Nem véletlenül mondta Arkhimédész, hogy 

Már az ókorban is használtak emelőgépeket terhek felemelésére, igaz, akkor még kizárólag emberi, illetve állati erő alkalmazásával. Az akkori kezdetleges „daruk” segítségével már több tonnás kőtömböket is fel tudott emelni két ember azzal, hogy „csak sétált” egy fakeretes hengerben (taposómalom). A jól kitalált csigasor–kötélzet eszközpár alkalmazásával elméletben bármekkora teher megemelhető.

Hogy is néz ki és hogy is működik ez az „egyszerű gép”?

Alapesetben ha egy csigát (csigakereket) rögzítünk egy megfelelő magas pontra, amin átvetünk egy kötelet, majd a kötél egyik végére felakasztunk például egy vödör vizet, a kötél másik végét pedig elkezdjük húzni, akkor a csigán átvetett kötél másik végén lévő vödör emelkedni fog. A vödör emelkedési magassága ugyanakkora, mint amekkorát mi húztunk a kötéllel. Az emeléshez szükséges erő megegyezik a vödör által kifejtett erővel. Ennél az állócsigánál, csak azt értük el, hogy a kötelet bármilyen, nekünk kényelmes irányból húzhatjuk, esetünkben lefelé.

Mi van abban az esetben, ha kötélhez beiktatunk egy mozgócsigát?

Ekkor kapunk egy plusz kötélátvezetést, melynek következtében a mozgócsigasornál a teherkar (ami a sugár) és az erőkar (ami az átmérő) között kapunk egy kétszeres áttételt. Ennek következtében a felemelni kívánt vödröt feleakkora erőkifejtéssel tudjuk megemelni, igaz, ennek ára van, vagyis amig a vödör egy egységnyit emelkedik addig nekünk két egységnyit kell húzni rajta.

 

Például, ha 10 méter magasra fel akarunk emelni egy 50 kg tömegű testet, akkor egy álló- és egy mozgócsiga kombinációval a 10 méter magasba emeléshez 20 méternyi kötelet kell húznunk, ellenben a test csak 25 kg tömegnek megfelelő ellenerővel hat a kötél általunk húzott végén.

Amennyiben további álló- és mozgócsigákat iktatunk be a rendszerbe, akkor tovább csökkenthetjük a felemeléshez szükséges erőt, de növelve a kötél másik végén szükséges kötél egységnyi húzási távolságát. Vagyis az erő és az út (kötélhossz) szorzata – azaz a munka – minden esetben ugyanakkora. 

 

Több álló- és mozgócsiga beiktatásával ez az áttételi arány tovább változtatható, a csigák számával fordított arányban csökken az emeléshez szükséges erő, de a szükséges kötélhossz nő.

Célszerű egy dobra feltekerni és azon tárolni, és ha már ott van, akkor a dobot forgatva azon keresztül kifejteni a szükséges húzóerőt az emelési rendszerbe.

Ha egy ilyen szerkezetet összeállítottunk és felfüggesztjük, akkor kapunk egy emelődobot, ami alkalmas a terhek emelésére.

Ha ezt az emelődobot ellátjuk kerekekkel és felfüggesztjük egy gerendára, akkor kapunk egy futómacskát, ami már nem csak emelést tud végezni, hanem a megemelt terhet egy vonal mentén még mozgatni is tudja (hosszirány).

Természetesen ez csak egy alapkoncepció, valójában az emelőgépek, emelőszerkezetek és a csigasor elvét használó eszközök számtalan kialakítása létezik.

A résfal építésekor használt speciális kialakítású markoló kanálmozgatása is ezen az elven alapul.

Általános Műszaki Osztály