stringtranslate.com

Джон Смитон

Джон Смитон , член Королевского общества (8 июня 1724 г. – 28 октября 1792 г.), был английским инженером-строителем, ответственным за проектирование мостов, каналов , гаваней и маяков . [1] Он также был способным инженером-механиком и выдающимся физиком . Смитон был первым самопровозглашенным «инженером-строителем», и его часто считают «отцом гражданского строительства ». [2] Он был пионером в использовании гидравлической извести в бетоне , используя гальку и измельченный кирпич в качестве заполнителя. [3] Смитон был связан с Лунным обществом .

Закон и физика

Смитон родился в Осторпе , Лидс , Англия. После обучения в Leeds Grammar School он присоединился к юридической фирме своего отца, но ушел, чтобы стать производителем математических инструментов (работая с Генри Хиндли ), разрабатывая, среди прочих инструментов, пирометр для изучения расширения материалов. В 1750 году его помещения находились в Большом турникете в Холборне. [4]

Джон Смитон, Джордж Ромни , 1779 (фрагмент), Национальная портретная галерея, Лондон

Он был избран членом Королевского общества в 1753 году и в 1759 году получил медаль Копли за свои исследования в области механики водяных колес и ветряных мельниц . [5] Его статья 1759 года «Экспериментальное исследование естественных сил воды и ветра для вращения мельниц и других машин, зависящих от кругового движения» [6] рассматривала взаимосвязь между давлением и скоростью для объектов, движущихся в воздухе (Смитон отметил, что таблица, делающая это, на самом деле была предоставлена ​​«моим другом мистером Раузом», «гениальным джентльменом из Харборо, Лестершир», и рассчитана на основе экспериментов Рауза), и его концепции впоследствии были развиты для разработки «коэффициента Смитона». [7] Эксперименты Смитона с водяным колесом проводились на модели небольшого масштаба, с помощью которой он тестировал различные конфигурации в течение семи лет. [8] Полученное в результате повышение эффективности гидроэнергетики способствовало промышленной революции . [ требуется ссылка ]

В период 1759–1782 годов он провел ряд дальнейших экспериментов и измерений на водяных колесах, что привело его к поддержке и отстаиванию теории vis viva немца Готфрида Лейбница , ранней формулировки закона сохранения энергии . Это привело его к конфликту с членами академического сообщества, которые отвергли теорию Лейбница, считая ее несовместимой с законом сохранения импульса сэра Исаака Ньютона . [ требуется ссылка ]

коэффициент Смитона

В своей работе 1759 года «Экспериментальное исследование естественных сил воды и ветра для вращения мельниц и других машин, зависящих от кругового движения» Смитон разработал концепции и данные, которые стали основой для коэффициента Смитона , [9] уравнения подъемной силы, используемого братьями Райт . Оно имеет вид: [10]

где:

это лифт
коэффициент Смитона (см. примечание ниже)
это скорость
это площадь в квадратных футах
- коэффициент подъемной силы (подъемная сила относительно сопротивления пластины той же площади)

Братья Райт с помощью аэродинамических труб определили , что значение коэффициента Смитона 0,005 [9] было неверным и должно было быть 0,0033. [11] В современном анализе коэффициент подъемной силы нормализуется динамическим давлением, а не коэффициентом Смитона.

Гражданское строительство

Маяк Смитона

Смитон сыграл важную роль в истории, повторном открытии и развитии современного цемента , определив требования к составу, необходимые для получения «гидравлических свойств» извести; работа, которая в конечном итоге привела к изобретению портландцемента . Портландцемент привел к возрождению бетона как современного строительного материала, во многом благодаря влиянию Смитона.

По рекомендации Королевского общества Смитон спроектировал третий маяк Эддистоун (1755–59). [12] Он был пионером в использовании « гидравлической извести » (вида раствора , который затвердевает под водой) и разработал технологию, включающую соединение гранитных блоков в форме ласточкиного хвоста при строительстве маяка.

Гранитный бюст работы Филипа Чатфилда в башне Смитона в Плимуте

Его маяк использовался до 1877 года, когда скала, лежащая в основе сооружения, начала разрушаться; он был разобран и частично перестроен в Плимут-Хоу , где он известен как Башня Смитона . [13] В 2020 году корнуоллский гранитный бюст Смитона работы Филиппа Чэтфилда, заказанный The Box, Плимут и профинансированный Trinity House , был установлен в фонарной камере башни перед ее повторным открытием. Бюст основан на гипсовом бюсте, подаренном Институтом инженеров-строителей примерно в 1980 году, но позже удаленном по соображениям безопасности. [14]

Поперечное сечение маяка Эддистоун, демонстрирующее метод соединения «ласточкин хвост»
Мост Перт через реку Тэй

Решив, что он хочет сосредоточиться на прибыльной области гражданского строительства, он приступил к выполнению обширной серии заказов, в том числе:

Затопленная гавань в Чарлстауне , Корнуолл

Смитон считается первым экспертом-свидетелем, выступившим в английском суде. Благодаря своему опыту в области инженерии, он был вызван для дачи показаний в суде по делу, связанному с заиливанием гавани в Уэллс-некст-зе-Си в Норфолке в 1782 году. [19] Он также выступал в качестве консультанта по катастрофическому 63-летнему проекту Новой гавани в Рай , разработанному для борьбы с заиливанием порта Уинчелси . Проект теперь неофициально известен как «Гавань Смитона», но, несмотря на название, его участие было ограниченным и имело место более чем через 30 лет после начала работ в гавани. [20] Он был закрыт в 1839 году. [21]

Инженер-механик

Используя свои навыки инженера-механика, он разработал водяной двигатель для Королевского ботанического сада в Кью в 1761 году и водяную мельницу в Олстоне , Камбрия, в 1767 году (некоторые приписывают ему изобретение чугунной оси для водяных колес ). В 1782 году он построил мельницу Chimney Mill в Spital Tongues в Ньюкасл-апон-Тайн , первую 5-крыльевую мельницу в Британии. Он также усовершенствовал атмосферный двигатель Томаса Ньюкомена , построив один на шахте Chacewater, Wheal Busy , в Корнуолле в 1775 году, который был одновременно высокоэффективным и самым мощным в то время. [22]

В 1789 году Смитон применил идею Дениса Папена , используя силовой насос для поддержания давления и свежего воздуха внутри водолазного колокола . [23] [24] Этот колокол, построенный для проекта моста Хексхэм , не был предназначен для подводных работ, но в 1790 году конструкция была обновлена, чтобы его можно было использовать под водой на волнорезе в гавани Рамсгейт. [24] Смитону также приписывают объяснение фундаментальных различий и преимуществ водяных колес с верхним и нижним ходом. Смитон экспериментировал с паровым двигателем Ньюкомена и внес заметные улучшения примерно в то время, когда Джеймс Уатт строил свои первые двигатели ( примерно  в конце 1770-х годов ). [25]

Наследие

Смитон умер после инсульта во время прогулки в саду своего семейного дома в Аусторпе и был похоронен в приходской церкви в Уиткирке , Западный Йоркшир. Его выжившие дочери воздвигли мемориал ему и его жене, который находится на стене алтаря церкви. [26] [27]

Из-за разрушения скалы под маяком Эддистоун необходимо было заменить конструкцию. Когда верхняя часть маяка Смитона (включавшая фонарь, склад, жилую и вахтенную комнату) собирались демонтировать, было предложено часть ее перевезти в Уиткирк и установить в качестве памятника ему. К сожалению, проект был признан слишком дорогим, так как, по оценкам, он обойдется примерно в 1800 фунтов стерлингов. [28]

Его высоко ценят другие инженеры, так как он внес вклад в Лунное общество и основал Общество инженеров-строителей в 1771 году. Он ввел термин «инженеры-строители», чтобы отличать их от военных инженеров, окончивших Королевскую военную академию в Вулидже . [2] Общество было предшественником Института инженеров-строителей , основанного в 1818 году и переименованного в Смитоновское общество инженеров-строителей в 1830 году. Среди его учеников были инженер-каналостроитель Уильям Джессоп и архитектор и инженер Бенджамин Латроб .

Новаторский коэффициент пропорциональности, описывающий давление, изменяющееся обратно пропорционально квадрату скорости при приложении к объектам, движущимся в воздухе, был назван коэффициентом Смитона в его честь. [9] Основываясь на его концепциях и данных, он был использован братьями Райт в их стремлении к первому успешному летательному аппарату тяжелее воздуха .

В период с 1860 по 1894 год на оборотной стороне старой пенни-монеты (позади Британии ) было изображено маяк Эддистоун в Смитоне. [27]

Смитон — один из шести инженеров-строителей, изображенных на витраже Стивенсона , разработанном Уильямом Уэйлсом и открытом в Вестминстерском аббатстве в 1862 году. [29] Мемориальный камень в память о самом Смитоне был открыт в аббатстве 7 ноября 1994 года Ноэлем Ордманом, президентом Общества инженеров-строителей Смитона . [30] [31]

Знаки на виадуке Джона Смитона

John Smeaton Academy , средняя школа в пригороде Лидса, прилегающая к поместью Pendas Fields около Austhorpe, названа в честь Смитона. Его также чтят в Университете Плимута , где факультет математики и технологий находится в здании, названном в его честь. Виадук на последнем этапе внутренней кольцевой дороги Лидса , открытый в 2008 году, был назван в его честь.

Смитон упоминается в песне « I Predict a Riot » (как символ более достойной и мирной эпохи в истории Лидса; и в качестве ссылки на Junior School House в гимназии Лидса, которую посещал солист Рики Уилсон) инди-рок-группы Kaiser Chiefs , которые являются уроженцами Лидса.

Работы

Смотрите также

Дальнейшее чтение

Ссылки

  1. ^ Ноулз, Элеанор. "Биография инженера: Джон Смитон". Engineering Timelines . Получено 31 января 2017 г.
  2. ^ ab Денни, Марк (2007). «Ingenium: пять машин, которые изменили мир». стр. 34. JHU Press.
  3. ^ Громикко, Ник и Шепард, Кентон. "История бетона". Международная ассоциация сертифицированных домашних инспекторов (InterNACHI) . Получено 8 января 2013 г.
  4. ^ Рич, Элиу, ред. (1866), Великие люди Великобритании , Д. Эпплтон, стр. 276
  5. ^ Ноулз, Элеанор. "Биография инженера: Джон Смитон, водяные колеса и мельницы". Engineering Timelines . Получено 31 января 2017 г.
  6. ↑ Смитон, г-н Дж. (1759). «Экспериментальное исследование естественных сил воды и ветра, приводящих в движение мельницы и другие машины, зависящие от кругового движения». Philosophical Transactions of the Royal Society . 51 : 100–174. doi : 10.1098/rstl.1759.0019 .
  7. ^ "Столетие полета: коэффициент Смитона". centennialofflight.net . Получено 31 мая 2010 г.
  8. ^ Розен, Уильям (2012). Самая мощная идея в мире: история пара, промышленности и изобретения . Издательство Чикагского университета. стр. 127. ISBN 978-0226726342.
  9. ^ abc "Коэффициент Смитона". www.centennialofflight.net .
  10. ^ "Уравнение подъемной силы начала 1900-х годов". Wright.nasa.gov. 25 марта 2010 г. Архивировано из оригинала 27 мая 2010 г. Получено 31 мая 2010 г.
  11. ^ Додсон, М. Г. (2005). «Историческое и прикладное аэродинамическое исследование программы испытаний в аэродинамической трубе братьев Райт и ее применение для успешного пилотируемого полета». Технический отчет Военно-морской академии США . USNA-334. Архивировано из оригинала 14 мая 2009 года . Получено 17 марта 2009 года .{{cite journal}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  12. ^ "Маяк Эддистоун, подконструкция башни Смитон". Инжиниринговые хронологии . Получено 31 января 2017 г.
  13. ^ "Маяк Эддистоун, башня Смитон (перемещена)". Хронология проектирования . Получено 31 января 2017 г.
  14. ^ Олдфилд, Эдвард. «Из башни Смитона выглядывает гигантское новое гранитное лицо» . Получено 16 мая 2024 г.
  15. ^ "Бифф Вернон: "Виадук Смитона"". Biffvernon.freeserve.co.uk. Архивировано из оригинала 21 января 2010 года . Получено 31 мая 2010 года .
  16. ^ "Geograph Photo". Geograph.org.uk. 10 марта 2006 г. Получено 31 мая 2010 г.
  17. ^ «Гринвичская больница плавильного завода в Лэнгли, Нортумберленд, 1768–1780» Ф. Дж. Монкхауса, Труды Института горного дела и металлургии, т. 49, 1940. Это зарегистрированный древний памятник, архивированный 5 декабря 2014 года в Wayback Machine .
  18. ^ "Архивы Бедфордшира". 20 июня 2019 г.
  19. ^ "Smeaton's Harbour - Rye Castle Museum". www.ryemuseum.co.uk . Архивировано из оригинала 2 июля 2018 года . Получено 8 сентября 2018 года .
  20. ↑ Сайт музея Рай. Архивировано 26 июля 2011 г. на Wayback Machine.
  21. ^ "Smeaton's Harbour – Rye's Own Magazine". ryesown.co.uk . Получено 8 сентября 2018 г. .
  22. ^ Скемптон, AW "Смитон, Джон". Оксфордский национальный биографический словарь (онлайн-ред.). Oxford University Press. doi :10.1093/ref:odnb/25746. (Требуется подписка или членство в публичной библиотеке Великобритании.)
  23. ^ Дэвис, Р. Х. (1955). Глубокие погружения и подводные операции (6-е изд.). Толворт, Сурбитон, Суррей: Siebe Gorman & Company Ltd. стр. 693.
  24. ^ ab Acott, C. (1999). "Краткая история дайвинга и декомпрессионной болезни". Журнал Южно-Тихоокеанского общества подводной медицины . 29 (2). ISSN  0813-1988. OCLC  16986801. Архивировано из оригинала 27 июня 2008 г. Получено 17 марта 2009 г.{{cite journal}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  25. ^ Джон Смитон - Хронология инжиниринга. Архивировано 7 марта 2012 г. на Wayback Machine.
  26. ^ "Smeaton Memorial". Архивировано из оригинала 30 октября 2020 года . Получено 2 июля 2020 года .
  27. ^ ab "Джон Смитон - Церковь Святой Марии" . Получено 2 июля 2020 г. .
  28. ^ Кирк, Джордж Э. (1935). История приходской церкви Святой Марии, Уиткирк, Лидс . Джон Уайтхед и сын. стр. 126.
  29. ^ "Вестминстерское аббатство – Роберт Стивенсон" . Получено 26 июня 2015 г.
  30. ^ "Вестминстерское аббатство – Джон Смитон" . Получено 26 июня 2015 г.
  31. ^ «Гражданская честь». The Times . 7 ноября 1994 г. стр. 16. ISSN  0140-0460.
  32. ^ «Рассказ о здании и описание конструкции маяка Эдистоун с камнем: | Книги | Коллекция RA | Королевская академия искусств». www.royalacademy.org.uk . Получено 9 октября 2022 г. .

Внешние ссылки