文档介绍：能源的未来在于创新之——楼梯改造
2009
土建学院刘斌彭钦(06级) 电子信息吴婧(07级)
dahanliubin0601@
2009/2/10
寒假社会实践报告
关于楼梯的改造——人体能量的蓄积
在人口膨胀的今天,建筑的发展已经从平面发展转向空间发展,而楼梯则是联系层与层之间的最直接枢纽。这就意味着,每天都有数额巨大的行人在适用电梯或者楼梯。但是对于以上两者,都存在着能源问题与矛盾,对于电梯则消耗着巨大的电能;对于楼梯,正如谚语所说:上山容易下山难,上楼者必须消耗巨大的体能才能到达目的地,而下楼者则轻松的下楼。事实上,下楼也是一种能源浪费,因为上楼是人在克服重力做功,而下楼则是重力做功,如果合理的利用,完全有可能利用下楼人来服务上楼人,例如利用滑轮或者利用另一种媒介,就可实现这一过程。即使不这样,也可以利用下楼人来做功,并储存所产生的能量。
做法原理是大家所熟知的滑轮原理,即重物可以将重量等于或者小于自己的重物提升。若在楼顶安装一个滑轮,人系在绳索的一端,另一端有重量稍小的人或重物,则瞬间即可实现两者的转移。
具体做法如下:
在楼顶适当位置安装定滑轮,人下楼是可以利用自重将水或其他重物提升到楼顶,此时人相当于对物体做功,并转化为势能。当有人想要上楼时,便可以通过储存的势能,通过滑轮将楼下的人提高,不必使用点或者其他能源,只需要对每次上楼的人数以及每次吊起的重物质量适当调整,便可长期循环使用。此法不仅可以提升货物,若对该系统进行适当改造,提高其稳定性与可靠度,便可用作电梯或楼梯的替代品。
这种做法优点明显,不需任何能源便可实现楼类垂直交通,理想情况下,可以不消耗任何电能。然而由于目前刚刚起步,且目前尚未形成真正的方案,因此缺点非常明显,它的灵活性、安全性能较差,并且需要人工控制,如若控制不佳,可能出现事故或者会非常浪费时间。
但是,这种做法无论如何是具有前途的,因为只要稍作改进,人为控制所出现的各种隐患以及缺点都会随着计算机控制系统的运用而取消。
在满足诸如绳索、滑轮强度及性能的基础上,需要设置相应的系统,以便控制。该系统必须能够采集各楼层上下楼梯者的重量以及目的地的需求,并将这些数据进行处理,确定运作的顺序。
另一方面,如果没有双向行驶的要求(只考虑下楼,不考虑上楼),则可以
利用下楼人从楼下向楼顶蓄水,秩序测量行人的体重,以及楼层数,便可以将水运到相应的楼层。这部分水可以用作生活用水,也可以利用其势能进行发电。
对于该系统的运作,若不采取相应措施,整个过程速度飞快且极不稳定,在重物加上之后的瞬间,会迅速升高,对于乘坐的人,会有极大地不安全感。限制速度,使它平缓升降,可以通过对滑轮进行改进而实现(方法待定)。绳索以及支座的性质,可以寻找合适且经济的材料,这点易于达到。至于后一种方案(只考虑下楼,不考虑上楼)时所需要的媒介,既需要容易转移,又适宜放置于高处,水有许多性质可以满足这个要求。实用阶段可以使用水作为媒介,在发现新材料以后可以进行更换。
后一种方案需要配套机构(以水为材料):一为地面机构(称重、补水):用于称量几乎与人或其他重物等重的水,并将水注入系统:另一套楼顶机构(称重、泄水、补水):与楼地面的机构相连,将地面提升的水释放并储存,当要提升重物时,接受下面传来信号,称量几乎等量的水,并注入提水系统。