Jump to content

Томас Стивенсон

Томас Стивенсон
Стивенсон в 1880 году
Рожденный ( 1818-07-22 ) 22 июля 1818 г.
Эдинбург , Шотландия
Умер 8 мая 1887 г. ) ( 1887-05-08 ) ( 68 лет
Эдинбург, Шотландия
Занятие Инженер маяка
Работодатель Совет Северного маяка
Супруг
Мэгги Бальфур
( м. 1848 г.)
Дети Роберт Луи Стивенсон
Родители) Роберт Стивенсон (отец)
Джин Смит (мать)
Родственники Дэвид Стивенсон (брат)
Алан Стивенсон (брат)
Подпись

Томас Стивенсон PRSE MInstCE FRSSA FSAScot (22 июля 1818 — 8 мая 1887) был шотландским инженером- новатором , проектировщиком маяков и метеорологом , спроектировавшим более тридцати маяков в Шотландии и ее окрестностях, а также экран Стивенсона, используемый в метеорологии. Его проекты, признанные новаторскими, открыли новую эру создания маяков.

Он был президентом Королевского шотландского общества искусств (1859–60), президентом Эдинбургского королевского общества (1884–86) и был соучредителем Шотландского метеорологического общества . [1]

Жизнь и карьера

[ редактировать ]

Он родился по адресу Бакстерс Плейс, 2. [2] в Эдинбурге , 22 июля 1818 года, младший сын инженера Роберта Стивенсона и его жена (и сводная сестра) Джин Смит. Он получил образование в Королевской средней школе в Эдинбурге.

Томас Стивенсон был набожным и постоянным посетителем церкви Святого Стефана в Стокбридже , в северном конце улицы Сент-Винсент в Эдинбурге.

Он жил со своей семьей на Бакстерс-плейс, пока не женился в 1848 году. Затем он купил дом на Ховард-плейс, 8. [3] К 1855 году он переехал на Инверлейт-Террас, 1. [4] По крайней мере, с 1860 года он жил по адресу Хериот-Роу , 17 , большом таунхаусе с террасами в георгианском стиле в Новом городе Эдинбурга . [5]

В 1864 году он опубликовал «Проектирование и строительство гаваней: трактат по морской технике» . Книга основана на статье, которую он первоначально написал для Британской энциклопедии , и описывает принципы и методы проектирования и строительства гаваней . В работе обсуждались геологические и физические особенности, влияющие на проектирование гавани, возникновение и воздействие волн , а также строительные материалы и кладки типы причальных стенок . В книге также исследуется эффективность приливов и пресной воды в поддержании стоков . Второе издание книги вышло в 1874 году. [6]

В 1869 году в качестве успешного эксперимента по использованию недавно изобретенного электрического освещения для маяков Стивенсон проложил подводный кабель из восточной части гавани Грантон , а свет на конце цепного пирса Тринити контролировался с расстояния в полмили оператор в порту. [7] [8] Он спроектировал экран Стивенсона как укрытие для защиты метеорологических приборов, и это получило широкое распространение.

Он умер на Хериот-Роу, 17 в Эдинбурге 8 мая 1887 года и похоронен в семейном склепе Стивенсонов на кладбище Нью-Калтон . Хранилище находится посередине восточной стены.

Формула Стивенсона для прогнозирования высоты волн

[ редактировать ]

Работая инженером маяка и порта, Стивенсон наблюдал за высотой волн на протяжении ряда лет в различных местах Шотландии. В 1852 году он опубликовал статью, в которой предположил, что волны увеличиваются в высоте пропорционально квадратному корню из их расстояния от наветренного берега. [9] Стивенсон развил это в простую формулу , в котором высота волны в футах и это выборка в милях . [10]

важные компоненты для прогнозирования высоты волн, в первую очередь скорость ветра В формуле Стивенсона отсутствуют . В 1852 году математический анализ теории волн на воде и методы численной оценки таких факторов, как обмеление и нагон , находились в зачаточном состоянии. [11] [12] Анализ Стивенсона [13] возможно, это первое количественное обсуждение высоты волны как функции (квадратного корня) от выборки, и его статья [14] является одним из первых количественных исследований скорости ветра в планетарном пограничном слое .

Современный анализ формулы Стивенсона показывает, что она, по-видимому, консервативно оценивает высоту волн при скорости ветра примерно до 30 миль в час , основываясь на его наблюдениях, которые, скорее всего, были сделаны для длины волны менее 100 километров , без полностью освоенного моря . Волнорез в Уике подвергся воздействию волн длиной около 500 километров и скорости ветра, намного превышающей 30 миль в час, прежде чем он в конечном итоге был разрушен. [10] [15]

В 1965 году южноафриканский инженер Бэзил Ригли Уилсон предложил метод, который можно использовать для аппроксимации значительной высоты волны H 1/3 и периода T 1/3 ветровых волн, генерируемых постоянным ветром со скоростью U, дующим на длине волны F. . [16] Единицы этих величин следующие:

  • H 1/3 дюйма (м)
  • Т 1/3 в секундах (с)
  • U в метрах в секунду (м/с)
  • F в метрах (м)

Формулы Вильсона применяются, когда продолжительность дуновения ветра достаточно велика, поскольку, когда ветер дует только ограниченное время, волны не могут достичь полной высоты и периода, соответствующего скорости ветра и длине разгона. [17] В условиях, когда ветер дует достаточно продолжительное время, например, во время продолжительного шторма, высоту и период волны можно рассчитать следующим образом:

В этих формулах g обозначает ускорение свободного падения, которое составляет примерно 9,807 м/с. 2 . Скорость ветра U измеряется на высоте 10 метров над поверхностью моря. Для условий, приближенных к условиям волнолома Уика во время шторма (длина выборки 500 км, скорость ветра около 75 миль в час), график ниже показывает, что метод Уилсона предсказывает значительную высоту волны ( H 1/3 ), примерно в 1,5 раза превышающую высоту волны Стивенсона. . [9] [16]

График, показывающий значительную высоту волны (H 1/3 ) в метрах, предсказанную с использованием формул Уилсона (1965) и Стивенсона (1852) для ветра со скоростью 75 миль в час (33,528 м/с).

Тем не менее, хотя формула Стивенсона весьма ограничена и непригодна для применения в инженерном проектировании, она примечательна тем, что стала ранней попыткой применить математическую теорию к задачам гидротехники и демонстрирует некоторое ограниченное согласие (хотя и в узком диапазоне) с более совершенной разработанной формулой. Рамон Ирибаррен в 1942 году. [15] [18] Серьезным недостатком формулы Стивенсона является отсутствие учета скорости ветра, а сравнение с формулой Уилсона при трех различных скоростях ветра (30, 50 и 75 миль в час) показывает только разумный уровень согласия для ветра со скоростью 50 миль в час при длине подъема примерно до 100 метров. . [9] [16]

Сравнение прогноза высоты волны (H1/3) в метрах с использованием формулы Стивенсона и Уилсона для 3 различных скоростей ветра

Сам Стивенсон отмечал, что формула является приближением . [19] и активно поощрял дальнейшие исследования аналогичных проблем, умоляя молодых инженеров удвоить усилия по развитию береговой инженерии во время обращения 1885 года к Институту инженеров-строителей в Лондоне. [20] В дополнение к своей работе по росту волн он также провел исследование явления затухания волн внутри портовых бассейнов. [21]

Волнорез в Уике, Кейтнесс

[ редактировать ]

Стивенсон спроектировал и руководил строительством волнолома в Уике в 1863 году, который в то время был крупнейшим промыслом сельди в Европе. Внутренняя гавань, спроектированная Томасом Телфордом была построена расширенная внешняя гавань. , была завершена в 1811 году, после чего в период с 1825 по 1834 год Джеймсом Бремнером Однако к 1857 году потребность в увеличении пропускной способности стала очевидной, что побудило Британское рыболовное общество предложить новый волнолом. В 1862 году Стивенсон вместе со своим братом Дэвидом подготовил подробные планы, разрезы и спецификации расширения гавани. Этот дизайн получил поддержку сэра Джона Куда и Джона Хокшоу . Ссуда ​​в размере 62 000 фунтов стерлингов была санкционирована А. М. Ренделем, инженером Комиссии по ссудам на общественные работы . [22]

Строительство началось в апреле 1863 года, его окончательная длина составила 460 метров. В проекте Стивенсона была насыпь из щебня, простирающаяся на 5,5 метров над отметкой низкой воды , следуя за Крейн-Рокс. Он был покрыт блочными стенами и засыпан щебнем, образуя надстройку шириной до 16 метров. Обломки кургана были добыты из местных карьеров и доставлены паровозами . Затем его перенесли на насыпь волнолома с помощью передвижных порталов , которые проходили вдоль сцены , что стало возможным первым в Шотландии применением этой техники. [23] [22] Стена со стороны моря была построена с использованием теста 6:1. Ниже ватерлинии блоки соединялись сухим способом, тогда как выше отметки прилива сначала римский , а затем портландцементный раствор. использовался [24]

Волнорез постепенно разрушался в результате нескольких штормов и к 1870 году потерял треть своей длины. В конце концов, в 1877 году он был заброшен после серьезного ущерба, нанесенного ураганом, несмотря на неоднократные неудачные попытки его реконструкции. [15] [22] [24] Стивенсон отметил в переписке с Институтом инженеров-строителей , что один шторм за один этап удалил 1350 тонн материала с волнореза, но он не смог сообщить высоту волн во время события. [25]

Применение современных методов расчета местных волновых условий показывает, что волнолом в том виде, в котором он построен, не выжил бы без мобилизации дополнительных ограничений или механизма для ослабления волновых сил. [24] Собственная волновая формула Стивенсона предсказала бы, что высота морских волн в Уике составит от 8 до 10 метров , тогда как современные наблюдения показывают, что в Северном море высота волн в два-три раза превышает эту цифру. [26] [27] [28] [10]

Он был братом инженеров маяков Алана и Дэвида Стивенсонов , между 1854 и 1886 годами спроектировал множество маяков вместе со своим братом Дэвидом, а затем с сыном Дэвида Дэвидом Аланом Стивенсоном .

Он женился на Маргарет Изабелле «Мэгги» Бальфур в 1848 году, дочери преподобного Льюиса Бальфура. Их сыном был писатель Роберт Льюис Стивенсон , который поначалу доставил ему большое разочарование, не сумев следовать инженерным интересам своей семьи.

Младший брат его жены, Джеймс Мелвилл Бальфур (то есть его зять), обучался у Д. и Т. Стивенсона, а затем эмигрировал в Новую Зеландию, где сначала был морским инженером в провинции Отаго, а затем был назначен колониальным морским инженером. . [29] [30]

Маяки по проекту Томаса Стивенсона

[ редактировать ]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Уотерстон, Чарльз Д.; Макмиллан Ширер, А. (июль 2006 г.). Бывшие члены Эдинбургского королевского общества 1783–2002 гг.: Биографический указатель (PDF) . Том. II. Эдинбург: Королевское общество Эдинбурга . ISBN  978-0-902198-84-5 . Архивировано из оригинала (PDF) 4 октября 2006 года . Проверено 31 декабря 2010 г.
  2. ^ Справочник почтового отделения Эдинбурга, 1818 г.
  3. ^ Справочник почтового отделения Эдинбурга, 1850 г.
  4. ^ Каталог почтового отделения Эдинбурга, 1855 г.
  5. ^ Справочник почтового отделения Эдинбурга, 1860 г.
  6. ^ Стивенсон, Т. (1874). Проектирование и строительство гаваней: Трактат о морской технике (2-е изд.). Эдинбург: Адам и Чарльз Блэк . дои : 10.1017/cbo9780511997020 . ISBN  978-1-108-02967-4 . Проверено 12 января 2024 г.
  7. ^ «Морской журнал» и «Морская хроника» за 1869 год . Коллекция Кембриджской библиотеки. 28 марта 2013 г. стр. 614–615.
  8. ^ Стивенсон, Томас (9 апреля 2009 г.). Строительство и освещение маяков . БиблиоБазар. стр. 165–166. ISBN  978-1103900954 .
  9. ^ Перейти обратно: а б с Стивенсон, Т. (1852). «Наблюдения за зависимостью высоты волн от их расстояния от наветренного берега». Эдинбургский новый (Джеймсон) философский журнал . 53 : 358–359.
  10. ^ Перейти обратно: а б с Стивенсон, Т.; Таунсон, Дж.; Уилсон, В. (1981). «Формула Стивенсона для прогнозирования высоты волны: техническое примечание» . Труды Института инженеров-строителей . 71 (3): 907–909. дои : 10.1680/iicep.1981.1826 . ISSN   1753-7789 . Проверено 28 июля 2023 г.
  11. ^ Года, Ю. (1999). историческом Японское Об развитии математической теории водных волн (PDF) (на японском языке: общество инженеров-строителей ). Проверено 12 января 2024 г.
  12. ^ Года, Ю. (1999). «Об историческом развитии математической теории водных волн» . Сборник лекций 35-го летнего учебного курса, Комитет береговой инженерии Японского общества инженеров-строителей . Перевод МакПарланда, Д. Проверено 12 января 2024 г. - из репозитория TU Delft.
  13. ^ Стивенсон, Т. Проектирование и строительство гаваней: Трактат о морской технике, при поддержке. Адам и Чарльз Блэк, Эдинбург
  14. ^ Стивенсон, Т. (1880) Отчет об одновременных наблюдениях силы ветра на разных высотах над землей, Журнал Шотландского метеорологического общества, LI-LIV, стр. 103–107.
  15. ^ Перейти обратно: а б с Таунсон, Дж. М.; Уилсон, BW (1982). «Обсуждение: формула Стивенсона для прогнозирования высоты волны» . Труды Института инженеров-строителей . 73 (2): 485–487. дои : 10.1680/iicep.1982.1716 . ISSN   1753-7789 . Проверено 28 июля 2023 г.
  16. ^ Перейти обратно: а б с Уилсон, BW (1965). «Численный прогноз океанских волн в Северной Атлантике на декабрь 1959 года» . Немецкая гидрографическая газета . 18 (3): 114–130. Бибкод : 1965DeHyZ..18..114W . дои : 10.1007/BF02333333 . ISSN   0012-0308 . Проверено 29 июля 2023 г.
  17. ^ Года, Ю. (2003). «Возвращаясь к формулам Вильсона для упрощенного прогнозирования ветрового волнения» . Журнал водного, портового, прибрежного и океанического машиностроения . 129 (2): 93–95. дои : 10.1061/(ASCE)0733-950X(2003)129:2(93) . ISSN   0733-950X . Проверено 30 июля 2023 г.
  18. ^ Ирибаррен, Р. (октябрь 1942 г.). «Воздействие волн при проведении портозащитных работ». Журнал Управления доков и гаваней .
  19. ^ Стивенсон, Т. (1885). Теория и практика гидромеханики . Лондон: Издательство Томаса Телфорда. дои : 10.1680/tapoh.45217.0005 . ISBN  978-0-7277-4521-7 . Проверено 28 июля 2023 г.
  20. ^ «Некролог: Томас Стивенсон (1818–1887)» . Протокол заседаний Института инженеров-строителей . 91 (1888): 424–426. 1888. дои : 10.1680/imotp.1888.20990 . ISSN   1753-7843 .
  21. ^ Ортт, Флорида (1895). Безопасная гавань на внешних дюнах Схевенингена [ Безопасная гавань на внешних дюнах Схевенингена ] (на голландском языке). М. Найхофф . Проверено 11 августа 2023 г.
  22. ^ Перейти обратно: а б с Пакстон, Р. (2010). «Море против волнолома Уик 1863–1877 гг. — поучительная катастрофа». В Олсопе, В. (ред.). Море против волнореза Уика 1863–1877 гг.: Поучительная катастрофа на побережьях, морских сооружениях и волнорезах: адаптация к изменениям: материалы 9-й международной конференции, организованной Институтом инженеров-строителей и проходившей в Эдинбурге с 16 по 18 сентября 2009 г. Лондон: Thomas Telford Ltd., стр. 31–42. дои : 10.1680/cmsb.41301.0003 . ISBN  978-0-7277-4159-2 . Проверено 28 июля 2023 г. {{cite book}}: CS1 maint: дата и год ( ссылка )
  23. ^ Пакстон, Р.; Шипвей, Дж., ред. (2007). Гражданское инженерное наследие Шотландии – Хайленд и острова . Издательство Томаса Телфорда. стр. 31–42. дои : 10.1680/cehs.34884.0004 . ISBN  978-0-7277-3729-8 . Проверено 13 января 2024 г.
  24. ^ Перейти обратно: а б с Олсоп, Северо-Западный Уэльс; Брюс, Т. (2019). «Анализ отказов исторических вертикальных волноломов, часть 1: Фитиль» . Труды Института инженеров-строителей - судебно-медицинской экспертизы . 172 (2): 43–53. дои : 10.1680/jfoen.20.00002 . ISSN   2043-9903 . S2CID   226861229 . Проверено 28 июля 2023 г.
  25. ^ Кей, штат Вашингтон; Кортелл, Эл.; Элиот, В.; Хинан, RHH; Джаррад, ФРВ; Нит, К.; Олив, WT; Сиккама, HTH; Уолдрон, ФРВ; Метвен, CW (1906). «Переписка о гаванях Южной Африки с особым упором на причины и лечение песчаных кос» . Протокол заседаний Института инженеров-строителей . 166 (1906): 69. doi : 10.1680/imotp.1906.16709 . ISSN   1753-7843 . Проверено 29 июля 2023 г.
  26. ^ Стэнтон, БР (1984). «Высота возвратной волны у Южного Уиста оценена на основе данных за семь лет» (PDF) . Институт океанографических наук, Отчет № 164 . 164 . Проверено 13 января 2024 г. - из Открытого исследовательского архива NERC .
  27. ^ Нил, СП; Фёглер, А.; Говард-Браун, Эй Джей; Бастон, С.; Льюис, MJ; Гиллибранд, Пенсильвания; Уолдман, С.; Вульф, ДК (2017). «Волновой и приливной ресурс Шотландии» . Возобновляемая энергия . 114 : 3–17. doi : 10.1016/j.renene.2017.03.027 .
  28. ^ Хутнанс, Дж. (1991). «Физическая океанография Северного моря» . Управление океаном и береговой линией . 16 (3–4): 199–231. Бибкод : 1991OSM....16..199H . дои : 10.1016/0951-8312(91)90005-М . Проверено 28 июля 2023 г.
  29. ^ «Покойный мистер Бальфур» . Звезда . № 503. 29 декабря 1869 г. с. 3 . Проверено 4 января 2015 г.
  30. ^ Биглхол, Хелен (9 июля 2013 г.). «Маяки – национальная система» . Те Ара: Энциклопедия Новой Зеландии . Проверено 4 января 2015 г.
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 5548e70ddeee2d0aa6dbad87ab2349fc__1722164220
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/55/fc/5548e70ddeee2d0aa6dbad87ab2349fc.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Thomas Stevenson - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)