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. Джон Смитон (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 для 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 раствора , который затвердевает под водой) и разработал метод использования гранитных блоков, соединенных «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.

Разрез маяка Эддистон, показывающий 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 ( удерживающий бассейн 1776–83; пристань 1788–1792)
• 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.)

в Затопленная гавань 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-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 мельницу в Британии. 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 волноломе 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 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 витраже Стивенсона , 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 .

Знаки на виадуке Джона Смитона

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, Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Series, vol 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 опытов. 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 досточтимому графу Маклсфилду, президенту РС, г-ну Джону Смитону, ФРС, «Философские труды Лондонского королевского общества», серия I, том 50 (1757), с. 198-204
• Замечания о разной температуре воздуха в Эдистоне по сравнению с наблюдениями 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). , с. 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 Royal Society of London, 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 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 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) . Ютуб . Брейди Харан. Архивировано из оригинала 11 декабря 2021 года . Проверено 20 февраля 2018 г.