طناب مفتولی (سیم بکسل): بخش اول

[rkiahoseyni]

مقدمه:

طناب مفتولی (سیمی) یا سیم بکسل، چند رشته سیم فلزی است که به شکل مارپیچ درهم طنیده شده و طناب کامپوزیتی را تشکیل می دهد. سیم بکسل با قطر بزرگتر از چندین رشته طناب گذاشته شده در الگویی به نام کابل کشی تشکیل شده است. در معانی دقیق تر، اصطلاح سیم بکسل به قطری بزرگتر از 5/9 میلی متر (3⁄8 اینچ) اشاره می کند که در قطرهای کوچکتر به آن کابل یا سیم گفته می شود. در گذشته برای تولید سیم بکسل از سیم های فرفورژه استفاده می شد، اما امروزه فولاد ماده اصلی مورد استفاده برای سیم بکسل ها است.

 

خواص سیم بکسل:

از لحاظ تاریخی، سیم بکسل از زنجیرهای آهنی ساخته شده است که سابقه شکست مکانیکی داشته است. در حالی که نقص در حلقه های زنجیر یا میله های فولادی جامد می تواند منجر به شکست فاجعه بار شود، نقص در سیم های تشکیل دهنده یک کابل فولادی از اهمیت کمتری برخوردار است زیرا سیم های دیگر به راحتی بار را تحمل می کنند. در حالی که اصطکاک بین سیم‌ها و رشته‌ها باعث سایش در طول عمر طناب می‌شود، همچنین به جبران خرابی‌های جزئی در کوتاه‌مدت کمک می‌کند.
طناب های سیمی با استفاده از بالابرهای استخراج معدن در دهه 1830 توسعه یافتند. سیم بکسل به صورت دینامیکی برای بلند کردن و بالا بردن در جرثقیل ها و آسانسورها و برای انتقال نیروی مکانیکی استفاده می شود. سیم بکسل همچنین برای انتقال نیرو در مکانیسم‌هایی مانند کابل Bowden یا سطوح کنترلی هواپیما که به اهرم‌ها و پدال‌های کابین خلبان متصل است، استفاده می‌شود. فقط کابل های هواپیما دارای WSC (هسته رشته سیم) هستند. همچنین کابل های هواپیما در قطر کمتری نسبت به سیم بکسل موجود است. به عنوان مثال، کابل های هواپیما در قطر 2/1 میلی متر  در دسترس هستند در حالی که اکثر سیم بکسل ها با قطر 6.4 میلی متر شروع می شوند. سیم بکسل های استاتیک برای حمایت از سازه هایی مانند پل های معلق یا به عنوان سیم های مخصوص پشتیبانی از برج ها استفاده می شود. یک ترن هوایی برای پشتیبانی و جابجایی بار در بالای سر، به طناب سیمی متکی است.

 

تاریخچه:

سیم بکسل مدرن توسط مهندس معدن آلمانی ویلهلم آلبرت در سالهای بین 1831 و 1834 برای استفاده در معدن در کوههای هارتز در Clausthal، نیدرزاکسن، آلمان اختراع شد. این محصول به سرعت پذیرفته شد و مورد استقبال قرار گرفت، زیرا مقاومت برتر از طناب های ساخته شده از کنف یا زنجیر فلزی، مانند آنچه قبلاً استفاده می شد، نشان داد.
اولین طناب های ویلهلم آلبرت از سه رشته تشکیل شده بود که هر رشته از چهار سیم استفاده می شد. در سال 1840، رابرت استرلینگ نیوال اسکاتلندی این روند را بیشتر بهبود بخشید. در آمریکا طناب سیمی توسط جان روبلینگ تولید شد که از سال 1841 از آن استفاده گردید. اساس موفقیت او در ساخت پل معلق بود. روبلینگ تعدادی نوآوری در طراحی، مواد و ساخت طناب سیمی ارائه کرد. جوزیا وایت و ارسکین هازارد، مالکان اصلی شرکت زغال سنگ و ناوبری لیهایگ (LC&N Co.) با توجه به پیشرفت های فناوری در معدن و راه آهن، همیشه با توجه به پیشرفت های فناوری در معدن و راه آهن، آنها را ساختند. یک کارخانه طناب سیمی در پنسیلوانیا در سال 1848، کابل‌های بالابر را برای پروژه هواپیماهای اشلی، و سپس هواپیماهای ریل پشتی Summit Hill و Mauch Chunk Railroad استفاده کرد و جذابیت آن را به عنوان یک مقصد گردشگری برتر بهبود بخشید. در کارخانه استخراج زغال سنگ فرآیند رفت و برگشت خودروهای حمل و نقل از نزدیک به چهار ساعت به کمتر از 20 دقیقه کاهش یافت، لذا استفاده از طناب سیمی توان عملیاتی ظرفیت زغال سنگ را به شدت بهبود بخشید. این شیوه کار دهه‌ها شاهد افزایش روزافزون استخراج شفت عمیق در اروپا و آمریکای شمالی بود، زیرا ذخایر معدنی سطحی تمام شده بود و معدن‌کاران مجبور بودند لایه‌ها را در امتداد لایه‌های شیبدار تعقیب کنند. این دوران در اوایل توسعه راه آهن بود و موتورهای بخار فاقد توان کشش کافی برای بالا رفتن از شیب های تند بودند، بنابراین راه آهن های شیب دار معمول بودند. این امر باعث توسعه سریع بالابرهای کابلی در ایالات متحده شد زیرا رسوبات سطحی در منطقه زغال سنگ آنتراسیت در شمال و جنوب هر سال عمیق‌تر می‌شوند و حتی ذخایر غنی در دره پنتر کریک، شرکت LC&N را ملزم می‌کرد تا اولین شفت‌های خود را به سمت شیب‌های پایین‌تر هدایت کند.
شرکت مهندسی آلمانی Adolf & Bleichert در سال 1874 تأسیس شد و شروع به ساخت ترن هوایی دوچرخه‌سواری برای استخراج معدن در دره روهر کرد. بلیچرت با پتنت‌های مهم و ده‌ها سیستم کاری در اروپا بر صنعت جهانی تسلط یافت و بعداً مجوز طراحی و تکنیک‌های ساخت خود را به شرکت ‌آهن ترنتون، نیوجرسی، ایالات متحده داد که سیستم‌هایی را در سرتاسر آمریکا ساخت. آدولف بلیچرت صدها ترن هوایی در سراسر جهان از آلاسکا تا آرژانتین، استرالیا و اسپیتسبرگن ساخت. شرکت بلیچرت همچنین صدها ترن هوایی هم برای ارتش امپراتوری آلمان و هم برای ورماخت ساخت.
در اواخر قرن نوزدهم، سیستم های طناب سیمی به عنوان وسیله ای برای انتقال نیروی مکانیکی از جمله برای تله کابین های جدید استفاده شد. هزینه سیستم های طناب سیمی یک دهم بیشتر بوده و تلفات اصطکاک کمتری نسبت به شفت های خطی دارند. به دلیل این مزایا، از سیستم های طناب سیمی برای انتقال نیرو در مسافت چند مایلی یا کیلومتری استفاده می شد.

 

گردآورنده: سید رحیم کیاحسینی