Пневматические трубы (или капсульные трубопроводы, также известные как транспортировка пневматических трубок или PTT ) представляют собой системы, которые перемещают цилиндрические контейнеры через сеть трубок с помощью сжатого воздуха или частичного вакуума . Они используются для транспортировки твердых предметов, в отличие от обычных трубопроводов, транспортирующих жидкости. В конце 19-го и начале 20-го веков сети пневматических трубок получили распространение в офисах, которым требовалось транспортировать небольшие срочные пакеты, такие как почта, другие документы или деньги, на относительно короткие расстояния, внутри здания или, самое большее, в пределах помещения. город. Некоторые установки стали довольно сложными, но в основном были заменены. Однако в 21 веке они получили дальнейшее развитие в таких местах, как больницы, для отправки образцов крови и т.п. в клинические лаборатории для анализа. [1]
Небольшое количество систем пневматической транспортировки было построено для более крупных грузов, чтобы конкурировать с системами поездов и метро. Однако популярности они так и не завоевали.
Пневматический транспорт был изобретен Уильямом Мердоком примерно в 1799 году. [2] Капсульные трубопроводы впервые использовались в викторианскую эпоху для передачи телеграмм с телеграфных станций в близлежащие здания. Эта система известна как пневматическая диспетчеризация. [3]
В 1854 году Джозайя Латимер Кларк получил патент «на транспортировку писем или посылок между местами с помощью давления воздуха и вакуума». В 1853 году он установил пневматическую систему длиной 220 ярдов (200 м) между Лондонской фондовой биржей на Треднидл-стрит в Лондоне и офисами компании Electric Telegraph в Лотбери . [3] Компания Electric Telegraph использовала систему для получения цен на акции и другой финансовой информации для передачи подписчикам своих услуг по телеграфным проводам. Преимущество пневматической системы заключалось в том, что без нее компании пришлось бы нанимать бегунов для передачи сообщений между двумя зданиями или 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 в рамках почтовых телеграфов. Это расширение произошло благодаря тому, что Джозеф Уильям Уиллмот (ранее работавший в Electric & International Telegraph Company ) усовершенствовал изобретение Латимера-Кларка в 1870 году с помощью «двойного шлюзового пневматического клапана», а в 1880 году - «промежуточного сигнализатора / быстроразъемного выключателя для пневматических трубок». ", что значительно ускорило процесс и позволило нескольким сообщениям оператора связи находиться в трубке одновременно. [5] К 1880 году в Лондоне было более 21 мили (34 км) метро. [6] Между офисом рыбного рынка Абердина и главным почтовым отделением была проложена труба, чтобы облегчить быструю продажу очень скоропортящегося товара. [7]
Хотя они обычно используются для небольших посылок и документов, в том числе для перевозки наличных денег в банках или супермаркетах , [8] в начале 19 века они были предложены для перевозки тяжелых грузов. Когда-то предполагалось, что сети массивных труб можно будет использовать для перевозки людей. [9]
Эта технология до сих пор используется в меньших масштабах. Хотя их использование для передачи информации было вытеснено электроникой, пневматические трубки широко используются для транспортировки небольших предметов, где важны удобство и скорость в местных условиях. [1]
В Соединенных Штатах банки-автомобили часто использовали пневматические трубки для перевозки наличных денег и документов между автомобилями и кассами; к 2020-м годам некоторые из них были удалены, что было устранено благодаря появлению мобильных банковских приложений и усложнению банкоматов . Во многих больницах есть управляемая компьютером система пневматических трубок для доставки лекарств, документов и образцов в лаборатории и посты медсестер и обратно. [1] Многие заводы используют их для быстрой доставки деталей в крупные кампусы. Многие крупные магазины используют системы для безопасной транспортировки излишков наличных от касс в бэк-офисы и отправки сдачи обратно кассирам. [10] Они используются в казино для быстрого и безопасного перемещения денег, фишек и карт. Японские отели для свиданий используют их, чтобы клиенты могли оплачивать счета анонимно (без личного контакта). [11] В первоначальном Центре управления полетами НАСА были пневматические трубки, соединяющие консоли диспетчера с помещениями поддержки персонала. Комната управления операциями миссии 2 последний раз использовалась в своей первоначальной конфигурации в 1992 году, а затем была реконструирована 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 восстановления. [13]
Системы пневматических трубок использовались в ядерной химии для транспортировки образцов во время нейтронно-активационного анализа . Образцы необходимо переместить из активной зоны ядерного реактора, в котором они бомбардируются нейтронами, в прибор, измеряющий результирующее излучение. Поскольку некоторые радиоактивные изотопы в образце могут иметь очень короткий период полураспада, важна скорость. Эти системы могут быть автоматизированы с магазином пробирок для проб, которые по очереди перемещаются в активную зону реактора на заранее определенное время, прежде чем перемещаться на приборную станцию и, наконец, в контейнер для хранения и утилизации. [14]
До закрытия в начале 2011 года ресторан McDonald's в Эдине, штат Миннесота, утверждал, что является «единственным в мире пневматическим транспортным средством», доставляющим еду из своего торгового центра в проезжую часть посреди парковки. [15]
Редактор технологий Квентин Харди отметил возобновление интереса с 2015 года [обновлять]к передаче данных по пневматической трубке, сопровождаемое дискуссиями о безопасности цифровых сетей [16] , и сослался на исследование забытой лондонской пневматической сети. [17]
Связанные области применения включают рыбные пушки [18] , в которых используются механизмы, очень похожие на системы пневматических трубок.
Пневматическая почта или пневматическая почта — это система доставки писем по воздушным трубкам под давлением. Он был изобретен шотландским инженером Уильямом Мердоком в 19 веке и позже был разработан лондонской компанией Pneumatic Despatch Company . Пневматические почтовые системы использовались в нескольких крупных городах, начиная со второй половины XIX века (включая лондонскую систему 1866 года, мощную и достаточно большую для перевозки людей во время пробных запусков, хотя и не предназначенную для этой цели), [ 19] , но позже в основном заброшенный.
Основная сеть трубок в Париже ( Парижская пневматическая почта ) использовалась до 1984 года, когда от нее отказались в пользу компьютеров и факсов. Пражский пневматический пост был открыт для публики в 1889 году в Праге , ныне в Чешской Республике , и сеть простиралась примерно на 60 километров (37 миль).
Пневматические почтовые станции обычно соединяют почтовые отделения, фондовые биржи, банки и министерства. Италия была единственной страной, выпускавшей почтовые марки (между 1913 и 1966 годами) специально для пневматической почты. Австрия, Франция и Германия выпускали почтовые канцелярские товары 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.
В 1812 году Джордж Медхерст впервые предложил, но так и не реализовал, продувку пассажирских вагонов через туннель. [29] Предшественники пневмотрубных систем для пассажирского транспорта — атмосферная железная дорога (для которой труба прокладывалась между рельсами, а поршень, перемещающийся в ней, подвешивался к поезду через пломбируемую прорезь в верхней части трубы), эксплуатировалась как следует: [30]
В 1861 году лондонская компания Pneumatic Despatch построила систему, достаточно большую, чтобы переместить человека, хотя она предназначалась для посылок. Открытие новой станции Холборн 10 октября 1865 года ознаменовалось тем, что герцога Бэкингема , председателя и некоторых директоров компании, доставили на метро в Юстон (пятиминутная поездка).
550-метровая (1804 фута) пневматическая железная дорога Кристал Пэлас была выставлена в Хрустальном дворце в 1864 году. Это был прототип предлагаемой железной дороги Ватерлоо и Уайтхолла , которая должна была проходить под рекой Темзой , соединяющей Ватерлоо и Чаринг-Кросс . 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), по которой могли передвигаться 12 пассажиров плюс кондуктор. [31] Через год после того, как в Нью-Йорке была введена в эксплуатацию первая надземная железнодорожная линия ; В 1869 году нью-йоркская компания Beach Pneumatic Transit тайно построила под Бродвеем линию пневматического метро длиной 312 футов (95 м) и диаметром 8,9 футов (2,7 м) , чтобы продемонстрировать возможности нового вида транспорта. [31] Линия действовала всего несколько месяцев и закрылась после того, как Бичу не удалось получить разрешение на ее продление – Босс Твид , коррумпированный влиятельный политик, не хотел, чтобы она продолжалась, поскольку он намеревался лично инвестировать в конкурирующие схемы по надземная железнодорожная линия. [32]
В 1920-х годах Канадская Тихоокеанская и Канадская национальные железные дороги совместно проложили сложную систему пневматических труб длиной 4500 метров между четырьмя своими офисами и почтовой станцией А на станции Юнион в Торонто, Канада. Была также связь с почтовым отделением отеля «Ройял Йорк». Газеты «Звезда» и «Телеграм» подключились к системе, прокладывая трубы. [33] В 1960-х годах компании Lockheed и MIT совместно с Министерством торговли США провели технико-экономическое обоснование системы вакцин , работающей от окружающего атмосферного давления и «помощи гравитационного маятника», для соединения городов на восточном побережье страны. [31] Они подсчитали, что скорость между Филадельфией и Нью-Йорком составит в среднем 174 метра в секунду , то есть 626 км/ч (388 миль в час). Когда от этих планов отказались как от слишком дорогостоящих, инженер Lockheed Л.К. Эдвардс основал Tube Transit, Inc. для разработки технологии, основанной на «гравитационно-вакуумной транспортировке». В 1967 году он предложил создать гравитационно-вакуумный транзитный транспорт в районе залива для Калифорнии , который будет работать вместе со строящейся тогда системой BART . Он так и не был построен.
Исследования поездов, курсирующих в частично вакуумированных трубах, таких как Vactrain и Hyperloop , продолжаются.
Пневматический лифт [1] состоит из цилиндрической вертикальной шахты (обычно изготовленной из прозрачного пластика) и пассажирской капсулы (также прозрачной) внутри шахты, которая перемещается вертикально за счет перепада давления воздуха сверху и снизу. Главное преимущество в том, что для него не требуется ни ямы внизу, ни чердака над шахтой.
Для операций подъема вакуумный насос в верхней части шахты лифта создает низкое давление, втягивая воздух из-под капсулы, в то время как давление ниже более высокого нормального атмосферного давления разрешается поступать на нижний уровень (первый этаж) под капсулой, обеспечивая подъем.
При опускании клапаны с электронным управлением внутри трубчатого вала регулируют вход и выход воздуха внутри цилиндра, плавно опуская автомобиль посредством запрограммированного действия. В случае выхода из строя вакуумного насоса или клапанов с электронным управлением захваченный объем воздуха под капсулой действует как подушка, которая медленно выходит с помощью механического клапана, мягко возвращая капсулу на самый нижний уровень.
В крупных розничных магазинах системы пневматических трубок использовались для транспортировки товарных чеков и денег от продавца в централизованную камеру хранения, где кассиры могли вносить сдачу, просматривать кредитные записи и так далее. [34]
Многие банки с проездами также используют пневмотрубки. [8]
Во многих больницах имеются системы пневматических трубок, по которым образцы отправляются в лаборатории . [1] [35] Консервы крови перевозятся там, где имеют значение вес и продолжительность транспортировки, а также предотвращение гемолиза, вызванного центробежными и ускоряющими силами. Системы пневматических трубок также используются в больницах для транспортировки рентгеновских снимков , документов пациентов, общих документов, лекарств и результатов анализов.
Было показано, что 6-дюймовые (152 мм) системы пневматических трубок справляются с тяжелыми литровыми капельницами со значительно меньшим количеством застреваний по сравнению с 4-дюймовыми (102 мм) системами.
Чтобы управлять своим бизнесом по доставке по почте, универмаг Sears построил «огромные склады, подобные его центральному объекту в Чикаго, где сообщения различным отделам и сборочным работникам передавались по пневматическим трубкам». [36] В 20 веке многие другие универмаги имели системы пневматических трубок, например, Jacksons of Reading и Myer в Мельбурне, Австралия. В здании Национальной библиотеки Австралии (открытой в 1968 году) имеется система пневматических трубок для отправки запросов на книги из читальных залов в книжные стопки. Система больше не используется, но остается частично работоспособной и демонстрируется во время закулисных туров.
Использование пневматических трубок в установках по утилизации отходов включает Масджид аль-Харам в Мекке, [37] ГлашусЭтт в районе Хаммарбю Сьёстад в Стокгольме, Швеция, Старый Монреаль, Канада, Мир Диснея во Флориде, остров Рузвельта и Гудзон-Ярдс в Нью-Йорке. Йорк (США).
Пневмотрубные системы используются на производственных предприятиях. Использование включает транспортировку запасных частей, измерительных приборов, инструментов или заготовок вдоль конвейерных лент или в производственном процессе. В промышленных лабораториях пробы транспортируются по системам пневматических трубок. Их можно транспортировать в любом физическом состоянии (твердом, жидком, газообразном) и при любой температуре. Например, промышленная компания ThyssenKrupp отправляет образцы стали с температурой 900 °C (1650 °F) по пневматическим трубкам со скоростью 22 м (72 фута) в секунду из печи в лабораторию. [38]
Современные системы (для трубок меньшего, то есть «нормального» диаметра, 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. второй. [1] [39] В то же время, переменное давление воздуха позволяет капсулам медленно тормозить, устраняя резкие удары, которые характеризовали более ранние системы, и делали 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). [38] Можно подключить более 100 линий и 1000 станций.
Кроме того, современные системы могут управляться компьютером для отслеживания любой конкретной капсулы и управления приоритетными доставками, а также эффективностью системы. С помощью этой технологии можно транспортировать срочные предметы, например, образцы тканей , взятые во время операции в больнице. RFID-чипы внутри капсул собирают данные, например, о местонахождении перевозчика, скорости его перевозки или пункте назначения. [40] Системы собирают и сохраняют эти данные, чтобы помочь пользователям оптимизировать свои внутренние процессы и время обработки. Установки могут быть связаны с программными системами компании, например, лабораторными информационными системами, для полной интеграции в управление логистикой и производственные цепочки компании.
{{cite magazine}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )