Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Шотланд азаматтық инженеры және кеме жасаушысы
Scottish civil engineer and shipbuilder
Сэр Уильям Фэрбэрн, 1-ші Ардвик баронеті (19 ақпан 1789 – 18 тамыз 1874) – шотланд азаматтық инженеры, құрылымдық инженер және кеме жасаушы. 1854 жылы ол Джордж Стивенсон мен Роберт Стивенсоннан кейін Механикалық инженерлер институтының үшінші президенті болды.
Sir William Fairbairn, 1st Baronet of Ardwick (19 February 1789 – 18 August 1874) was a Scottish civil engineer, structural engineer and shipbuilder. In 1854 he succeeded George Stephenson and Robert Stephenson to become the third president of the Institution of Mechanical Engineers.
Ерте мансап
Келсо қаласында жергілікті шаруаның ұлы болып дүниеге келген Фэрберн ерте жасынан механикалық қабілеттерін танытты және Ньюкасл-апон-Тайн қаласында диірменшінің шәкірті болып қызмет етті, онда ол жас Джордж Стивенсонмен танысты. 1813 жылы Адам Паркинсон мен Томас Хьюздің жұмысына орналасу үшін Манчестерге көшті. 1817 жылы Джеймс Лилимен бірлесіп, «Фэрберн және Лили қозғалтқыштар жасаушылар» компаниясын құрды.
Born in Kelso to a local farmer, Fairbairn showed an early mechanical aptitude and served as an apprentice millwright in Newcastle upon Tyne where he befriended the young George Stephenson. He moved to Manchester in 1813 to work for Adam Parkinson and Thomas Hewes. In 1817, he launched his mill machinery business with James Lillie as Fairbairn and Lillie Engine Makers.
Құрылымдық зерттеулер
Фэрберн өмір бойы білім алып, 1830 жылы Азаматтық инженерлер институтына мүше болды. 1820-30 жылдары ол Итон Ходжкинсонмен бірге темір арқалықтардың ең тиімді пішінін іздестірді. Мысалы, олар 1830 жылы ашылған Ливерпуль және Манчестер темір жолы үшін Уотер-стрит үстіне көпір жобалады. 1840 жылдары Роберт Стивенсон, оның жастық шағындағы досы Джорджтың ұлы, Менай бұғазынан өтудің жолын табуға тырысқанда, Фэрберн мен Ходжкинсонды кеңесшілер ретінде шақырды. Фэрберн Anglesey мен Солтүстік Уэльс арасындағы үлкен қашықтықты көтеру үшін тіктөртбұрышты құбыр немесе қорапша тәрізді арқалық идеясын ұсынды. Ол өзінің Миллволл кеме жасау зауытында және көпір салынатын жерде көптеген сынақтар жүргізіп, мұндай құбырдың қалай салынуы керектігін көрсетті. Бұл жоба алғаш рет Конвейде қысқа көпір үшін қолданылды, содан кейін одан әлдеқайда үлкен Британия көпірі салынды. Алайда, құбырлы көпірдің құйма темірге қажетті үлкен мөлшері мен құнына байланысты, оны кеңінен қолдану өте қымбатқа түсті. Фэрберн өзі құйма темірден жасалған науа тәрізді көпірлерді жасады, онда құбырлы көпірде дамытқан идеяларын пайдаланды.
Fairbairn was a lifelong learner and joined the Institution of Civil Engineers in 1830. In the 1820s and 30s, he and Eaton Hodgkinson conducted a search for an optimal cross section for iron beams. They designed, for example, the bridge over Water Street for the Liverpool and Manchester Railway, which opened in 1830. In the 1840s, when Robert Stephenson, the son of his youthful friend George, was trying to develop a way of crossing the Menai Strait, he retained both Fairbairn and Hodgkinson as consultants. It was Fairbairn who conceived the idea of a rectangular tube or box girder to bridge the large gap between Anglesey and North Wales. He conducted many tests on prototypes in his Millwall shipyard and at the site of the bridge, showing how such a tube should be constructed. The design was first used in a shorter span at Conway, and followed by the much larger Britannia Bridge. The tube bridge ultimately proved far too costly a concept for widespread use owing to the sheer mass and cost of wrought iron needed. Fairbairn himself developed wrought iron trough bridges which used some of the ideas he had developed in the tubular bridge.
Кеме жасау
Мақта өнеркәсібі дағдарысқа ұшыраған кезде Фейрбайрн локомотивтерге арналған қазандықтарды жасауға және кеме жасау саласына көшті. Кемені суға жүзетін түтік тәрізді қарастырып, ол Лондонның Ллойды белгілеген қолданыстағы конструкциялық стандарттарды сынады. Фэрберн мен Лили 1830 жылы Манчестерде темір құбырлы бу кемесі PS Lord Dundas-ты салды. Манчестер сияқты ішкі қалада темір кемелерді салу кезінде туындаған қиындықтар 1834–35 жылдары бизнестің осы бөлігін Лондонның Миллволл қаласына көшіруге себеп болды. Мұнда Фэрберн 1250 тонналық "Поттингер" кемесін, сондай-ақ Пенинсулярлық және Ориенталдық компания үшін және Ұлыбритания үкіметі үшін көптеген кемелерді, Темза өзенінде темір кеме жасауды енгізе отырып, сексеннен астам кеме салды. 1848 жылы ол осы бизнестен зейнетке шықты. Фэрберн Британия және Конви теміржол көпірлерін жобалау кезінде темір корпусты кемелерді салудағы тәжірибесін пайдаланды.
When the cotton industry fell into recession, Fairbairn diversified into the manufacture of boilers for locomotives and into shipbuilding. Perceiving a ship as a floating tubular beam, he criticised existing design standards dictated by Lloyd's of London. Fairbairn and Lillie built the iron paddle steamer PS Lord Dundas at Manchester in 1830. The difficulties which were encountered in the construction of iron ships in an inland town like Manchester led to the removal of this branch of the business to Millwall, London in 1834–35. Here Fairbairn constructed over eighty vessels, including Pottinger of 1,250 tons, for the Peninsular and Oriental Company; and other vessels for the British Government, and many others, introducing iron shipbuilding on the River Thames. In 1848 he retired from this branch of his business. Fairbairn drew on his experience with the construction of iron hulled ships when designing the Britannia Bridge and Conwy Railway Bridges.
Темір жол локомотивтері
Фейрберн 1839 жылы Манчестер және Болтон темір жолы үшін 0-4-0 конструкциясымен теміржол локомотивтерін жасауды бастады. 1862 жылға қарай компания Миллволлде Ұлы Батыс темір жолы және Лондон және Солтүстік-Батыс темір жолы сияқты компанияларға 400-ден астам локомотив құрастырды. Дегенмен, зауыттың теміржолға тікелей қол жеткізілуі болмағандықтан, барлық локомотивтерді жолмен тасымалдау қажет болды.
Fairbairn began building railway locomotives in 1839 with an 0 4 0 design for the Manchester and Bolton Railway. By 1862 the company had constructed more than 400 at Millwall for companies such as the Great Western Railway and the London and North Western Railway. However, as the works had no rail access, any locomotives had to be shipped by road.
Қазандықтар
1844 жылы Фэрберн Ланкашир қазандығын жасады. 1861 жылы Ұлыбритания Парламентінің өтініші бойынша ол металлдың шаршауына қатысты алғашқы зерттеулер жүргізді, 3 тонналық массаны 3 000 000 рет көтеріп, төмендетіп, содан кейін темір цилиндрдің сынығын анықтады және осыған ұқсас әсерге 12 тонналық статикалық жүктеме қажет екенін көрсетті. Ол шыны цилиндрлермен тәжірибе жасап, қабырғадағы шеңберлік кернеудің бойлық кернеуден екі есе жоғары екенін дәлелдеді. Цилиндрлі қазандықтардың бұзылуы көбінесе қабырғадағы жоғары шеңберлік кернеудің салдарынан оның ұзындығы бойымен сынуға алып келді. Шеңберлік кернеудің диаметрге байланысты өсуі және кернеулердің барабан ұзындығына тәуелсіздігі туралы осы білім, оның Fairbairn Beeley және бес түтік қазандықтарын ойлап табуына себеп болды, онда бір үлкен диаметрлі қабықша бірнеше кішкентай, аз кернеуге ұшыраған қабықшалармен алмастырылды. Соңында бұл жоғары қысым үшін кішкентай түтіктермен жабдықталған су түтік қазандықтарының кеңінен қолданылуына және ескі өрт түтік конструкцияларын ығыстыруына әкелді.
Fairbairn developed the Lancashire boiler in 1844. In 1861, at the request of the UK Parliament, he conducted early research into metal fatigue, raising and lowering a 3 tonne mass onto a wrought iron cylinder 3,000,000 times before it fractured and showing that a static load of 12 tonne was needed for such an effect. He experimented with glass cylinders and was able to show that the hoop stress in the wall was twice the longitudinal stress. When a cylindrical boiler failed, it usually fractured along its length owing to the high hoop stress in the wall. This knowledge of how hoop stress increased with diameter, and how stresses were independent of drum length led to his invention of the Fairbairn Beeley and his five tube boilers, where a single large diameter shell was replaced by multiple smaller, and less stressed, shells. Eventually this would lead to the near universal adoption of water tube boilers with small tubes for high pressures, replacing the older fire tube designs.
Тергеулер
Фейрберн құрылыстардың ақауларын, соның ішінде тоқыма фабрикаларының құлауын және қазандықтардың жарылуын жүйелі түрде зерттеген алғашқы инженерлердің бірі болды. Ол Олдхэмдегі диірменнің құлауы туралы баяндамасында, мысалы, ауыр жүктелген едендерді қолдау үшін құйма темір арқалықтарды таңдауда сәулетшілердің нашар жобалау әдістерін көрсетті. Тағы бір баяндамасында ол фермалы құйма темір арқалықтарды пайдалануды сынға алып, Роберт Стивенсонға 1846 жылы Честерде Ди өзенінің үстінен салынып жатқан көпірде осы тұжырымдаманы қолданбауға кеңес берді. Көпір 1847 жылдың мамыр айында құлап, сол кезде одан өтіп бара жатқан жергілікті пойыздың 5 жолаушысы қаза тапты. Ди көпірінің апаты теміржол желісінде салынған немесе салынып жатқан көптеген басқа теміржол көпірлерінің қауіпсіздігіне алаңдаушылық тудырды. Фейрберн ұзаққа дейін қайта-қайта жүктеудің құйма және қазылған темір арқалықтарға тигізетін әсерін зерттеген алғашқы маңызды зерттеулерді жүргізді, бұл жарықтардың бастапқы ақаулардан өсуі арқылы пайда болатынын көрсетті – қазір шаршау деп аталатын мәселе. Ол зерттеулер үшін үлкен масштабтағы сынақ құралдарын жасады, оның қаржыландыруының бір бөлігі Сауда кеңесінен түсті. Ол сондай-ақ қысыммен толтырылған шыны цилиндрлер бойынша тәжірибелер жүргізіп, қабырғадағы ең жоғары кернеу диаметр бойында пайда болатынын анықтады. Бұл шеңберлік кернеу деп аталады және цилиндрдің ұзындығы бойынша пайда болатын бойлық кернеуден екі есе жоғары. Нақты мәні тек қабырғаның қалыңдығы мен ішкі қысымға ғана байланысты. Оның еңбектері "Proceedings of the Royal Society" журналында жарияланды және бу қазандықтары мен құбырларындағы ақауларды талдауға үлкен көмек болды. 1854 жылы ол Манчестер бу пайдаланушылар қауымдастығын құрды, ол тез арада жоғары қысымды бу қазандықтары үшін ұлттық стандарттарды белгілейтін ұйым ретінде танылды. Британдық сақтандыру компанияларының "Қауымдастырылған кеңселердің техникалық комитеті" ретінде MSUA ұлттық сертификаттау органы болып табылады.
Fairbairn was one of the first engineers to conduct systematic investigations of failures of structures, including the collapse of textile mills and boiler explosions. His report on the collapse of a mill at Oldham showed the poor design methods used by architects when specifying cast iron girders for supporting heavily loaded floors, for example. In another report, he condemned the use of trussed cast iron girders, and advised Robert Stephenson not to use the concept in a bridge then being built over the river Dee at Chester in 1846. The bridge collapsed in May 1847, killing 5 people who were passengers on the local train passing over the structure at the time. The Dee Bridge disaster raised concerns about the integrity of many other railway bridges already built or about to be built on the rail network. Fairbairn conducted some of the first serious studies of the effects of repeated loading of wrought and cast iron girders, showing that fracture could occur by crack growth from incipient defects, a problem now known as fatigue. He built large scale testing apparatus for the studies, and was partly funded by the Board of Trade. He also conducted experiments on pressurized cylinders of glass and was able to show that the highest stress in the wall occurs around the diameter. It is known as the hoop stress and is twice the value of the longitudinal stress which occurs along the length of the cylinder. The precise value depends only on the wall thickness and the internal pressure. His work was published in the Proceedings of the Royal Society and was of great help in analysing failures in steam boilers and pipes. In 1854 he founded the Manchester Steam Users' Association, which quickly became recognised as setting national standards for high pressure steam boilers. As the "Associated Offices Technical Committee" of British insurers the MSUA remains a national certification authority.
Шығармалары
Соққының, дірілдің және ұзаққа созылған жүктеме өзгерісінің, соғылған темір арқалықтарға тигізетін әсерін анықтау жөніндегі тәжірибелер, (1864) Лондон Корольдік қоғамының философиялық еңбектері, 154-том, 311-бет.
Experiments to determine the effect of impact, vibratory action, and long continued changes of load on wrought iron girders, (1864) Philosophical Transactions of the Royal Society of London vol. 154, p311