Korea Ever-Power · Rakendustehnika juhend
Uss ja ussiratas lavatehnika ja teatri kärusüsteemide jaoks
Näitleja lendab mootoriga vardal 8 meetri kõrgusel lava kohal, riputatud kahe teraskaabli abil, mis läbivad ussülekande paari ajamit. Publik istub vaikides – 800 inimest, ümbritsev müra 28 dB(A). Ussülekande paar peab kandma näitleja raskust ohutusteguriga 8, liikuma müraga alla 32 dB(A) ja peatuma täpsel kõrgusel pluss-miinus 5 mm täpsusega – kõik samaaegselt, öö öö järel, 300 etenduse jooksul aastas. Ükski teine selle sarja rakendus ei ühenda eluohutust, äärmist vaikust ja kunstilist täpsust ühes spetsifikatsioonis.
Lavatehnika – lendavad dekoratsioonid ja esinejad, pöörlevad plaadimängijad, orkestritõstukid, kardina ajamid ja dekoratsioonivagunid – kasutavad ussülekandepaare, kuna iselukustuv süsteem hoiab rippuvaid koormaid esinejate kohal ilma eraldi pidurita (ohutuskriitiline), libisev võrk tekitab kõigist ülekandetüüpidest kõige vaiksema käigumüra (alla 32 dB(A) tipptasemel teatrite puhul) ja muutuva kiirusega kunstilised liikumisprofiilid nõuavad sujuvat ja lõtkuvaba pöörlemist kiirusel 0,01–2 p/min. SIL-i (ohutuse terviklikkuse taseme) vastavusmaatriks kaardistab koormuse tüübi (ainult dekoratsioonid, esineja koos dekoratsioonidega, lendav esineja) ja kõrguse lavalt kõrgemale nõutava SIL-i taseme (1, 2 või 3) ja vastavate ussülekandepaari ohutusnõuetega: ohutustegur, redundantsus, iselukustuva kontrolliprotokoll ja kontrolliintervall. SIL 3 – nõutav üle 3 meetri lendavate esinejate jaoks – nõuab kahekordset iselukustuva kontrolli, redundantset koormusteed, SF 8 või kõrgemat ja iga ussülekandepaari iga-aastast kolmanda osapoole kontrolli lennusüsteemis.
Kus lavatehnika kasutab ussiülekandeid
Kaasaegses teatris või ooperimajas on 20–80 mootoriga tõsteliini (igaühel 1–2 ussülekandepaari ajamit), 1–4 plaadimängija ajamit, 2–8 liftiajamit (orkestriala, lavaliftid) ja 10–30 eesriide- ja vaguniajamit. Ussülekandepaaride koguarv lava kohta jääb vahemikku 40–150 – igaüks neist on spetsialiseerunud vastavalt iga tööstusharu kõige nõudlikumale ohutuse, vaikuse ja täpsuse kombinatsioonile.
Mootoriga lendkangid tõstavad ja langetavad dekoratsioone, valgustust ja etenduskunstide elemente. Koormused jäävad vahemikku 50 kg (üksik valgustusriba) kuni 2000 kg (täis dekoratsioonide komplekt). Lendavad etenduskunstide elemendid vastavad kõige rangematele ohutusnõuetele: SIL 3 vastavalt DGUV 17 ja ANSI E1.6-1 standarditele. Iselukustuv süsteem hoiab rippuvat koormat mis tahes kõrgusel ilma mootorita. Kiirus: vertikaalne 0,01 kuni 2 m/s.
8–20 meetri läbimõõduga pöörlevad lavad vahetavad stseenide ajal dekoratsioone ja esinejaid. Kiirus: 0,1–2 pööret minutis. Müratase alla 30 dB(A) 1 meetri kauguselt – see on kogu selle 35 artikli sarja kõige rangem müraspetsifikatsioon. Esinejad seisavad ja tegutsevad pöörleval pinnal – igasugune vibratsioon või tõmblus pöörlemise ajal on tunda jalgade kaudu ja see häirib nende etteastet.
SIL-i vastavusmaatriks – koormuse tüüp ja kõrgus vastavalt ussiülekandepaari ohutusspetsifikatsioonile
Ohutuse terviklikkuse taseme raamistik (tuletatud standardist IEC 61508 ja rakendatud meelelahutusmasinatele DGUV regulatsiooni 17 ja ANSI E1.6-1 kaudu) liigitab lavamasinate riske ajami rikke tagajärgede järgi. Tagajärg sõltub sellest, mis on riputatud (dekoratsioonid või esinejad) ja kui kõrgel lavalt kõrgemal (kõrgem = pikem kukkumine = raskem vigastus). SIL-tase määrab ussülekandepaari ohutusnõuded – alates põhilisest iselukustuvast kontrollist (SIL 1) kuni kahekordse redundantse koormusradadeni iga-aastase kolmanda osapoole kontrolliga (SIL 3).
Ohutusteguri järkjärguline muutumine SF 4-lt (ainult maastikul lendav süsteem) SF 8-le (esinejale minev süsteem) tähendab, et ussülekandepaar peab olema projekteeritud 8-kordsele tegelikule riputatud koormusele. 100 kg kaaluv esinduslik lennusüsteem vajab 800 kg ekvivalenti omavat paari – see on 3–4 kaadrisuuruse võrra suurem kui ainult koormuse arvutus. See tohutu ohutusvaru peegeldab tagajärje tõsidust: maastikul kukkumine kahjustab vara; esineja lendamine põhjustab raskeid vigastusi või surma. Paari 3–4 kaadrisuuruse võrra ülesuurendamise kulud (lisades 400–800 USD ajami kohta) on esindusliku lennu rikke vastutusriskiga võrreldes tühised.
Äärmine vaikus – alla 32 dB(A) esituse ajal
Lavamasinate ussülekandepaaride müratase on kogu selle 35-artiklise sarja kõige äärmuslikum – tihedam kui haigla intensiivravivooditel 45 dB(A) juures (artikkel A11), tihedam kui premium-liftidel 50 dB(A) juures (artikkel A07) ja tihedam kui optilistel poleerimismasinatel 38 dB(A) juures (artikkel A24). Kontserdisaalis võib pianissimo ajal müratase ulatuda 25–30 dB(A)-ni – ja igasugune ümbritsevast mürast kõrgem masinamüra tajub iga publikuliige.
Ussülekande paarisajamist 1 meetri kaugusel alla 32 dB(A) mürataseme saavutamiseks on vaja kõiki mürasummutustehnikaid samaaegselt: soppitud või superviimistletud ussülekannet Ra väärtusega 0,1–0,2 µm (kõige parem viimistlusaste – sama mis artiklis A24 kirjeldatud optilistel poleerimisajamitel), POM- või MC-nailonketast (materjali summutus neelab võrgu vibratsiooni), elastomeerset kinnitust (isoleerib korpuse vibratsiooni lavakonstruktsioonist) ja madala viskoossusega sünteetilist õli (vähendab suletud korpuses tekkivat müra). Kõigi nelja tehnika koosmõjul saavutatakse müratase 28–35 dB(A) – see jääb vahemikku, mida ka kõige vaiksem teatripublik ei kuule.
Korea rahvusteater paigaldas lavastuse jaoks, mis nõudis 12-minutilise draamastseeni ajal pidevat pöörlemist, uue 15-meetrise pöörleva plaadimängija. Plaadimängija ussülekandepaari müratase oli ette nähtud 32 dB(A)-ni. Tehnilise proovi ajal teatas lavastaja, et plaadimängija oli kõige vaiksemates lõikudes kuuldav – esimese istmerea juures (6 meetri kaugusel plaadimängija servast) mõõdeti mürataset 36 dB(A). Ussülekandepaar ise mõõtis 1 meetri kaugusel 31 dB(A) – see oli spetsifikatsiooni piires. Kuid terasest plaadimängija konstruktsiooni kaudu edasikanduv vibratsioon võimendas müra publiku istmetel. Lahendus: lavatehnika meeskond paigaldas ussülekandepaari korpuse ja plaadimängija terasraami vahele elastomeersed isolatsioonipadjad (maksumus: 650 USA dollarit kummist kinnituste ja paigaldustöö eest), vähendades konstruktsiooni kaudu levivat vibratsiooni. Publiku istmete müra langes 29 dB(A)-ni – etenduse ajal oli see kuuldamatu. Õppetund: ussülekandepaari müraspetsifikatsioon peab sisaldama paigaldusvibratsiooni isolatsiooni – paar, mis vastab korpuse juures 32 dB(A) piirväärtusele, võib ületada publiku istmete piirväärtust, kui kinnitus edastab vibratsiooni lavakonstruktsiooni. Määrake müra publiku asukohas, mitte korpuse juures, ja lisage ajami paigaldusspetsifikatsiooni elastomeerne isolatsioon.
Kolmeastmelise masina ussiülekande paari spetsifikatsioonijuhtumid
Juhtum 1 – Korea rahvusteater: 48-liiniline lennusüsteem, SIL 3 esinejate lendamine, 32 dB(A)
Korea riiklik teater määras 48-realise mootoriga lennusüsteemi jaoks ussülekandepaarid, millel on esineja lennuvõime. Maksimaalne riputuskoormus liini kohta: 500 kg (dekoratsioonis) või 150 kg (esineja rakmetes). SIL-tase: SIL 3 kõigile 48 liinile (esineja lendamist võib kasutada mis tahes liinil). SF: 8 (esineja lendamine mis tahes kõrgusel). Ussülekandepaari nimivõimsus: 150 × 8 = 1200 kg ekvivalent liini kohta. Paari spetsifikatsioon: ühe käivitusega, moodul 3, keskpunktide vahe 80 mm, suhe 40:1, nimiväljundpöördemoment 1800 N·m. Iselukustuv: kahekordne kinnitus – primaarne iselukustuv ussülekandepaaril pluss sõltumatu vedruga rakenduv tõrkekindel pidur mootori võllil. Müra: 31 dB(A) 1 m kaugusel (ülekattega uss Ra 0,15 µm, POM-ratas, elastomeerse korpuse kinnitus). Mootor: 7,5 kW servomootor SIL-3-reitinguga ohutusenkoodriga. Koormuse jälgimine: reaalajas koormusandur igal tõsteliinil, avariiseiskamine, kui koormus ületab 120 protsenti programmeeritud kaalust. Iga-aastane kontroll: kolmanda osapoole koormustest 125 protsendi juures, NDT (ussivõlli magnetosakeste kontroll), lõtku mõõtmine. Maksumus ussiülekande paari kohta: 920 USD. Kokku 48 liini peale: 44 160 USD. Teatri ehituseelarve: ligikaudu 85 miljonit USD – tõstesüsteemi ussiülekande paarid moodustasid 0,05 protsenti ehitusmaksumusest, olles samal ajal peamine ohutuskomponent.
Juhtum 2 – Jaapani kabuki teater: 18 m pöördlava, 0,5 p/min, vibratsioonikriitiline
Jaapani Kabuki teater määras peamise pöörleva lava (mawari butai) jaoks kindlaks ussülekandepaarid – 18-meetrise läbimõõduga pöördlaud, mis pöörab dekoratsioone ja esinejaid stseenide vahel traditsioonilises Kabuki lavastustehnikas. Pöördlaua mass: umbes 25 tonni (sh lava pind, dekoratsioonid ja kuni 15 esinejat). Kiirus: 0,3–0,8 p/min (aeglane, dramaatiline pöörlemine, mis on publikule nähtav). Kriitiliseks nõudeks ei olnud müra (Kabuki etendused sisaldavad löökpille ja jutustust, mis varjavad masinate heli), vaid vibratsioon: traditsioonilistes kostüümides ja kõrgete parukatega (onnagata stiilis) esinejad on põranda vibratsiooni suhtes äärmiselt tundlikud – isegi 0,02 mm/s vibratsiooni, mis kandub läbi lava põranda, põhjustab nähtavat paruka liikumist, mis häirib kunstilist illusiooni. Ussülekandepaar: 2-käiguline (iselukustuvat pole vaja – pöördlaud toetub tõukelaagrile, gravitatsiooniohtu pole), moodul 6, tsentrite vahe 160 mm, suhe 30:1. Kattega ussülekande Ra 0,15 µm minimaalse vibratsiooniülekande tagamiseks. Ratas: tsentrifugaalvalu fosforpronks (POM ei olnud 4500 N·m väljundpöördemomendi juures piisav). Elastomeerne ühendus paari ja pöördlaua rõngashammasratta vahel. Vibratsioon lava pinnal: 0,008 mm/s — alla 0,02 mm/s läve. Sirvi. Vaikne ussireduktor lavatehnikale valikud teatri pöördlaua, tõstukisüsteemi ja orkestri tõsteseadmete jaoks.
Juhtum 3 – Vietnami konverentsikeskus: 12 kardinasiini, SIL 1, kulude tasakaalustatud
Vietnami konverentsikeskus määras kindlaks ussülekandepaarid 12 mootoriga kardinaliinile (lavakardinad, ruumijagajad, projektsiooniekraanid). Kardina maksimaalne kaal siini kohta: 80 kg. Inimeste kohal rippuvaid koormusi ei tohi olla – kardinad liiguvad horisontaalselt üleval asuvatel siinidel (SIL 1). Müra: alla 45 dB(A) (konverentsikeskuse ümbritseva õhu temperatuur on 40–50 dB(A) – vähem nõudlik kui teatris). Ussülekandepaar: ühe käivitusega, moodul 1,5, keskpunktide vahe 30 mm, suhe 30:1, maapinna Ra 0,4 µm (müra piisav 42 dB(A) juures POM-rattaga – tasanduskihti pole vaja 45 dB(A) sihttasemel). Ratas: POM. SF: 4 (ainult lavakujundus, SIL 1). Mootor: 0,37 kW vahelduvvoolu reduktormootor. Hind paari kohta: 48 USD. Kokku 12 siini eest: 576 USD. Spetsifikatsioon näitab, et mitte kõik lava- ja üritustehnika seadmed ei vaja riikliku teatri SIL 3 / SF 8 / alla 32 dB(A) spetsifikatsiooni – ohutustase ja müratase peavad vastama tegelikule riskile ja toimumiskoha tüübile. Liiga SIL 3 spetsifikatsiooni kehtestamine kardinarööpale, mis ei riputa kunagi koormaid inimeste kohale, raiskab üle 800 USA dollari ajami kohta ilma igasuguse ohutusalase kasuta.
Korduma kippuvad küsimused
K: Miks valida SF 8 tööstuslike kraanade puhul kasutatava SF 1,5–3 asemel?
Tööstuskraanade ohutustegurid (SF 1,5 kuni 3 vastavalt FEM/ISO standarditele) eeldavad professionaalseid operaatoreid, kontrollitud tõsteprotseduure ja ohutuspiiranguid. Teatriesinejate lendamisel ei ole ühtegi neist kaitsemeetmetest: esineja on kasulik koormus (mitte professionaalne tõsteseadeldaja), tõstmine toimub otseetenduse ajal (mitte kontrollitud tõste) ja inimesed (teised esinejad, lavatöölised) asuvad otse rippuva koorma all ilma piiranguteta. SF 8 kompenseerib äärmuslikke tagajärgi (esineja vigastus või surm publiku ees) ja lavaala evakueerimise võimatust etenduse ajal. Lisaks läbivad lavamasinad kunstilisi koormuse muutusi (esinejad hüppavad, kiiguvad või kukuvad etteantud hetkel), mis tekitavad dünaamilise koormuse võimendustegureid 2 kuni 3 – SF 8 staatiline elekter neelab juba suure osa sellest dünaamilisest võimendusest.
K: Mida tähendab „topelt iselukustuv kinnitus” SIL 3 kärbsesüsteemide puhul?
See tähendab, et kaks sõltumatut mehhanismi peavad mõlemad suutma hoida kogu riputatud koormust, kui teine peaks rikki minema. Primaarne mehhanism on iselukustuv ussülekandepaar (mis hoiab koormust paigal käigu hõõrdumise kaudu). Teisene mehhanism on tavaliselt vedru abil rakenduv, jõuliselt vabastatav pidur mootori võllil (mis hoiab koormust piduriketta mehaanilise hõõrdumise kaudu). Mõlemad mehhanismid toimivad samal jõuülekandel, kuid erinevate füüsikaliste põhimõtete alusel – kui ussülekandepaar iselukustuv rikki läheb (ootamatu määrdeaine muutuse tõttu, mis vähendab hõõrdumist), siis pidur hoiab. Kui pidur rikki läheb (vedru väsimuse tõttu), siis iselukustuv pidur hoiab. Mõlema samaaegse rikke tõenäosus on nende individuaalsete rikke tõenäosuste korrutis – saavutatakse SIL 3 eesmärk, mis on alla 10⁻⁷ ohtliku rikke tunnis.
K: Kas kahekäigulist ussiülekandepaari saab kasutada mis tahes lavamasinate rakenduses?
Ainult horisontaalselt liikuvate masinate (pöördlauad, dekoratsioonide vagunid, kardinarööpad) puhul, kus gravitatsioon ei saa mootori seiskumisel koormat tagasi lükata. Pöördlauad pöörlevad horisontaaltasandil – kui mootor seiskub, jääb pöördlaud paigale olenemata iselukustumisest, kuna pöörlemissuunas puudub gravitatsioonijõud. Kahe käivitusega spetsifikatsioon tagab suurema efektiivsuse (68 vs 45 protsenti) ja sujuvama pöörlemise (vähem kleepuvat libisemist madalal kiirusel) – mõlemad on väärtuslikud pöördlaua kunstilise liikumise jaoks. Vertikaalselt liikuvate masinate (ronimisnöörid, tõstukid) või mis tahes koormaid riputavate süsteemide (sh horisontaalselt liikuvate masinate puhul, kus dekoratsioonid ripuvad liikuval portaalil) puhul on ühe käivitusega iselukustuv süsteem kohustuslik – erandeid pole.
K: Kui tihti tuleb operatsioonisaali kärbsesüsteemi ussülekandepaare kontrollida?
SIL 1 (ainult dekoratsioonid): iga-aastane visuaalne kontroll pluss lõtku mõõtmine toimumiskoha tehnilise personali poolt. SIL 2 (dekoratsioonid esinejate kohal alla 3 m): iga-aastane koormustest 125 protsendi juures pluss lõtku mõõtmine kvalifitseeritud lavatehnika inspektori poolt. SIL 3 (esineja lendab või dekoratsioonid esinejate kohal üle 3 m): iga-aastane koormustest 125 protsendi juures pluss NDT (ussivõlli ja korpuse keevisõmbluste magnetosakeste või ultraheli kontroll) pluss lõtku mõõtmine – kõik see tehakse kolmanda osapoole akrediteeritud kontrollasutuse poolt. Lisaks nõuavad SIL 3 süsteemid enne iga etendust, mis sisaldab esineja lennutrajektoori, et teha etenduse-eelne toimimiskontroll – lennuoperaator laseb iga esineja lennunööri tühjaks (ilma esinejata), et kontrollida mootori, pidurite ja iselukustuva funktsiooni toimimist enne esineja kinnitamist.
K: Milline on operatsioonisaali ussülekandepaari tüüpiline kasutusiga?
Teatri käiguvahetussüsteemid töötavad tavaliselt 300–500 etendusel aastas, millele lisandub 200–400 tundi proove – kokku 500–1500 töötundi aastas. Nende kergete töötundide ja mõõdukate pöördemomentide korral kestab pronksist või POM-ratas mehaaniliselt 10–20 aastat. Kontrolli- ja sertifitseerimisrežiim soodustab aga sageli varasemat väljavahetamist: kui iga-aastane NDT tuvastab ussivõllil mingeid märke (pragu, korrosiooniauk, pingejälg), vahetatakse kogu paar välja, olenemata järelejäänud mehaanilisest elueast. Mõnedes kohtades vahetatakse ennetavalt kõik käiguvahetussüsteemi ussikäiguvahetuspaarid iga 15 aasta järel lavatehnika renoveerimise osana – lähtestades ohutussertifitseerimise baasjoone. Terasuss kestab üle 20 aasta, kui NDT selle iga-aastasel ülevaatusel heaks kiidab.
Lavamasinate ussülekandepaarid vastavad kõige äärmuslikumale ohutus- ja vaikusenõuete kombinatsioonile igas tööstusharus – SIL 3 koos SF 8-ga esinejate lennutamiseks (selle seeria kõrgeim ohutustegur), alla 32 dB(A) tipptasemel teatri pöördlaua jaoks (selle seeria kõige rangem müraspetsifikatsioon) ja kunstilise kvaliteediga liikumise sujuvus, mida ükski tööstusrakendus ei nõua. SIL-i vastavusmaatriks kaardistab koormuse tüübi ja kõrguse õige ohutustaseme, ohutusteguri, koondamise nõude ja kontrolliprotokolliga, hoides ära nii ohtliku alaspetsifikatsiooni, mis ohustab esinejate ohutust, kui ka kuluka ülespetsifikatsiooni, mis rakendab SIL 3 rakendustele, mis nõuavad ainult SIL 1. Teatriarhitektide, lavamasinate disainerite ja toimumiskohtade tehniliste direktorite jaoks on ussülekandepaar iga lennuliini, pöördlaua ja tõstuki mehaaniline süda – ja selle spetsifikatsioon määrab, kas masin on esinejate jaoks piisavalt ohutu, publiku jaoks piisavalt vaikne ja kunsti jaoks piisavalt sujuv.
Lavamasinate tootjatele ja teatritehnilistele meeskondadele klassifitseerib meie inseneribüroo SIL-taseme ning soovitab ohutus-, müra- ja täpsusspetsifikatsioone. Standardkataloog ülivaiksed ussikäigukastid katab lavasuurused vahemikus 30 kuni 160 mm keskpunktide vahekaugusega ja SIL 1 kuni SIL 3 konfiguratsioonidega. Esitage lavamasinate ajami spetsifikatsioon koormuse tüübi, kõrguse, SIL-i nõude, müra sihtmärgi ja toimumiskoha tüübiga.
Kas soovite määrata ussülekandepaare lava- või teatrimasinatele?
Saatke veose tüüp (maastik, esineja), kõrgus lavalt, müra sihtmärk, toimumiskoha tüüp ja kas esineja lend on vajalik. Me klassifitseerime SIL-i taseme ja soovitame ohutustegurit, koondamise taset, müraklassi ja kontrolliprotokolli.
Toimetaja: Cxm
