Лифт с цветком: подъёмник из WeDo 2.0

Мотор умеет одно — крутиться. Кабине нужно ехать вверх. Между этими двумя движениями стоит катушка: она надета на ось мотора, на неё намотан шнур. За один оборот на катушку ложится столько шнура, какова длина её окружности, — ровно на столько кабина и поднимется. Катушка тонкая, оборот короткий, поэтому мотор жужжит быстро, а кабина ползёт.

Наверху рамы шнур перекинут через белое колесо и уходит вниз, к кабине. Колесо не тянет. Оно только меняет шнуру направление: мотор внизу, кабина посередине, и без этого поворота шнур тащил бы её вбок. Тянет мотор.

Такая же лебёдка стоит на кране и на эвакуаторе. Барабан крутится, стальной канат наматывается — и груз идёт вверх.

Кабина висит на одном шнуре. Значит, она может крутиться вокруг него и вставать наискось, а лифту нужно, чтобы дверь каждый раз приходила в одно и то же место. Решение стоит по бокам шахты: гладкие плитки без шипов. Кабина скользит между ними, как ящик в столе. Шнур тянет, направляющие ведут.

В подъезде это те же две работы, только из стали. Вдоль всей шахты идут направляющие — балки таврового сечения, прикрученные к стене кронштейнами. Кабина держится за них башмаками или роликами и не может ни качнуться, ни развернуться.

А дальше начинается красивая часть. Те же направляющие служат тормозным путём: если кабина пойдёт вниз быстрее положенного, срабатывает ограничитель скорости, и ловители зажимают клинья на гранях направляющих. Элиша Отис показал этот фокус на выставке в нью-йоркском Хрустальном дворце в 1854 году: поднялся на платформе и велел перерубить канат топором. Платформа осела на несколько сантиметров и встала. Одна деталь — две работы.

Мотор в модели поднимает кабину целиком. Кабина лёгкая, ему хватает. Настоящая кабина с людьми весит около тонны и больше, и мотор, который тянул бы такую массу в одиночку, вышел бы огромным.

Инженеры обошли это иначе. С другой стороны шахты на тех же канатах висит противовес — стопка стальных блоков в собственной раме, на собственных направляющих. Вес ему подбирают так: пустая кабина плюс примерно 40–50% паспортной грузоподъёмности. Кабина и противовес почти уравновешены, и мотору остаётся тянуть только разницу: при половинной загрузке она близка к нулю. Едет кабина вниз — противовес идёт вверх и помогает её тормозить.

Второе отличие тоньше. В подъезде канаты не наматываются на барабан: они лежат в канавках большого шкива наверху шахты, а ведёт их трение. Барабанные подъёмники тоже существуют, но выше примерно 60 метров их не ставят — барабан должен вместить всю длину каната и растёт вместе с высотой дома.

Этот недостаток видно прямо на модели. Шнур ложится на катушку слоями, и с каждым слоем катушка становится толще. Скорость мотора та же, а кабина едет всё быстрее — проверьте сами, это заметно на глаз. У шкива диаметр не меняется никогда, поэтому настоящий лифт приходит на этаж с одной и той же скоростью.

И канат не один. Их вешают несколько, каждый с большим запасом прочности: оборвётся один — кабину удержат остальные.

Рама, шахта и кабина собраны из кирпичиков и пластин Technic — тех, что с отверстиями под штифты. За подъём отвечают три мелочи: катушка на оси мотора, колесо наверху и шнур. Цветок — две детали, красный бутон и зелёные листья, и стоит он на прозрачной подставке.

Из электроники нужны смарт-хаб, мотор и датчик наклона. Всё это есть в базовом наборе РобоГуру 2.0, второй докупать не нужно. Шнур тоже лежит в коробке: тонкий, миллиметра полтора. Без него лифт не соберётся.

Собирать удобнее в два захода: сначала рама с кабиной, потом привод и шнур. Как только рама готова, прогоните кабину по направляющим рукой — она должна ходить свободно. Цепляет? Почти всегда виноват кирпичик, вставленный не до конца.

Шнур привязывайте коротко и следите, чтобы он ложился на катушку виток к витку: длинный хвост попадёт под виток и заклинит катушку. Первый запуск делайте на малой мощности и держите руку у кабины — доехав до верха, она упирается, а мотор продолжает тянуть. И посмотрите, где стоит цветок: попадёт под кабину — лифт встанет.

Кнопки в этой модели нет. Вместо неё датчик наклона: наклонили в одну сторону — мотор повёл кабину вверх, наклонили в другую — вниз, вернули ровно — стоп. Программа собирается в бесплатном приложении WeDo 2.0 на смартфоне или планшете и выходит короткой.

Кнопку в приложении можно было бы нажимать пальцем. Датчик снимает с вас эту работу: он проверяет наклон непрерывно и сам решает, крутить мотор или стоять. Так «включил мотор» превращается в «задал правило».

Чего модель не знает — где верх. Ничто не сообщает ей, что кабина доехала: она упирается, а мотор всё тянет. Поэтому руку на первом запуске от кабины не убирают. В подъезде за это отвечают концевые выключатели и датчики положения — лифт встаёт вровень с полом этажа, и вы этого даже не замечаете.