Фрэнк Джулиан Спраг (25 июля 1857 г. – 25 октября 1934 г.) был американским изобретателем, который внес вклад в разработку электродвигателя , электрических железных дорог и электрических лифтов . Его вклад был особенно важен в содействии развитию городов за счет увеличения разумных размеров городов (за счет улучшения транспорта) и за счет большей концентрации бизнеса в коммерческих секторах (за счет использования электрических лифтов в небоскребах ). [1] Он стал известен как «отец электрической тяги». Демонстрируя способности к науке и математике, Спраг получил назначение в Военно-морскую академию США в 1874 году и, после окончания в 1878 году и двух лет в море, ушел в отставку, чтобы продолжить свою карьеру в области электротехники. [2]
Спраг родился в Милфорде, штат Коннектикут , в 1857 году в семье Дэвида Каммингса Спрага и Фрэнсис Джулии Кинг Спраг, школьной учительницы [3] : 79 Его мать умерла, когда ему было десять лет, и отец отправил его жить к тете в Нью-Йорк. Он учился в средней школе Друри в Норт-Адамсе, штат Массачусетс , и преуспел в математике. После окончания средней школы Спраг отправился в Спрингфилд, штат Массачусетс , чтобы сдать вступительный экзамен в Вест-Пойнт , но каким-то образом неожиданно оказался на четырехдневном вступительном экзамене в Военно-морскую академию США в Аннаполисе, штат Мэриленд . [4] Он набрал наивысший балл (экзамен сдавали двенадцать других), и для поступления в школу ему нужно было занять денег. Местный подрядчик и банк одолжили ему четыре тысячи долларов, и он отправился в Мэриленд. [3] [ нужна страница ] Там он окончил учёбу седьмым (из тридцати шести) в классе 1878 года. [5]
Он был назначен прапорщиком в ВМС США . Во время своей последующей военно-морской службы он сначала служил на USS Richmond , затем на USS Minnesota . [6] : 95 Находясь в Азии, Спраг писал рассказы, которые он отправлял в Boston Herald . [3] [ нужна страница ] Пока его корабль находился в Ньюпорте, Род-Айленд , в 1881 году, Спраг изобрел перевернутый тип динамо . После того, как его перевели на USS Lancaster , флагман Европейской эскадры, он установил первую электрическую систему звонка на корабле ВМС США. Спраг взял отпуск, чтобы посетить Международную выставку электричества 1881 года в Париже и выставку Crystal Palace в Сиденхэме , Англия, в 1882 году, где он был в жюри наград за газовые двигатели, динамо-машины и лампы.
В 1883 году Эдвард Х. Джонсон , деловой партнер Томаса Эдисона , убедил Спрага уйти в отставку с военно-морской службы, чтобы работать на Эдисона. [3] : 81 Спраг, начинавший с зарплаты в 2500 долларов, не был доволен ни своей зарплатой, ни своими заданиями. Спраг хотел сосредоточиться на двигателях, в то время как двигатели наводили тоску на Эдисона, который был поглощен созданием своего освещения накаливания. Эдисон послал Спрага управлять строительными отделами, где Эдисон построил центральные электростанции для своих систем освещения в Санбери, штат Пенсильвания , и Броктоне, штат Массачусетс . [3] : 85
Спраг выполнил важную работу для Эдисона, включая корректировку системы электросетей и фидеров Эдисона для распределения электроэнергии на центральной станции.
В 1884 году он решил, что его интересы в использовании электричества лежат в другом месте, и он покинул Эдисона, чтобы основать компанию Sprague Electric Railway & Motor Company. [6] : 96
К 1886 году компания Спрага представила два важных изобретения: двигатель с постоянной скоростью, не дающий искр с фиксированными щетками, и рекуперативное торможение [6] : 96 метод торможения, который использует приводной двигатель для возврата энергии в основную систему питания. Его двигатель был первым, который поддерживал постоянную скорость при переменной нагрузке. Он сразу же стал популярным и был одобрен Эдисоном как единственный доступный практичный электродвигатель. Его система рекуперативного торможения сыграла важную роль в разработке электропоезда и электрического лифта.
Изобретения Спрага включали несколько усовершенствований конструкций систем электрических трамваев, собирающих электроэнергию с воздушных линий . [7] Он улучшил конструкции подпружиненного троллейбусного столба , разработанного в 1885 году Чарльзом Ван Депоэлем , разработал значительно улучшенное крепление для двигателей трамвая и улучшенные конструкции передач, [7] и доказал, что рекуперативное торможение было практичным. После тестирования своей троллейбусной системы в конце 1887 и начале 1888 года Спраг установил первую успешную большую электрическую трамвайную железную дорогу — Richmond Union Passenger Railway в Ричмонде, штат Вирджиния , которая начала пассажирские перевозки 2 февраля 1888 года. [4] Долгое время являясь препятствием для транспортировки, холмы Ричмонда имели уклоны более 10% и были отличным испытательным полигоном для принятия его новой технологии в других городах, в отличие от канатных дорог , которые в то время поднимались по самым крутым склонам Ноб-Хилл в Сан-Франциско .
Летом 1888 года Генри М. Уитни из West End Street Railway в Бостоне стал свидетелем одновременного запуска нескольких трамваев на одном источнике питания и подписался на переоборудование. [8] : 10 К январю 1889 года в Бостоне появились первые электрические трамваи — которые стали первыми в Америке, прошедшими под землей, примерно восемь лет спустя, как метро Tremont Street [9] — и которые стали настолько популярными и примечательными, что поэт Оливер Уэнделл Холмс сочинил стихотворение о новой технологии троллейбусных столбов и искровом контактном башмаке на его вершине: [8] : 10
- С тех пор на многих автомобилях вы увидите
- Метла самая простая из всех возможных;
- На каждой палке верхом сидит ведьма.
- Веревка, которую вы видите на ее ноге, привязана.
В течение года электроэнергия начала заменять более дорогие конки во многих городах. К 1889 году 110 электрических железных дорог, включающих оборудование Спрага, были начаты или запланированы на нескольких континентах. В 1890 году Эдисон, который производил большую часть оборудования Спрага, выкупил его , и Спраг обратил свое внимание на электрические лифты. Однако он продолжал интересоваться использованием электричества для городского транспорта и предложил крупное расширение лондонского метро в 1901 году. [10]
Система электроснабжения Спрага имела большое преимущество по сравнению с первыми двухполюсными U-образными воздушными линиями, которые ежедневно использовались с 1883 года на трамваях в Медлинге и Хинтербрюле .
При электрификации трамваев Ричмонда возросшая вместимость и скорость пассажиров дали Спрагу идею, что аналогичные результаты могут быть достигнуты в вертикальном транспорте — электрических лифтах . Он увидел, что увеличение вместимости шахт лифтов не только сэкономит время пассажиров, но и увеличит доходы высотных зданий, поскольку высота ограничена общей площадью пола, занимаемой в шахтах медленными лифтами с гидравлическим приводом.
В 1892 году Спраг основал компанию Sprague Electric Elevator Company. [11] Работая с Чарльзом Р. Праттом, он разработал электрический лифт Sprague-Pratt, первый из которых был установлен в здании Почтового телеграфа в 1894 году. [12] Компания разработала управление полом, автоматические лифты, управление ускорением безопасности кабины и ряд грузовых лифтов. Лифт Sprague-Pratt работал быстрее и с большими грузами, чем гидравлические или паровые лифты, и по всему миру было установлено 584 лифта. Спраг продал свою компанию компании Otis Elevator Company в 1895 году.
Опыт Спрага с электрическими лифтами привел его к разработке многосекционной системы работы электрической железной дороги, которая ускорила развитие электрической тяги . В многосекционной системе каждый вагон поезда несет электрические тяговые двигатели. С помощью реле, питаемых проводами поездной магистрали, машинист (или машинист ) командует всеми тяговыми двигателями в поезде действовать совместно. Для более легких поездов нет необходимости в локомотивах , поэтому каждый вагон в поезде может приносить доход. Там, где используются локомотивы, один человек может управлять всеми из них.
Первый заказ Спрага на многосекционные поезда был от South Side Elevated Railroad (первой из нескольких надземных железных дорог, известных местным жителям как "L" ) в Чикаго, Иллинойс . За этим успехом быстро последовали крупные многосекционные контракты в Бруклине, Нью-Йорк , и Бостоне, Массачусетс .
С 1896 по 1900 год Спраг служил в Комиссии по электрификации терминалов Нью-Йоркской центральной железной дороги , включая Центральный вокзал в Нью-Йорке , где он разработал систему автоматического управления поездами для обеспечения соответствия сигналам на путях. Он основал Sprague Safety Control & Signal Corporation для разработки и строительства этой системы. Вместе с Уильямом Дж. Вилгусом он разработал систему нижнего контакта третьего рельса Вилгуса-Спрага , используемую на железных дорогах, ведущих к Центральному вокзалу. [13]
Во время Первой мировой войны Спраг служил в Военно-морском консультативном совете. Затем, в 1920-х годах, он разработал метод безопасной эксплуатации двух независимых лифтов, местного и скоростного, в одной шахте, чтобы сэкономить площадь пола. Он продал эту систему вместе с системами для активации систем безопасности кабины лифта, когда ускорение или скорость становились слишком большими, компании Westinghouse Company .
Разработки Спрага в области электрической тяги позволили городам расти, в то время как его изобретение лифта позволило увеличить концентрацию в их коммерческих частях и увеличило прибыльность коммерческих зданий. Изобретения Спрага сделали возможными современные системы легкорельсового транспорта и скоростного транзита , которые и сегодня функционируют по тем же принципам.
Знаменитый подвижной состав Sprague-Thomson парижского метрополитена , использовавшийся с 1908 по 1983 год, до сих пор называют les rames Sprague (« поезда Sprague »).
Двигатели Спрага использовались даже в Сиднейской гавани в Австралии. Электродвигатель Lundell мощностью пять лошадиных сил, использовавшийся на верфи острова Кокату между 1900 и 1980 годами, сейчас находится в коллекции Национального музея Австралии в Канберре . [14]
,_D.R.B._Owens,_J_(2287c3af58e542258439dd02790c0303).jpg/1280px-thumbnail.jpg)
Спраг был награжден золотой медалью в Париже на Международной выставке электричества в 1889 году [15], главным призом на выставке Louisiana Purchase в 1904 году [15], медалью Эллиотта Крессона в 1904 году [15] и медалью Эдисона Американского института инженеров-электриков (ныне Институт инженеров по электротехнике и электронике ) за «выдающиеся достижения в области электротехнической науки, техники и искусств, проявившиеся в его вкладе в эти области» в 1910 году [1].
Кроме того, в 1921 году он получил медаль Франклина , а в 1935 году был посмертно награжден Золотой медалью Джона Фрица . [15]
Спраг был дважды женат, сначала на Мэри Китинг, [ необходимо разъяснение ], а затем на Харриет Чепмен Джонс. [1] У Фрэнка и Мэри был один сын, Фрэнк Десмонд. [ кто? ] [16] У Фрэнка и Харриет было два сына и дочь: Роберт К. Спраг (также изобретатель), Джулиан К. и Фрэнсис А. [17] [ необходима цитата ] Вспоминая своего отца, Роберт писал в 1935 году:
Всю свою жизнь и до последнего дня Фрэнк Спраг обладал колоссальной работоспособностью... И однажды решившись на новое изобретение или новое направление работы, он был неутомим и всегда стремился к совершенствованию. У него был блестяще живой ум, и он был нетерпим к любому половинчатому компромиссу. Его интерес к работе никогда не ослабевал; всего за несколько часов до конца он попросил принести ему к постели недавно разработанную модель его последнего изобретения. [ Эта цитата нуждается в цитате ]
Спраг умер 25 октября 1934 года. [1] Он был похоронен со всеми почестями ВМС США на Арлингтонском национальном кладбище в Вирджинии. [1] [18] Его жена Харриет была похоронена вместе с ним после ее смерти в 1969 году. После смерти Спрага Харриет передала значительную часть материалов из своей коллекции Нью-Йоркской публичной библиотеке , где они и сегодня доступны публике через отдел редких книг. [19] Другие документы, включая шесть томов поздравительных писем и фотографий, подаренных Спрагу по случаю его 75-летия, хранятся в библиотеке Чапина, колледж Уильямса . [20]
В 1959 году Харриет Спраг пожертвовала средства на строительство здания Sprague Building в музее трамвая Shore Line в Ист-Хейвене, штат Коннектикут , недалеко от дома детства Спраг в Милфорде. Музей является старейшим действующим музеем трамваев в Соединенных Штатах и имеет одну из крупнейших коллекций артефактов трамваев в Соединенных Штатах.
Сын Фрэнка Роберт С. Спраг впоследствии основал и возглавил компанию Sprague Electric Company в качестве ее президента (1926–1953) и генерального директора (1953–1987). На пике своей деятельности Sprague Electric нанимала 12 000 человек по всему миру, имея заводы в Шотландии, Франции, Италии и Японии, а также несколько филиалов в Соединенных Штатах, став ведущим производителем конденсаторов и других электронных компонентов. Sprague Electric в конечном итоге была приобретена General Cable в 1979 году, а затем Vishay Intertechnology в 1992 году. [21]
Внук Фрэнка и Харриет, Питер Спраг, предприниматель, стал генеральным директором National Semiconductor (1965–1995).
В 1999 году внуки Джон Л. Спраг и Питер Спраг перерезали ленточку и запустили двигатель Спрага 1884 года на новой выставке в Музее трамвая Shore Line , где постоянная экспозиция «Фрэнк Дж. Спраг: изобретатель, ученый, инженер» рассказывает историю о роли «отца электрической тяги» и роли электричества в росте городов.
В 2012 году Музей трамваев Пенсильвании взял к себе бездомного кота и назвал его в честь Спрага: Фрэнк — кот-тележка. [22]
В 2017 году Спраг стал героем эпизода 29-го сезона документального сериала American Experience , который транслировался на телеканале PBS . Под названием The Race Underground он частично рассказывал о начале трамвайной сети MBTA в районе Бостона и описывал Спрага как «забытого героя американского метро». [23]
Инженеры-электрики по всей стране знали о том, что происходило в Бостоне, включая членов AlEE. В Справочнике AlEE 1900 года сообщалось, что на Генеральном собрании 1890 года, состоявшемся в Бостоне, была проведена экскурсия по объектам Вест-Энда. Секретарь в то время писал: "Это была самая обширная система электрических железных дорог, предложенная тогда, и каждый объект был предоставлен для тщательного осмотра, что оказалось одним из самых интересных". Удивительно, но проект продвигался очень быстро, без колебаний или фальстартов. Каждая линия компании была перестроена, электрифицирована, а затем введена в эксплуатацию. Последняя лошадь была окончательно выведена из эксплуатации где-то в 1897 году.
