Джеймс Генри Грейтхед - James Henry Greathead

Джеймс Генри Грейтхед
Джеймс Генри Грейтхед
Родившийся	(1844-08-06)6 августа 1844 г. Grahamstown, Южная Африка
Умер	21 октября 1896 г.(1896-10-21) (52 года) Streatham, Лондон
Национальность	Британский заморский гражданин (Капская колония)
Образование	Колледж Сент-Эндрюс, Епархиальный колледж, Грэхэмстаун, Кейптаун, Южная Африка; в 1859 году он поступил в Вестборнский колледж, часть Королевского колледжа в Лондоне.
Род занятий	Инженер
Супруг (а)	Бланш Эмили Калдекотт Кориндон
Дети	Джон Кориндон, Джеймс Генри, Нэнси, Мэри Кориндон
Родители)	Джеймс Генри Грейтхед и Элиза Джулия Райт
Инженерная карьера
Дисциплина	Машиностроение, инженер-строитель
Учреждения	Учреждение машиностроения, институт инженеров-строителей
Название практики	Главный инженер Железных дорог города и Южного Лондона
Проекты	Башня Метро Туннель Блэкуолл Ватерлоо и городская линия Ливерпульская подвесная железная дорога
Значительный дизайн	Greathead Shield, затирочная машина Greathead, инжекторный гидрант и другие запатентованные конструкции
Награды	Избран в Совет Институт инженеров-строителей, 1884

Джеймс Генри Грейтхед (6 августа 1844 г. - 21 октября 1896 г.)^[1] был инженером-механиком и инженером-строителем, известным своей работой над Лондонское метро железных дорог, Винчестерского собора и надземной железной дороги Ливерпуля, а также является одним из первых сторонников туннелей Ла-Манша, Ирландского моря и Бристольского пролива. Его изобретение также является причиной того, что лондонское метро в просторечии называется «Труба».

Ранние годы

Грейтхед родился в Grahamstown, Южная Африка;^[2] английского происхождения, чей дед эмигрировал в Южную Африку в 1820 году. Он получил образование в Колледж Святого Андрея, Грэмстаун,^[3] и Епархиальный колледж частная школа в Кейптаун. После эмиграции в Англию в 1859 г.^[2] он закончил свое образование с 1859 по 1863 год в Вестборнская университетская школа, Westbourne Grove.^[4] Он ненадолго вернулся в Южную Африку, прежде чем окончательно переехать в Лондон в 1864 году, чтобы проработать трехлетний срок. ученичество под инженером-строителем Питер У. Барлоу, у которого он познакомился с прямоугольной системой защиты тоннелей.^[2] Грейтхед некоторое время (около 1867 г.) проработал помощником инженера на Midland Railway между Бедфорд и Лондон (работая с братом Барлоу, Уильям Генри Барлоу ).

Туннелирование

Вскоре после этого, в 1869 году, он вернулся в Барлоу, и они начали работу над дизайном для Башня Метро,^[5] только второй туннель под рекой Темза в центре Лондона. Барлоу был инженером туннеля, а Грейтхед отвечал за проезд.

Грейтхед стал главным подрядчиком метро Тауэр под Барлоу. Уильям Коппертвейт утверждает, что в то время как Барлоу запатентовал идею туннельного щита, Грейтхед не только разработал другой тип щита, но и запатентовал его и использовал в этом контракте.^[6] Барлоу получил предварительный патент на свою вторую идею, но Грейтхед не знал об этом до тех пор, пока не прошло несколько лет (как обсуждалось в протоколе собрания Институт инженеров-строителей (ICE) опубликовано в январе 1896 г.).^{[нужна цитата ]}

Великоголовый был Туннель Блэкуолл инженер-консультант и курировал его проектирование и строительство, как указано^{[7][циркулярная ссылка ]}.

Железнодорожные пути

В 1873 году Грейтхед стал инженером-резидентом на Хаммерсмитская железная дорога и Ричмондское расширение Окружная железная дорога, должность, которую он занимал четыре года. После этого он участвовал в подготовке железной дороги Риджентс-Канала (1880 г.), Метрополитен-внешней кольцевой железной дороги (1881 г.), новой линии Лондон-Истборн (1883 г.) и различных легкорельсовых путей в Ирландии (1884 г.).^{[нужна цитата ]}

В том же 1884 году Грейтхед возобновил свое участие в прокладке туннелей, работая инженером в метро Лондон (Сити) и Саутварк, позже Сити и Южный Лондон^[2] (а теперь часть Северная линия ), которая открылась в 1890 году и была первой в мире подземной электрической железной дорогой. В 1888 году он стал совместным инженером с сэром Дуглас Фокс на Ливерпульская подвесная железная дорога^[2] а также работал с У. Р. Гэлбрейт на Ватерлоо и городская железная дорога. Его последняя работа была над Центральный Лондон Железнодорожный с Сэр Джон Фаулер и сэр Бенджамин Бейкер.^[8]

Изобретения и патенты

Великоголовый щит

Возможно, это произошло из Марк Исамбар Брюнель оригинальный запатентованный 1818idea^[9] Роберт Фогель ошибочно считает, что он был вдохновлен патентом Барлоу 1864 года, который привел к предварительному патенту Барлоу 1868 года.^[10] Тем не менее, были значительные конструктивные различия, которые отличают запатентованные конструкции Greathead от предварительной патентной идеи Брунеля, что позволяет подать заявку на патент на конструкцию Greathead.^[6]

Щит Брюнеля был прямоугольным и состоял из 12 отдельных независимо перемещаемых рам; решение Greathead было цилиндрическим, и «сокращение количества частей в щите Брюнеля до единой жесткой единицы было огромным преимуществом и шагом вперед, возможно, равным самой концепции строительства туннелей»,^[10] хотя забой все еще был выкопан ручным трудом. Запатентованный компанией Greathead Shield for Tunneling Soft Earth использовал водяные струи под давлением на забое туннеля, чтобы помочь прорезать мягкий грунт, как описано в патенте. Пневматическое давление в туннеле использовалось для обеспечения большей безопасности рабочих за счет выравнивания внутреннего давления в туннеле с расчетным внешним подземным давлением под водой. «Второе издание» его щита использовало гидравлическое воздействие на забой вместе с режущими зубьями для создания суспензии (эта суспензия затем затвердевала при высыхании и привела к его следующему изобретению: машине для затирки раствора Greathead). Брунелю можно приписать идею использования щита, но Грейтхед был признан первым африканским инженером, который построил один из своих собственных разработок и получил патент на цельный цилиндрический щит. Грейтхед разработал прототип круглого щита, который с тех пор использовался в большинстве проектов проходки туннелей, с продвижением других инженеров и технологическими улучшениями в общей конструкции щита. В своей книге Туннельные экраны и использование сжатого воздуха в подводных работах, Коппертвейт (который работал под руководством Грейтхеда в качестве его ученика)^[11] говорит:

Барлоу был, безусловно, первым, кто запатентовал в 1864 году щит, способный двигаться как единое целое, и окруженный тонким железным цилиндром ... чтобы построить чугунный туннель в последовательных кольцах ... это было в 1864 году и в 1868 году он предварительно запатентовал щит ... ни один из этих проектов не получил практической формы, и в 1869 году Грейтхед в Англии и пляж в Нью-Йорке фактически построили и использовали щиты, имеющие много общих черт с патентами Барлоу, но отличающиеся друг от друга в деталях.^[12]

Коппертвейт также утверждает (стр. 20), что все трое, Барлоу, Грейтхед и Бич, проектировали свои проходящие щиты независимо друг от друга. Есть свидетельства того, что Грейтхед до 1895 года не знал о предварительном патенте Барлоу 1868 года, на который его щит больше всего напоминал; Щит Бича больше напоминал патент Барлоу 1864 года. Коппертвейт добавляет: «Точное распределение кредита на изобретение между этими двумя будет определено каждым читателем в зависимости от того, насколько он может считать изобретателя, изобретателя нового механизма или человека, который применяет его на практике, более заслуживающими похвалы».^[12] В то время как Барлоу запатентовал свою идею в 1864 году, в 1869 году и Грейтхед в Англии, и Бич в Нью-Йорке практически одновременно построили свои собственные щиты, которые были похожи, но независимы друг от друга. Достижения Грейтхеда пошли дальше, чем любые другие инженерные разработки, с дополнительными патентами 1738 (1874), 5665 (1884) и, в 1886 году, его патентом No. 5221: заполнение швов сжатым воздухом.^[12]

Коппертвейт разъясняет истоки сдвига в мышлении от прямоугольного туннельного щита к цилиндрическим режущим щитам, впервые построенным Грейтхедом. Протоколы в библиотеке ICE предполагают, что Барлоу незаметно запатентовал свои идеи цилиндрического режущего щита, но так и не построил его. Грейтхед, не зная о первоначальном патенте Барлоу и последующем предварительном патенте, разработал, запатентовал и построил первый в истории цилиндрический туннельный щит. Одновременно, Альфред Эли Бич построил цилиндрический щит в Нью-Йорке и разработал щит, который очень напоминал запатентованную идею Барлоу примерно в то же время, что и Грейтхед. Согласно видеолекции 2017 г., проведенной Профессор лорд Мэр Что касается ICE, идеи щитов Брунелей были хорошо известны как в США, так и в Великобритании. Поскольку Барлоу был учеником Брунеля, он, вероятно, был хорошо знаком с конструкцией прямоугольного туннельного щита. Должно быть очевидно, что цилиндрическая конструкция была гораздо более подходящей и стабильной, что привело к тому, что три известных человека независимо друг от друга разработали свои уникальные туннельные щиты с разницей в несколько лет. Поскольку портландцемент был изобретен только в 1824 г. Джозеф Аспдин Лидса, строительная отрасль долгие годы не ценила его. Только благодаря гидравлическим свойствам портландцемента и его способности схватываться во влажных средах, эти первые туннельные проекты под Темзой вообще увенчались успехом.^[13] Бич никогда не приезжал в Англию, чтобы узнать о патенте Барлоу, а затем и о предварительном патенте, и Грейтхед не знал о предварительной патентной идее Барлоу до 1895 года, когда она обсуждалась в Институт инженеров-строителей встреча, на которой присутствовал Грейтхед вскоре после смерти Барлоу и незадолго до его собственной смерти. Документы можно получить по запросу в их библиотеке в формате pdf для дальнейшего разъяснения.^[14]

Щит Greathead состоял из железного цилиндра диаметром 7 футов 3 дюйма (2,21 м), снабженного винтовыми домкратами, которые позволяли поднимать его вперед. При использовании щит был сдвинут вперед по мере выемки рабочего забоя, а позади него была установлена ​​постоянная футеровка туннеля из чугунных сегментов, что само по себе является важным нововведением.^[15] Грейтхед запатентовал многие из своих идей, включая использование сжатого воздуха и движения вперед с помощью гидравлических домкратов, которые теперь являются стандартными элементами конструкции туннелей. Еще один патент компании Greathead заключался в установке поддона для цементного раствора на высоте потолка, который позволял гидравлически наносить цементный раствор за огромными чугунными щитами для стабилизации стены туннеля за пределами секций щита. Третий проходной щит был запатентован Greathead, который установил форсунки гидравлического давления на забое туннеля для взрыва мягкой земли. Само сопло также было еще одним патентным изобретением Greathead. В какой-то момент Грейтхед обнаружил, что бетон можно распылять на земляные поверхности, чтобы стабилизировать их, и стал отцом дробеметного бетона и цемента для распыления, так широко используемых в строительстве.^{[нужна цитата ]}

Гидрант инжектора Greathead (ок. 1879 г.)

Гидрант был изобретением для заливки цементного раствора за полостями в чугунном туннельном щите для укрепления облицовки стен туннеля во время строительства с постоянным положением.^[16]

Машина для затирки швов Greathead

Об этом говорится в связи с ремонтом соборов Винчестера и Линкольна.^[17] «Его система затирки с помощью сжатого воздуха, которая, пожалуй, больше, чем любое другое изобретение, оказалась незаменимой во всех недавних туннельных работах».^[12]

Патенты

• 1738 из 1874 г. Дж. Х. Грейтхед щит, имеющий закрытую поверхность, почва перед которой должна разрушаться струями воды и выступающими инструментами. Туннель облицовывают чугуном или формованными искусственными блоками. Заливка раствора за облицовкой туннеля.^[18]
• 5665 от 1884 г. Дж. Х. Грейтхед такой же щит, но с доработками.^[19]
• 5221 1886 г. Дж. Х. Грейтхед Емкость для затирки швов. Щит, подобный щитам патентов 1738 (1874) и 5665 (1884)^[19]
• 13215 1886 г. Дж. Х. Грейтхед Щит с альтернативным центральным резаком, с клиньями для разрушения забоя, промывки труб, только клиньями и т. Д.^[19]
• 195 из 1889 г. Дж. Х. Грейтхед Щит с вращающимся резаком.^[19]
• 9263 1894 г. Дж. Х. Грейтхед и Бэзил Мотт Усовершенствования тележек железнодорожного подвижного состава.

Почести

Статуя Грейтхеда в Лондонский Сити

Голубая доска на улице Святой Марии, 3

• Английское наследие синий налет отмечает свой дом в Barnes, на юго-западе Лондона, 3 St Mary's Grove, где он жил между 1885 и 1889 годами. Это был его третий дом, поскольку его вторая резиденция была снесена до установки мемориальной доски «Английское наследие».
• В январе 1994 г. статуя Великоголовой был возведен за пределами Банковская станция сразу после Королевская биржа в лондонском Сити. Он был открыт Лорд-мэр Лондона и расположен на цоколе, который скрывает вентиляционную шахту подземелья. Во время ремонта станции Bank Station в проходе между метро и подземным переходом была обнаружена часть щита Великой Головы. Ватерлоо и городская железная дорога. Секция была выкрашена в красный цвет и установлена ​​медная пластина в память о его достижениях.

Смотрите также

•  Лондонский транспортный портал

Рекомендации

1. Тейлор и Грин 2001, п. 96.
2. Британская энциклопедия 1902 г., п. 90.
3. Лори 1914, п. 111.
4. https://literator.org.za/index.php/literator/article/view/1324/2405
5. Ли, Чарльз Э. (2014). «Метро Тауэр: первый туннель в мире». Сделки Общества Ньюкоменов. 43 (1): 41–52. Дои:10.1179 / тнс.1970.003. ISSN  0372-0187.
6. Коппертвейт 1906.
7. https://en.m.wikipedia.org/wiki/Blackwall_Tunnel
8. «Биографии инженеров-строителей, архитекторов и др.». Steamindex. 1 февраля 2016 г.. Получено 23 июн 2009.
9. Патент Великобритании № 4204, 1818 г.
10. Фогель 1966, п. 221.
11. Коппертвейт 1906, п. 21.
12. Коппертвейт 1906, п. 20.
13. «Патент 1824 г. на портландцемент». intriguing-history.com. Получено 4 ноября 2019.
14. https://www.ice.org.uk/knowledge-and-resources/ice-library
15. Запад 2005 С. 116–118.
16. «Гидрант инжектора Greathead - Лондон, Англия». Firehydrant.org. Получено 29 января 2014.
17. "Фокс, сэр Фрэнсис 1844–1927, инженер-строитель". Пэра. Получено 2 августа 2014.
18. Коппертвейт 1906, п. 382.
19. Коппертвейт 1906, п. 383.

Библиография

• Коппертвейт, Уильям (1906). Туннельные экраны и использование сжатого воздуха в подводных работах (с 260 иллюстрациями и схемами.) (1-е изд.). Нью-Йорк: Van Nostrand Co. Получено 21 мая 2018.
• Лори, К. В. Дж. (1914). Регистр колледжа С. Эндрю, Грэхэмстаун, с 1855 по 1914 год. Грэмстаун: Slater & Co.
• Тейлор, Шейла; Грин, Оливер (2001). Движущийся мегаполис: история лондонского транспорта с 1800 года. Лоуренс Кинг. ISBN  978-3-8238-5486-9.
• Фогель, Роберт М. (1966). Туннельная инженерия - музейное дело. Вашингтон, округ Колумбия: Смитсоновский институт.
• Уоллес, сэр Дональд Маккензи; Артур Т. Хэдли; Хью Чизхолм, ред. (1902 г.). «Грейтхед, Джеймс Генри». Новые тома Британской энциклопедии. V, составляющий XXIX том полного собрания сочинения (10-е изд.). Нью-Йорк: The Encyclopædia Britannica Company. Получено 21 января 2010.
• Запад, Грэм (2005). Инновации и рост туннельной индустрии. Издательство Кембриджского университета. ISBN  978-0-521-67335-8.

дальнейшее чтение

• Картрайт, Роб (сентябрь 1997 г.), "Джеймс Генри Грейтхед (1844–1896) Первопроходец туннелей" (PDF), Информационный бюллетень FOWNC, Информационный бюллетень друзей Кладбище Вест Норвуд (30), получено 30 апреля 2008
• Картрайт, Роб (май 2000 г.), "Голубая табличка Джеймса Генри Грейтхеда" (pdf), Информационный бюллетень FOWNC, Информационный бюллетень друзей Кладбище Вест Норвуд (38), получено 2 августа 2014
• Грейтхед, Джеймс Генри (1896). «Городская и Южно-Лондонская железная дорога». с некоторыми замечаниями о прокладке туннелей под водой с помощью защиты и сжатого воздуха. С аннотацией обсуждения статьи. Лондон: Институт инженеров-строителей. Получено 21 января 2010.
• "Джеймс Генри Грейтхед". Исследование имени Greathead One. Архивировано из оригинал 2 марта 2008 г.. Получено 30 апреля 2008. (Семейные записи)
• "Джеймс Генри Грейтхед". Исследование имени Greathead One. Получено 30 апреля 2008. (Генеалогия)

внешняя ссылка

• СМИ, связанные с Джеймс Генри Грейтхед в Wikimedia Commons