Сэр Чарльз Эдвард Инглис , OBE , FRS ( / ˈ ɪ ŋ ɡ əl z / ; [1] 31 июля 1875 – 19 апреля 1952) был британским инженером-строителем . Сын врача, он получил образование в колледже Челтнем и выиграл стипендию в Королевском колледже в Кембридже , где он позже построил карьеру в качестве академика. Инглис провел два года в инженерной фирме, которой управлял Джон Вулф-Барри, прежде чем он вернулся в Королевский колледж в качестве лектора. Работая с профессорами Джеймсом Альфредом Юингом и Бертрамом Хопкинсоном , он провел несколько важных исследований влияния вибрации на конструкции и дефектов на прочность листовой стали.
Инглис служил в Королевских инженерах во время Первой мировой войны и изобрел мост Инглиса, многоразовую стальную мостовую систему — предшественника более известного моста Бейли Второй мировой войны. В 1916 году он был назначен ответственным за проектирование и поставку мостов в Военном министерстве и вместе с Жиффаром Ле Кеном Мартелем стал пионером в использовании временных мостов с танками. Инглис ушел с военной службы в 1919 году и был назначен офицером Ордена Британской империи . После войны он вернулся в Кембриджский университет в качестве профессора и главы инженерного факультета . Под его руководством факультет стал крупнейшим в университете и одной из самых уважаемых инженерных школ в мире. Инглис ушел с факультета в 1943 году.
Инглис был связан с Институтом военно-морских архитекторов , Институтом гражданских инженеров , Институтом инженеров-механиков , Институтом инженеров-строителей , Институтом инженеров-гидротехников и Британской ассоциацией гидротехнических сооружений; он заседал в нескольких их советах и был избран президентом Института гражданских инженеров на сессию 1941–42 годов. Он также был членом Королевского общества . Инглис заседал в комиссии по расследованию потери дирижабля R101 и был председателем комитета по модернизации железных дорог Министерства военного транспорта в 1946 году. Получив рыцарское звание в 1945 году, он провел последние годы жизни, разрабатывая свои теории об образовании инженеров и написал учебник по прикладной механике . Его называют величайшим учителем инженерии своего времени, и в его честь названо здание в Кембриджском университете.
Чарльз Инглис был вторым сыном доктора Александра Инглиса ( врача общей практики в Вустере ) и его первой жены Флоренс, дочери владельца газеты Джона Фредерика Фини . [2] Его старшим братом был историк Джон Александр Инглис, член Королевского совета по строевой подготовке. [3] Их отец, Александр Инглис, родился в Шотландии в респектабельной семье — его дед, Джон Инглис , был адмиралом Королевского флота и капитаном HMS Belliqueux в битве при Кампердауне в 1797 году. [4]
Чарльз Инглис родился 31 июля 1875 года. Никто не ожидал, что он выживет, и его поспешно крестили в гостиной отца; его мать умерла от осложнений одиннадцать дней спустя. [4] Его семья переехала в Челтнем, и Инглис учился в колледже Челтнема с 1889 по 1894 год. На последнем курсе он был избран старостой и получил стипендию на изучение математических трипосов в Королевском колледже Кембриджа . [5] [6] Инглис был 22-м учеником [nb 1] , когда он получил степень бакалавра искусств в 1897 году; он оставался там на четвертый год, получив диплом с отличием по механическим наукам. [6] [8] Инглис был заядлым спортсменом и любил бег на длинные дистанции, ходьбу, альпинизм и парусный спорт. В Кембридже он почти получил синюю награду за бег на длинные дистанции, но был вынужден сняться с важного забега из-за растяжения мышцы. [5] Он также был поклонником команды Кембриджского университета по регби , наблюдая за их матчами на стадионе «Грейндж Роуд» . [9]
После окончания университета Инглис начал работать учеником в строительной фирме John Wolfe-Barry & Partners . [2] [5] Он работал чертежником в конструкторском бюро в течение нескольких месяцев, прежде чем его перевели к Александру Гиббу , который был постоянным инженером на расширении Metropolitan District Railway между Уайтчепелом и Боу . [2] [5] Инглис отвечал за проектирование и надзор за всеми тринадцатью мостами на маршруте. [2] [8] [10] Именно в это время он начал изучать вибрацию и ее воздействие на материалы, в частности на мосты, на протяжении всей своей жизни. [2]
В 1901 году Инглис стал членом Королевского колледжа после написания диссертации под названием «Балансировка двигателей» , первой общей трактовки предмета , который становился все более важным из-за растущих скоростей локомотивов. [2] [10] В том же году он получил степень магистра гуманитарных наук и был принят в качестве ассоциированного члена Института гражданских инженеров (ICE) после того, как выиграл премию Миллера за свою студенческую работу « Геометрические методы исследования механических проблем» . [2] [6] [11] Инглис оставил свою работу в Вулф-Барри, завершив два года своего пятилетнего ученичества, чтобы вернуться в Королевский колледж и стать ассистентом Джеймса Альфреда Юинга , профессора механизмов и прикладной механики. [2] [6] [12] Инглис сохранил свой интерес к балансировке двигателя и 16 апреля 1902 года подал заявку на патент США на усовершенствованный двигатель с цилиндрами , установленными вплотную друг к другу, чтобы уравновесить силы, действующие между ними. [13]
Профессор Юинг покинул университет в 1903 году, чтобы стать первым директором военно-морского образования в Адмиралтействе , но Инглис остался; он был назначен университетским демонстратором по механизму профессором Бертрамом Хопкинсоном , преемником Юинга, и работал с ним над изучением эффектов вибрации. [2] [6] [10] Инглис был повышен до преподавателя машиностроения в 1908 году. [6] Хопкинсон признал академические способности Инглиса и назначил его на самую большую преподавательскую нагрузку из всех сотрудников, охватывающую статику, динамику, теорию структурной инженерии, материаловедение, черчение, балансировку двигателя и проектирование стальных балок и железобетона. [8] Инглис позже вспоминал, что если он хотел узнать больше о предмете, то он добровольно предлагал себя в качестве преподавателя курса по нему. [14] С 1911 года Инглис занялся гидротехническим строительством и входил в совет директоров Cambridge University and Town Waterworks Company , занимая должность заместителя председателя с 1924 по 1928 год и председателя с 1928 по 1952 год. [15]
Инглис проводил исследования проблемы разрушения металлических пластин корпусов кораблей и заметил, что отверстия для заклепок вдоль пути трещины часто деформировались в эллиптическую форму. [16] Это явление побудило его исследовать увеличение напряжения, вызванного на краях эллиптического дефекта; в 1913 году он опубликовал статью о своих теориях, которая была описана как его самый важный вклад в инженерию и первая серьезная современная работа по разрушению материалов. [17] [18] [19] Алан Арнольд Гриффит позже использовал статью Инглиса для своей работы о кажущемся несоответствии между расчетной и фактической прочностью материалов . [2] Статья Инглиса 1913 года цитировалась примерно в 1200 последующих работах. [20]
Инглис женился на Элеоноре Моффат, дочери подполковника Герберта Моффата из Южного Уэльса , в 1901 году, познакомившись на отдыхе в Швейцарии. [10] Они жили в Мейтленд-Хаусе, Кембридж , до 1904 года, когда Инглис построил дом, который он назвал Боллс-Гроув, в соседнем Гранчестере , где родились его две дочери, и семья жила до 1925 года. [2] [10] Позже они переехали на Лэтэм-роуд, 10, который Инглис переименовал в Ниддрис в честь первого известного адреса своих предков в Эдинбурге. [10]
Инглис был связан с Корпусом подготовки офицеров Кембриджского университета (CUOTC), получив звание второго лейтенанта 24 мая 1909 года. [21] Он служил в инженерном отряде CUOTC и заметил, что когда подразделение было развернуто в полевые дни с остальной частью сил, у него часто было мало дел. [8] Чтобы исправить это, Инглис спроектировал многоразовый стальной мост, намереваясь, чтобы подразделение могло возвести и разобрать его за один день. [8] Армейский генерал, инспектировавший подразделение, заметил его проект и дал совет: «Если вы что-то делаете для армии, делайте это просто — никаких сложных приспособлений». [2] [8] После начала Первой мировой войны в 1914 году Инглис добровольно пошел на действительную службу в британскую армию и был официально числится помощником инструктора в Школе военной инженерии с временным званием лейтенанта . [22] Армия проявила интерес к проекту моста Инглиса; он был одобрен для использования группой армейских офицеров, в которую входил генерал, первым прокомментировавший проект, которому Инглис сказал: «Я надеюсь, сэр, вы увидите, что я воспользовался вашим советом». [8] Проект оставался на вооружении британской армии до тех пор, пока во время Второй мировой войны не был введен в эксплуатацию мост Бейли с большей пропускной способностью . [23] [24]
Мост Инглиса был спроектирован таким образом, чтобы все его компоненты могли быть перемещены только рабочей силой; более того, его можно было возвести с помощью небольшого количества инструментов за короткий промежуток времени — отряд из 40 саперов мог возвести мост длиной 60 футов (18 м) за 12 часов. [24] Конструкция состояла из ряда 15-футовых (4,6 м) ферменных пролетов Уоррена , изготовленных из трубчатых стальных секций, с максимальным пролетом в шесть пролетов (90 футов или 27 метров). [24] Конструкция претерпела три изменения: в Mark II трубы переменной длины оригинальной конструкции были заменены на трубы одинаковой длины, а во время Второй мировой войны в Mark III использовалась более прочная сталь, но меньший диаметр труб, что увеличило грузоподъемность до 26 длинных тонн (26 т). [23] [24] В дополнение к своему проекту моста, во время войны он разработал похожую трубчатую смотровую башню Inglis. [11] Инглис получил патент США на свой мост 25 апреля 1916 года, а на тип соединений, используемых в нем, — 26 июня 1917 года. [25] [26]
В 1916 году Инглис был назначен ответственным за проектирование и поставку мостов в Военном министерстве, в этой роли он был сторонником более широкого использования балочных мостов в военных целях. [17] [27] [28] Именно Инглис первым доказал армии, что тяжелые компоненты, необходимые для балочных мостов, не мешают их быстрой сборке в полевых условиях. [17] Это привело к более широкому использованию таких мостов, в частности моста Инглиса, для танков позже в войне. [17] Он получил повышение до звания капитана в Общем списке офицеров 6 мая 1916 года и стал штабс-капитаном, прикрепленным к Военному министерству 26 июня 1917 года. [29] [30] Он был повышен до звания майора в рамках почестей в честь дня рождения короля 3 июня 1918 года и позже в том же году работал с Жиффаром Ле Кеном Мартелем над разработкой некоторых из самых первых мостоукладочных танков . [31] [32] Инглис уволился из армии 9 марта 1919 года, получив за свою военную службу звание офицера Ордена Британской империи . [2] [33]
Инглис вернулся в Кембридж в 1918 году и был назначен профессором механики и прикладной механики (переименованной в механические науки в 1934 году). [2] [34] 25 марта 1919 года он был выбран на должность главы инженерного факультета Кембриджского университета в качестве преемника Хопкинсона, который погиб в авиакатастрофе годом ранее. [2] Хотя он не внес радикальных изменений, подобных тем, что произошли при его предшественниках, под руководством Инглиса факультет стал крупнейшим в университете и одной из лучших инженерных школ в мире. [2] Он отвечал за расширение факультета для удовлетворения возросшего послевоенного спроса на инженеров и за переезд из его традиционного дома на Фри-Скул-лейн . [35] Инглис приобрел для своего отделения дом Скрупа площадью 4 акра (1,6 га) на улице Трампингтон и к 1923 году построил на этом месте лабораторию площадью 50 000 квадратных футов (4600 м2 ) , а в 1931 году — здание с лекционными залами и чертежным бюро. [15]
В Кембридже среди учеников Инглиса были сэр Фрэнк Уиттл (разработчик реактивного двигателя ), Джеймс Н. Гудье (инженер-механик и академик), сэр Мориен Морган (называемый «отцом Конкорда ») и Берил Платт, баронесса Платт (консервативная пэр). [36] [37] [38] Он также был в контакте с русским инженером-железнодорожником Юрием Ломоносовым и читал лекции биохимику Альберту Чибноллу . [39] [40] Несмотря на то, что Инглис был наставником некоторых из лучших инженеров своего поколения, он был реалистом относительно реальных намерений многих своих студентов в то время. Однажды он сказал новому набору: «Ваши отцы, джентльмены, отправили вас в Кембридж, чтобы вы получили образование, а не стали инженерами. Однако они считают, что чтение инженерной литературы — очень хороший способ получить образование. Однако через 10 лет 90% из вас станут менеджерами, будь то отделы дизайна, производства, продаж, исследований или даже бухгалтерии в промышленности. Остальные 10% из вас станут успешными юристами, писателями и тому подобными людьми». [41] Не смутившись, Инглис стремился дать своим студентам максимально широкое инженерное образование, охватывающее все области, чтобы они не стали «стесненными преждевременной специализацией». [15]
Инглис имел тесные связи с промышленностью и смог создать профессорскую должность в области авиационной техники и наладить связи с близлежащей экспериментальной летной станцией Министерства авиации. [42] Он также успешно договорился с Военным министерством о том, чтобы офицеры Королевских инженеров изучали инженерный трипос в университете. [35] Университет получил похвалу за качество преподавания во время пребывания Инглиса в должности, хотя его отдел критиковали за «сравнительное пренебрежение оригинальными исследованиями». [42] С 1923 года он занимался анализом вибрации и ее воздействия на железнодорожные мосты, включая период, проведенный за работой с Кристофером Хинтоном во время последнего года обучения в Кембридже. [34] [43] Инглис был назначен в подкомитет Комитета по напряжению мостов Департамента научных и промышленных исследований британского правительства Юингом, который был председателем, и стал отвечать почти за всю математику исследования. [34] Инглис вывел теорию, которая позволила точно оценить вибрации, вызванные силой удара молота, передаваемой мосту локомотивами, и отчет комитета 1928 года включал рекомендации, чтобы сила удара молота была включена в расчеты конструкции моста в будущем. [34] В ходе этой работы Инглис смог показать, что повышенное колебание мостов на скоростях поездов, превышающих те, которые соответствуют собственной частоте моста, было вызвано влиянием подвески локомотива — это был первый случай, когда это явление было объяснено. [44] Работа Инглиса по вибрации моста была описана как его самое важное послевоенное исследование. [34] Он продолжил работу, используя гармонический ряд и метод Маколея для аппроксимации вибрации балок с неравномерным распределением массы или модулем изгиба . [45] Эта работа связана с более поздним методом, использованным Миклестадом и Пролем в области роторной динамики . [45]
Инглис был избран членом Института инженеров-строителей в 1923 году и стал членом его совета в 1928 году. [11] Он был очень активен в профессиональном плане и также работал в советах Института корабельных архитекторов , Института инженеров-строителей и Института инженеров водопроводных сооружений; он был почетным членом Института инженеров-механиков . [6] [15] [46] Инглис также был плодовитым писателем, опубликовав 25 книг и научных статей по широкому кругу инженерных тем. [9] Он получил медаль Телфорда от ICE в 1924 году за статью под названием «Теория поперечных колебаний в балках и ее связь с динамической нагрузкой и допуском на удар» . [6] В 1926 году он был назначен в Королевскую комиссию, рассматривавшую движение через реку в Лондоне, с особым упором на мосты Ватерлоо и Святого Павла . [47] Инглис основал Ассоциацию инженеров Кембриджа для содействия общественной деятельности в университете и в 1929 году назначил сэра Чарльза Парсонса ее первым президентом. [36] В том же году Эдинбургский университет присвоил ему почетную степень доктора права . [2] [11]
В 1930 году Инглис был назначен в комиссию по расследованию крушения дирижабля R101 , и в том же году стал членом Королевского общества . [6] [15] Он был членом Консультативного комитета по научным исследованиям Лондонской, Мидлендской и Шотландской железной дороги с 1931 по 1947 год и провел многочисленные эксперименты от их имени в лабораториях Кембриджа. [44] Он смог доказать факторы, лежащие в основе колебаний рыскания , сильных колебаний железнодорожных вагонов, и разработал испытательное оборудование для приблизительного определения износа рельсового пути и колес в полевых условиях. [44]
В 1934 году Инглис опубликовал книгу «Математический трактат о колебаниях железнодорожных мостов» , которую рецензент описал как «ценный актив как для математика, так и для инженера», а также представил несколько статей по этому вопросу в Институт гражданских инженеров (ICE). [44] [48] Инглис прочитал Мемориальную лекцию Тревитика для ICE в 1933 году и был избран президентом Британской ассоциации водопроводных сооружений в 1935 году. [6] [49] Примерно в это же время он был назначен в руководящий совет колледжа Челтнем, членом которого он оставался до конца своей жизни. [2] Инглис был президентом Международного конгресса по теоретической и прикладной механике 1934 года, состоявшегося в Кембридже, одного из серии конгрессов, которые дали начало IUTAM . [50] [51] Он был инициатором стипендии Королевского общества Эндрю Робертсона , инженера-механика, в 1936 году. [52]
Инглис должен был уйти из университета в 1940 году, но его убедили остаться ещё на три года, чтобы на его место мог быть назначен Джон Бейкер . [27] Интерес к армейскому мосту Инглиса возродился во время Второй мировой войны, и в 1940 году была представлена конструкция Mark III. [53] В 1940 году Инглис подал заявку на патент США на особый тип треугольных ферм, используемых в его мосту; патент был одобрен и выдан в 1943 году. [54] Испытания прототипа Mark III выявили слабость в верхнем поясе фермы, и последующая переделка усложнила процесс производства. [53] Хотя мост производился в ограниченных количествах с 1940 года, его в значительной степени заменил мост Бейли , представленный в 1941 году, что разочаровало Инглиса. [17] [23] [53] Конструкция Инглиса оставалась на вооружении в течение некоторого времени из-за нехватки ресурсов для производства моста Бейли и пилы, использовавшейся в тыловых районах и в 1-й канадской пехотной дивизии . [55]
Инглис был избран президентом ICE на сессию 1941–42 годов, будучи вице-президентом в 1938 году, и выступил с инаугурационной речью об образовании инженеров, которая была признана одной из лучших когда-либо произнесенных. [11] [46] [49] В своей речи он заявил, что «душа и дух образования — это та привычка ума, которая остается, когда студент полностью забывает все, чему его когда-либо учили», цитата, которая с тех пор использовалась несколькими организациями для описания важности инженерного образования. [56] [57] [58] Он прочитал лекцию Томаса Хоксли на тему «Принципы и применение гироскопии» для Института инженеров-механиков в 1943 году и пятидесятую лекцию Джеймса Форреста на тему «Механические вибрации, их причины и предотвращение» в 1944 году, за что был награжден медалью Чарльза Парсонса от ICE в том же году. [6] [11] [59] В 1945 году он прочитал лекцию памяти Парсонса в Институте инженеров и судостроителей северо-восточного побережья, в которой представил свой метод основных функций, альтернативу использованию рядов Фурье для анализа колебаний в балках. [45]
После выхода на пенсию с должности заведующего кафедрой Инглис занимал должность вице-проректора Королевского колледжа с 1943 по 1947 год. [6] Он получил рыцарское звание в 1945 году в честь Дня рождения короля, а в 1946 году был назначен председателем комитета, которому было поручено консультировать министра военного транспорта по вопросам модернизации железных дорог. [15] [60] Инглис продолжал развивать свои теории о преподавании инженерного дела и написал в Трудах Института инженеров-механиков в 1947 году о преподавании инженерной математики: «Математика [требуемая инженерами], хотя она и должна быть обоснованной и проницательной, не обязательно должна быть того художественного и возвышенного качества, которое требует склада ума настоящего математика. Ее можно назвать математикой, открывающей консервные банки, и в отличие от настоящих математиков, инженеры больше интересуются содержимым консервной банки, чем изяществом используемого консервного ножа». [61] Он опубликовал учебник «Прикладная механика для инженеров» в 1951 году, после чего провел три месяца в качестве приглашенного профессора в Университете Витватерсранда в Южной Африке. [2] [9] Его жена, леди Элеонора Инглис, умерла 1 апреля 1952 года, а Чарльз умер восемнадцать дней спустя в Саутволде , Саффолк. [2] [9] Здание Инглиса инженерного факультета Кембриджского университета названо в его честь. [36] Инглиса называют величайшим учителем инженерии своего времени. [62] [63]