Уильям Генри Барлоу: Жизнь и инженерные достижения

Введение

Британский инженер-строитель Уильям Генри Барлоу (10 мая 1812 – 12 ноября 1902) был английским инженером-строителем XIX века, наиболее известный своими проектами в области железнодорожного строительства. Барлоу принимал участие во многих инженерных проектах. Он был инженером компании Midland Railway по лондовскому направлению и спроектировал лондонский вокзал компании – Сент-Панкрас. Вместе с Джоном Хокшоу он завершил строительство подвесного моста Клифтон, начатое Изамбардом Кингдомом Брунелем. После катастрофы на мосту Тей он вошел в состав комиссии по расследованию причин аварии и разработал проект нового моста. Барлоу также был изобретателем и исследователем, запатентовав конструкцию рельса и проведя исследования по применению и проектированию стальных конструкций.

Ранние годы и образование

Барлоу родился 10 мая 1812 года в Вулвиче, Кент (ныне в юго-восточном Лондоне), сыном математика и физика профессора Питера Барлоу, преподававшего в Королевской военной академии в Вулвиче. Уильям Барлоу был младшим братом Питера Уильяма Барлоу. Получив частное образование, Барлоу в шестнадцатилетнем возрасте начал изучать гражданское строительство под руководством своего отца. Спустя год он поступил в ученики в машиностроительный отдел Вулвичской верфи Королевского флота, расположенной недалеко от семейного дома. Затем он работал в Лондонских доках у Генри Робинсона Палмера. В мае 1842 года в Чарлтоне, Кент, Барлоу женился на Селине Кроуфорд Каффин. У супругов было четверо сыновей и две дочери. Их сын Кроуфорд Барлоу стал инженером-строителем и практиковал вместе с отцом.

Карьера

С 1832 года он проработал шесть лет инженером в Константинополе, Османская империя, помогая строить оружейный завод по заказу производителей станков Maudslay, Sons & Field. Он также подготовил для турецкого правительства отчет о маяках на Босфоре, что привело к его первым двум научным публикациям. За заслуги перед османским правительством он был награжден орденом Нишан Ифтихар (Орден Славы). Барлоу вернулся в Великобританию в 1838 году, чтобы занять должность помощника инженера на железной дороге Манчестера и Бирмингема, работая под руководством Джорджа У. Бака. В 1842 году он присоединился к железной дороге Мидленд-Каунтис в качестве инженера-резидента на участке между Рагби и Дерби. Когда в 1844 году железная дорога Мидленд-Каунтис стала частью железной дороги Мидленда, он сохранил свою должность, а затем стал главным инженером объединенной железной дороги. 1 апреля 1845 года Барлоу был избран членом Института гражданских инженеров, а 6 июня 1850 года – членом Королевского общества. Работая над главной линией Мидлендской железной дороги, Барлоу установил, что замена шпал обходится дороже, чем замена рельсов, поскольку шпалы разрушаются быстрее, чем изнашиваются рельсы, и требуют более частой замены. Чтобы избежать затрат на приобретение и замену шпал, он разработал и запатентовал собственный дизайн рельсов в 1849 году. Он имел широкий фланец, позволявший укладывать рельсы непосредственно на балласт без использования шпал, с периодическими стяжками для поддержания правильной колеи. Этот рельс, известный как рельс Барлоу, широко использовался, особенно на Великой западной железной дороге. Джозеф Пэкстон, архитектор чугунного и стеклянного Хрустального дворца для Всемирной выставки 1851 года, был директором Мидлендской железной дороги и попросил Барлоу помочь в подготовке расчетов прочности каркаса здания. В 1857 году Барлоу покинул Мидлендскую железную дорогу и основал собственную консалтинговую инженерную фирму в Лондоне, сохранив Мидлендскую железную дорогу в качестве важного клиента. После смерти Изамбарда Кингдома Брунеля в 1859 году Барлоу вместе с Джоном Хокшоу был назначен завершить строительство подвесного моста Клифтон в Бристоле, строительство которого было приостановлено с 1843 года из-за недостатка средств. Используя цепи от более раннего подвесного моста Брунеля в Лондоне, снесенного в 1860 году, Барлоу и Хокшоу завершили мост в 1864 году с более прочной палубой, чем планировал Брунел, и другими изменениями, вызванными повторным использованием существующих цепей. Его пролет длиной 214 метров был самым длинным в Великобритании на тот момент. В период с 1862 по 1869 год Барлоу был консультантом-инженером по южному расширению Мидлендской железной дороги от Бедфорда до Лондона, включая планировку лондонского вокзала Сент-Панкрас на Юстон-роуд. Чтобы справиться с наклонным участком и необходимостью пересечь канал Регента, расположенный немного севернее, платформы были построены на приподнятой конструкции, поддерживаемой чугунными колоннами и балками. Под этой конструкцией были размещены складские помещения для пива с пивоварен Бертона-апон-Трент. С помощью Роуленда Мейсона Ордиша Барлоу также спроектировал арочный чугунный навес вокзала, перекрывающий платформы на 73 метра без промежуточных опор – самый широкий навес такого типа в мире на тот момент. Он был спроектирован как экономичное и эффективное средство избежать необходимости в дополнительной несущей конструкции на нижнем уровне. Джордж Гилберт Скотт спроектировал отель перед зданием вокзала. 28 декабря 1879 года центральная часть моста Северной британской железной дороги через реку Тей возле Данди обрушилась в результате катастрофы на мосту Тей, когда экспресс-поезд пересекал его в сильный шторм. Погибли все 75 пассажиров и членов экипажа поезда. Будучи недавно избранным президентом Института гражданских инженеров, Барлоу был назначен членом комиссии Совета по расследованию катастрофы. Он работал вместе с Генри Кадоганом Ротери и Уильямом Йолландом, совместно с последним подготовив один из заключительных отчетов, в котором рекомендовалось создать комиссию для изучения ветровых нагрузок на мосты. В своем отчете от 30 июня 1880 года комиссия пришла к выводу, что мост, спроектированный сэром Томасом Бухом и открытый всего за год до обрушения, был "плохо спроектирован, плохо построен и плохо обслуживался". Вся центральная секция фермы, известная как "Высокие балки", обрушилась вместе с тринадцатью опорами, поддерживающими ее, образовав разрыв почти в полумили в мосту длиной 3 километра. Репутация Буха была разрушена, и он умер в октябре 1880 года. Работы по строительству подвесного моста через Ферт-оф-Форт были приостановлены после обрушения моста Тей, и Барлоу, сэр Джон Фаулер и Томас Эллиот Харрисон, консультанты-инженеры трех железнодорожных компаний, участвовавших в строительстве, были попрошены выбрать новый проект. Решением стал консольный мост Форт, спроектированный Фаулером и сэром Бенджамином Бейкером. В 1881 году Барлоу вошел в состав Комиссии по давлению ветра (Железнодорожные конструкции), созданной по рекомендации отчета о мосте Тей. Он возглавил проектирование нового моста Тей (1882–87) вместе со своим сыном Крофордом Барлоу в качестве инженера. В новом проекте использовались большие монококовые опоры для поддержки двухпутевой железнодорожной колеи. Старые кирпичные и каменные опоры от первого моста были сохранены в качестве волнорезов для новых опор выше по течению. Они до сих пор видны как печальное напоминание о трагедии 1879 года. Барлоу был одним из первых, кто экспериментировал с использованием стали в гражданском строительстве, проводя исследования на Арсенале в Вуличе в 1850-х годах и являясь членом комитета Института гражданских инженеров по этому вопросу. С 1873 года он был членом комитета Совета по торговле, который разработал первые рекомендации по безопасным рабочим нагрузкам для стали в железнодорожных конструкциях в 1877 году. Барлоу также экспериментировал со звукозаписью. В феврале 1874 года он представил Королевскому обществу доклад "О пневматическом действии, сопровождающем артикуляцию звуков человеческим голосом, как это демонстрируется записывающим прибором". Он назвал свой "записывающий прибор" логографом. Барлоу был членом Королевского общества Эдинбурга, Института инженеров-механиков и Общества искусств. Он занимал должность вице-президента Королевского общества в 1881 году и был почетным членом Société des Ingénieurs Civil de France. Он также был подполковником в Корпусе железнодорожных добровольцев. Из-за ухудшения здоровья он вышел в отставку в 1896 году вместе со своим сыном. Он умер 12 ноября 1902 года от истощения после перелома ноги и был похоронен на кладбище Чарльтон рядом с могилой своего отца. Его дом "High Combe" на Чарльтон-роуд в Гринвиче отмечен синей табличкой.

From 1832 he spent six years working as an engineer in Constantinople, Ottoman Empire, helping build an ordnance factory on behalf of machine tool manufacturers Maudslay, Sons & Field. He also produced a report for the Turkish government on lighthouses in the Bosphorus, which led to his first two scientific papers. For his services to the Ottoman government he was awarded the Order of Nishan Iftikhar (Order of Glory). Barlow returned to Britain in 1838 to take up a post as assistant engineer on the Manchester and Birmingham Railway working for George W. Buck. In 1842, he joined the Midland Counties Railway as resident engineer for the section between Rugby and Derby. When the Midland Counties Railway became part of the Midland Railway in 1844, he retained the position, later becoming chief engineer of the larger railway. On 1 April 1845, Barlow was elected a member of the Institution of Civil Engineers and on 6 June 1850 he was elected a Fellow of the Royal Society. Whilst working on the Midland Railway's main line, Barlow established that the replacement of sleepers was a larger part of the cost of track maintenance than the replacement of rails because the sleepers decayed more quickly than the rails wore out and needed renewal more often. To remove the cost of providing and replacing sleepers, he developed and patented his own rail design in 1849. It had a wide flanged profile which could be laid directly on to track ballast without the need for sleepers, with just periodic tie bars to maintain the correct gauge. Known as the Barlow rail, it was widely used, especially by the Great Western Railway. Joseph Paxton, designer of the cast iron and glass Crystal Palace for The Great Exhibition of 1851, was a director of the Midland Railway and he asked Barlow for his help in the preparation of the structural calculations for the frame of the building. In 1857, Barlow left the Midland Railway to form his own consultant engineering practice in London, with the Midland Railway as a significant client. Following the death of Isambard Kingdom Brunel in 1859, Barlow was commissioned with John Hawkshaw to complete the Clifton Suspension Bridge, Bristol, construction of which had been stalled since 1843 due to insufficient funds to finish it. Reusing the chains from Brunel's earlier Hungerford Suspension Bridge in London, demolished in 1860, Barlow and Hawkshaw completed the bridge in 1864 with a more robust deck than Brunel had planned and other variations caused by the reuse of the existing chains. Its 702 feet (214 m) span was the longest in Britain at the time. Between 1862 and 1869, Barlow was consultant engineer for the Midland Railway's southern extension from Bedford to London, including the layout of the London terminus station at St Pancras on Euston Road. To deal with the sloping site and the need to cross the Regent's Canal a short distance to the north, the platforms were constructed on a raised structure supported on cast iron columns and girders. Under this structure, storage was laid out for beer from the breweries at Burton upon Trent. With assistance from Rowland Mason Ordish, Barlow also designed the arched, cast iron station canopy which spans 240 feet (73 m) across the platforms without intermediate support – then the widest of its kind in the world. It was designed as a cost effective and efficient means of avoiding the need for additional solid structure in the lower level. George Gilbert Scott designed the hotel in front of the train shed. On 28 December 1879, the central section of the North British Railway's bridge across the River Tay near Dundee collapsed in the Tay Bridge disaster as an express train crossed it in a heavy storm. All 75 passengers and crew on the train were killed. As the newly elected President of the Institution of Civil Engineers, Barlow was appointed as a member of the Board of Trade's Court of Inquiry into the disaster. He sat with Henry Cadogan Rothery and William Yolland, co authoring one of the final reports with Yolland recommending a commission be established to examine wind loads on bridges. In its report dated 30 June 1880, the Court of Inquiry concluded that the bridge, designed by Sir Thomas Bouch and opened only the year before its collapse, had been "badly designed, badly built and badly maintained". The entire central box truss section of the bridge known as the "High Girders" collapsed along with the thirteen trestles supporting it, leaving a gap of nearly half a mile in the 2 mile (3 km) bridge. His reputation destroyed, Bouch died in October 1880. Work on the suspension bridge he had designed to cross the Firth of Forth was stopped after the Tay Bridge collapse and Barlow, Sir John Fowler and Thomas Elliot Harrison, consultant engineers for the three railway companies involved in the construction, were asked to choose a replacement design. The solution was the cantilevered Forth Bridge by Fowler and Sir Benjamin Baker. In 1881 Barlow sat as member of the Wind Pressure (Railway Structures) Commission established at the recommendation of the Tay Bridge report. He led the design of the replacement Tay Bridge (1882–87) with his son Crawford Barlow as engineer. The new design used large monocoque piers to support a double railway track. The old brick and masonry piers from the first bridge were retained as breakwaters for the new piers upstream. They can still be seen today as a forlorn reminder of the tragedy of 1879. Barlow was an early experimenter with civil engineering uses for steel, carrying out research at Woolwich Arsenal in the 1850s and being a member of the Institution of Civil Engineers' committee on the subject. From 1873 he was a member of a Board of Trade committee which produced the first recommendations on safe working loads for steel in railway structures in 1877. Barlow also experimented with sound recording. In February 1874 he presented the Royal Society with a talk On the Pneumatic Action which accompanies the Articulation of Sounds by the Human Voice, as exhibited by a Recording Instrument. He called his 'recording instrument' a Logograph. Barlow was a Fellow of the Royal Society of Edinburgh, a member of the Institution of Mechanical Engineers and the Society of Arts. He served as Vice President of the Royal Society in 1881 and was an honorary member of the Société des Ingénieurs Civil de France. He was also a Lieutenant Colonel in the Railway Volunteer Staff Corps. With his health failing, he retired from practice in 1896, along with his son. He died on 12 November 1902 from exhaustion after breaking his leg, and was buried in Charlton Cemetery in a plot adjacent to that of his father's grave. His home "High Combe", Charlton Road, Greenwich, is marked with a blue plaque.