Американского института в Нью-Йорке Альфред Эли Бич продемонстрировал трубу длиной 100 футов (30 м) и диаметром 6 футов (1,8 м), которая могла перевозить 12 пассажиров и кондуктора. [32] Спустя год после того, как первая в Нью-Йорке надземная железнодорожная линия была введена в эксплуатацию, в 1869 году компания Beach Pneumatic Transit Company из Нью-Йорка тайно построила пневматическую линию метро длиной 312 футов (95 м) и диаметром 8,9 футов (2,7 м) под Бродвеем , чтобы продемонстрировать возможности нового вида транспорта. [32] Линия проработала всего несколько месяцев и была закрыта после того, как Бичу не удалось получить разрешение на ее продление — Босс Твид , коррумпированный влиятельный политик, не хотел, чтобы она строилась, поскольку он намеревался лично инвестировать в конкурирующие проекты по надземной железнодорожной линии. [33]
В 1920-х годах компании Canadian Pacific и Canadian National Railways объединились, чтобы проложить сложную систему из 4500-метровых пневматических труб между четырьмя своими офисами и почтовой станцией A на станции Union в Торонто, Канада. Также была связь с почтовым отделением отеля Royal York. Газеты Star и Telegram присоединились к системе, проложив трубы. [34] В 1960-х годах компании Lockheed и MIT совместно с Министерством торговли США провели технико-экономические обоснования системы вакуумных поездов , работающих от атмосферного давления и «гравитационного маятника», для соединения городов на восточном побережье страны. [32] Они подсчитали, что скорость движения поездов между Филадельфией и Нью-Йорком составит в среднем 174 метра в секунду , то есть 626 км/ч (388 миль в час). Когда эти планы были отклонены как слишком дорогие, инженер компании Lockheed Л. К. Эдвардс основал компанию Tube Transit, Inc. для разработки технологии, основанной на «гравитационно-вакуумном транспорте». В 1967 году он предложил проект гравитационно-вакуумного транзита Bay Area для Калифорнии , который должен был проходить параллельно тогда еще строящейся системе BART . Он так и не был построен.
Продолжаются исследования поездов, курсирующих в частично эвакуированных трубах, таких как Vactrain и Hyperloop .
Пневматический лифт [1] состоит из цилиндрической вертикальной шахты (обычно из прозрачного пластика) и пассажирской капсулы (также прозрачной) внутри шахты, которая движется вертикально с помощью перепада давления воздуха сверху и снизу. Главное преимущество в том, что он не требует ни приямка под шахтой, ни чердака над ней.
Для подъема вакуумный насос в верхней части шахты лифта создает низкое давление, забирая воздух из-под капсулы, в то время как на нижнем уровне (цокольном этаже) под капсулой допускается поступление воздуха ниже нормального атмосферного давления, что обеспечивает подъем.
Для спуска электронно-управляемые клапаны внутри трубчатого вала регулируют вход и выход воздуха внутри цилиндра, плавно опуская автомобиль с помощью запрограммированной операции. В случае отказа вакуумного насоса или электронно-управляемых клапанов захваченный объем воздуха под капсулой действует как подушка, которая медленно выпускается с помощью механического клапана, мягко возвращая капсулу на самый низкий уровень.
В крупных розничных магазинах пневматические системы труб использовались для транспортировки товарных чеков и денег от продавца в централизованное трубное помещение, где кассиры могли вносить сдачу, сверяться с кредитными записями и т. д. [35]
Многие банки, предлагающие обслуживание клиентов через автомобиль, также используют пневматические трубки. [8]
Во многих больницах есть пневматические системы труб, которые отправляют образцы в лаборатории . [1] [36] Кровь консервируется, где вес и продолжительность транспортировки имеют значение, а также предотвращение гемолиза, вызванного центробежными и ускоряющими силами. Пневматические системы труб также используются в больницах для транспортировки рентгеновских снимков , документов пациентов, общих документов, лекарств и результатов анализов.
Было доказано, что пневматические системы с 6-дюймовыми (152 мм) трубками способны работать с тяжелыми литровыми пакетами для внутривенного вливания со значительно меньшим количеством застреваний по сравнению с 4-дюймовыми (102 мм) системами.
Для управления своим почтовым бизнесом универмаг Sears построил «огромные склады, как и его центральный склад в Чикаго, в которых сообщения различным отделам и сборщикам отправлялись по пневматическим трубкам». [37] Во многих других универмагах в 20 веке были пневматические трубчатые системы, например, в Jacksons of Reading и Myer в Мельбурне, Австралия. Здание Национальной библиотеки Австралии (открыто в 1968 году) включает пневматическую трубчатую систему для отправки запросов на книги из читальных залов в книжные хранилища. Система больше не используется, но частично остается работоспособной и демонстрируется во время экскурсий за кулисами.
Использование пневматических труб в установках по утилизации отходов можно найти в таких местах, как Мечеть аль-Харам в Мекке [38], Глашус-Этт в районе Хаммарбю-Шёстад в Стокгольме, Швеция, Старый Монреаль, Канада, Диснейуорлд, Флорида, а также на острове Рузвельта и на Хадсон-Ярдс в Нью-Йорке (США).
Системы пневматических труб используются на производственных предприятиях. Их использование включает транспортировку запасных частей, измерительных приборов, инструментов или заготовок вдоль конвейерных лент или в процессе производства. В промышленных лабораториях образцы транспортируются через системы пневматических труб. Они могут транспортироваться в любом физическом состоянии (твердом, жидком, газообразном) и при любой температуре. Например, промышленная компания ThyssenKrupp отправляет образцы стали температурой 900 °C (1650 °F) по пневматическим трубам со скоростью 22 м (72 фута) в секунду из печи в лабораторию. [39]
Современные системы (для меньших, т. е. «нормальных», диаметров труб, используемых при транспортировке небольших капсул) достигают скорости около 7,5 м (25 футов) в секунду, хотя некоторые исторические системы уже достигали скорости 10 м (33 фута) в секунду. [1] [40] В то же время, изменяющееся давление воздуха позволяет капсулам медленно тормозить, устраняя резкий толчок, который был характерен для более ранних систем и делал их непригодными для хрупкого содержимого. [1]
Очень мощные системы могут транспортировать предметы весом до 50 кг (110 фунтов) и диаметром до 500 мм (20 дюймов). [39] Можно подключить более 100 линий и 1000 станций.
Кроме того, современные системы могут управляться компьютером для отслеживания любой конкретной капсулы и управления приоритетными поставками, а также эффективностью системы. С помощью этой технологии можно транспортировать критически важные по времени предметы, такие как образцы тканей , взятые во время операции в больнице. RFID-чипы внутри капсул собирают данные — например, о местоположении перевозчика, его скорости транспортировки или пункте назначения. [41] Системы собирают и сохраняют эти данные, чтобы помочь пользователям оптимизировать свои внутренние процессы и время выполнения заказов. Объекты могут быть связаны с программными системами компании, например, с лабораторными информационными системами, для полной интеграции в логистическое управление компании и производственные цепочки.
{{cite magazine}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )