Фредрик Люнгстрем (16 июня 1875 — 18 февраля 1964) — шведский инженер , технический дизайнер и промышленник .
Считающийся одним из выдающихся изобретателей Швеции , [1] [2] Фредрик Люнгстрём получил сотни технических патентов в одиночку и в сотрудничестве со своим братом Биргером Люнгстрёмом (1872–1948): от ранних велосипедных ступиц свободного хода и механических автоматических трансмиссий для транспортных средств до паровых турбин , воздухоподогревателей и корпусов с круговой дугой для парусных лодок . Он был соучредителем таких компаний, как The New Cycle Company, Ljungström Steam Turbine Co. и Ljungström Swedish Turbine Manufacturing Co. (STAL), а также сотрудничал с другими промышленниками, такими как Альфред Нобель , Хельге Пальмкранц , Густав де Лаваль , Курт Николин и Густав Дален . Насколько инновационными были его идеи в функционировании, настолько же часто они оказывались и в плане нетрадиционного внешнего дизайна , например, его паротурбинные локомотивы и парусники .
Во время нехватки ресурсов во время Второй мировой войны инновационная технология Фредерика Люнгстрёма по подземной газификации горючего сланца с помощью электроэнергии , названная методом Люнгстрёма , оказала стратегическое влияние на шведские вооружённые силы . [3] Кроме того, технология Люнгстрёма способствовала созданию первого шведского реактивного двигателя , торпед и многого другого.
С подогревателем воздуха Фредрика Люнгстрема, внедренным на большом количестве современных электростанций по всему миру до сегодняшнего дня с общей приписываемой экономией топлива во всем мире , оцениваемой в 4 960 000 000 тонн нефти , «немногие изобретения были столь же успешны в экономии топлива, как подогреватель воздуха Люнгстрема». В 1995 году подогреватель воздуха Люнгстрема был отмечен как 44-й Международный исторический памятник машиностроения Американским обществом инженеров-механиков . [4] Его работы представлены в Шведском национальном музее науки и техники , Северном музее и Шведском железнодорожном музее , а также на международном уровне, например, в Музее науки в Лондоне , Англия и в Национальном музее науки и техники Леонардо да Винчи в Милане , Италия. [5]
Фредрик Юнгстрем родился в 1875 году в Стокгольме в семье картографа Йонаса Патрика Юнгстрема и Амалии (урожденной Фальк). Его вторым двоюродным дедушкой был Йохан Бёрьессон , а третьим - епископ Йохан Вингорд . Среди его братьев и сестер были Георг Люнгстрем , Оскар Юнгстрем , Биргер Юнгстрём , а среди его зятей Джордж Спаак . Фредрик Юнгстрем был женат дважды, сначала на Элизабет (урожденной Вестерберг), дочери Аманды Зандборг Вестерберг , от которой он овдовел , и во-вторых, на Сигне (урожденной Седерберг), дочери Вильгельма Теодора Седерберга . Среди его потомков был Гуннар Люнгстрём , а среди его зятьев — Артур Лундблом и Торстен Кассель .
Получив образование в Östra Real , он поступил в Королевский технологический институт , где впоследствии получил почетную докторскую степень в 1944 году. Технические инновации были особенно инициированы в мастерских его отца в Эстермальме в Стокгольме, которые сотрудничали, среди прочего, с ранней мануфактурой LM Ericsson . Важное значение для его значительных самостоятельных исследований имело также наставничество по физике у Саломона Августа Андре , как и раннее наставничество Альфреда Нобеля . Позже Фредрик Люнгстрём, в свою очередь, предлагал наставничество молодым промышленникам, таким как Курт Николин .
Альфред Нобель встретил Фредрика и Биргера Люнгстрёмов, которым было 19 и 22 года соответственно. Нобель, у которого не было своих детей, с энтузиазмом сотрудничал в ранних начинаниях братьев. Нобель и братья вскоре стали хорошими друзьями, обсуждая мировые проблемы и экзистенциальные вопросы того времени, поскольку возникли определенные «отношения, подобные отношениям отца и сына». 60 лет спустя, вспоминая их беседы и время, проведенное вместе, Фредрик Люнгстрём похвалил способность Нобеля «обсуждать самые сложные вопросы с неопытной молодежью, но на равных», и что «его критический взгляд на современные проблемы был необычайно ярок»; заключив, что «кровь теплеет в моих старых жилах, когда я думаю о нем». [6]
Фредрик Юнгстрем умер в 1964 году на Лидингё и был похоронен на Норра Бегравнингсплатсен в Стокгольме.
Svea Velocipede был ранним изобретением Фредрика Люнгстрёма в сотрудничестве с его братьями Биргером , Акселем и Оскаром Люнгстрёмами . Хельге Пальмкранц также был частью проекта. Ранний пример в истории велосипеда , механизм педалей Svea Velocipede был прямым вертикальным, приводимым в движение втулками свободного хода , что было запатентовано братьями в 1892 году, а переключение передач запатентовано в 1895 году.
При участии и поддержке Альфреда Нобеля проект получил дальнейшее развитие, распространившись также на Лондон , куда братья Люнгстрём переехали в 1895 году по рекомендации Нобеля. Под названием компании The New Cycle Company, с которой также был связан Джордж Спаак , продукт был продан в количестве около 2000 единиц в Швеции и 150 единиц в Великобритании. Производство продолжалось до 1898 года. Хотя общее предпочтение круглым педальным механизмам стало очевидным со временем, более поздние модели велосипедов на рынке приняли его ножные велосипедные тормоза , а также использовали его втулки свободного хода.
Велосипед Svea экспонируется, в частности, в Шведском национальном музее науки и техники и в Северном музее в Стокгольме , Швеция. [7]
К 1895 году Фредрик Люнгстрём разработал и запатентовал парогенератор, изобретение, к которому Альфред Нобель проявил особый интерес, особенно его изобретение поверхностного конденсатора . Применённый к шлюпу , со скоростью, достигающей 12 узлов , он стал самым быстрым пароходом вокруг Стокгольмского архипелага .
Также это изобретение было экспортировано в Англию в 1896 году вместе с Фредриком, впервые вызвав интерес у ранних Данфорда и Эллиота в Ньюкасл-апон-Тайн . Хотя первоначальный сторонник проекта Альфред Нобель умер в 1896 году, в 1900 году была основана компания Ljungström Engine Syndicate Limited для этих целей в Ньюкасле, куда братья переехали вместе со своими семьями, а Джордж Спаак был назначен генеральным директором . Несмотря на то, что производство снова остановилось в 1902 году, несколько принципов конструкции оказались важными для последующего парового двигателя Ljungström.
После Ljungström Engine Syndicate Limited Фредрик и Биргер продолжили разработку первого в Швеции автоматического доильного аппарата Beta (1901), который привлек внимание племянника Альфреда Нобеля Людвига Нобеля (1868–1946), а также Густава Лаваля из Laval AB Separator . Фредрик оставался ведущим инженером в этом предприятии, Mjölkningsmaskin AB в Кунгсхольмене , Стокгольм, до 1908 года. В то же время братья также разработали методы получения парафина из минерального масла , т. е. литья под давлением латуни , цинка и алюминия , которые были хорошо приняты. Однако эта технология оказалась успешной на рынке только в 1922 году.
Однако вскоре стало очевидно, что паровые турбины станут основным направлением деятельности братьев.
Говорят, что Фредрик Люнгстрём понял суть паровой энергии еще в детстве, наблюдая за тем, как готовят еду на кухне. Хотя покойный Альфред Нобель постоянно интересовался разработкой паровых турбин, это изобретение также получило одобрение таких деятелей, как профессор Аурел Стодола в 1907 году.
Новая технология паровых турбин стала основой для компании Ljungström steam turbine Co. (AB Ljungströms Ångturbin, ALÅ), основанной в 1908 году в Швеции, которой принадлежали все патенты на эту революционную конструкцию турбины. Сначала мастерская была основана на Кунгсхольмене , в помещении, где недавно был основан предшественник Electrolux . В следующем году мастерская была перемещена в Лильехольмен , Стокгольм (будущий Färgfabriken ), где в 1910 году была закончена первая турбина. Уже первый блок показал мировые рекорды производительности. К 1911 году был изготовлен и успешно испытан значительно более крупный блок, улучшения которого приписывались исключительно руке Фредрика Люнгстрёма. С добавлением новой конструкции генератора Фредриком определяющие характеристики турбины Люнгстрёма теперь были готовы к выходу на рынок. Первая турбина была продана компании North Metropolitan Electric Power Supply Company для энергоснабжения трамваев Лондонского совета графства . Несмотря на то, что это был прототип, агрегат прослужил 50 лет, пока его не переместили для выставки в Музей науки в Лондоне .
В 1913 году братья основали новую компанию STAL (Svenska Turbinfabriks Aktiebolaget Ljungström; Swedish Turbin manufacturing Co.) под эгидой ALÅ. Всего через два года после того, как в Финспонге , Эстергётланд, — бывшем эпицентре военной промышленности Швеции с момента его основания Луи Де Геером в 1631 году, — STAL приобрела Финспонг вместе с замком Финспонг вместе с прилегающими территориями и недвижимостью , возведя на этом месте новый крупномасштабный заводской комплекс. [8] Проектные исследования и управленческие помещения были установлены внутри замка. Инженер-механик Карл Густав Карлсон, впоследствии профессор Технологического университета Чалмерса , был связан с разработкой. Эта компания занималась производством и продажей комплектных электрогенераторов с приводом от паровой турбины . Турбина обеспечивала на 10% более высокую термодинамическую эффективность, чем предыдущие конструкции, в дополнение к тому, что была более компактной и требовала меньше места. Решения STAL: оказались успешными, и благодаря контрактам с такими компаниями, как Siemens и General Electric , ее деятельность расширилась на Европу и за ее пределы, как для стационарного использования, так и для морских судов.
«Фредрик Люнгстрём был», пишет Андерс Джонсон в книге «Турбины от Финспонга — от STAL до Siemens 1913–2013» , «не только успешным изобретателем, но и искусным в управлении и руководстве процессами строительства». Его современные методы работы были отражены в контрольном списке из 56 вопросов инженерам STAL, которые также включали аспекты безопасности и эргономики. Самым известным из этих вопросов был вопрос № 14: «Не является ли конструкция излишне уродливой?».
STAL была приобретена ASEA в 1916 году, поскольку они хотели продавать полные пакеты с турбинными электрогенераторами. Сделка была заключена, когда основные владельцы и представители находились в командировках в неспокойной Российской империи , не имея возможности поддерживать связь. Затем братья покинули компанию, но сохранили контроль над всеми патентами и лицензиями на производство паровых турбин Ljungström в компании ALÅ. STAL объединилась с De Laval в 1950-х годах под названием Stal-Laval. В 1960-х годах Фредрик Люнгстрём вернулся к работе, чтобы внести значительный обновленный вклад в технологию за несколько лет до своей смерти в 1964 году. После того, как они находились под управлением ABB , заводы в конечном итоге были приобретены Siemens в 2003 году под названием Siemens Industrial Turbomachinery AB. [9]
Технические решения, разработанные братьями в STAL, по-прежнему используются во всем мире, установив несколько мировых рекордов за всю историю компании с точки зрения эффективности, экономии топлива, размера и мощности вплоть до настоящего времени. В 2009 году было подсчитано, что около 328 единиц были оснащены технологией Ljungström, некоторые из которых состояли из крупнейших судов, когда-либо произведенных, от транспортных средств, таких как лондонское метро или крупнейший в мире супертанкер Seawise Giant, до огромного количества электростанций. Только в Швеции из 18 атомных электростанций 16 были оснащены турбинами. Кроме того, начиная с 2005 года, эта технология все чаще оказывается успешной в солнечной энергетике . В 2008 году почти 100% всех солнечных электростанций были оснащены турбинами Ljungström. [10]
Братья также спроектировали ряд паротурбинных локомотивов, некоторые из которых были весьма успешными, начиная с 1917 года. Один из крупнейших заводов в регионе был основан для этой цели в Гошаге , Лидингё, Стокгольм, в 1918 году, где братья Люнгстрём также разработали теплообменник Люнгстрёма для своих локомотивов. После успешной сборки этот локомотив оказался самым прочным из когда-либо созданных. Помимо возросшей мощности, поскольку локомотив повторно использовал большую часть пара из выходов турбины, он позволял преодолевать более дальние расстояния без необходимости доливать воду.
Первая успешная попытка для Шведских железных дорог в марте 1921 года, запатентованная в июле 1922 года, представляла собой довольно странную на вид 12-тонную машину. Ее три ведущие оси располагались под тендером, а кабина и котел стояли на неприводных колесах. Испытания на обозначенном расстоянии Стокгольм - Гетеборг Западной магистрали показали 35% экономии угля по сравнению с обычными решениями. [11] Конструкция с ведущими колесами как на вагоне котла, так и на тендере с отдельными турбинами в конечном итоге изменилась. Вторая конструкция была 2-8-0, похожей на успешную грузовую конструкцию. Локомотив был оснащен двумя вагонами для функций двигателя. Несколько патентов последовали этому примеру в последующие годы, и Nydqvist & Holm AB была выбрана в качестве лицензированного производителя. Локомотивы Ljungström использовались на расстояниях Стокгольм- Крыльбо и Стокгольм- Боллнес . Турбинный эффект этого локомотива достигал 1470 кВт (1997 л. с.) при 10 000 об/мин, с максимальной скоростью 90 км/ч. [12] В 1930 году 2000-й локомотив Ljungström был выкатан из завода Nydqvist & Holm AB: TGOJ M3 47, M3t 71. [13] Этот локомотив оставался в эксплуатации до 1931 года, когда он был заменен в ходе электрификации шведских железных дорог в дополнение к дизель-электрическим локомотивам. Тем не менее, построенные с 1930 по 1936 год компанией Nydqvist & Holm, локомотивы Ljungström продолжали заменять обычные на железной дороге Грэнгесберг-Окселёсунд . Конденсатор не был установлен, так как его сложность перевешивала его термодинамические преимущества. Колеса приводились в движение промежуточным валом . Эти двигатели использовались до 1953 года, когда линия была электрифицирована. [14]
«Огромный объем экспериментальной работы», выполненной в локомотивах Ljungström, также привлек международное внимание. Один локомотив был доставлен Аргентинской государственной железной дороге , предназначенной для 800-километрового расстояния между Тукуманом и Санта-Фе , в основном через пустыню с ограниченным доступом к воде, для нужд которой система Ljungström была специально приспособлена. Эти локомотивы были оснащены большим водяным баком и увеличенной емкостью конденсатора , при этом мощность турбины достигала эффекта 1290 кВт (1753 л. с.) при 10 000 об/мин, что снижало экономию топлива до 40%. Локомотив оставался в эксплуатации до своего исчезновения во время Аргентинской революции (1966-1973). Из Англии Beyer, Peacock & Company отправила двух инженеров для участия и наблюдения за ходом работ в Стокгольме. В конечном итоге компания заказала лицензионное строительство в Gorton Foundry копии турбовоза SJ Littera Å шведских железных дорог , который использовался на железной дороге Лондона, Мидленда и Шотландии . Его проектная мощность составляла 2000 л.с. при 10 500 об/мин, что соответствовало скорости на рельсах 78 миль/ч. Проектные параметры пара составляли 300 фунтов/кв. дюйм при перегреве 200 °C. Он использовался для регулярных пассажирских перевозок на линиях из Дерби в Манчестер , Бирмингем и Лондон с «очень значительной экономией на потреблении угля и воды». [15] [16] Deutsche Reichsbahn использовала эту технологию, особенно в Баварии .
Именно шведскому инженеру Льюнгстрему транспортный мир обязан новейшими и самыми разнообразными разработками паротурбинного железнодорожного локомотива. Его эксперименты проводились в течение ряда лет. Швеция, будучи страной с дефицитом угля, особенно заинтересована в повышении термического КПД локомотива и экономии топлива.
— Чудеса мировой инженерии , часть 19, 6 июля 1937 г. [17]
Старый локомотивный завод в Лидингё был разрушен динамитом в 1972 году.
Три паровоза типа Ljungström сохранились в Швеции. Два из них (71 и 73) выставлены в Железнодорожном музее Грэнгесберга , а третий (72) — в Шведском железнодорожном музее . Тот, что в Грэнгесберге , — единственный в мире оставшийся в рабочем состоянии паротурбовоз Ljungström M3t nr 71 , изготовленный в 1930 году компанией Nydqvist & Holm AB и отреставрированный Музеем локомотивов к 125-летию Шведских железных дорог в июне 1981 года, а затем в 2014 году при финансовой поддержке Шведского совета по национальному наследию . [18] [19] Несмотря на то, что паротурбовозы являются «уникальными в мире», их мощность составляет 22 тонны, это по-прежнему самый мощный действующий паровоз Швеции : практические испытания показали, что он способен перевозить 2000 тонн на высоте 17 промилле. [20] Цифровые эмуляции также были созданы для 3D-симулятора поезда Trainz . [21] [22]
Фредрик Линдстрём также изобрел эффективный воздухоподогреватель , который даже в современном коммунальном котле обеспечивает до 20 процентов от общей теплопередачи в процессе работы котла, но составляет всего 2 процента инвестиций. [23] Одним из первых патентов Фредрика Люнгстрёма был радиатор- теплообменник , приобретенный в 1896 году. Несколько лет спустя инновация Люнгстрёма в области воздухоподогревателя стала результатом работы завода в Лидингё, патент на который был получен в 1930 году, [24] хотя одна история связывает начало с проблемой кондиционирования воздуха во время визита в задымленное помещение Королевской шведской оперы в Стокгольме в 1919 году.
Фабрика, мастерская и лаборатории в Лидингё сохранялись на протяжении 1920-х годов, с персоналом около 70 человек. В 1930-х годах здание использовалось как киностудия, а в 1970-х годах оно было окончательно снесено, чтобы освободить место для новых промышленных помещений.
ASEA приобрела большую часть компании в 1916 году, и Эрик Сундблад был назначен генеральным директором. Роялти были прекращены в 1944 году.
В 1995 году было подсчитано, что воздухоподогреватели Ljungström были проданы десятками тысяч единиц на общую сумму около 20 миллиардов долларов.
Во время нехватки ресурсов во время Второй мировой войны инновационная технология Фредрика Люнгстрёма для добычи сланцевой нефти подземной газификацией с помощью электроэнергии , называемая методом Люнгстрёма , оказала значительное стратегическое влияние на Королевский флот и ВВС Швеции . [3] Фредрик Люнгстрём получил свой последний патент в этой отрасли в 1954 году. Месторождения Люнгстрём за пределами Эребру , с военным производством около 70 000 м 3 , были законсервированы после войны, но с возможностью возобновления работы в случае возобновления потребности в отечественном источнике нефти. Хотя изначально проект поддерживался Vattenfall , в конечном итоге Svenska Skifferolje AB (SSAB) была нанята для поддержания месторождений Люнгстрём, которые оставались в активной добыче до 1966 года. [25] [26] [27]
Фредрик Люнгстрём, энтузиаст-моряк и активный член Королевского шведского яхт-клуба , сделал несколько изобретений из новых идей, связанных с парусными лодками. Парусная лодка Люнгстрёма с корпусом в виде круглой дуги и парусным вооружением Люнгстрёма , без гика и с двойным парусом, который может работать как спинакер , названа в честь Фредрика Люнгстрёма. [28] История производства представлена в Морском музее в Стокгольме. [29] Он также экспериментировал с безвибрационным яхтенным мотором.
Технология трансмиссии Spontaneous gear 1920 , автоматическая коробка передач, разработанная Фредриком Люнгстрёмом в 1920-х годах, привлекла внимание на шведском рынке, и несколько частных автомобилей были оснащены системой с положительными результатами. С этой целью была основана новая компания Ljungströmsbilen (швед.: Автомобиль Люнгстрёма). Аксель Веннер-Грен проявил интерес, за ним последовал Chrysler в Соединенных Штатах , но обеим пришлось вскоре отступить из-за краха Уолл-стрит 1929 года и последующей Великой депрессии . Тем не менее, изобретение гидравлической передачи имело успех во время Второй мировой войны с роялти, выплачиваемыми Соединенными Штатами. Эта передача использовалась для рельсовых автобусов, построенных Vabis , а также для шведских рельсовых вагонов, используемых в Scania . Часть другой технологии также перешла на первые автомобили Saab .
Хотя изначально он интересовался аэрокосмической техникой (Фредрик разработал проект летательного аппарата в конце 19 века), прикладная аэродинамика никогда не входила в число его главных интересов, особенно после того, как в 1927 году он потерял своего сына и пилота лейтенанта Эйнара Люнгстрёма в авиакатастрофе. Несмотря на это, после Второй мировой войны технологии Люнгстрёма внесли свой вклад в первый шведский реактивный двигатель , а STAL Dovern частично основывался на его технологии, разработанной основанной им компанией.
Фредрик Люнгстрём стал уважаемой фигурой в технической промышленности Швеции XX века. Вместе со своим коллегой из Королевской шведской академии инженерных наук Густавом Даленом , два изобретателя однажды опоздали на встречу, разъезжая по городу в своей карете и с энтузиазмом обсуждая новые идеи. Курт Николин похвалил это влияние в некрологе Фредрику Люнгстрёму.
Работы Фредрика Люнгстрёма представлены в Шведском национальном музее науки и техники , Музее Северных стран , Шведском железнодорожном музее , Морском музее , Музее Нобеля , Музее Лидингё и других.
Швеция : Кавалер ордена Полярной звезды (1943) Швеция : Кавалер ордена Васы 1-й степени (1927)
Франция : Большой крест Национального ордена «За заслуги» (1963) Почетный доктор Королевского технологического института (1944)
Почетный доктор Дрезденского технического университета (1928)Большая премия Королевского технологического института (1948) [31]
Международная золотая медаль имени Джеймса Уатта Института инженеров-механиков (1949) [32]
Международный исторический памятник машиностроения : воздухоподогреватель Ljungström , Американское общество инженеров-механиков (1995) Медаль Клейсона Королевской шведской академии инженерных наук (1943)Премия Арнберга от Шведской королевской академии наук (1944) Медаль Грасгофа Союза немецких инженеров (1956)Почетная табличка Шведской ассоциации изобретателей (1955)Почетный член Шведской ассоциации изобретателей (1961)Серебряная медаль Всемирной выставки в Париже за велосипед Svea (1900)Золотая медаль Всемирной художественной и промышленной выставки в Стокгольме за велосипед Svea (1897) Почетный член Королевской шведской академии инженерных наук (1940) (членство с 1924)Стипендия Шведской королевской академии наук (1945)Почетное членство в Институте инженеров-механиков (1950) [33]Почетный член Американского общества инженеров-механиков (1950)Почетный член Шведской ассоциации изобретателей (1961)Постоянная экспозиция в Шведском национальном музее науки и техники (1995)Премия имени Люнгстрёма Шведской национальной ассоциации механиков (1971)Памятная медаль Биргера и Фредрика Юнгстрёмов Шведской королевской академии инженерных наук (1976 г.)Роторная медаль Свенского Ротора Маскинера (1957 г.)Комната Биргера и Фредрика Юнгстрёмов в замке Финспанг [34]
Международная конференция по подогревателям воздуха (Ljungström) в Японии (1962)
.jpg/1280px-Ljungstr%C3%B6m_locomotive_(Wonder_Book_of_Engineering_Wonders,_1931).jpg)
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия как заголовок ( ссылка ){{cite web}}: CS1 maint: бот: исходный статус URL неизвестен ( ссылка )