Джон Смитон

Эта статья о инженере-строителе. Чтобы узнать об обработчике багажа, см. Джона Смитона (1976 г.р.) . Чтобы узнать об австралийском судье по крикету, см. Джона Смитона (судья) .

Джон Смитон
Смитон маяка Эддистон на фоне
Рожденный	( 1724-06-08 ) 8 июня 1724 г. Осторп , Западный райдинг Йоркшира , Англия
Умер	28 октября 1792 г. ( 1792-10-28 ) (68 лет) Осторп, Западный райдинг Йоркшира, Англия
Место отдыха	Церковь Святой Марии , Уиткерк
Занятие	Инженер-строитель
Награды	Медаль Копли (1759 г.)

Джон Смитон FRS (8 июня 1724 — 28 октября 1792) был британским инженером-строителем, ответственным за проектирование мостов, каналов , гаваней и маяков . Он также был способным инженером-механиком и выдающимся физиком . Смитон был первым самопровозглашенным «инженером-строителем», и его часто называют «отцом гражданского строительства ». Он был пионером в использовании гидравлической извести в бетоне , используя в качестве заполнителя гальку и кирпичный порошок. Смитон был связан с Лунным обществом .

Право и физика

Смитон родился в Осторпе , Лидс , Англия. После учебы в гимназии Лидса он присоединился к юридической фирме своего отца, но ушел, чтобы стать изготовителем математических инструментов (работая с Генри Хиндли ), разработав, среди других инструментов, пирометр для изучения расширения материала. В 1750 году его помещение располагалось в Большом турникете в Холборне.

Джон Смитон, картина Джорджа Ромни , 1779 г. (фрагмент), Национальная портретная галерея, Лондон.

Он был избран членом Королевского общества в 1753 году, а в 1759 году получил медаль Копли за исследования в области механики водяных и ветряных мельниц . Его статья 1759 года «Экспериментальное исследование природных сил воды и ветра для вращения мельниц и других машин, зависящих от кругового движения». рассмотрел взаимосвязь между давлением и скоростью объектов, движущихся в воздухе (Смитон отметил, что таблица для этого была фактически предоставлена ​​​​«моим другом мистером Роузом», «гениальным джентльменом из Харборо, Лестершир», и рассчитана на основе экспериментов Роуза), и его концепции впоследствии были развиты для создания «коэффициента Смитона». Эксперименты Смитона с водяным колесом проводились на небольшой модели, с которой он тестировал различные конфигурации в течение семи лет. Результирующее увеличение эффективности гидроэнергетики способствовало промышленной революции .

В период 1759–1782 годов он выполнил ряд дальнейших экспериментов и измерений на водяных колесах, которые привели его к поддержке и защите теории vis viva немецкого Готфрида Лейбница , ранней формулировки сохранения энергии . Это привело его к конфликту с представителями академического истеблишмента, которые отвергли теорию Лейбница, полагая, что она несовместима с утверждением сэра Исаака Ньютона о сохранении импульса .

Коэффициент Смитона

В своей статье 1759 года «Экспериментальное исследование природных сил воды и ветра для вращения мельниц и других машин в зависимости от кругового движения» Смитон разработал концепции и данные, которые легли в основу коэффициента Смитона . уравнение подъемной силы, использованное братьями Райт . Он имеет форму:

$L=kV^{2}AC_{l}\,$

где:

$L$ это лифт

$k$ - коэффициент Смитона (см. примечание ниже)

$V$ это скорость

$A$ площадь в квадратных футах

$C_{l}$ - коэффициент подъемной силы (подъемная сила относительно сопротивления пластины той же площади)

Братья Райт с помощью аэродинамических труб определили , что значение коэффициента Смитона равно 0,005. было неверным и должно было составлять 0,0033. В современном анализе коэффициент подъемной силы нормируется по динамическому давлению вместо коэффициента Смитона.

Гражданское строительство

Маяк Смитона

Смитон сыграл важную роль в истории, повторном открытии и развитии современного цемента , определяя требования к составу, необходимые для получения «гидравличности» извести; работа, которая в конечном итоге привела к изобретению портландцемента . Портландцемент привел к возрождению бетона как современного строительного материала, во многом благодаря влиянию Смитона.

По рекомендации Королевского общества Смитон спроектировал третий маяк Эддистон (1755–1759 гг.). Он был пионером в использовании « гидравлической извести » (разновидности строительного раствора , который затвердевает под водой) и разработал метод использования гранитных блоков , скрепленных «ласточкин хвост», в здании маяка.

Гранитный бюст работы Филипа Чатфилда в башне Смитона в Плимуте.

Его маяк использовался до 1877 года, когда скала, лежащая в основе фундамента сооружения, начала разрушаться; он был разобран и частично перестроен в Плимут-Хоу , где он известен как Башня Смитона . В 2020 году гранитный бюст Смитона из Корнуолла работы Филипа Чатфилда, созданный по заказу The Box, Плимут и финансируемый Trinity House , был установлен в фонарной камере башни перед ее повторным открытием. В основе бюста лежит гипсовый бюст, подаренный Институтом инженеров-строителей примерно в 1980 году, но позже удаленный по соображениям безопасности.

Поперечное сечение маяка Эддистон , показывающее метод соединения

Пертский мост через реку Тэй

Решив, что он хочет сосредоточиться на прибыльной области гражданского строительства, он приступил к выполнению обширной серии заказов, в том числе:

• Навигация Колдера и Хеббла (1758–1770 гг.)
• Мост Колдстрим через реку Твид (1763–1766 гг.)
• Улучшения навигации по реке Ли (1765–1770 гг.)
• Пирс Смитона в Сент-Айвсе, Корнуолл (1767–1770 гг.)
• Пертский мост через реку Тей в Перте (1766–1771 гг.)
• Канал Рипон (1766–1773)
• Смитона Виадук , по которому проходит дорога A616 (часть первоначальной Великой Северной дороги) через реку Трент между Ньюарком и Южным Маскемом в Ноттингемшире (1768–70).
• Канал Форт и Клайд от Грейнджмута до Глазго (1768–1777 гг.)
• Лэнгли на плавильном заводе Тайн с Николасом Уолтоном в качестве приемников в Гринвичской больнице в Лондоне (1768 г.)
• Гавань Банфа (1770–1775 гг.)
• Нижний Северный водный мост (1770–75)
• Абердинский мост (1775–1780 гг.)
• Гавань Питерхеда (1775–1881)
• Уровень Нент Форс (1776–77)
• Кардингтонский мост (1778 г.)
• Гавань в Рамсгейте ( бассейн 1776–1783 гг.; пристань 1788–1792 гг.)
• Хексемский мост (1777–1790 гг.); завершен Робертом Милном в 1793 году.
• Канал Бирмингема и Фазели (1782–89)
• Сент-Остелла в Чарльстауне Гавань в Корнуолле (1792 г.)

Затопленная гавань в Чарлстауне, Корнуолл.

Смитон считается первым свидетелем-экспертом , выступившим в английском суде. Благодаря его инженерным знаниям, его вызвали для дачи показаний в суде по делу, связанному с заиливанием гавани Уэллс -не-Си в Норфолке в 1782 году. Он также выступал в качестве консультанта по катастрофическому 63-летнему проекту Нью-Харбор в Рае , предназначенному для борьбы с заиливанием порта Винчелси . Сейчас проект неофициально известен как «Гавань Смитона», но, несмотря на название, его участие было ограниченным и произошло более чем через 30 лет после начала работ в гавани. Он закрылся в 1839 году.

Инженер-механик

Используя свои навыки инженера-механика, он разработал водяной двигатель для Королевского ботанического сада в Кью в 1761 году и водяную мельницу в Олстоне , Камбрия, в 1767 году (некоторые приписывают ему изобретение чугунной оси для водяных колес ). В 1782 году он построил дымоходную мельницу в Spital Tongues в Ньюкасл-апон-Тайн , первую 5-парусную блочную мельницу в Великобритании. Он также усовершенствовал Томаса Ньюкомена , атмосферный двигатель установив его на шахте Чейсуотер, Уил-Бизи , в Корнуолле в 1775 году, который был одновременно высокоэффективным и самым мощным на то время.

В 1789 году Смитон применил идею Дени Папена , используя силовой насос для поддержания давления и свежего воздуха внутри водолазного колокола . Этот колокол, построенный для проекта Хексемского моста , не предназначался для подводных работ, но в 1790 году конструкция была обновлена, чтобы его можно было использовать под водой на волнорезе в гавани Рамсгейт. Смитону также приписывают объяснение фундаментальных различий и преимуществ водяных колес с перелетом и недолетом. Смитон экспериментировал с паровой машиной Ньюкомена и внес заметные улучшения примерно в то время, когда Джеймс Уатт строил свои первые двигатели ( около конца 1770-х годов ).

Наследие

Смитон умер после инсульта во время прогулки в саду своего семейного дома в Осторпе и был похоронен в приходской церкви в Уиткерке , Западный Йоркшир. Его оставшиеся в живых дочери установили памятник ему и его жене на стене алтаря церкви.

Из-за разрушения скалы под маяком Эддистоун конструкцию пришлось заменить. Когда верхнюю часть маяка Смитона (которая включала в себя фонарь, кладовую, жилую и сторожевую комнату) собирались снести, было предложено перенести часть ее в Уиткерк и установить в качестве памятника ему. К сожалению, проект сочли слишком дорогим, поскольку предполагалось, что он будет стоить около 1800 фунтов стерлингов.

Он пользуется большим уважением среди других инженеров, внес свой вклад в Лунное общество и основал Общество инженеров-строителей в 1771 году. Он ввел термин « инженеры-строители» , чтобы отличать их от военных инженеров, окончивших Королевскую военную академию в Вулидже . Общество было предшественником Института инженеров-строителей , основанного в 1818 году, и было переименовано в Смитонианское общество инженеров-строителей в 1830 году. Среди его учеников были инженер каналов Уильям Джессоп , а также архитектор и инженер Бенджамин Латроб .

Новаторская константа пропорциональности, описывающая давление, изменяющееся обратно пропорционально квадрату скорости, применительно к объектам, движущимся в воздухе, была названа коэффициентом Смитона . в его честь использовали его Основываясь на его концепциях и данных, братья Райт в поисках первого успешного самолета тяжелее воздуха .

Между 1860 и 1894 годами на обратной стороне старой пенни-монеты было изображено (за Британией ) изображение маяка Эддистоун Смитона.

Смитон — один из шести инженеров-строителей, изображенных на Стивенсона витраже , спроектированном Уильямом Уэйлсом и открытом в Вестминстерском аббатстве в 1862 году. Мемориальный камень в честь самого Смитона был открыт в аббатстве 7 ноября 1994 года Ноэлем Ордманом, президентом Смитонианского общества инженеров-строителей .

Джона Смитона Знаки на виадуке

Академия Джона Смитона , средняя школа в пригороде Лидса, прилегающая к поместью Пендас Филдс В честь Смитона названа недалеко от Осторпа. Его также чтят в Плимутском университете , где факультет математики и технологий расположен в здании, названном в его честь. Виадук на последнем этапе Внутренней кольцевой дороги Лидса , открытый в 2008 году, был назван в его честь.

Смитон упоминается в песне « I Predict a Riot » (как символ более достойной и мирной эпохи в истории Лидса; а также в отношении Дома младшей школы в гимназии Лидса, который посещал вокалист Рикки Уилсон) инди-музыканта. рок-группа Kaiser Chiefs , уроженцы Лидса.

Работает

• Экспериментальное исследование природных сил ветра и воды, приводящих в движение мельницы и другие машины в зависимости от кругового движения . Париж: Луи Курсье. 1810.
• Рассказ о строительстве и описание строительства маяка Эдистон из камня . Лондон: Х. Хьюз. 1791.
• Отчет о некоторых усовершенствованиях морского компаса для визуализации карты и иглы, предложенных доктором Найтом, общего пользования, автор Джон Смитон, изготовитель философских инструментов, Философские труды Лондонского королевского общества, серия I, том 46 (1749), с. 513-517
• Письмо г-на Дж. Смитона г-ну Джону Элликотту, FRS, о ​​некоторых улучшениях, сделанных им самим в воздушном насосе, «Философские труды Лондонского королевского общества», серия I, том 47 (1751), стр. 415-428
• Двигатель для поднятия воды огнем; Будучи усовершенствованием конструкции Савери, чтобы сделать ее способной работать самостоятельно, изобретенный г-ном Де Моурой из Португалии, FRS, описанный г-ном Дж. Смитоном, «Философские труды Лондонского королевского общества», серия, том 47 (1751), п. 436-438
• Описание новой снасти или комбинации шкивов, г-н Дж. Смитон, «Философские труды Лондонского королевского общества», серия I, том 47 (1751), с. 494-497
• Отчет о некоторых экспериментах с машиной для измерения пути корабля в море. Г-н Дж. Смитон, FRS, Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Series I, vol 48 (1753), p. 532-546
• Описание нового пирометра с таблицей проведенных с его помощью экспериментов. Г-н Дж. Смитон, FRS, Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Series I, vol 48 (1753), p. 598-613
• Отчет о воздействии молнии на шпиль и церковь Лестуитиела, Корнуолл; В письме к досточтимому графу Маклсфилду, президенту РС, написанному г-ном Джоном Смитоном, ФРС, «Философские труды Лондонского королевского общества», серия I, том 50 (1757), с. 198-204
• Замечания о разной температуре воздуха в Эдистоне по сравнению с той, которая наблюдалась в Плимуте между 7 и 14 июля 1757 года. Г-н Джон Смитон, FRS, Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Series I, vol 50 (1757). , п. 488-490
• Экспериментальное исследование о природных способностях воды и ветра вращать мельницы и другие машины в зависимости от кругового движения. Г-н Дж. Смитон, FRS, Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Series I, vol 51 (1759), p. 100-174
• Рассуждение о менструальном параллаксе, возникающем из-за взаимного притяжения Земли и Луны; Влияние на наблюдения Солнца и планет; С помощью метода наблюдения: Дж. Смитон, FRS, Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Series I, vol 58 (1768), p. 156-169
• Описание нового метода наблюдения небесных тел из меридиана: Дж. Смитон, FRS, Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Series I, vol 58 (1768), p. 170-173
• Наблюдение солнечного затмения 4 июня 1769 года в обсерватории Осторп, недалеко от Лидса, в графстве Йорк. Дж. Смитон, FRS, Philosophical Transactions of the London Royal Society, Series I, vol 59 (1769), p. 286-288
• Описание нового гигрометра: г-н Джон Смитон, FRS, Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Series I, vol 61 (1771), p. 198-211
• Экспериментальное исследование количества и пропорций механической энергии, необходимой для придания различной степени скорости тяжелым телам из состояния покоя. Г-н Джон Смитон, FRS, Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Series I, vol 66 (1776), p. 450-475
• Новые фундаментальные эксперименты по столкновению тел. Г-н Джон Смитон, ФРС, в письме сэру Джозефу Бэнксу, Барт. PRS, Философские труды Лондонского королевского общества, серия I, том 72 (1782), стр. 337-354
• Наблюдения за градуировкой астрономических инструментов; С объяснением метода, изобретенного покойным часовщиком Генри Хиндли из Йорка для разделения кругов на любое заданное количество частей. Г-н Джон Смитон, ФРС; Сообщение Генри Кавендиша, эсквайра. FRS и SA, Философские труды Лондонского королевского общества, серия I, том 76 (1786), стр. 1-47
• Отчет о наблюдении прямого восхождения и склонения Меркурия от меридиана, вблизи его наибольшего удлинения, сентябрь 1786 г., сделанный г-ном Джоном Смитоном, FRS, с помощью экваториального микрометра, по его собственному изобретению и мастерству; Сопровождается исследованием метода учета рефракции при такого рода наблюдениях; Передано преподобному Невилу Маскелайну, DDFRS и королевскому астроному, а также им Королевскому обществу, «Философские труды Лондонского королевского общества», серия I, том 77 (1787), стр. 318-343
• Описание усовершенствования в применении квадранта высоты к небесному земному шару для решения проблем, зависящих от азимута и высоты. Г-н Джон Смитон, ФРС; Сообщение г-на Уильяма Уэльса, FRS, Philosophical Transactions of the the Royal Society of London, Series I, vol 79 (1789), p. 1-6

См. также

• Каналы Соединенного Королевства
• История британской системы каналов

Дальнейшее чтение

• Скемптон, AW [Ред.], Джон Смитон, FRS , ICE Publishing (1991), Лондон ISBN   978-0727700889

Внешние ссылки

• СМИ, связанные с Джоном Смитоном, на Викискладе?
• Джон Смитон в Structures
• Детали конструкции: Каминная мельница
• Профиль Смитона на BBC
• Джон Смитон: Интернет-музей истории авиации
• Модель Джона Смитона для фундамента маяка Эддистон (блог Музеев и галерей Лидса «Тайная жизнь предметов»)
• Джон Смитон Рассказ о здании и описание строительства маяка Эдистон (издания 1791 и 1793 годов) - Библиотека Линды Холл
• Харан, Брейди . «Конструктор маяков» (видео) . YouTube . Брейди Харан. Архивировано из оригинала 11 декабря 2021 года . Проверено 20 февраля 2018 г.