Как лифт подарил нам небоскреб

Если бы мы были бедными гражданами Древнего Рима, то жить бы нам где-нибудь «под самою крышей», как нищий Кодр у Ювенала. Римские многоэтажки – инсулы – строили по пять-десять этажей, их высота превышала 20 метров (император Август ограничил ее именно 20 метрами, но соблюдалось это не всегда). Выше первого этажа в них селились самые бедные горожане.

Спустя почти две тысячи лет, в середине XIX века, Достоевский тоже прописывал своих героев на верхних этажах, чтобы подчеркнуть их крайнюю бедность. Попробуйте потаскать каждый день по узким, крутым, темным и часто не очень чистым лестницам воду, еду и прочие предметы первой необходимости – и вы поймете, почему это было жилье эконом-класса.

Римская инсула. romeguides.it

От гладиаторов до императоров

Конечно, состоятельные граждане могли себе позволить любоваться шикарными видами из окон высоток, не утруждаясь подъемом по ступенькам. Например, Нерона в верхние покои Золотого дома доставлял лифт. Устроен он был примерно так же, как подъемники, описанные римским архитектором Витрувием, жившим в I веке до н. э.: деревянную платформу привязывали к канатам и при помощи лебедки, которую крутили рабы, приводили в движение. Чтобы платформа не отклонялась от курса, ее помещали между двумя направляющими, похожими на рельсы.

Идея не моя, уверял Витрувий, а Архимеда, жившего двумя веками раньше. А Геродот в V веке до н. э. рассказывал о строителях пирамид в Египте, которые в третьем тысячелетии до нашей эры использовали похожие подъемные механизмы для перемещения тяжелых каменных глыб.

Подъемники на лебедке с древности использовались на стройке, поднимали гладиаторов на арену в Колизее, помогали «богам из машины» в театре выскакивать на сцену, чтобы распутать сюжетную интригу постановки. Позднее любителями таких спецэффектов были августейшие особы: в начале 1720-х по заказу Петра Первого архитектор Иоганн Фридрих Браунштейн спроектировал в Петергофе павильон Эрмитаж, в котором лифт доставлял кушанья прямо на стол на втором этаже. А в Версале был устроен лифт, на котором мадам Шатору из своей спальни «перелетала» в покои Людовика XV, чтобы перед свиданием не утомляться подъемом по ступенькам.

Для широкого применения работавшие на мускульной силе механизмы не годились: слишком трудозатратно, дорого и небезопасно. Император Павел I, например, зарекся пользоваться чудо-машиной, после того как в 1797 гoду тpoc поднимавшего его лифта oбopвaлcя и вся конструкция обрушилась. Павел отделался легким испугом, но с тех пор ходил по лестнице.

Пар вместо рабов

Чего только ни придумывали изобретатели, чтобы решить эти проблемы. Инженер XV века Конрад Кайзер предложил задействовать в подъеме энергию ветра. Но как быть в штиль? А Леонардо да Винчи разработал систему блоков, с помощью которой подъемником мог управлять даже ребенок. И это не выход, особенно для бездетных.

Лифт Конрада Кайзера, wikipedia.org

В XIX веке на заводах и в угольных шахтах стали использовать паровой элеватор с ременным приводом и противовесом для дополнительной безопасности, запатентованный английской фирмой Frost and Stutt. Но тросы, даже стальные, перетирались и лопались, кабина лифта падала, отчего нередки были смертельные случаи. Нужна была «страховка».

В 1854 году на Всемирной выставке в Нью-Йорке американец Элиша Отис устроил впечатляющую демонстрацию: забрался на платформу лифта и приказал помощнику перерубить державший ее трос. Публика ахнула, ожидая катастрофы, но платформа только слегка дернулась и застряла. «Не бойтесь, мне ничто не угрожает!» – подмигнул зрителям Отис. И принялся продавать разработанную им систему блокировки подъемника.

Она была очень проста: кабина лифта ходила между зубчатыми рейками. Под тяжестью кабины пружина, на которой она подвешивалась, изгибалась, не касаясь зубцов. Но если трос обрывался, то освободившаяся пружина распрямлялась и застревала в зубцах реек, удерживая кабину от падения.

Однако лифт Отиса был паровым, он очень шумел, для стабильной работы пар приходилось нагнетать постоянно, даже когда подниматься было некому. В угольных шахтах и на заводах, с их безостановочным процессом, такой вариант подходил, а для жилых домов – нет: чем круглосуточно топить котел, дешевле приставить к лебедке пару слуг или вола. Требовалось закрыть вопрос не только с безопасностью, но и с удобством.

В 1840-х годах два Уильяма: Томсон в Америке и Армстронг в Англии – придумали гидравлический лифт. Работал он так: насос нагнетает в высокий вертикальный цилиндр масло, оно приводит в движение поршень внутри цилиндра, а поршень поднимает кабину лифта. Когда кабина достигает нужного этажа, масло перестают нагнетать, и лифт останавливается. Чтобы он поехал вниз, нужно, наоборот, спустить масло, ослабив давление в поршне. Уильямы убили сразу двух зайцев: и мощность подъемника сделали высокой, и безопасность обеспечили, ведь за счет давления масла в поршне кабина упасть не может, в отличие от механизмов, поднимаемых тросом. Даже в случае утечки лифт просто опускался, а не падал.

Гидравлический подъемник, около 1878 г. theelevatormuseum.org

Строители стали внедрять гидравлику. Среди них был, между прочим, и Эйфель, в башне которого до сих пор работают гидравлические лифты. А первой офисной высоткой (девять этажей, включая два подземных) с пассажирским лифтом стала штаб-квартира страхового общества Equitable Life, построенная в 1870 году на Бродвее в Нью-Йорке.

Но радость строителей была преждевременной: избавиться от парового двигателя все равно не получалось, потому что даже гидравлике нужен был источник энергии. Да и ездили лифты на ней очень медленно – около 0,1 м/с. Пять минут до десятого этажа!

Слева внизу: Элиша Отис демонстрирует публике свое изобретение, familytreemagazine.com

И самое главное: для размещения цилиндра приходилось выкапывать шахту такой же глубины, как высота дома. Позже, правда, придумали, как сделать шахту горизонтальной, а не вертикальной. Но все равно это неудобно. Впрочем, такие машины до сих пор используют в малоэтажных домах. Работают они, конечно, не на пару, а на электрическом приводе.

Справа внизу: один из лифтов Эйфелевой башни, getyourguide.co

Электрическая революция

Вот электричество и стало главным двигателем элеваторов. Как только в 1879 году немецкий изобретатель Вернер фон Сименс разработал, а в 1880-м фирма Siemens & Halske AG построила первый электрический лифт – тут-то и началась настоящая лифтовая эра. Подъемник Сименса развивал невероятную для того времени скорость: 2 м/с! Если б у мадам Шатору был такой лифт, она оказалась бы в объятиях Людовика за пять-шесть секунд.

Первый электрический лифт, 1880 г. siemenselevator.org

Правда, в построенной в 1885-м в Чикаго десятиэтажке Home Insurance Building, которая считается первым в мире небоскребом, сделали все-таки паровой лифт Otis, но позже его заменили на электрический, так как в 1889 году Otis Elevator Company начала производить лифты на электротяге.

В конце XIX века патентные бюро не успевали регистрировать изобретения, которые помогали делать лифты все более удобными, быстрыми и безопасными. Так, американец Александр Майлз в 1887 году доработал созданный его соотечественником Джоном Микером в 1874-м механизм автоматического закрывания дверей в лифте. Дело в том, что дверцы в шахту лифта приходилось закрывать вручную. Люди постоянно об этом забывали, из-за чего падали и погибали. Когда такая трагедия чуть не случилась с дочерью Майлза, он придумал крепить к кабине подъемника гибкий ремень, и когда кабина начинала двигаться, то ремень приводил в движение механизм закрывания дверей шахты.

Вообще катастрофы здорово стимулируют творческую мысль. В этом убедился другой американский изобретатель – Фрэнк Спрейг, когда в конце 1880-х испытывал свою модель электрического лифта в 14-этажном здании телеграфа.

Тут нужно пару слов сказать еще об одной лифтовой проблеме XIX века – об управлении. Как работало большинство элеваторов? Люди заходили в кабинку, лифтер дергал за специальный шнур, давая машинисту команду запускать движение. Когда пора было останавливаться, лифтер снова дергал, и машинист давил на тормоз. Плюс к этому на каждом этаже нужно было ставить дежурных, которые следили за закрыванием дверей и могли остановить подъемник, если что-то случится. Содержать такой штат сотрудников разорительно, поэтому многие инженеры ломали головы над автоматизацией процессов.

В их числе был и Спрейг. Во время испытания электролифта он чуть не пробил крышу 120-метрового здания телеграфа, так как элеватор, в котором сидел Спрейг, поднявшись наверх, не остановился, а продолжил движение. Инженера спас коллега, находившийся снаружи и повернувший рубильник. Эта история вдохновила Спрейга на создание предохранительного устройства с блокировкой на случай аварии, а потом и системы управления остановкой на этажах и контроля ускорения.

Девушка-лифтер, 1903 г. Фото: New York Times, loc.gov

Но все равно до середины XX века почти все подъемники обслуживали лифтеры. И хотя в 1924 году Otis Elevator начала выпускать лифты с кнопкой вызова, а Haughton Elevator – агрегаты с автоматическими раздвижными дверьми, все же от лифтеров еще долго не могли отказаться, пока лифты не стали привычным механизмом.

Сколько стоит вид

В XX веке в городах становится все меньше земли, и здания растут ввысь, а значит, нужны более мощные и быстрые лифты. Сегодня обычная скорость подъемников – 4 м/с. Но в небоскребах ставят скоростные лифты, иначе придется добираться до дома по полдня.

Долгое время самый быстрый в мире лифт был в 509-метровом небоскребе «Тайбэй 101» в Тайване: его скорость составляет 60,6 км/ч, за 16 м/с. В 2014 году корпорация Hitachi сообщила, что ее новая разработка набирает 20 м/с.

А в 2017-м открылась 123-метровая Lotte World Tower в Сеуле, где элеватор едет всего со скоростью 10 м/с, но зато вмещает сразу 55 пассажиров! Для сравнения: лифт небоскреба Бурдж-Халифа (828 метров) едет с той же скоростью, но может взять на борт лишь 14 человек.

Чтобы во время скоростного подъема у пассажиров не закладывало уши, как в самолете, в высотных элеваторах устанавливают системы контроля барометрического параметра воздуха. А для снижения сопротивляемости воздуха и уменьшения шума при движении кабине придают обтекаемую форму.

Лифт в отеле Marriott Marquis в Нью-Йорке. Фото: anlinsh, marriott.com

Далеко не все высотки – это башни. Есть множество небоскребов более сложной формы. Чтобы их обитатели часами не бродили по длинным коридорам, германская ThyssenKrupp придумала лифт, который будет двигаться не только по вертикали, но и по горизонтали. Причем в одной шахте лифта смогут находиться несколько кабин, значит, решится проблема очередей на подъем-спуск. Эта машина будет работать не на тросах или гидравлике, а на магнитной подушке.

Усовершенствованные лифты сделали жизнь на высоте гораздо комфортнее, чем на нижних ярусах города: наверху светлее, туда не долетает смог и шум улицы, а главное – шикарный вид! Именно видами сегодня торгуют строители небоскребов. Например, стоимость двух похожих апартаментов в жилой башне 432 Park Avenue на Манхэттене в Нью-Йорке в зависимости от этажа может отличаться в несколько раз: от $68 млн на среднем уровне до $169 млн – на самом верху.

Правда, высота создает новые проблемы: представьте, что лифт сломается, и вам придется пешком топать по лестнице на 86-й этаж 432 Park Avenue! А с этим небоскребом такое происходило не раз: то водопровод прорвется и затопит шахты элеваторов, то тросы лифтов полопаются из-за качки от сильного ветра.

Концепт лифта от ThyssenKrupp archinect.com

Жильцы построенного в 1931 году 59-этажного City Bank-Farmers Trust в Нью-Йорке тоже частенько качают мышцы ног на лестнице. Лифты башни выходят из строя из-за скачков напряжения, у них ломаются панели вызова или просто отключается электричество. Пожалуй, у каждого обитателя высотки найдется пара подобных историй.

Однако лифтовые неприятности не снижают спрос на жилье под небесами, а лишь двигают вперед инженерную мысль. Кстати, к 2045 году китайцы обещают построить лифт в космос. Интересно, смогут они соорудить небоскреб, куда поместилась бы вся КНР?