Роберт Мэннинг (инженер)

Роберт Мэннинг

Роберт Мэннинг (22 октября 1816 — 9 декабря 1897) был ирландским инженером-гидротехником, наиболее известным благодаря созданию формулы Мэннинга .

Мэннинг родился в Нормандии , Франция, в семье солдата, участвовавшего в прошлом году в битве при Ватерлоо . В 1826 году он переехал в Уотерфорд, Ирландия , и некоторое время работал бухгалтером.

В 1846 году, в год великого голода, Мэннинг был принят на работу в Отдел артериального дренажа Ирландского управления общественных работ . Проработав некоторое время чертежником, позже в том же году он был назначен помощником инженера Сэмюэля Робертса. В 1848 году он стал районным инженером и занимал эту должность до 1855 года. Будучи районным инженером, он прочитал « Трактат о гидравлике » д'Обиссона де Вуассона, после чего у него появился большой интерес к гидравлике.

С 1855 по 1869 год Мэннинг работал у маркиза Дауншира, руководил строительством гавани Дандрам-Бэй в Ирландии и проектировал систему водоснабжения Белфаста. После смерти маркиза в 1869 году Мэннинг вернулся в Ирландское управление общественных работ в качестве помощника главного инженера. Он сам стал главным инженером в 1874 году и занимал эту должность до выхода на пенсию в 1891 году. В 1866 году Институт инженеров-строителей наградил его за Телфордской медалью свою статью « О… потоке воды с земли в округе Вудберн». возле Каррикфергуса ».

Он умер в своем доме в Дублине 9 декабря 1897 года и был похоронен на кладбище Маунт-Джером . В 1848 году он женился на своей троюродной сестре Сюзанне Гибсон, от которой у него было семеро детей, один из которых, Уильям Мэннинг, также был инженером. Его второй дочерью была художница Мэри Рут Мэннинг (1853–1930).

Формула Мэннинга

Мэннинг не получил никакого образования или формальной подготовки в области механики жидкостей или инженерии. Его бухгалтерский опыт и прагматизм повлияли на его работу и заставили его свести проблемы к их простейшей форме. Он сравнил и оценил семь наиболее известных формул того времени для потока воды в канале: Дю Буа (1786 г.), Эйельвейна (1814 г.), Вейсбаха (1845 г.), Сен-Венана (1851 г.), Невилля (1860 г.), Дарси и Базен (1865 г.) и Гангийе и Каттер (1869 г.). Он рассчитал скорость, полученную по каждой формуле, для данного уклона и гидравлических радиусов от 0,25 м до 30 м. Затем для каждого условия он нашел среднее значение семи скоростей и разработал формулу, которая лучше всего соответствовала данным.

Первой наиболее подходящей формулой была следующая:

$V=32\left[RS\left(1+R^{1/3}\right)\right]^{1/2}$

Затем он упростил эту формулу до:

$V=CR^{x}S^{1/2}$

В 1885 году Мэннинг дал $x$ значение 2/3 и записал свою формулу следующим образом:

$V=CR^{2/3}S^{1/2}$

В письме Фламану Мэннинг заявил: «Обратная величина C близко соответствует величине n, как определено Гангийе и Каттером; и C, и n постоянны для одного и того же канала».

4 декабря 1889 года, в возрасте 73 лет, Мэннинг впервые предложил свою формулу Институту инженеров-строителей (Ирландия). Эта формула увидела свет в 1891 г., в написанной им статье под названием «О течении воды в открытых каналах и трубах», опубликованной в «Трудах Института гражданских инженеров» (Ирландия).

Мэннингу не нравилось собственное уравнение по двум причинам: во-первых, в те времена было трудно определить кубический корень числа, а затем возвести его в квадрат, чтобы получить число в степени 2/3. Кроме того, уравнение было неверным по размерам, и поэтому для достижения правильности размеров он разработал следующее уравнение:

$V=C(gS)^{1/2}\left[R^{1/2}+\left({\dfrac {0.22}{m^{1/2}}}\right)\left(R-0.15m\right)\right]$

где $m$ = «высота столба ртути, уравновешивающего атмосферу» и $C$ представлял собой безразмерное число, «которое меняется в зависимости от природы поверхности».

Однако в некоторых учебниках конца XIX века формула Мэннинга записывалась следующим образом:

$V=\left({\dfrac {1}{n}}\right)R^{2/3}S^{1/2}$

В своем «Справочнике по гидравлике» Кинг (1918) привел к широкому использованию формулы Мэннинга в том виде, в котором мы ее знаем сегодня, а также к признанию того, что коэффициент Мэннинга $C$ должен быть обратным Каттеру $n$.

В Соединенных Штатах, $n$ называется коэффициентом трения Мэннинга или константой Мэннинга. В Европе Стриклер $K$ то же самое, что у Мэннинга $C$, то есть обратная величина $n$.

Внешние ссылки

• История формулы Мэннинга