Артур Освин Остин (28 декабря 1879 — 7 июня 1964) был американским инженером-электриком и изобретателем. Он является изобретателем трансформатора Остина , двухкольцевого тороидального трансформатора , используемого для подачи питания на осветительные цепи на радиовышках . Исследования Остина включали усовершенствование радиопередающего оборудования и воздействие молнии на высоковольтные линии электропередачи и самолеты . Он был членом Американского института инженеров-электриков и Института радиоинженеров , а также был экспертом в области высоковольтных изоляторов и арматуры. Его работа над передающими антеннами включала как военные, так и гражданские проекты.
Уроженец Калифорнии, Остин окончил Университет Леланда Стэнфорда по специальности «электротехника». Несколько лет он прожил в Нью-Йорке , где работал в General Electric и Lima Insulator Company, но большую часть своей взрослой жизни провел в Огайо , где женился, работал в Ohio Brass Company и основал Austin Insulator Company. Он купил большое поместье в Барбертоне, штат Огайо , жил в особняке и построил на его территории обширную электрическую лабораторию под открытым небом.
Окончив колледж в 1903 году, Остин работал в General Electric в Скенектади, штат Нью-Йорк . Он покинул General Electric в 1904 году и некоторое время работал в Stanley Electric Company в Питтсфилде, штат Массачусетс . [1] Он был нанят Pacific Gas and Electric , сначала выступая в качестве их восточного представителя, проводя испытания электрических изоляторов, а затем перейдя в офис компании в Сан-Франциско в 1905 году. [2] [1] В 1906 году он переехал в Лиму, штат Нью-Йорк , чтобы работать в Lima Insulator Company, занимая должности менеджера и главного инженера. Завод компании был уничтожен пожаром в 1908 году, после чего Остин переехал в Огайо, чтобы работать в Akron Hi-Potential Porcelain Company. [3] Akron Porcelain стала дочерней компанией Ohio Brass Company [2], которая, в свою очередь, была куплена Hubbell в 1978 году. [4]
Во время Первой мировой войны ВМС США планировали работы на военном радиообъекте в Монро, Северная Каролина , с использованием передатчиков с дуговыми преобразователями, производимых Федеральной телеграфной компанией , генерирующих около 1 МВт мощности. Компания Ohio Brass была заключена контракт на поставку антенных изоляторов, а Остин был назначен на проект. [2] Война закончилась до того, как Федеральная компания смогла поставить дуговые преобразователи, и станция так и не была построена. [5]
Остин изобрел электрически подогреваемый, заполненный маслом фарфоровый изолятор, используемый для поддержки вышек радиопередачи. Предыдущие конструкции фарфоровых изоляторов имели достаточную механическую прочность и электрическую изоляцию для своего назначения, но могли быть достаточно хрупкими, чтобы башня могла быть разрушена вандалом с винтовкой .22 калибра . Конструкция Остина использовала фарфоровую трубку в сочетании с бакелитовой втулкой, последняя имела достаточную прочность, чтобы поддерживать башню, если фарфор был поврежден. Фарфор находился под давлением , что увеличивало его прочность. Сборка была заполнена маслом, которое поддерживалось в тепле с помощью 120-ваттного электронагревателя; термостат поддерживал внешнюю часть изолятора выше точки росы , предотвращая конденсацию влаги на его поверхности, что привело бы к утечке радиочастотной (РЧ) энергии. [6] Устойчивость к конденсации во влажную погоду побудила радиостанцию KHQ в Спокане, штат Вашингтон, использовать этот тип изолятора [6] в своей 826-футовой (252 м) 5000-ваттной передающей вышке [7], которую журнал Spokesman-Review в 1945 году описал как «самую высокую самонесущую вышку в мире». [8]
Остин изобрел изолированную жердочку, которая не позволяла птицам отдыхать на гирляндах изоляторов линии электропередачи , и получил патент на изобретение в 1928 году. [9] [10] Остин был членом Американского института инженеров-электриков и Института радиоинженеров . [11] Он был членом нескольких других профессиональных обществ, включая Американское керамическое общество , Американское общество по испытанию материалов , Американское электрохимическое общество , научное братство Sigma Xi [1] и Национальную академию наук . [12]
.pdf/page1-1280px-US_Patent_1968868_(A._O._Austin,_Radiotower).pdf.jpg)
В конце 1920-х годов радиостанция AM WHK в Кливленде, штат Огайо, искала способы улучшить покрытие сигнала . Главный инженер EL Grove считал, что плохое покрытие сигнала станции было вызвано влиянием других зданий со стальным каркасом поблизости от места расположения их передатчика на крыше офисного здания в центре города, плохим заземлением и потерей мощности от опорных вышек антенны. После получения разрешения от Федеральной комиссии по радиосвязи новый передатчик был построен на холме в девяти милях к югу от города, оставив студию в центре города. Grove консультировался с Ohio Brass Company, где Остин был главным инженером. Был разработан план строительства передающей башни из нескольких секций, при этом каждая секция была изолирована от других изоляторами, что исключало паразитные электрические токи, наводимые в стальной конструкции излучающим элементом антенны. [13] Остин ранее работал над секционными вышками высоковольтных линий электропередач и имел патент на эту конструкцию. [14]
Некоторые радиостанции уже построили башни, которые были изолированы от земли, но конструкция WHK была первой, в которой изоляторы использовались в самой башне, разделяя ее на несколько изолированных секций. В дополнение к структурным изоляторам, башня включала специальные лестницы с секциями «складного ножа» на изолированных стыках; во время работы передатчика секции лестницы оставались открытыми, чтобы сохранить электрическую изоляцию, но могли быть закрыты, чтобы позволить рабочим подняться на башню для обслуживания. Во время первоначального тестирования сигнал WHK мощностью 1000 Вт можно было услышать в Новой Зеландии, тогда как предыдущий передатчик с таким же уровнем мощности даже не был слышен во всем Кливленде. [13] Остин получил патент США 1 968 868 на эту конструкцию башни. [15]
Освещение башни обеспечивалось газом, подаваемым по медным трубам, которые переходили в непроводящие фарфоровые трубки на стыках башни. [13] Статья в журнале Radio Engineering 1932 года описывала использование газового освещения в башнях, состоящих из нескольких электрически изолированных сегментов, как в конструкции WHK, заявляя, что электрическое освещение было бы непрактичным из-за необходимости изолирующих трансформаторов на каждом изолирующем стыке. Автор предположил, что внешнее прожекторное освещение, неоновые трубки, работающие от излучаемой радиочастотной энергии, или ветровые генераторы могли бы быть практичными альтернативами использованию газа. [16]
Остин изобрел кольцевой трансформатор Остина [2] , тип тороидального трансформатора с воздушным зазором, обеспечивающий радиочастотную изоляцию между первичной и вторичной обмотками при прохождении мощности 50/60 Гц . [17] Они используются у оснований вышек радиопередачи , чтобы обеспечить подачу электроэнергии на огни башни без помех для подачи радиочастот. [18] : 143–144 Первичная обмотка монтируется на земле или на фундаменте башни, а вторичная — на находящейся под напряжением конструкции башни. [19] Обмотки обычно располагаются под прямым углом друг к другу [20] и ориентированы так, чтобы дождевая вода могла стекать со вторичной обмотки, не попадая на первичное кольцо. [19] Если установлен дополнительный [21] искровой разрядник молниезащиты, он ориентирован так, чтобы дуга проходила горизонтально, чтобы дуга была самозатухающей. [19]
Кольцевые трансформаторы Остина хорошо подходят для использования на башнях, высота которых составляет примерно половину длины волны . Этот тип башни будет иметь большое базовое сопротивление, приводящее к высоким напряжениям на базовых изоляторах, что делает непрактичными дроссельные подачи питания. Большой воздушный зазор между первичной и вторичной обмотками приводит к низкой емкости связи и высокому напряжению пробоя. [22]
В каталоге продукции Austin Insulator 1971 года перечислены 21 стандартные типы с номинальной мощностью от 0,7 до 7,0 кВА весом 70–340 фунтов (32–154 кг), причем более крупные устройства доступны только по специальному заказу. [21] Несмотря на то, что Austin выдал большое количество патентов, на это конкретное изобретение нет известных патентов. Патрик Уорр из Austin Insulators [23] был процитирован Radio World: [2]
Я не знаю, был ли когда-либо какой-либо патент. Когда я впервые пришел сюда работать, мне рассказали одну историю мои предшественники. Кажется, Артур Остин с удовольствием делал кольцевые трансформаторы, когда к нему обратилась компания Hughey and Phillips, базирующаяся где-то около Лос-Анджелеса и занимающаяся несколькими типами освещения. Остин сказал им, что его не интересует рынок Западного побережья, так как у него достаточно дел в Огайо, и рассказал им, как сделать трансформатор, и «давайте, делайте».
Артур Освин Остин (который предпочитал, чтобы его называли А. О. Остин) родился 28 декабря 1879 года в Стоктоне, Калифорния, в семье Освина Алонзо и Мэри Луизы Остин. [3] Он учился в средней школе в Стоктоне [1], затем поступил в Стэнфордский университет имени Лиланда , который окончил в 1903 году со степенью бакалавра гуманитарных наук по электротехнике . [1] [24]
Остин женился на Элеоноре Бриггс 28 декабря 1907 года в Нью-Йорке. [3] В 1919 году Элеонора погибла (а Артур получил ранения) в автомобильной аварии на тропе Мохок в Массачусетсе . [25] Два года спустя Остин женился на сестре Элеоноры Августе в Лос-Гатосе, Калифорния ; у пары родились две дочери, Барбара и Марта. [3] У Остина был брат Эдвард, который работал на строительстве производственного предприятия Ohio Brass в Ниагарском водопаде, Онтарио . [26]
.jpg/1280px-Residence_of_O._C._Barber,_Anna_Dean_Farm_(12840459315).jpg)
К 1920-м годам Остин был богатым человеком. [2] В 1926 году он купил 275 акров земли в поместье О. К. Барбера в Барбертоне, штат Огайо , по неизвестной цене. В состав участка входили особняк Барбера, дом у ворот, несколько амбаров и других построек. [27] Строительство велось из красного кирпича, белых бетонных блоков, королевской синей отделки и красных терракотовых черепичных крыш. [28] Дом с потолком из листового золота [29] был описан в 2005 году журналом Akron Beacon Journal как имеющий 52 комнаты, «захватывающий вид с его восточной стороны», и являющийся «самой роскошной резиденцией между Нью-Йорком и Чикаго». [30] Дом был окружен 35 вспомогательными зданиями, включая амбары. [30]
Остин умер в возрасте 84 лет 7 июня 1964 года в Барбертоне после двухмесячной болезни. Akron Beacon Journal описал его в некрологе как «одного из выдающихся экспертов по электричеству века». [12] После его смерти его наследники не смогли содержать поместье. Сообщество Барбертона предприняло усилия по сохранению собственности как исторической ценности, но финансирование не было обеспечено, и дом был снесен. В то время было подсчитано, что содержание особняка обходилось в 3000 долларов (что эквивалентно 29 000 долларов в 2023 году [31] ) в месяц. [30]
В дополнение к своей профессиональной деятельности Остин был вовлечен в ряд гражданских обязанностей. Он был директором больницы Barberton Citizens Hospital, членом-учредителем местной торговой палаты (занимал пост президента в 1928 году) и клуба Barberton Rotary Club (занимал пост президента в 1941–1942 годах). Он был республиканцем , масоном и членом Ордена Восточной Звезды , а также членом Первой Объединенной пресвитерианской церкви Барбертона. Его хобби включали фотографию и садоводство . [3] С 2024 года [обновлять]Фонд сообщества Барбертона управляет Фондом стипендий AO Austin Engineering, который присуждается студентам Барбертона, желающим получить высшее инженерное образование. [32]
В период с 1910 по 1968 год компания Ohio Insulator Company (позднее переименованная в Ohio Brass) построила серию из четырех лабораторий для испытания высокого напряжения, и Остин принимал участие в первых двух. Необходимость в такой лаборатории была обусловлена ростом напряжений, используемых для передачи электроэнергии. Линии, работающие на 25 кВ, были типичны в 1891 году, но к началу 1920-х годов линии обычно работали на 220 кВ, и еще не было полностью понятно, как эти линии будут подвергаться воздействию штормов, дождя, тумана или снега. Высокое напряжение требовало физически большого оборудования и зазоров, что означало, что лаборатории больше не могли помещаться внутри зданий и должны были быть построены на открытом воздухе. [11]
Первая лаборатория была построена в 1910 году. [11] В 1926 году Остин построил еще одну лабораторию для испытаний электричества на открытом воздухе на территории поместья Барбер. Работавшая до 1933 года, она была второй из четырех лабораторий высокого напряжения, созданных Ohio Brass. Ее описывали как «сочетание викторианской элегантности и высокотехнологичного оборудования». [11] Оборудование включало четыре трансформатора с железным сердечником, 60 Гц, произведенных Allis-Chalmers , с номиналом 2,2 кВ на входе и 600 кВ на выходе. Перевозбуждая трансформаторы , Остин смог увеличить выходной номинал до 750 кВ и выдал до 900 кВ в ходе испытаний. RP Cronin из Sandusky Register писал, что они были соединены последовательно и были «тремя из самых больших трансформаторов в мире». [33] Конденсатор и синхронный переключатель использовались для создания переходного перенапряжения и искры через сферический зазор, которые можно было применить к изучаемым объектам. [ 11] В газетном отчете 1933 года о лаборатории было написано: [34]
Внутренний двор лаборатории, где проводилось большинство экспериментов, — это странное место, заполненное башнями, похожими на клетки, и в котором доминируют три гигантских трансформатора. Из изолированного шара, подвешенного в воздухе, по воле Остина 30-футовые вспышки молний прыгают на землю с треском, похожим на выстрел из винтовки.
Пространство, имевшееся в поместье Барбера, было переросло к 1933 году, и в 1934 году Ohio Brass построила третью лабораторию рядом со своей фабрикой. [11] В 1968 году в Уодсворте, штат Огайо , была построена четвертая лаборатория, включающая в себя импульсный генератор на 5000 кВ . С 2024 года [обновлять]она функционирует как Исследовательский центр Фрэнка Б. Блэка компании Hubbell, названный в честь основателя Ohio Brass. [35] [36]
Остин использовал свою лабораторию для экспериментов с воздействием молнии на воздушные суда , как самолеты , так и более легкие, чем воздух, дирижабли корпорации Goodyear Zeppelin [34], и его исследования привели к методам защиты самолетов от этих ударов. [11] Интерес Остина к этой области возник после крушения трансконтинентального воздушного транспорта в 1929 году . [33] В 1930 году Popular Mechanics описал лабораторию как «самую мощную наружную высоковольтную лабораторию в мире». [37] В статье отмечалось, что удары молнии в самолеты ранее не были серьезной проблемой, поскольку было мало самолетов, и большинство из них оставались на земле во время гроз, но растущая популярность авиаперелетов сделала молнии большей опасностью. [37]
Предварительные эксперименты в лаборатории поместья Барбер проводились на масштабных моделях самолетов. Модели подвергались ударам искусственных молний, измеряемых в миллионы вольт и сотни тысяч ампер . Эти эксперименты показали, что молния обычно входит и выходит из самолета в выступающих точках на конструкции; двумя точками могли быть противоположные законцовки крыла, пропеллер и хвостовой костыль или другие пары. В одном эксперименте удар был нанесен по трубке Пито . Горячий выхлопной газ двигателя, по-видимому, не привлекал ударов, вопреки предположениям, что это так. [37]
В более поздних испытаниях использовался полноразмерный Barling NB-3 , моноплан с полностью металлической рамой , покрытой тканью , который был предоставлен Остину Popular Mechanics для испытаний. Самолет подвергался многократным ударам молнии на земле. Дополнительные испытания двигателя LeBlond 60 самолета показали, что он продолжал работать на холостом ходу после удара. Удары молнии в кончик руля направления привели к появлению небольших отверстий в тканевой обшивке в месте контакта с дюралюминиевой рамой. [37] Эксперименты Остина показали, что голый листовой металл не был поврежден ударами молнии, и только незначительные повреждения были нанесены, когда металл был покрыт тканью. [38] По состоянию на 1930 год, когда эти результаты были опубликованы Popular Mechanics , были запланированы дополнительные эксперименты для изучения воздействия молнии на топливные баки, картер двигателя, бортовые приборы и кабели управления. [37]
В 1933 году Остин основал компанию A. O. Austin Insulator Company. После смерти Остина в 1964 году компания прошла через ряд смен владельцев, будучи в разное время частью Decca Navigator Company (подразделение Decca Records ), Racal-Decca и Litton Marine . [39] Покупка компанией Decca в 1971 году сопровождалась переездом на завод Decca Radar в Торонто, Канада . [21] Ранее Decca была клиентом и полагалась на специализированные изоляторы, которые поставляла Austin; чтобы обеспечить постоянную доступность этих компонентов, Decca купила компанию. [2]
После дальнейшей смены владельцев компания Austin была куплена Патриком Уорром, который был сотрудником Decca в 1960-х годах. [2] По состоянию на 2024 год [обновлять]Уорр управляет ею как независимой компанией, известной как Austin Insulators Inc. [39] Основная продукция компании — высоковольтные изоляторы и трансформаторы, в основном используемые в радиопередающей отрасли. [40] Доступны гирлянды изоляторов типа «безопасный сердечник» с механическими характеристиками до 1 000 000 фунтов (450 000 кг). [18] : 34