Сэр Уильям Фейрберн, 1-й баронет Ардвика Bt FRS (19 февраля 1789 – 18 августа 1874) был шотландским инженером-строителем , инженером-конструктором и судостроителем. В 1854 году он стал преемником Джорджа Стефенсона и Роберта Стефенсона , став третьим президентом Института инженеров-механиков . [2]
Родившийся в Келсо в семье местного фермера , Фейрберн рано проявил способности к механике и работал учеником слесаря в Ньюкасл -апон-Тайн, где подружился с молодым Джорджем Стефенсоном . В 1813 году он переехал в Манчестер, чтобы работать на Адама Паркинсона и Томаса Хьюза . В 1817 году он вместе с Джеймсом Лилли основал свой бизнес по производству мельничных машин под названием Fairbairn and Lillie Engine Makers .
Фэрберн был вечным учеником и присоединился к Институту гражданских инженеров в 1830 году. В 1820-х и 30-х годах он и Итон Ходжкинсон провели поиск оптимального поперечного сечения для железных балок . Например, они спроектировали мост через Уотер-стрит для Ливерпульско-Манчестерской железной дороги , который открылся в 1830 году. В 1840-х годах, когда Роберт Стефенсон , сын его молодого друга Джорджа, пытался разработать способ пересечения пролива Менай , он нанял Фэрберна и Ходжкинсона в качестве консультантов. Именно Фэрберн придумал идею прямоугольной трубы или коробчатой балки для перекрытия большого промежутка между Англси и Северным Уэльсом . Он провел множество испытаний прототипов на своей верфи Миллуолл и на месте моста, показывая, как должна быть построена такая труба. Впервые конструкция была использована на более коротком участке в Конвее , а затем на гораздо большем мосту Британия . Трубчатый мост в конечном итоге оказался слишком дорогой концепцией для широкого использования из-за огромной массы и стоимости необходимого кованого железа . Сам Фейрберн разработал желобчатые мосты из кованого железа, в которых использовались некоторые из идей, разработанных им в трубчатом мосту.
Когда хлопковая промышленность пришла в упадок , Фэрберн диверсифицировался в производство котлов для локомотивов и в судостроение . Рассматривая корабль как плавающую трубчатую балку, он критиковал существующие стандарты проектирования, продиктованные Lloyd's of London .
Фэрберн и Лилли построили железный колесный пароход Lord Dundas в Манчестере в 1830 году. Трудности, с которыми пришлось столкнуться при строительстве железных судов в таком удаленном от моря городе, как Манчестер, привели к перемещению этой отрасли бизнеса в Миллуолл , Лондон, в 1834–1835 годах. Здесь Фэрберн построил более восьмидесяти судов, включая Pottinger водоизмещением 1250 тонн для Peninsular and Oriental Company ; HMS Megaera и другие суда для британского правительства, а также многие другие, представив железное судостроение на реке Темзе . В 1848 году он ушел из этой отрасли своего бизнеса. [3]
При проектировании моста Британия и железнодорожного моста Конви Фэрберн использовал свой опыт строительства судов с железным корпусом .
Фэрберн начал строить железнодорожные локомотивы в 1839 году с проекта 0-4-0 для железной дороги Манчестера и Болтона . К 1862 году компания построила более 400 в Миллуолле для таких компаний, как Great Western Railway и London and North Western Railway . Однако, поскольку завод не имел железнодорожного доступа, все локомотивы приходилось перевозить по дороге. [4]
В 1844 году Фэрберн разработал котел Ланкашира . В 1861 году по просьбе парламента Великобритании он провел раннее исследование усталости металла , поднимая и опуская груз массой 3 тонны на цилиндр из кованого железа 3 000 000 раз, прежде чем он сломался , и показал, что для такого эффекта необходима статическая нагрузка в 12 тонн .
Он экспериментировал со стеклянными цилиндрами и смог показать, что кольцевое напряжение в стенке вдвое превышало продольное напряжение . Когда цилиндрический котел выходил из строя, он обычно трескался по всей длине из-за высокого кольцевого напряжения в стенке.
Это знание того, как кольцевое напряжение увеличивается с диаметром, и как напряжения не зависят от длины барабана, привело к изобретению им котла Фейрберна-Били и его пятитрубных котлов , где одна оболочка большого диаметра была заменена несколькими меньшими и менее напряженными оболочками. В конечном итоге это привело к почти всеобщему принятию водотрубных котлов с небольшими трубами для высоких давлений, заменив старые конструкции с жаровыми трубами.
Фэрберн был одним из первых инженеров, проводивших систематические исследования разрушений конструкций, включая обрушение текстильных фабрик и взрывы котлов . Его отчет о обрушении фабрики в Олдхэме показал плохие методы проектирования, используемые архитекторами при указании чугунных балок для поддержки сильно нагруженных полов, например. В другом отчете он осудил использование ферменных чугунных балок и посоветовал Роберту Стефенсону не использовать эту концепцию при строительстве моста через реку Ди в Честере в 1846 году. Мост рухнул в мае 1847 года, в результате чего погибли 5 человек, которые были пассажирами местного поезда, проезжавшего по конструкции в то время. Катастрофа на мосту Ди вызвала обеспокоенность по поводу целостности многих других железнодорожных мостов, которые уже построены или должны были быть построены на железнодорожной сети.
Фейрберн провел некоторые из первых серьезных исследований эффектов повторной нагрузки на кованые и чугунные балки, показав, что разрушение может происходить из-за роста трещин из зарождающихся дефектов, проблема, которая теперь известна как усталость . Он построил крупномасштабную испытательную аппаратуру для исследований и частично финансировался Советом по торговле .
Он также проводил эксперименты на стеклянных цилиндрах под давлением и смог показать, что наибольшее напряжение в стенке возникает вокруг диаметра. Оно известно как кольцевое напряжение и в два раза превышает значение продольного напряжения, которое возникает по длине цилиндра. Точное значение зависит только от толщины стенки и внутреннего давления. Его работа была опубликована в Трудах Королевского общества и оказала большую помощь в анализе отказов паровых котлов и труб. В 1854 году он основал Манчестерскую ассоциацию пользователей пара , которая быстро стала признанной организацией, устанавливающей национальные стандарты для паровых котлов высокого давления. [5] Как «Технический комитет объединенных офисов» британских страховщиков, MSUA остается национальным органом сертификации. [6] [7]
Фейрберн — один из нескольких выдающихся инженеров, похороненных на кладбище церкви Святой Марии в Прествиче . Число людей, присутствовавших на его похоронах, оценивалось от 50 000 до 70 000. [15]
Медиа, связанные с Уильямом Фейрберном на Wikimedia Commons
