Воріт і його застосування

У орот - одвічна приналежність колодязів, одне з найдавніших винаходів людського генія. Обрізок круглого поліна, насаджений на вісь і забезпечений рукояткою, - ось і все нехитре пристрій цього пристосування для підняття важких предметів. Часто замість рукоятки на вісь вала зміцнюють колесо, схоже на корабельний штурвал. Людина обертає колесо або рукоятку, вал ворота повертається, на нього намотується канат, а відро або цебер, прив'язана до канату, піднімається.

За допомогою ворота піднімали воду з глибоких колодязів спекотної Аравії. Знеможені раби єгипетських фараонів або грецьких жерців воріт виволікали брили мармуру з каменоломень. Коміром піднімали на земну поверхню руди металів на копальнях Іспанії або Македонії. Він виявлявся корисним усюди, де було недостатньо сили людських рук.

Виграш в силі, що дається коміром, залежить від товщини валу і довжини рукоятки. Чим довше рукоятка і чим тонше вал, тим більше виграш в силі - тут діє той же закон важеля: у скільки разів рукоятка ворота довше радіусу вала, у стільки ж разів виграється в силі і втрачається в відстані.

Зазвичай криничний воріт має вал товщиною сантиметрів близько двадцяти і приблизно метрове колесо. Такий воріт дає п'ятикратний виграш в силі, а рука людини проходить шлях в п'ять разів більший, ніж вантаж, що піднімається.

Існує ще один досить простий механізм - різницевий воріт.

Уявіть собі звичайний криничний воріт, але тільки його вал зроблений різної товщини: одна сторона, припустимо права, товстіший, а ліва - тонший. Канат намотаний на обидві половини валу: один кінець на більш товсту, а інший - на ту, що тонший. Середина каната утворює петлю, протягнути крізь рухливий блок.

Коли вал обертають, канат змотується з тонкої частини валу, проходить крізь блок і намотується на товсту частину. Виходить щось схоже на арифметичну задачу з басейном, до якого підведені дві труби, через меншу вода вливається, а через велику випливає. Так і тут: канат збігає з тонкої частини валу ворота і навивається на товсту, а блок мало-помалу підтягується до коміра. Виграш в силі, що дається таким коміром, залежить від різниці в довжині кіл товстої і тонкої частин вала, і воріт тому називається різницевим, або диференційованим. Чим менше різниця між діаметрами тонкої і товстої частин, тим більше виграш в силі.

Різницю в товщині обох частин вала можна зробити зовсім незначною, а тому виграш в силі вийде величезним.

Найпростіша ручна лебідка - це два ворота, з'єднані в один механізм. Робочий, обертаючи рукоятку одного ворота, призводить в рух вал із зубчастим колесом-шестерінкою, яка з'єднана з великим зубчастим колесом другого ворота. Вал другого ворота тягне і намотує на себе канат.

Якщо кожен воріт лебідки дає десятикратний виграш в силі, то обидва разом, тобто вся лебідка в цілому, збільшать силу тяги в сто раз.

Вантажопідйомність сучасних лебідок може бути понад 100 кН. Вони працюють на канатних дорогах, на бурових установках, виконують будівельно-монтажні і вантажно-розвантажувальні роботи.