Джеймс Генри Грейтхед

Джеймс Генри Грейтхед
Джеймс Генри Грейтхед
Рожденный	( 1844-08-06 ) 6 августа 1844 г. Грэмстаун , Южная Африка
Умер	21 октября 1896 г. ) ( 1896-10-21 ) ( 52 года Стритэм , Лондон
Национальность	Британский заграничный гражданин (Капская колония)
Образование	Колледж Сент-Эндрюс, Епархиальный колледж, Грэмстаун, Кейптаун, Южная Африка; в 1859 году он поступил в Вестборнский университетский колледж, входящий в состав Королевского колледжа в Лондоне.
Занятие	Инженер
Супруг	Бланш Эмили Калдекотт Кориндон
Дети	Джон Кориндон, Джеймс Генри, Нэнси, Мэри Кориндон
Родители)	Джеймс Генри Грейтхед и Элиза Джулия Райт
Инженерная карьера
Дисциплина	Инженер-механик, Инженер-строитель
Учреждения	Институт машиностроения, Институт инженеров-строителей
Название практики	Главный инженер железных дорог города и Южного Лондона
Проекты	Башня Метро Туннель Блэкволл Ватерлоо и линия города Ливерпульская надземная железная дорога
Значительный дизайн	Greathead Shield, машина для цементации Greathead, инжекторный гидрант и другие запатентованные конструкции.
Награды	Избран в Совет Института инженеров-строителей , 1884 г.

Джеймс Генри Грейтхед (6 августа 1844 г. - 21 октября 1896 г.) был английским инженером-механиком и инженером-строителем, известным своими работами на лондонском метро, ​​Винчестерском соборе и надземной железной дороге Ливерпуля, а также одним из первых сторонников туннелей Ла-Манша, Ирландского моря и Бристольского канала. Его изобретение также является причиной того, что лондонское метро в просторечии называют «Трубкой».

Ранний период жизни

Грейтхед родился в Грэхэмстауне , Южная Африка ; английского происхождения, чей дед эмигрировал в Южную Африку в 1820 году. Он получил образование в колледже Святого Андрея в Грэхемстауне . и частная школа Епархиального колледжа в Кейптауне . Эмигрировав в Англию в 1859 г. он завершил свое образование с 1859 по 1863 год в Вестборнской университетской школе , Вестборн-Гроув .

Он ненадолго вернулся в Южную Африку, прежде чем, наконец, переехать в Лондон в 1864 году, чтобы пройти трехлетнее обучение у инженера-строителя Питера В. Барлоу , от которого он познакомился с системой прокладки туннелей с прямоугольными щитами. Грейтхед некоторое время (около 1867 года) провёл помощником инженера на Мидлендской железной дороге между Бедфордом и Лондоном (работая с братом Барлоу, Уильямом Генри Барлоу ).

Туннелирование

Вскоре после этого, в 1869 году, он вернулся в Барлоу, и они начали работу над проектом метро Tower . только второй туннель, проложенный под рекой Темзой в центре Лондона. Барлоу был инженером туннеля, а Грейтхед отвечал за проезд.

Грейтхед стал генеральным подрядчиком строительства метро Тауэр под Барлоу. Уильям Коппертуэйт утверждает, что, хотя Барлоу запатентовал идею туннельного щита, Грейтхед не только разработал другой тип щита, но и запатентовал его и использовал в рамках этого контракта. Барлоу получил предварительный патент на свою вторую идею, но Грейтхед узнал об этом лишь несколько лет спустя (как обсуждалось в протоколе заседания Института инженеров-строителей (ICE), опубликованном в январе 1896 года).

Грейтхед был инженером-консультантом туннеля Блэкволл и руководил его проектированием и строительством.

железные дороги

В 1873 году Грейтхед стал постоянным инженером на расширении Хаммерсмитской железной дороги и Ричмондском расширении Окружной железной дороги , и занимал эту должность в течение четырех лет. После этого он участвовал в подготовке железной дороги Риджентс-канал (1880 г.), Метрополитен-Внешней железной дороги (1881 г.), новой линии Лондон-Истборн (1883 г.) и различных легкорельсовых железных дорог в Ирландии (1884 г.).

Также в 1884 году Грейтхед возобновил свое участие в прокладке туннелей, работая инженером на лондонском (Сити) и Саутваркском метро, ​​​​позже на железной дороге Сити и Южного Лондона. (а теперь часть Северной линии ), которая на момент открытия в 1890 году была первой в мире подземной электрической железной дорогой. В 1888 году он стал совместным инженером с сэром Дугласом Фоксом на Ливерпульской надземной железной дороге. а также работал с У. Р. Гэлбрейтом на Ватерлоо и городской железной дороге . Его последняя работа была на Центральной лондонской железной дороге с сэром Джоном Фаулером и сэром Бенджамином Бейкером .

Изобретения и патенты

Великоголовый Щит

Возможно, это заимствовано из оригинального запатентованного Марком Изамбаром Брюнелем 1818 года. идея Роберт Фогель ошибочно полагал, что он был вдохновлен патентом Барлоу 1864 года, который привел к получению предварительного патента Барлоу 1868 года. Однако существовали значительные конструктивные различия, которые отличают запатентованные конструкции Greathead от предварительной патентной идеи Брюнеля, что позволяет подать заявку на патент на конструкцию Greathead.

Щит Брюнеля имел прямоугольную форму и состоял из 12 отдельных, независимо перемещающихся рамок; Решение Greathead было цилиндрическим, и «сокращение множества частей щита Брюнеля до одного жесткого блока имело огромное преимущество и прогресс, возможно, равный концепции щита для прокладки туннелей как таковой», хотя лицо изначально было выкопано вручную. В запатентованной компанией Greathead системе Shield for Tunneling Soft Earth используются струи воды под давлением в забое туннеля, которые помогают прорезать мягкий грунт, как описано в патенте. Пневматическое давление в туннеле использовалось для обеспечения большей безопасности рабочих за счет выравнивания внутреннего давления в туннеле с расчетным внешним подземным давлением под водой.

Во «втором издании» его щита использовалось гидравлическое воздействие на забой вместе с режущими зубьями для создания жидкого раствора (затем этот раствор затвердевал при высыхании и привел к его следующему изобретению: машине для заливки цемента Greathead). Можно отдать должное Брунелю за идею использования щита, но Грейтхеда первым признали как африканского инженера, который построил щит по своей собственной конструкции и получил патент на цельный цилиндрический щит. Грейтхед разработал прототип круглого щита, который с тех пор использовался в большинстве проектов строительства туннелей, с учетом достижений других инженеров и технологических усовершенствований в общей конструкции щита. В своей книге « Туннельные щиты и использование сжатого воздуха в подводных сооружениях » Коппертуэйт (работавший под руководством Грейтхеда в качестве его ученика) говорит:

Барлоу, безусловно, был первым, кто в 1864 году запатентовал щит, способный двигаться, цельный и окруженный тонким железным цилиндром... чтобы построить последовательными кольцами чугунный туннель... это было в 1864 году и в 1868 году он предварительно запатентовал щит... ни один из этих проектов не принял практической формы, и в 1869 году Грейтхед в Англии и Бич в Нью-Йорке фактически построили и использовали щиты, имеющие много общих черт с патентами Барлоу, но отличающиеся друг от друга в деталях.

Коппертуэйт также утверждает (стр. 20), что все трое — Барлоу, Грейтхед и Бич — разработали свои туннельные щиты независимо друг от друга. Есть свидетельства того, что Грейтхед до 1895 года не знал о предварительном патенте Барлоу 1868 года, на который его щит больше всего напоминал; Щит Бича больше напоминал патент Барлоу 1864 года. Коппертуэйт добавляет: «Точное распределение заслуг изобретения между этими двумя будет решаться каждым читателем в зависимости от того, считает ли он изобретателя, изобретателя нового механизма или человека, который применяет его на практике, более заслуживающим внимания». кредит». В то время как Барлоу запатентовал свою идею в 1864 году, в 1869 году Грейтхед в Англии и Бич в Нью-Йорке практически одновременно сконструировали свои собственные щиты, похожие, но независимые друг от друга. Достижения Грейтхеда пошли дальше, чем прокладка туннелей любого другого инженера: он получил дополнительные патенты 1738 (1874 г.), 5665 (1884 г.), а в 1886 г. - патент №. 5221: затирка сжатым воздухом.

Коппертуэйт разъясняет причины перехода от прямоугольного туннельного щита к цилиндрическим режущим щитам, впервые построенным Грейтхедом. Протоколы в библиотеке ICE показывают, что Барлоу незаметно запатентовал свою идею цилиндрического режущего щита, но так и не построил его. Грейтхед, не зная о первоначальном патенте Барлоу и последующем предварительном патенте, продолжил проектировать, запатентовать и построить первый в истории цилиндрический туннельный щит. В то же время Альфред Эли Бич построил цилиндрический туннельный щит в Нью-Йорке и спроектировал щит, который очень напоминал запатентованную идею Барлоу примерно в то же время, что и Грейтхед. Согласно видеолекции, прочитанной профессором Лордом Мэром для ICE в 2017 году, идеи щита Брюнелей были хорошо известны как в США, так и в Великобритании. Поскольку Барлоу был учеником Брюнеля, он, вероятно, был хорошо знаком с конструкцией прямоугольного туннельного щита.

Должно быть, было очевидно, что цилиндрическая конструкция была гораздо более подходящей и стабильной, что привело к тому, что три знаменитых человека с разницей в несколько лет независимо друг от друга разработали свои собственные уникальные туннельные щиты. Поскольку портландцемент был изобретен Джозефом Аспдином из Лидса только в 1824 году, в течение многих лет он не был полностью оценен строительной отраслью. Только благодаря гидравлическим свойствам портландцемента и его способности схватываться во влажной среде эти первые туннельные проекты под Темзой вообще увенчались успехом. Бич никогда не приезжал в Англию, чтобы узнать о патенте Барлоу, а затем о предварительном патенте, а Грейтхед не знал об идее предварительного патента Барлоу до 1895 года, когда она обсуждалась на собрании Института инженеров-строителей, на котором присутствовал Грейтхед, вскоре после смерти Барлоу и незадолго до его собственной смерти. смерть. Документы можно получить по запросу в их библиотеке в формате pdf для дальнейшего разъяснения.

Щит Грейтхеда представлял собой железный цилиндр диаметром 7 футов 3 дюйма (2,21 м), оснащенный винтовыми домкратами, которые позволяли поднимать его вперед. В процессе эксплуатации щит сдвигался вперед по мере выемки рабочего забоя, а позади него устанавливалась постоянная облицовка туннеля из чугунных сегментов, что само по себе является важным нововведением. Грейтхед запатентовал многие из своих идей, включая использование сжатого воздуха и движение вперед с помощью гидравлических домкратов, которые теперь являются стандартными функциями строительства туннелей. Еще одним патентом Грейтхеда было добавление поддона для цементного раствора на высоте потолка, который позволял гидравлически наносить цементный раствор за огромными чугунными щитами для стабилизации стены туннеля за пределами секций щита. Третий туннельный щит был запатентован компанией Greathead, в котором на забое туннеля были установлены гидравлические напорные форсунки для отрыва мягкой земли. Сама насадка также была еще одним запатентованным изобретением Greathead. В какой-то момент Грейтхед обнаружил, что бетон можно распылять на земляные поверхности для их стабилизации, и стал отцом торкрет-бетона и торкрет-цемента, так широко используемых в строительстве.

Инжекторный гидрант Greathead (ок. 1879 г.)

Гидрант был изобретением для заливки цементного раствора за полостями щита чугунных туннелей для укрепления облицовки стен туннеля во время строительства с постоянным положением.

Машина для затирки швов Greathead

Об этом упоминается в связи с ремонтом соборов Винчестера и Линкольна. «Его система цементации с помощью сжатого воздуха, которая, возможно, больше, чем любое другое изобретение, оказалась незаменимой во всех недавних туннельных работах».

Патенты

• 1738 из 1874 Дж. Х. Грейтхеда — щит, имеющий закрытую грань, почва перед которой должна быть раздроблена струями воды и выступающими инструментами. Тоннель облицовывают чугуном или формованными искусственными блоками. Закапывание цементного раствора за обделкой туннеля.
• 5665 1884 г. JH Greathead — тот же щит, но с изменениями.
• 5221 от 1886 г. JH Greathead Кастрюля для затирки швов. Щит, аналогичный щитам патентов 1738 (1874 г.) и 5665 (1884 г.).
• 13215 1886 г. JH Greathead Щит с альтернативным центральным вращающимся резаком, с клиньями для разрушения забоя, промывания труб, только клиньями и т. д.
• 195 из 1889 г. Дж. Грейтхед Щит с вращающимся резцом.
• 9263 от 1894 г. Дж. Грейтхед и Бэзил Мотт. Усовершенствования тележек для железнодорожного подвижного состава.

Почести

Статуя Грейтхеда в лондонском Сити

Голубая мемориальная доска на улице Сент-Мэри-Гроув, 3

• «Английское наследие» Синяя мемориальная доска отмечает его дом в Барнсе , на юго-западе Лондона, 3 Сент-Мэри-Гроув, где он жил между 1885 и 1889 годами. Это был его третий дом, поскольку его вторая резиденция была снесена до установки мемориальной доски «Английское наследие».
• В январе 1994 года статуя Грейтхеда была установлена ​​возле станции Bank рядом с Королевской биржей в лондонском Сити. Он был открыт лорд -мэром Лондона и расположен на постаменте, за которым скрывается вентиляционная шахта метрополитена.
• В то время как Бэнк-Стейшн ремонтировался, часть щита Грейтхед была обнаружена в переходе между метро и Ватерлоо и городской железной дорогой . Секция была выкрашена в красный цвет, и установлена ​​медная табличка как еще один памятник его достижениям.

См. также

• Транспортный портал Лондона

Библиография

• Картрайт, Роб (2021). ДЖЕЙМС ГЕНРИ ГРИХЕД Новая биография 2021 года .
• Коппертуэйт, Уильям (1906). Туннельные щиты и применение сжатого воздуха в подводных работах (С 260 иллюстрациями и схемами.) (1-е изд.). Нью-Йорк: Ван Ностранд Ко . Проверено 21 мая 2018 г.
• Лори, KWJ (1914). Реестр колледжа С. Эндрю, Грэмстаун, с 1855 по 1914 год . Грэмстаун: Слейтер и Ко.
• Тейлор, Шейла; Грин, Оливер (2001). Движущийся мегаполис: история лондонского транспорта с 1800 года . Лоуренс Кинг. ISBN  978-3-8238-5486-9 .
• Фогель, Роберт М. (1966). Туннельная инженерия – музейное обращение . Вашингтон, округ Колумбия: Смитсоновский институт.
• Уоллес, сэр Дональд Маккензи; Артур Т. Хэдли; Хью Чисхолм, ред. (1902). «Великолепный Джеймс Генри» . Новые тома Британской энциклопедии . Том. V, образующий XXIX полный труд (10-е изд.). Нью-Йорк: Британская энциклопедия . Проверено 21 января 2010 г.
• Уэст, Грэм (2005). Инновации и развитие туннельной промышленности . Издательство Кембриджского университета. ISBN  978-0-521-67335-8 .

Дальнейшее чтение

• Картрайт, Роб (сентябрь 1997 г.), «Джеймс Генри Грейтхед (1844–1896) Пионер туннелирования» (PDF) , Информационный бюллетень FOWNC , вып. 30, Информационный бюллетень друзей кладбища Вест-Норвуд , получено 30 апреля 2008 г.
• Картрайт, Роб (май 2000 г.), «Синяя табличка Джеймса Генри Грейтхеда» (PDF) , Информационный бюллетень FOWNC , вып. 38, Информационный бюллетень друзей кладбища Вест-Норвуд , получено 2 августа 2014 г.
• Грейтхед, Джеймс Генри (1896). «Городская и Южно-Лондонская железная дорога». с некоторыми замечаниями по подводному туннелированию с помощью щита и сжатого воздуха. С тезисами дискуссии по статье . Лондон: Институт инженеров-строителей . Проверено 21 января 2010 г.
• «Джеймс Генри Грейтхед» . Исследование Greathead One name . Архивировано из оригинала 2 марта 2008 года . Проверено 30 апреля 2008 г. (Семейные записи)
• «Джеймс Генри Грейтхед» . Исследование Greathead One name . Проверено 30 апреля 2008 г. (Генеалогия)
• Картрайт, Роб (2021). ДЖЕЙМС ГЕНРИ ГРИХЕД Новая биография 2021 года .

Внешние ссылки

• СМИ, связанные с Джеймсом Генри Грейтхедом, на Викискладе?