Podcasty historyczne

Boulton i Paul P.11/Typ XXI

Boulton i Paul P.11/Typ XXI


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Boulton & Paul P.11/ Typ XXI

Boulton & Paul P.11/Typ XXI był projektem dwumiejscowego samolotu amfibii, wyprodukowanego w odpowiedzi na Specyfikację XXI RAF.

Specyfikacja XXI wzywała do stworzenia dwumiejscowej amfibii, która mogłaby operować z baz lądowych, z morza lub z lotniskowców.

Główny dowód na projekt pochodzi z rysunków Boultona i Paula oznaczonych jako Typ XXI, a oznaczenie P.11 jest niepewne i oparte na przerwie w zapisanych numerach P.

P.11 był dwukomorowym dwupłatem, napędzanym jednym silnikiem Napier Lion V o mocy 475 KM. Dwuosobowa załoga siedziała tuż pod górnym skrzydłem, które było przebite okrągłym wycięciem i tylnym wycięciem. Obie miały na celu poprawę widoczności, a okrągłe wycięcie było jednocześnie wejściem pilota. Kadłub został również zaprojektowany tak, aby poprawić widoczność, z garbem w środkowej części. Pilot miał nieruchome działo Vickersa, działonowy, działo Lewisa na pierścieniu Scarff.

Boulton & Paul zbudowali makietę P.11, ale zamówienie na prototyp trafiło do Fairey Pintail. Samoloty Fairey nie weszły do ​​służby w Wielkiej Brytanii, ale trzy zostały zamówione przez japońską marynarkę wojenną.


Przesyłka pocztowa Boulton and Paul P.64: dwusilnikowy, całkowicie metalowy dwupłatowiec

Okólnik prezentujący opis wysokowydajnego listonosza Boulton i Paul P.64. Jest to dwusilnikowy dwupłatowiec z ciągnikiem, który został zaprojektowany tak, aby zapewniać określoną prędkość normalną przy zmniejszeniu prędkości każdego silnika do około połowy jego mocy wyjściowej. Dostępne są szczegóły dotyczące podwozia, cech konstrukcyjnych, przedziału pilota, miejsca na pocztę, elementów sterujących, elektrowni i niektórych właściwości latających.

Opis fizyczny

Informacje o stworzeniu

Twórca: Nieznany. Kwiecień 1933.

Kontekst

Ten raport jest częścią kolekcji zatytułowanej: National Advisory Committee for Aeronautics Collection i została przekazana przez UNT Libraries Government Documents Department do UNT Digital Library, cyfrowego repozytorium prowadzonego przez UNT Libraries. Obejrzano go 147 razy, z czego 5 w ciągu ostatniego miesiąca. Więcej informacji na temat tego raportu można zobaczyć poniżej.

Osoby i organizacje związane z tworzeniem tego raportu lub jego zawartością.

Twórca

Inicjator

Dostarczone przez

Departament Dokumentów Rządowych Bibliotek UNT

Działając zarówno jako federalna, jak i stanowa biblioteka depozytowa, Departament Dokumentów Rządowych Bibliotek UNT przechowuje miliony pozycji w różnych formatach. Departament jest członkiem Programu Partnerstwa Treści FDLP i Affiliated Archive of the National Archives.

Skontaktuj się z nami

Informacje opisowe, które pomogą zidentyfikować ten raport. Skorzystaj z poniższych łączy, aby znaleźć podobne pozycje w Bibliotece Cyfrowej.

Tytuły

  • Główny tytuł: Przesyłka pocztowa Boulton and Paul P.64: dwusilnikowy, całkowicie metalowy dwupłatowiec
  • Tytuł serii:Okólniki lotnicze NACA

Opis

Okólnik prezentujący opis wysokowydajnego listonosza Boulton i Paul P.64. Jest to dwusilnikowy dwupłatowy ciągnik, który został zaprojektowany tak, aby zapewniać określoną prędkość normalną przy zmniejszeniu prędkości każdego silnika do około połowy jego mocy wyjściowej. Dostępne są szczegóły dotyczące podwozia, cech konstrukcyjnych, przedziału pilota, miejsca na pocztę, elementów sterujących, elektrowni i niektórych właściwości latających.

Opis fizyczny

Tematy

Słowa kluczowe

Język

Typ przedmiotu

Identyfikator

Unikalne numery identyfikacyjne dla tego raportu w Bibliotece Cyfrowej lub innych systemach.


Wieżyczki działowe Boulton Paul Type D

Czy ktoś może mi powiedzieć, w jakim samolocie te wieże były używane? Rozumiem, że późne modele Halifaxów (B VIIs) i A (Xs) zrobiły? Co jeszcze?

Członek dla

Posty: 1,586

Przez: Cees Broere - 20 listopada 2007 o 11:49 Permalink - Edytowany 1 stycznia 1970 o 01:00

Lancaster VII, chyba Lincolny. W Australii jest Lanc, który wciąż ma jeden dopasowany IIRC.

Członek dla

Przez: Historic Flying - 23 listopada 2007 o 09:47 Permalink - Edytowany 1 stycznia 1970 o 01:00

Dzięki za to - sprawdzę.

Członek dla

Posty: 8,195

Przez: JDK - 23 listopada 2007 o 12:51 Permalink - Edytowany 1 stycznia 1970 o 01:00

British Aircraft Armament Vol 1, R Wallace Clarke (ponownie) Była to nowa wieża, zaprojektowana z myślą o cięższych karabinach Browning 0,5 cala (x2):

HP Halifax B.VII, Avro Lincoln Shackleton Mr.1.

Może wziąć AGLT „Village Inn”. (Radarowe śledzenie ślepych wieżyczek do naprowadzania dział powietrznych.)

„Kilka wieżyczek typu D wciąż istnieje, wiele z nich zostało odbudowanych przez entuzjastów. Doskonały przykład można zobaczyć w Muzeum RAF w Hendon, gdzie jest wystawiony na stoisku”.

Z pewnością G jak George w Australian War Memorial nie ma takiego, więc przypuszczam, że Cees myśli o Lancaster w Waszyngtonie?

Zauważono, że jest pierwotnie wyposażony w Nash & Thompson .5 Zestaw wieżyczki Browninga.

Członek dla

Przez: Mark Ansell - 23 listopada 2007 o 20:56 Permalink - Edytowany 1 stycznia 1970 o 01:00

Muszę zaktualizować listę, ale obecnie mam 4 pokazane na stronie konserwacji witryny Boulton Paul: www.boultonpaul.com, a następnie kliknij konserwację lub bezpośredni link: http://homepage.ntlworld.com/markansell/bpa/preserved/ zachowane.html

Wieżyczka typu D
w Lincoln RF398 Muzeum Lotnictwa, Cosford
w Lincoln RE408 Argentyna
na stoisku Aerospace Museum, Cosford
w trakcie renowacji Muzeum Lotnictwa Sywell

Członek dla

Przez: Linrey - 25 listopada 2007 o 09:04 Permalink - Edytowany 1 stycznia 1970 o 01:00

Lancaster w War Memorial w Canberze (Australia) ma tylną wieżę Fraser Nash FN121. (ok, może FN120..)

Ale czym dokładnie jest wieża na Lancasterze w Australii Zachodniej?

(Mam nadzieję, że fotografowie nie mają nic przeciwko temu, że używam ich zdjęć?)

Boulton Paul Type D Turret, dzięki stronie internetowej Marka Ansella:

Fraser Nash FN82 Turret na Lancaster NX611 w Wielkiej Brytanii:

Tylna wieża Lancastera NX622 w Australii Zachodniej:

Wygląda na to, że wieża WA wygląda jak Boulton Paul Type D na górze (górna kopuła), ALE DOKŁADNIE jak FN82 na dole (rzeczywista konstrukcja wieży). Sugeruję, że może to być zmodyfikowany FN82. Jakieś inne pomysły?


Boulton i Paul

Firma Boultona i Paula przetrwała prawie 200 lat. Boulton & Paul Ltd, była firmą produkcyjną z Norwich, która rozpoczęła życie jako sklep żelazny. Mieściła się przy Cockey Lane w Norwich i została otwarta przez Williama Moore'a w 1797 roku. Sprzedaż detaliczna i hurtowa wyrobów żelaznych stale rosła około 40 lat później, po śmierci Moore'a, Williams Staples Boulton został wspólnikiem. W 1853 roku 12-letni chłopiec o imieniu John Dawson Paul dołączył jako praktykant i historia była w trakcie tworzenia. Dekadę później został kierownikiem firmy, z pensją 100 rocznie. Firma WS Boultona i Paula powstała w 1869 roku. W ciągu następnego stulecia kilkakrotnie zmieniała nazwę, stając się odlewnikiem żelaza, producentem siatki drucianej i zasłynęła z budowy prefabrykowanych budynków drewnianych. Firma produkowała chaty na wyprawę Scotta na Antarktydę, a także produkowała silniki do łodzi motorowych i konstrukcje stalowe.

Rozległe prace rolnicze i ogrodnicze panów Boultona i Paula w Norwich zostały poważnie zniszczone przez pożar 11 sierpnia 1876 roku. Budynek, w którym wybuchł pożar, został wzniesiony, ale niewiele ponad dwanaście miesięcy i był znany jako dział. Była to ogromna konstrukcja, ponad 160 stóp. długi o 70 stóp. szeroki i składał się z czterech pięter. Piwnica służyła jako magazyny i była zapełniona wyrobami gotowymi, takimi jak kosiarki do trawy itp., a na piętrze mieściło się biuro, w którym przechowywano nie tylko księgi, ale dużą ilość rysunków, 4c. Górne piętra były używane jako warsztaty ciesielskie i malarskie i były pełne prac w toku, maszyn itp. W budynku był świetny, duży silnik i kocioł, używany do napędzania różnych pił, strugania, dłutowania i innych maszyn .

Ogromna gama warsztatów, magazynów i maszyn przeznaczonych do produkcji artykułów ogrodniczych została całkowicie zniszczona, choć katastrofa w żaden sposób nie dotknęła żadnego innego działu robót, gdzie interesy toczyły się jak zwykle. Chociaż warsztaty ogrodnicze zostały zniszczone, na szczęście cały zapas dobrze sezonowanego drewna, który był przechowywany w szopach oddalonych od miejsca pożaru, został uratowany i poczyniono przygotowania do wznowienia tej specjalnej gałęzi jak najwcześniej, i kontynuować ją podczas przebudowy lokalu.

Już w 1878 roku Boulton i Paul z Norwich sprzedawali ulepszony przenośny kurnik, chłopstwo lub wolierę. Dom do spania i leżenia jest wykonany z drewna, na zewnątrz pomalowany na zielono, wewnątrz pobielony wapnem, z biegiem pod spodem dla cienia i schronienia. Nowy, ocynkowany dach o okrągłym kształcie, który jest bardzo ozdobny i zapewnia dobrą wentylację, wyposażony w ruchome ganki, przesuwane okno itd., mocny ocynkowany drut, jak pokazano na rysunku, z drzwiami i zamkiem oraz kompletem wszystkich niezbędnych śrub i nakrętek.

W 1907 Boulton i Paul, Norwich, pokazali użyteczne 16 stóp. niezatapialna łódź, której kadłub wykonany jest z ocynkowanej blachy stalowej. Silnik ma 2 KM. dwusuwowy, odwracalny i mógł napędzać łódź z prędkością siedmiu mil na godzinę, obciążony zanurzeniem, dzięki czemu statek był bardzo odpowiedni do pracy w porcie lub na rzece. Odnieśli taki sukces w swoim pierwszym wyścigu, że wszyscy zrezygnowali z wyścigów do końca sezonu.

W 1914 Boulton & Paul Ltd rozpoczął produkcję przedmiotów na potrzeby działań wojennych. Boulton & Paul byli bardzo zajęci wypełnianiem wielu kontraktów, które obejmowały Szpital Marynarki Wojennej w Dover, chaty i stajnie dla 6000 ludzi i koni, które trzeba było ukończyć w ciągu dziesięciu tygodni, obóz jeniecki w Jersey, hangary dla Królewskiego Korpusu Lotniczego, Instalacje morskie i wojskowe, budynki o konstrukcji stalowej w arsenałach i stoczniach, szpitale we Francji i magazyny w Mezopotamii.

W ramach tego firma została poproszona o produkcję samolotów, aw 1915 roku rozpoczęła budowę zaprojektowanych przez RAF samolotów FE.2B. Firma zbudowała łącznie 550, a następnie otrzymała zamówienie na Sopwith Camels, produkując średnio 28 tygodniowo. Słynny myśliwiec Sopwith Camel został zbudowany w Norwich, nazwany tak ze względu na owiewkę w kształcie garbu zakrywającą karabiny maszynowe. Boulton i Paul produkowali 28 wielbłądów tygodniowo u szczytu produkcji, aw sumie w czasie wojny 2500 samolotów wojskowych.

Zdecydowano, że produkcja samolotów będzie kontynuowana po wojnie, więc firma otworzyła dział projektowy z Johnem Northem jako głównym inżynierem. Maszyny wojenne zostały zaprojektowane z myślą o szybkości, a nie trwałości. Jedna cecha została jednak opracowana w wyniku wojny, która miałaby ogromny wpływ na przyszłe wykorzystanie i rozwój lotnictwa. To było zastosowanie metalu do konstrukcji samolotu. Niemców do tego skłonił brak solidnych dostaw odpowiedniego tarcicy. Niektóre firmy francuskie i angielskie również pracowały nad tym problemem, zwłaszcza Boulton i Paul w Anglii oraz Louis Clement we Francji. Wielu wynalazców przedstawiło stopy, nowe kombinacje strukturalne itp. w celu wykorzystania metalu w całości lub w części. Rozwój ten był przewidziany od wielu lat, ale stanowi trudny problem. Dążenie do uzyskania maksymalnej wytrzymałości przy jak najmniejszym ciężarze zaowocowało bardzo dopracowanymi rodzajami struktury wewnętrznej i dokładnymi badaniami wytrzymałości i właściwości dostępnych materiałów.

Pan JD North, główny inżynier i projektant, który był z wykształcenia inżynierem, zanim zajął się lotnictwem, był przekonany, że metalowa konstrukcja samolotów to przyszłość, i udało mu się nakłonić jego firmę do współpracy. go w tej sprawie. Konsekwencją było złomowanie ogromnej fabryki założonej w czasie wojny do produkcji zwykłych samolotów kompozytowych z drewna i metalu. Boulton and Paul, Ltd., w wyniku szeroko zakrojonych eksperymentalnych prac badawczych nad konstrukcjami metalowymi, postanowili specjalizować się w całkowicie metalowych samolotach i od tej decyzji dla Ministerstwa Lotnictwa wyprodukowano kilka różnych typów całkowicie metalowych maszyn.

B&P wyprodukowała całkowicie stalowy dwupłatowiec P10, który odniósł wielki sukces na pokazach lotniczych w Paryżu w 1919 roku. Można powiedzieć, że dwupłatowiec Boulton & Paul Commercial z 1920 roku jest podobny do maszyny zbudowanej przez tę firmę do lotu transatlantyckiego. Głęboki kadłub sięga aż do górnej płaszczyzny, zapewniając w ten sposób obszerne miejsce dla pasażerów lub paczek. Ponieważ jednak główne zbiorniki paliwa są zamontowane wewnątrz nadwozia, przestrzeń ładunkowa lub pasażerska jest podzielona na dwa oddzielne przedziały, jeden przed zbiornikami i jeden z tyłu. W chwili obecnej maszyna nie jest wyposażona w pełen zestaw siedzeń itp., ponieważ ma na celu zdobycie pewnej ilości doświadczenia z nią w powietrzu przed ostatecznym podjęciem decyzji o ustawieniu siedzeń. Również układ będzie w dużej mierze zależał od tego, czy maszyna ma być używana do lotów pasażerskich, do przewożenia poczty, czy też do połączenia tych dwóch. Zrozumiałe jest zatem, że ta część projektu pozostaje nadal otwarta, że ​​tak powiem, i podlega zmianom w miarę wymagań. Oczywiście był duży wybór w zależności od przeznaczenia maszyny. Na przykład, montując stosunkowo małe zbiorniki i instalując dużą liczbę siedzeń, P.8, jak nazywa się tę maszynę na liście serii B. & P., będzie w stanie unieść duży ładunek na stosunkowo krótki dystans. Z drugiej strony pojemność cystern może zostać zwiększona, a część pasażerów zastąpi poczta. Albo, znowu, wszyscy pasażerowie i poczta mogą zostać pominięci, cała nośność jest zajęta przez paliwo, w którym to przypadku maszyna miałaby bardzo duży promień działania.

Boulton & Paul całkowicie poświęcili się tematyce konstrukcji całkowicie metalowych. Nowe metody zostały rozwinięte, a firma poświęciła bardzo dużo czasu i pieniędzy na odkrywanie najlepszych sposobów wykorzystania metalu z jak największą korzyścią. Były tak skuteczne, że nie będzie przesadą stwierdzenie, że w połowie lat dwudziestych Boulton and Paul, Ltd. zajmowali wiodącą pozycję w tej bardzo wyspecjalizowanej formie konstrukcji. Należy zauważyć, że stosowanym metalem jest stal wysokogatunkowa, a nie duraluminium, konstrukcja Boultona i Paula, różniąca się całkowicie od metod przyjętych przez wielu francuskich i niemieckich konstruktorów samolotów.

Rząd chciał sterowców, a z North jako konsultantem, R101 został zaprojektowany w Royal Airship Works w Cardington, ale większość z nich została zbudowana w Norwich. Kontrakt na R. 101 z firmą panów Boulton i Paul z Norwich był kontraktem wyjątkowym. Wiązało się z tym kilka wyjątkowych warunków. Chodziło o nowy rodzaj pracy, dzieło o bardzo nowatorskim opisie, różnego rodzaju stal nierdzewną, nowe rodzaje lekkich dźwigarów, których nigdy wcześniej nie budowano. Chociaż pragnieniem Ministerstwa Lotnictwa było zawsze wystawianie tego rodzaju zamówień w trybie przetargu, tego rodzaju prace nie podlegały przetargowi. Rzeczywiście, doradcy Ministerstwa Lotnictwa byli usatysfakcjonowani, że dana firma była rzeczywiście jedyną firmą, która mogła z powodzeniem podjąć się pracy. Ministerstwo Lotnictwa powierzyło pracę firmie pod warunkiem, że Ministerstwo Lotnictwa zapłaci im za pracę i materiały oraz od samego początku będzie miało określony limit ich „kosztów ogólnych” i „zysku”. Ministerstwo Lotnictwa zawarło tak dobry interes z ich punktu widzenia, że ​​wydawało się, że firma będzie „znacznie załamana” w transakcji. Praca trwała dłużej i była bardziej kosztowna niż początkowo sądzono, a firma zdecydowanie nie miała pieniędzy.

Główny dźwigar dla R.101 (który został zbudowany w Royal Airship Works w Cardington) został wykonany przez panów Boulton i Paul, Limited z Norwich. Pewne trudności wynikające z nowości projektu spowodowały opóźnienie. Budowa rozpoczęła się w Riverside Works i 27 mil rur, 11 mil kabli usztywniających, 65 000 nakrętek i śrub, składało się na sekcje, z których wszystkie zostały wyprodukowane w Norwich. W połowie 1928 roku panowie Boulton i Paul z Norwich dostarczyli wszystkie metalowe elementy do budowy szkieletu sterowca R.101. Niestety, w burzliwą noc w październiku 1930 r. rozbiła się w Beauvais w drodze do Indii.

Jego bombowiec Sidestrand wszedł do służby RAF w 1929 roku. Dwa duże dwupłatowce o nietypowym układzie, jak na brytyjskie techniki rozmieszczenia sił, wyemitowane w 1931 przez Boulton & Paul i de Havilland w wyniku przetargów tych firm na specyfikację B.22 /27, który został opracowany w celu wyprodukowania czteromiejscowego, ciężkiego nocnego bombowca dalekiego zasięgu. Ale plany Ministerstwa Lotnictwa uległy zmianie, a wymóg zrezygnowano.

W latach dwudziestych i trzydziestych zamówienia były bardzo nieliczne. Boulton i Paul, których prace obejmowały bardzo znaczną liczbę akrów, zmagali się ze stratami, podobnie jak wielu innych dużych wykonawców i przemysłu ciężkiego, ze względu na charakter ich pracy. Dlatego firma zdecydowała się sprzedać swój dział lotniczy. Firma ta przekształciła się w Boulton Paul Aircraft Ltd i przeniosła się do nowej fabryki w Pendeford w Wolverhampton w 1934 roku. Większość z 800 pracowników przeniosła się do Wolverhampton, ale potrzebna była dalsza wykwalifikowana siła robocza. Pewna liczba osób została zwerbowana z Ulsteru i Szkocji, aw Cannock utworzono szkołę szkoleniową.

Boulton i Paul Defiant zostali sklasyfikowani przez Ministerstwo Lotnictwa jako myśliwce i zaakceptowane. Nie było to bardzo udane. Albemarle został sklasyfikowany jako transporter bombowy i nie był zbyt udany. Często oczerniany jako porażka, Boulton Paul Defiant znalazł z powodzeniem niszę jako nocny myśliwiec podczas niemieckiego „Blitzu” na Londyn. Niezbędne jest posiadanie cięższego działa w maszynie, którą można manewrować, aby zaatakować bombowiec nie tylko z jednej pozycji, a mianowicie dokładnie z tyłu, gdzie znajduje się pancerz, ale także z boków. Był Defiant.

Firma przeprowadziła wiele prac modyfikacyjnych na English Electric Canberry. Ostatnie dwa samoloty Boulton Paul, które latały, to odrzutowce delta P.111 i P.120. P.111 używał silnika odrzutowego Rolls Royce Nene i miał prędkość maksymalną 650 mph. na 35 000 stóp. Po raz pierwszy poleciał 6 października 1950 roku i został rozwinięty w P.120. W 1961 Boulton Paul dołączył do Dowty Group, aby stać się wyłącznie producentem komponentów lotniczych. Dziś jest częścią jeszcze większej grupy TI.

Chociaż produkcja została wstrzymana w 1986 roku w Norwich, Boulton & Paul nadal był obecny we Wschodniej Anglii w swojej fabryce w Lowestoft i deklarował się jako największy producent stolarki w Europie i lider rynku dostaw okien drewnianych dla brytyjskiego przemysłu budowlanego. Boulton i Paul zostali przejęci przez Rugby Group w 1997 roku, zanim zostali ponownie sprzedani dwa lata później, kiedy firma została włączona do Jeld Wen Inc, prywatnego światowego producenta stolarki.


Boulton Paul Defiant

„Książka Verkaika przedstawia rewizjonistyczne argumenty za samolotem, który był śmiertelną pułapką dla tych, którzy nim latali. W latach osiemdziesiątych przeprowadziłem wywiady z kilkoma „ocalonymi” z Defiant, z których wszyscy byli zaciekle lojalni wobec samolotu. Jednak ich historie o słabych osiągach, szybkości i trudnościach z wyskokiem z tylnej wieży były zbawienne”.

“Słaba wydajność i szybkość” właściwie to podsumowuje, ale to nie była wina typów. Jeśli umieścisz przyzwoitą moc donka na przodzie dowolnego samolotu, to ma on znacznie większą szansę na spełnienie swoich oczekiwań.

Na przykład Roc z załogą składającą się z dwóch i czterech dział oraz silnikiem poniżej 1000 KM to żart!

Cofając się do historii, zastanawiam się, czy osobą, która zainicjowała ten wymóg, był były zawodnik z Bristolu.


Jak możesz być agresywny, jeśli musisz uciekać, aby rzucić broń? Nawet jeśli uda ci się wygrać walkę, wróg może ją przerwać do woli. Jak możesz być tak dobry jak inni, jeśli twój samolot jest o wiele cięższy i ma większy opór niż przeciwnik?

To była błędna koncepcja i nigdy nie powinna być brana pod uwagę do produkcji.

Wydaje mi się, że pamiętam artykuł Flypast mówiący, że była to masowa rzeź we Francji tego typu, a kiedy ostatnie z nich dotarły do ​​Wielkiej Brytanii, strzelec z LAC był oszołomiony, gdy stwierdził, że strzelcy w Wielkiej Brytanii zostali teraz opłaceni sierżantami.

Pomysł fajny, ale podobnie jak miotacze ognia w ogonie, których próbowali Niemcy, ostatecznie okazały się porażką.


Wykonana dzisiaj, 29 maja 2020 r., tablica w Blakeney upamiętniająca F/L Nicholasa Cooke DFC, z iglicą kościoła Balkeney w tle.

zastanawiam się czy czyjegoś obrona była naprawdę gotowa na „bombowce eskortowane przez myśliwce”? Wydaje się, że większość sił powietrznych zakładała, że ​​bombowce będą w stanie działać bez eskorty, chronione albo przez ich prędkość, albo uzbrojenie obronne. Być może przeszacowano również skuteczność bombardowań, więc ludzie nie byli przygotowani na długie, wyniszczające kampanie, w których wskaźnik strat wynoszący, powiedzmy, 6% lub więcej, był przegraną propozycją, mimo że bombowce z pewnością przebijały się.

Przed doświadczeniami z 1940 roku zadanie wyglądało inaczej, po prostu myśliwiec kontra bombowiec, a ponieważ siły bombowe miały dużą pewność co do skuteczności czterodziałowej wieży, Defiant ewidentnie wyglądał na dobry pomysł, by atakowanie z dołu było już dobrze ugruntowane w czasie wojny. I okazał się nadal dobrą taktyką podczas II wojny światowej (stąd Schraege Muzik, oczekiwany przez Sopwith Dolphin).

Sprawy potoczyły się inaczej i Defiant okazał się niezbyt dobrym pomysłem, choć nie było też skandalem, że go zbudowano (choć Colin Sinnott w Projekt RAF i samolotów 1923-39 odnotowuje niepożądaną reakcję na propozycję budowy go bez uzbrojenia wysuniętego). Być może załogi zgłosiły, że samolot im się podobał, ponieważ była to dobra realizacja pomysłu, który okazał się nie pasować do okoliczności. Był niewiele wolniejszy od Hurricane iz pewnością o wiele lepszy od Blackburn Roc. Przypuszczalnie większość samolotów, które skończyły jako holowniki docelowe, nie była złymi samolotami, tylko samolotami bez bardziej użytecznej agresywnej roli.


Praca dla Boultona Paula

Produkcja Defiant Mk znajduje się w fabryce samolotów Boulton Paul w Wolverhampton © Boulton Paul Association

Pracowałem jako mężczyzna i chłopiec w Boulton Paul Aircraft. Uczyłem się przez nich. Praktykę rozpocząłem w wieku 16 lat, a kwalifikacje w wieku 21 lat. Miałem trafić do biura kreślarskiego, ale pomyślałem „to nudne – chcę budować samoloty” i w mgnieniu oka kierowałem zespołem dwa razy ode mnie starszym.

Kiedy wracam pamięcią do tego, jak ci mężczyźni zareagowali na mnie, było to niewiarygodne. Ale wkrótce stałem się znany z rozwiązywania problemów. Opiekun zwykł mawiać „poślij po Jackie Holmes – on będzie wiedział, co robić…” Więc wydawało mi się, że wszystko jest w porządku.

Pamiętam, jak pierwszy raz wszedłem do fabryki i zobaczyłem tam linie Defiants. Co za wspaniały widok. Pracując w Boulton Paul z technikami w tamtych czasach, będąc młodym człowiekiem, chciałem dowiedzieć się wszystkiego, co mogłem o Defiant.

Kiedy byliśmy w fabryce podczas wojny, natknąłem się na Tannoya „Defianci działali zeszłej nocy, mieli X samolotów” i wznosiły się wielkie wiwaty. To był niezły wzrost morale. Był to bardzo udany nocny myśliwiec.

Defiant został pierwotnie zaprojektowany w Norwich i pamiętam, że jako nastolatek w fabryce w Norwich wisiała wielka zasłona zwisająca z sufitu hangaru i mój ojciec mówił: „nigdy nie wolno zaglądać za tę zasłonę – to tajemnica”. Więc to było dla mnie jak czerwona szmata dla byka, zerknąłem przez zasłonę i nisko i oto była makieta Defiant. W tamtych czasach nazywano go samolotem cudów.

Nadal kocham Defianta Kena Wallisa [pilot bombowca z II wojny światowej i dowódca skrzydła], który zasłynął z latania wiatrakowcem w jednym z filmów o Jamesie Bondzie, latał Defiantem, więc kiedy usłyszał o mojej replice, zadzwonił do mnie i mieliśmy prawo stara "kreda". A na koniec powiedział: będę cię nazywać „Defiant Jack”.

Ale Defiant to Boulton Paul – jestem człowiekiem firmy na wskroś – spędziłem tam całe moje życie, mężczyzna i chłopiec. Kiedy założyliśmy Boulton Paul Heritage Association, firma była na tyle dobra, że ​​dała nam część fabryki do zbudowania mojego Defianta – iz pomocą kilku dobrych ludzi – także wielu innych projektów.

Wielu pierwotnych członków odeszło, ale praca i setki włożonych w to godzin pracy, zwłaszcza naszego prezesa Cyrila Plimmera, były warte wysiłku. Byliśmy zmuszeni zrezygnować z wielu naszych projektów, gdy Muzeum RAF w Cosford powiedziało, że chcą kolekcji, a potem zdecydowali, że nie – więc musieli odejść.

Ale Defiant jest dla mnie tak wyjątkowy, ponieważ dorastałem z nim, moim marzeniem było zbudowanie takiego i, z pomocą pana Dave'a Brocklehursta, ma teraz stałą siedzibę w Muzeum Bitwy o Anglię w Kent.

*Dziękujemy za zapytanie, które otrzymaliśmy 11.01.2015
Możemy potwierdzić, że Boulton Paul Defiant L7005 brał udział w walce z Dornier Do. 17 w dniu 26 sierpnia 1940 roku podczas patrolu pomiędzy Herne Bay i Deal w hrabstwie Kent. Z naszych danych wynika również, że załoga zgłosiła roszczenia o dwa Do. 17 i Messerschmitt Bf. 109 zestrzelono, podczas gdy inni członkowie eskadry zgłosili w sumie sześć kolejnych zniszczonych Do.17 i jeden uszkodzony. Jednak nasze dane nie zawierają żadnych danych identyfikacyjnych dla konkretnego niemieckiego samolotu, którego dotyczył którykolwiek z zaangażowanych samolotów RAF, ani szczegółów dotyczących miejsc katastrofy. Pod koniec walki L7005 został zmuszony do awaryjnego lądowania w zatoce Herne z powodu otrzymanych uszkodzeń.
Stuart Hadaway, Air Historical Branch (RAF). Nr ref. D/AHB(RAF)/8/13


PAPIER 27

W nowatorskim tour de force, który rzadko, jeśli w ogóle, dorównuje błyskotliwością i dalekosiężnymi konsekwencjami, James Watt radykalnie zmienił silnik parowy, nie tylko dodając osobny skraplacz, ale tworząc zupełnie nową rodzinę połączeń. Jego podejście było w dużej mierze empiryczne, jak używamy dzisiaj tego słowa.

Badanie to sugeruje, że pomimo uroku dzisiejszych wyrafinowanych metod obliczeniowych, wysoce rozwinięty zmysł intuicyjny, wzmocniony wiedzą o przeszłości, jest nadal niezbędny do projektowania skutecznych mechanizmów.

AUTOR: Eugene S. Ferguson, dawniej kustosz inżynierii mechanicznej i lądowej w Muzeum Narodowym Stanów Zjednoczonych, Smithsonian Institution, jest obecnie profesorem inżynierii mechanicznej na Uniwersytecie Nauki i Technologii Stanu Iowa.

W dzisiejszych szkołach inżynierskich student jest wprowadzany w kinematykę mechanizmów poprzez kurs analizy kinematycznej, która dotyczy zasad leżących u podstaw ruchów zachodzących w mechanizmach. Zasady te demonstruje badanie istniejących już mechanizmów, takich jak połączenie chowanego podwozia, mechanizmy obliczeniowe, mechanizmy stosowane w samochodach i tym podobne. W takim toku zwykle prezentowane jest również systematyczne, jeśli nie rygorystyczne podejście do projektowania kół zębatych i krzywek. Jednak do niedawna nie podjęto żadnej poważnej próby zastosowania zasad opracowanych w analizie kinematycznej do bardziej złożonego problemu kinematycznej syntezy sprzężeń. Synteza kinematyczna oznacza zaprojektowanie połączenia w celu wytworzenia określonej serii ruchów w określonym celu.

To, że racjonalne – numeryczne lub geometryczne – podejście do syntezy kinematycznej jest możliwe, jest stosunkowo nową ideą, jeszcze nie w pełni zaakceptowaną, ale to właśnie ta idea jest odpowiedzialna za intensywne zainteresowanie naukowców kinematykami mechanizmów, które pojawiły się w tym kraju w ramach ostatnie 10 lat.

Ta działalność naukowa zaowocowała ponownym odkryciem wielu wcześniejszych prac na ten temat, a prawie wszyscy uczeni obecnie pracujący w tej dziedzinie przyznali się w taki czy inny sposób do swojego długu wobec tych, którzy przybyli na scenę wcześniej niż oni. Od czasu do czasu pojawiały się przeglądy kolejności i charakteru wydarzeń, ale oczywiście nacisk kładziono na niedawną przeszłość. Wydaje mi się, że można coś zyskać, patrząc poza nasze własne pokolenie, a nawet poza czasy Franza Reuleaux (1829-1905), któremu powszechnie przypisuje się zapoczątkowanie wielu naszych nowoczesnych koncepcji analizy i projektowania mechanizmów, oraz zbadać pomysły, które umożliwiły wkład Reuleaux.

Przejdź do Kinematyki. To ci się zwróci. Jest bardziej płodny niż geometria, dodaje czwarty wymiar do przestrzeni.

—Czebyszew do Sylwestra, 1873

Chociaż nie ma pretensji do kompletności, starałem się w tym artykule prześledzić szczytowe punkty w rozwoju analizy i syntezy kinematycznej, zarówno w kręgach akademickich, jak i na warsztatach, zwracając uwagę, gdzie to możliwe, na wzajemne oddziaływanie. Jeśli poświęciłem poszczególnym osobom i epizodom więcej miejsca, niż wynika to z ich wkładu we współczesne podejście do tematu, to dlatego, że odkryłem, że historia kinematyki mechanizmów, podobnie jak historia każdej innej gałęzi inżynierii, jest ciekawsza i bardziej prawdopodobna, jeśli uzna się, że jej ewolucyjny rozwój jest wynikiem działalności człowieka. Tę historię stworzyli ludzie tacy jak my, nie mniej inteligentni i nie mniej niż my poddani środowisku, subiektywnemu spojrzeniu na rzeczy oraz dziedzictwu idei i przekonań.

Wybrałem okres od czasów Watta, ponieważ od niego powstały współczesne mechanizmy, a podkreśliłem pierwszy wiek tego okresu, ponieważ do 1885 roku wiele idei nowoczesnej kinematyki mechanizmów było dobrze rozwiniętych. Omawiane są połączenia, z wirtualnym wyłączeniem kół zębatych i krzywek, ponieważ większość pracy naukowej w dziedzinie syntezy kinematycznej jest obecnie ukierunkowana na projektowanie połączeń i ponieważ połączenia stanowią wygodny wątek dla narracji, która stałaby się niepotrzebnie złożona, gdyby szczegółowe omówienie koła zębate i krzywki zostały uwzględnione. Sprowadziłem narrację do teraźniejszości, śledząc kinematykę nauczaną w amerykańskich szkołach inżynierskich, kończąc krótką wzmianką o działalności naukowej w dziedzinie kinematyki w tym kraju od 1950 r. Załączona lista dodatkowych odniesień z adnotacjami stanowi zachętę do dalszej pracy w tym kraju. historia przedmiotu.

James Watt, syntezator kinematyczny

James Watt (1736-1819), ulepszacz silnika parowego, był bardzo uzdolnionym projektantem mechanizmów, chociaż jego wykształcenie nie obejmowało formalnych studiów mechanizmów. Rzeczywiście, badanie mechanizmów, bez bezpośredniego odniesienia do maszyn, w których były używane, zostało wprowadzone dopiero po ukończeniu ważnej pracy Watta, podczas gdy faktyczne projektowanie mechanizmów trwało kilka wieków przed czasami Watta.

Mechanizmy wykorzystujące śruby, krzywki i koła zębate były z pewnością używane na początku ery chrześcijańskiej. Choć nie są mi znane jednoznaczne dowody na istnienie sprzężeń czterotaktowych przed XVI wiekiem, ich powszechne stosowanie do tego czasu wskazuje, że prawdopodobnie powstały one znacznie wcześniej. Kuszący XIII-wieczny szkic tartaku górno-dółowego (ryc. 1) sugeruje, ale nie dowodzi, że w tym czasie stosowano czterobelkowy łącznik. Leonardo da Vinci (1452-1519) nakreślił, jeśli nie zbudował, mechanizm korbowo-suwakowy, również dla tartaku (ryc. 2). W XVI wieku można znaleźć konwersję ruchu obrotowego na ruch posuwisto-zwrotny (ściśle mówiąc, oscylację po małym łuku dużego koła) i odwrotnie za pomocą połączeń elementów sztywnych (ryc. 3 i 4), chociaż konwersja ruchu obrotowego na posuwisto-zwrotnego w tym czasie częściej realizowano za pomocą krzywek i przekładni przerywanej. Niemniej jednak idea powiązań była mocno ugruntowaną częścią repertuaru konstruktorów maszyn przed rokiem 1600. W rzeczywistości można było się zastanawiać w 1588 roku, kiedy Agostino Ramelli opublikował swoją książkę o maszynach [1], czy rzeczywiście powiązania nie osiągnęły swego ostatecznego poziomu. etap rozwoju. Aby zilustrować mój punkt widzenia, wybrałem płytę Ramelli, która najbardziej mi się podoba (ryc. 5), chociaż książka przedstawia ponad 200 innych maszyn o porównywalnej złożoności i pomysłowości.

[1] Agostino Ramelli, Le Diverse et Artificiose Machine, Paryż, 1588.

Ryc. 1. – Tartak górno-dół z XIII wieku. Mechanizm prowadzący w lewym dolnym rogu, przymocowany do brzeszczotu, wygląda jak połączenie 4-prętowe. Według Roberta Willisa, przeł. i red., Faksymile szkicownika Wilarsa de Honecort (Londyn, 1859, pl. 43).

Rysunek 2. – Mechanizm korbowo-suwakowy Leonarda da Vinci (1452-1519), przerysowany z jego rękopisów. Na dolnym końcu prowadnic przedstawiono piłę ramową. Od Theodora Becka, Beiträge zur Geschichte des Maschinenbaues (Berlin, 1899, s. 323).

Rysunek 3. — Silnik nadmuchowy autorstwa Vanuccio Biringuccio, około 1540 r., przedstawiający konwersję ruchu wału koła wodnego z obrotu na oscylację. Od Theodora Becka, Beiträge zur Geschichte des Maschinenbaues (Berlin, 1899. s. 120).

Rysunek 4. — Młyn zbożowy, 1588, przedstawiający konwersję ruchu prętów roboczych z oscylacji na obrót. Zwróć uwagę na ciężarki muchowe, poprzedników koła zamachowego. Od Agostino Ramelli, Le Diverse et Artificiose Machine (Paryż, 1588, pl. naprzeciwko s. 199).

Rysunek 5. — Maszyna do podnoszenia wody. Taka maszyna została zbudowana w Hiszpanii w XVI wieku i działała przez około 80 lat. Od Agostino Ramelli, Le Diverse et Artificiose Machine (Paryż, 1588, s. 199).

Między powiązaniami Ramelli i Jamesa Watta jakieś 200 lat później istniała ogromna różnica, zarówno w koncepcji, jak i wykonaniu. Watt był odpowiedzialny za zainicjowanie głębokich zmian w technologii mechanicznej, ale należy przyznać, że sztuka mechaniczna, przez wieki powolnego rozwoju, osiągnęła etap, w którym jego geniusz mógł rozkwitnąć. Wiedza i umiejętność dostarczenia materiałów i narzędzi potrzebnych do badań Watta były na wyciągnięcie ręki, a dzięki optymizmowi i cierpliwej zachęcie jego partnera, Matthew Boultona, oddano je do jego dyspozycji.

Geniusz Watta nigdzie nie był bardziej widoczny niż w jego syntezie powiązań. Istotnym składnikiem sukcesu powiązań Watta było jednak uznanie przez jego partnera całkowicie nowego porządku wyrafinowania, którego wymagali. Matthew Boulton, który był odnoszącym sukcesy producentem guzików i metalowych nowości na długo przed nawiązaniem współpracy z firmą Watt, od razu zauważył potrzebę dbałości o konstrukcję silnika parowego Watta. 7 lutego 1769 r. napisał do Watta: [2] „Zakładałem, że twój silnik będzie wymagał pieniędzy, bardzo dokładnego wykonania i obszernej korespondencji, aby okazał się najlepszy i najlepszym sposobem na utrzymanie reputacji i działanie. sprawiedliwość inwencji polegałaby na tym, aby część wykonawczą tego systemu trzymać z dala od mnóstwa inżynierów empirycznych, którzy z niewiedzy, braku doświadczenia i niezbędnej wygody byliby bardzo podatni na wytworzenie złego i niedokładnego wykonania. wpłynęłoby to na reputację wynalazku”. Boulton spodziewał się, że zbuduje silniki w swoim warsztacie „z taką samą dokładnością, jaka istnieje między kowalem a wytwórcą instrumentów matematycznych”. The Soho Works of Boulton and Watt, Birmingham, Anglia , rozwiązał dla Watta problem wytworzenia „wielkich” (czyli w rozmiarach na tyle dużych, by nadawały się do silników parowych) opracowanych przez niego mechanizmów. [3]

[2] Henry W. Dickinson, James Watt, rzemieślnik i inżynier wzmacniacza, Cambridge, Cambridge University Press, 1936, s. 52-53.

[3] James P. Muirhead, Pochodzenie i postęp wynalazków mechanicznych Jamesa Watt, Londyn, 1854, t. 1, s. 56, 64. Praca ta, w trzech tomach, zawiera listy, inne dokumenty i tabliczki z rysunkami opisu patentowego.

Nie można przecenić wkładu Boultona i Watta w praktyczną mechanikę „wspaniale”. W XVIII wieku istnieli wytwórcy instrumentów i chronometrażyści, którzy wykonywali zdumiewająco dokładną pracę, ale taka praca składała się ze stosunkowo niewielkich przedmiotów, a wszystkie mieściły się w zakresie tokarki stołowej, narzędzi ręcznych i doskonałej pracy ręcznej. Szybki rozwój obrabiarek, który znacznie rozszerzył zakres sztuki budowy maszyn, rozpoczął się podczas partnerstwa Boulton i Watt (1775-1800).

W kwietniu 1775 r. potyczka w Concord między kolonistami amerykańskimi a brytyjskimi czerwonymi kurtkami zapoczątkowała wojnę, która miała na przyszłość określić bieg wydarzeń politycznych na półkuli zachodniej.

Wydaje się, że kolejne wydarzenie z kwietnia 1775 roku, które miało miejsce w Birmingham, zapoczątkowało nową erę postępu technologicznego. Pod koniec tego miesiąca Boulton w Soho Works napisał do swojego partnera i skomentował otrzymanie żeliwnego cylindra silnika parowego, który został ukończony w wytaczarni Johna Wilkinsona:

. wydaje się to całkiem prawdziwe, ale jest gruby na cal i waży około
10 szt. Jego średnica wynosi mniej więcej 18 cali niż puszka
jeden był pod i dlatego konieczne stało się dodanie mosiądzu
obręcz do tłoka, która ma prawie dwa cale szerokości. [4]

Ten cylinder rzeczywiście stanowił punkt zwrotny w zniechęcająco długim rozwoju silnika parowego Watta, który przez 10 lat zajmował niemal wszystkie myśli Watta i cały czas mógł oszczędzić na wymaganiach zarobkowych. Chociaż przed firmą Boultona i Watta czekało wiele prób dalszego rozwoju i udoskonalania silnika parowego, kluczowy problem wycieku pary przez tłok w cylindrze został teraz rozwiązany przez nową wytaczarkę Wilkinsona, która była pierwszą dużą obrabiarka umożliwiająca wytaczanie cylindra zarówno okrągłego jak i prostego.

Wytaczarka jest istotna dla rozwoju powiązań „doskonałych”, będąc pierwszą z nowej klasy obrabiarek, która w ciągu następnych 50 lub 60 lat obejmowała prawie wszystkie podstawowe typy ciężkich narzędzi do usuwania wiórów, które są w użyj dzisiaj. Rozwój narzędzi został przyspieszony dzięki nieodłącznej dokładności wymaganej od połączeń, które zostały stworzone przez Watta. Gdy udowodniono, że duża i złożona maszyna, taka jak maszyna parowa, może być zbudowana na tyle dokładnie, aby jej działanie było względnie bezproblemowe, wiele wybitnych umysłów zaangażowało się w rozwój maszyn i narzędzi. Ciekawe jest jednak to, jak Watt i inni zmagali się z rozwiązaniami problemów wynikających z rozwoju silnika parowego.

W latach siedemdziesiątych XVIII wieku zapotrzebowanie na ciągłą, niezawodną moc przykładaną do obracającego się wału stawało się natarczywe i wiele wysiłków Boultona i Watta skierowano na zaspokojenie tego zapotrzebowania. Młyny wszelkiego rodzaju wykorzystywały wodę lub konie do „pracy kołowej”, ale chociaż te źródła energii były wystarczające do małych operacji, ilość dostępnej wody była często ograniczona, a korzystanie z ogromnych kaprysów koni często było niewykonalne.

Jedynym istniejącym wówczas typem silnika parowego był silnik promieniowy Newcomena, wprowadzony w 1712 r. przez Thomasa Newcomena, również Anglika. Ten typ silnika był szeroko stosowany, głównie do wypompowywania wody z kopalń, ale czasami do pompowania wody do zbiornika w celu zasilania koła wodnego. Został wyposażony w pionowy cylinder parowy umieszczony pod jednym końcem dużej obrotowej belki roboczej i pionową pompę nurnikową pod drugim końcem. Ciężkie, płaskie łańcuchy były przymocowane do sektora na każdym końcu belki roboczej oraz do tłoczysk silnika i pompy w taki sposób, że pręty były zawsze styczne do okręgu, którego środek znajdował się w punkcie obrotu belki. Ciężar części pompy tłokowej pociągał koniec pompy belki w dół atmosfery, działając na otwartą górę tłoka w cylindrze parowym, powodował, że koniec belki silnika był ściągany w dół, gdy para pod tłokiem była skondensowana . Łańcuchy oczywiście przenoszą siłę z tłoka na belkę tylko w naprężeniu.

Teraz jest oczywiste, że korbowód, korba i wystarczająco ciężkie koło zamachowe mogły być zastosowane w konwencjonalnym silniku Newcomena w celu zasilania obracającego się wału, ale współczesne dowody wskazują, że to rozwiązanie wcale nie było oczywiste do Watta ani do jego współczesnych.

W czasie swojego pierwszego patentu na silnik, w 1769 r., Watt opracował „koło parowe” lub silnik obrotowy, który wykorzystywał ciekłą rtęć w dolnej części komory toroidalnej, aby zapewnić granicę dla przestrzeni parowych tworzonych kolejno przez klapy wewnątrz izba. Praktyczne trudności konstrukcyjne ostatecznie wykluczyły rozwiązanie problemu wirującego źródła zasilania, ale dopiero po tym, jak Boulton i Watt włożyli w to sporo wysiłku i pieniędzy. [5]

[5] Henry W. Dickinson i Rhys Jenkins, James Watt i silnik parowy, Oxford, Clarendon Press, 1927, s. 146-148, pls. 14, 31. Ta praca przedstawia pełną i kompetentną dyskusję, opartą na materiale pierwotnym, na temat rozwoju wielu wkładów Watta do technologii mechanicznej. Umiejętnie podsumowuje to Dickinson, op. cyt. (przypis 2).

W 1777 r. mówca przed Royal Society w Londynie zauważył, że aby uzyskać obrotową moc wyjściową silnika parowego tłokowego, korba „naturalnie występuje w teorii”, ale w rzeczywistości korba jest niepraktyczna ze względu na nieregularną prędkość obrotową silnika. i jego zmienna długość skoku. Powiedział, że przy pierwszym wariancie długości skoku maszyna zostanie „albo rozbita na kawałki, albo odwrócona”. [6] John Smeaton, w pierwszym szeregu angielskich inżynierów parowych swoich czasów, został poproszony w 1781 roku przez Jego Wysokość Urząd Zaopatrzenia o opinię, czy parowy młyn zbożowy powinien być napędzany korbą, czy też kołem wodnym zasilanym przez pompę. Konkluzja Smeatona była taka, że ​​korba nie pasowała do maszyny, w której liczyła się regularność działania. „Rozumiem” – napisał – „że żaden ruch przesyłany przez posuwisto-zwrotną wiązkę wozu strażackiego nigdy nie może działać idealnie równo i stabilnie, tworząc ruch kołowy, jak regularny wypływ wody podczas obracania kołem wodnym”. Nawiasem mówiąc, zalecił, aby Silnik parowy Boulton i Watt służy do pompowania wody do zasilania koła wodnego. [7] Smeaton pomyślał o kole zamachowym, ale doszedł do wniosku, że koło zamachowe wystarczająco duże, aby złagodzić zatrzymanie, szarpaną pracę silników parowych, które zaobserwował, byłoby większym obciążeniem niż pompa, zbiornik i koło wodne. [8]

[6] John Farey, Traktat o silniku parowym, Londyn, 1827, s. 408-409.

[7] Raporty zmarłego Johna Smeatona, F.R.S., Londyn, 1812, t. 2, s. 378-380.

[8] Farey, op. cyt. (przypis 6), s. 409.

Prostota ostatecznego rozwiązania problemu nie była wówczas dla Watta jasna. Nie został on, jak głosi tradycja, zablokowany jedynie przez istnienie patentu na prostą korbę, a tym samym zmuszony do wynalezienia jakiegoś innego urządzenia jako substytutu.

Matthew Wasbrough z Bristolu, inżynier, któremu powszechnie przypisuje się patent na korbę, nie wspomniał o korbie w swojej specyfikacji patentowej, ale raczej zamierzał wykorzystać „zębatki z zębami” lub „jeden lub więcej kół pasowych, kół, segmentów kół, do których przymocowane są rozgałęzienia i kliki lub palki. „Zaproponował jednak „dodać muchę lub muchy, aby uczynić ruch bardziej regularnym i jednolitym”. Niestety dla nas nie przedstawił żadnych rysunków ze swoją specyfikacją patentową. [9]

[9] Patent brytyjski 1213, 10 marca 1779.

James Pickard z Birmingham, podobnie jak Boulton, wytwórca guzików, w 1780 opatentował mechanizm korby z przeciwwagą (rys. 6), który miał usunąć sprzeciw wobec korby, która działała ze zmienną dźwignią, a tym samym nieregularną mocą. Na rysunku 6, koło z przeciwwagą, obracające się dwa razy na każdy obrót korby (A), umożliwiłoby opuszczenie przeciwwagi, gdy korba przekroczyła martwy punkt i byłoby podnoszone, gdy korba miała maksymalną dźwignię. W patencie tym nie wspomniano o kole zamachowym. [10]

[10] Patent brytyjski 1263, 23 sierpnia 1780.

Rysunek 6. — Jeden z „patentów korbowych” silników parowych, które utrudniały postępy Jamesa Watta. Patent ten, przyznany Jamesowi Pickardowi w 1780 r., obejmował jedynie układ przeciwwag, a nie korby. Czop korby, do którego przymocowano korbowód, znajduje się w Aa. Z brytyjskiego patentu 1263, 23 sierpnia 1780.

Wasbrough, stwierdzając, że jego „rotchets and clicks” nie służą, faktycznie używał w 1780 r. korby z kołem zamachowym. Watt był tego świadomy, ale nie był przekonany o wyższości korby nad innymi urządzeniami i nie od razu docenił zdolność regulacji koła zamachowego. [11] W kwietniu 1781 Watt napisał do Boultona, który był wówczas poza miastem: „Wiem z eksperymentu, że inne urządzenie, które widziałeś, jak próbowałem, działa co najmniej tak samo dobrze i ma w rzeczywistości wiele zalet w stosunku do korby”. [12] "Innym wynalazkiem" prawdopodobnie była jego tarcza, którą zbudował i która pojawiła się w jego kolejnym ważnym opisie patentowym (rys. 7a). Również w tym patencie były cztery inne urządzenia, z których jedno było łatwo rozpoznawalne jako korba, a dwa z nich były mimośrodami (ryc. 7a, b). Czwartym urządzeniem była dobrze znana przekładnia słoneczno-planetarna (rys. 7e). [13] Pomimo podobieństwa prostej korby do kilku odmian opracowanych przez Watta, ten patent nie wywołał ognia od Wasbrough lub Pickarda, być może dlatego, że żadna rozsądna osoba nie twierdziłaby, że sama korba jest cechą patentowalną, a może dlatego, że podobieństwo nie było wówczas tak oczywiste. Jednak Watt unikał bezpośrednio dostrzegalnych zastosowań korb, ponieważ wolał unikać kombinezonu, który mógłby obalić jego lub inne patenty. Na przykład, gdyby patenty Wasbrough i Pickard zostały unieważnione, stałyby się własnością publiczną, a Watt obawiał się, że mogą „dostać się w ręce bardziej pomysłowych ludzi”, którzy zapewnią Boultonowi i Wattowi większą konkurencję niż Wasbrough i Pickard. [14]

[11] Dickinson i Jenkins, op. cyt. (przypis 5), s. 150, 154.

[13] William Murdock, w tym czasie budowniczy Boultona i Watta, mógł zasugerować ten układ. Tamże., P. 56.

[14] Muirhead, op. cyt. (przypis 3), t. 3, uwaga na s. 39.

Rysunek 7. — Pięć alternatywnych urządzeń Jamesa Watta do konwersji ruchu posuwisto-zwrotnego na ruch obrotowy w silniku parowym. (patent brytyjski 1306, 25 października 1781). Od Jamesa P. Muirheada, Pochodzenie i postęp wynalazków mechanicznych Jamesa Watt (Londyn, 1854, t. 3, pl. 3-5, 7).

(a) „Kółko pochylone”. Wałek pionowy w D obraca się pod wpływem kół h oraz J na krzywce lub tarczy sterującej, ABC. Boulton i Watt wypróbowali to urządzenie, ale je odrzucili.

(b) Koło korbowe z przeciwwagą.

(c) "Kółko mimośrodowe" z zewnętrznym jarzmem zawieszonym na belce roboczej. Koło obraca się w C.

(d) "Kółko mimośrodowe" z wewnętrznym kołem napędowym zawieszonym na belce roboczej. Koło b jest obracany na środku wału A.

(e) Zazębienie słoneczne i planetarne. To jest pomysł faktycznie stosowany w silnikach Boulton i Watt. Jako opcjonalny link JK trzymał koła zębate zawsze w równej odległości, pierścieniowa prowadnica g nie był używany.

Układ Słońce i planeta, z przekładniami o jednakowych rozmiarach, został zaadaptowany przez Watta dla prawie wszystkich silników obrotowych, które zbudował w okresie „patentów na korby”. Ten układ miał tę zaletę, że obracał kołem zamachowym o dwa obroty podczas jednego pojedynczy cykl pracy tłoka, co wymaga koła zamachowego tylko jednej czwartej wielkości koła zamachowego potrzebnego w przypadku zastosowania prostej korby. Opcjonalne łącze (JK na rys. 7e) zastosowano w silnikach po zbudowaniu.

Od początku silniki rotacyjne były wykonane dwukierunkowo – to znaczy, że praca była wykonywana naprzemiennie przez parę na każdym końcu cylindra. Silnik dwustronnego działania, w przeciwieństwie do silnika pompującego jednostronnego działania, wymagał tłoczyska, które będzie zarówno pchać, jak i ciągnąć. To właśnie w rozwiązaniu tego problemu oryginalność i pewny osąd Watta zostały najdobitniej zademonstrowane.

W niektórych silnikach zastosowano układ zębatkowo-sektorowy (rys. 8). Według Watta pierwszy z nich „wyłamał kilka zębów zębatki, ale działa stabilnie” [15]. Nieco później powiedział korespondentowi, że jego silnik dwustronnego działania „działa tak mocno, że wielokrotnie przerywał wszystkie swoje działania. Jednak teraz ją oswoiliśmy”[16].

[15] James Watt, 31 marca 1783, cytowany w Dickinson i Jenkins, op. cyt. (przypis 5), s. 140.

[16] Watt do De Luc, 26 kwietnia 1783, cytowany w Muirhead, op. cyt. (przypis 3), t. 2, s. 174.

Rysunek 8. - Silnik Watt z 1782 roku (patent brytyjski 1321, 12 marca 1782) przedstawiający zębatkę i sektor używane do prowadzenia górnego końca tłoczyska i przenoszenia siły z tłoka na belkę roboczą. Ten silnik, z 30-calowym cylindrem i skokiem 8 stóp, był przystosowany do pompowania. Pręt pompy SS jest zawieszony na sektorze belki roboczej. Od Jamesa P. Muirheada, Pochodzenie i postęp wynalazków mechanicznych Jamesa Watt (Londyn 1854, t. 3, s. 15).

Mniej więcej rok później przemyślano połączenie w linii prostej [17]. „Założyłem nowego zająca” – napisał Watt do swojego partnera. „Zapoznałem się z metodą spowodowania, że ​​tłoczysko porusza się prostopadle w górę i w dół, tylko przez przymocowanie go do kawałka żelaza na belce, bez łańcuchów lub prostopadłych prowadnic, lub niepożądanych tarcia, głowic łuków lub inne kawałki niezdarności. Próbowałem go jeszcze tylko w niewielkim modelu, więc nie mogę na nim budować, chociaż uważam, że jest to bardzo prawdopodobne, aby się udało, i jest to jeden z najbardziej pomysłowych prostych elementów mechanizmu, jakie wymyśliłem. „[18]

[17] Watt's był czterobelkowym łącznikiem. Wszystkie czteroprętowe połączenia liniowe, które nie mają par ślizgowych, wyznaczają tylko w przybliżeniu linię prostą. Dokładne połączenie w linii prostej w jednej płaszczyźnie nie było znane aż do 1864 r. (zob. s. 204). W 1853 Pierre-Frédéric Sarrus (1798-1861), francuski profesor matematyki w Strasburgu, wymyślił połączenie przestrzenne przypominające akordeon, które wyznaczało prawdziwą linię prostą. Opisany, ale nie zilustrowany (Académie des Sciences, Paryż, Comptes rendus, 1853, t. 36, s. 1036-1038, 1125), mechanizm został zapomniany i ostatecznie dwukrotnie wynaleziony na nowo, pierwotny wynalazek został ponownie odkryty przez angielskiego pisarza w 1905 roku. Chronologię zob. Florian Cajori, Historia matematyki, wyd. 2, Nowy Jork 1919, s. 301.

[18] Muirhead, op. cyt. (przypis 3), t. 2, s. 191-192.

Cudownie proste prostoliniowe połączenie Watta zostało niemal natychmiast włączone do silnika z dużą belką, a zwykle pesymistyczny i powściągliwy wynalazca był bliski stanu uniesienia, kiedy powiedział Boultonowi, że „nowy centralny ruch prostopadły odpowiada poza oczekiwaniami i nie powoduje cień hałasu”. [19] Ten łącznik, który został uwzględniony w obszernym patencie z 1784 r., oraz dwa alternatywne urządzenia są tutaj zilustrowane (ryc. 9). Jedną z alternatyw jest prowadnica poprzeczna (rys. 9, u góry po prawej).

Rysunek 9. - Mechanizmy Watta do prowadzenia górnego końca tłoczyska silnika dwustronnego działania (patent brytyjski 1432, 28 kwietnia 1784). U góry z lewej, połączenie w linii prostej w prawym górnym rogu, układ wodzika i prowadnicy dolny lewy, tłoczysko A kieruje się sektorami D oraz mi, zawieszony na elastycznych linkach. Od Jamesa P. Muirheada, Pochodzenie i postęp wynalazków mechanicznych Jamesa Watt (Londyn, 1854, t. 3, pl. 21, 22).

Jakkolwiek genialna była koncepcja tego powiązania, po niej nastąpiła synteza, która jest bardzo niesamowita. Aby uczynić połączenie przymocowane do belki jego silników bardziej zwartym, Watt zbadał swoje doświadczenie w poszukiwaniu pomysłów, które pozwoliły mu uzyskać pracę wykonaną znacznie wcześniej na maszynie kreślarskiej, która korzystała z pantografu. [20] Watt połączył swój prosty łącznik z pantografem, jedno ogniwo wchodziło w skład pantografu.

[20] „Ma tylko jedną wadę”, powiedział przyjacielowi 24 grudnia 1773 r., po opisaniu mu maszyny kreślarskiej, „jest to, że nie nadaje się, ponieważ opisuje odcinki stożkowe zamiast linii prostych”. Tamże., P. 71.

Długość każdego ogniwa oscylacyjnego prostoliniowego połączenia została w ten sposób zredukowana do jednej czwartej zamiast połowy długości belki, a cały mechanizm można było skonstruować tak, aby nie wystawał poza koniec belki roboczej. Ten układ stał się wkrótce znany jako „ruch równoległy” Watta (ryc. 10). [21] Wiele lat później Watt powiedział swojemu synowi: „Chociaż nie martwię się zbytnio o sławę, to jednak jestem bardziej dumny z równoległego ruchu niż z jakiegokolwiek innego mechanicznego wynalazku, jaki kiedykolwiek zrobiłem” [22].

[21] Przez cały XIX wiek termin „ruch równoległy” był używany bezkrytycznie w odniesieniu do dowolnego połączenia prostoliniowego. Nie odkryłem pochodzenia tego terminu. Watt nie użył go w swoim opisie patentowym i nie znalazłem go w jego pismach ani w innych miejscach przed 1808 r. (patrz przypis 22). Cyklopaedia (Abraham Rees, red., London, 1819, vol. 26) zdefiniował ruch równoległy jako „termin używany w praktycznej mechanice do oznaczenia prostoliniowego ruchu tłoczyska, &c. w kierunku jego długości i zaawansowania, za pomocą których takie naprzemienne ruchy prostoliniowe są przekształcane w ciągłe ruchy obrotowe, lub nawzajem. „Robert Willis w swojej” Zasady mechanizmu (Londyn, 1841, s. 399) opisali ruch równoległy jako „termin nieco niezręcznie zastosowany do połączenia połączonych prętów, którego celem jest spowodowanie, aby punkt opisał linię prostą. „A. B. Kempe in Jak narysować linię prostą (Londyn, 1877, s. 49) napisał: „Nieraz proszono mnie o pozbycie się budzącego zastrzeżenia terminu „ruch równoległy”. Nie wiem, jak to się stało, a na pewno nie wyraża tego, co jest zamierzone. Wyrażenie jednak skrystalizowało się, a ja nie mogę podjąć się znalezienia rozpuszczalnika”.

[22] Muirhead, op. cyt. (przypis 3), t. 3, uwaga na s. 89.

Rysunek 10. — „Ruch równoległy” Watta. Belka robocza silnika obraca się o A. Sworzeń F jest przymocowany do ramy silnika. Od Dyonysiusa Lardnera, Silnik parowy (Filadelfia, 1852), pl. 5 (amerykański wyd. 5 z Londynu wyd. 5).

Czterobelkowy układ zawieszenia Watt został zastosowany 75 lat po jego wprowadzeniu przez Amerykanina Charlesa B. Richardsa, kiedy w 1861 r. zaprojektował swój pierwszy wskaźnik szybkiego silnika (rys. 11). Wprowadzony do Anglii w następnym roku, Richards Indicator odniósł natychmiastowy sukces, a wiele tysięcy zostało sprzedanych w ciągu następnych 20 lub 30 lat. [23]

[23] Charles T. Porter, Wspomnienia inżynierskie, Nowy Jork, 1908, s. 58-59, 90.

Rysunek 11.—Wskaźnik szybkiego silnika Richardsa z 1861 r., pokazujący zastosowanie prostoliniowego połączenia Watta. (USNM 307515 Zdjęcie Smithsonian 46570).

Rozważając kolejność syntetycznych zdolności wymaganych do zaprojektowania prostoliniowego układu zawieszenia i połączenia go z pantografem, należy pamiętać, że był to pierwszy z długiej linii takich mechanizmów. [24] Gdy pomysł znalazł się za granicą, należało się tylko spodziewać, że pojawi się wiele wariacji i alternatywnych rozwiązań.Można się jednak zastanawiać, w jakim kierunku poszłyby dalsze prace, gdyby Watt tak wyraźnie nie wskazał drogi.

[24] Co najmniej jeden wcześniejszy prosty łącznik, układ przypisywany później Richardowi Robertsowi, został przedstawiony przed patentem Watta (Pierre Patte, Mémoirs sur les objets les plus Importants de l'architecture, Paryż, 1769, s. 229 i pl. 11). Jednak to połączenie (przedstawione tutaj na rycinie 18) nie miało wykrywalnego wpływu na Watta ani na dalszą praktykę.

W 1827 roku John Farey, w swoim wyczerpującym studium silnika parowego, napisał prawdopodobnie najlepszy współczesny pogląd na pracę Watta. Farey jako młody człowiek kilkakrotnie rozmawiał ze starzejącym się Wattem i zastanawiał się nad naturą intelektu, który sprawił, że Watt został uznany za geniusza, nawet za jego życia. Próbując wyjaśnić geniusz Watta, Farey poczynił pewne obserwacje, które dotyczą nie tylko syntezy kinematycznej, ale także modnego obecnie terminu „kreatywność”.

Zdaniem Fareya zdolność wynalazczości Watta znacznie przewyższała zdolności wszystkich jemu współczesnych, ale jego liczne i różnorodne idee byłyby mało użyteczne, gdyby nie posiadał bardzo wysokiego stopnia osądu, tej „zdolności rozróżniania idei rozkładających idee złożone na prostsze elementy układające je w klasy i porównujące je ze sobą. "

Farey był zdania, że ​​chociaż umysł taki jak Watt może tworzyć genialne, nowe pomysły, wciąż „powszechny zasób pomysłów, który jest obecny w społecznościach i zawodach, ogólnie okaże się lepszej jakości niż średnia tych nowych pomysłów, które mogą być wyprodukowane przez każdą jednostkę z działania jej własnego umysłu, bez pomocy innych”. Farey zakończył spostrzeżeniem, że „najbardziej użyteczne dodatki do tego wspólnego zasobu pochodzą zwykle od jednostek, które są dobrze zaznajomione z całą serią”. 25]

[25] Farey, op. cyt. (przypis 6), s. 651, 652.

Aby narysować linię prostą

Przez większość stulecia po tym, jak James Watt wykonał swój równoległy ruch, problem wynalezienia połączenia, którego jeden punkt opisywałby linię prostą, był tym, który łaskotał fantazje matematyków, genialnych mechaników i dżentelmenów parających się pomysłami. . Poszukiwanie mechanizmu prostoliniowego, dokładniejszego niż Watt, znacznie przetrwało pilną, praktyczną potrzebę takiego urządzenia. Duże strugarki do metalu były dobrze znane do 1830 r., a do połowy stulecia po obu stronach Atlantyku używano wodzików i prowadnic wodzikowych w silnikach z belkami roboczymi i bez nich.

Do roku 1819 John Farey dość dokładnie zaobserwował, że przynajmniej w Anglii wypróbowano wiele innych systemów, które okazały się nieskuteczne i że „żadne metody nie okazały się tak dobre jak oryginalny silnik, a zatem stwierdzamy, że wszyscy najbardziej uznani i doświadczeni producenci tworzyć silniki, które nie są zmienione w żadnej wspaniałej funkcji oryginalnego silnika pana Watta. „[26]

[26] W Rees, op. cyt. (przypis 21), t. 34 ("Silnik parowy"). John Farey był autorem tego artykułu (patrz Farey, op. cyt., P. vi).

Dwa mechanizmy wytwarzania linii prostej zostały wprowadzone przed zakończeniem monopolu Boultona i Watta w 1800 roku. Być może pierwszy był autorstwa Edmunda Cartwrighta (1743-1823), o którym mówi się, że miał pierwotny pomysł na krosno mechaniczne. Współczesny amerykański wydawca protekcjonalnie scharakteryzował to urządzenie (ryc. 12) jako posiadające „tyle zasługi, ile można przypisać dżentelmenowi zaangażowanemu w prowadzenie studiów mechanicznych dla własnej rozrywki” [27]. silniki zostały wykonane w ramach patentu. [28]

[27] Emporium Sztuki i Nauki, grudzień 1813, nowy ser., t. 2, nie. 1, s. 81.

[28] Farey, op. cyt. (przypis 6), s. 666.

Ryc. 12. – Przekładnia prostoliniowa Cartwrighta z około 1800 roku. Od Abrahama Reesa, Cyklopaedia (Londyn, 1819, „Silnik parowy”, pl. 5).

Właściwości hipocykloidy zostały rozpoznane przez Jamesa White'a, angielskiego inżyniera, w jego konstrukcji przekładni, która wykorzystywała oś umieszczoną na kole podziałowym koła zębatego walcowego obracającego się wewnątrz wewnętrznego koła zębatego. Średnica koła podziałowego koła zębatego walcowego była o połowę mniejsza od koła zębatego wewnętrznego, w wyniku czego czop, z którym połączone jest tłoczysko, wyznaczał średnicę dużego koła podziałowego (rys. 13). White w 1801 roku otrzymał od Napoleona Bonaparte medal za ten wynalazek, gdy był wystawiany na wystawie przemysłowej w Paryżu. [29] Zbudowano kilka silników parowych wykorzystujących mechanizm White'a, ale bez widocznego sukcesu komercyjnego. Sam White raczej zgodził się, że chociaż jego wynalazek „pozwolono mieć ciekawe właściwości i być piękny Rzeczywiście, opinie nie wszystkie zgadzają się w ogłoszeniu tego, zasadniczo i ogólnie, a dobry rzecz”. [30]

[29] H.W. Dickinson, „James White i jego „Nowy wiek wynalazków”” Transakcje Towarzystwa Przybyszów, 1949-1951, t. 27, s. 175-179.

[30] James White, Nowe stulecie wynalazków, Manchester, 1822, s. 30-31, 338. Silnik hipocykloidalny używany w Stourbridge w Anglii znajduje się w Muzeum Henry'ego Forda.

Rysunek 13. – Hipocykloidalny mechanizm linii prostej Jamesa White'a, około 1800 r. Ciężarki (na końcach ukośnego ramienia) działały jak koło zamachowe. Od Jamesa White'a, Nowe stulecie wynalazków (Manchester, 1822, pl. 7).

Pierwsze z czteroprętowych cięgien innych niż Watt pojawiło się wkrótce po 1800 roku. Pochodzenie ruchu belki pasikonika jest nieco niejasne, chociaż zaczęto kojarzyć go z nazwiskiem Olivera Evansa, amerykańskiego pioniera w dziedzinie wykorzystania wysokiego ciśnienia. parowy. Podobny pomysł, wykorzystujący połączenie równoramienne, opatentował w 1803 roku angielski zegarmistrz William Freemantle (ryc. 14). [31] Jest to powiązanie, które znacznie później przypisano Johnowi Scottowi Russellowi (1808-1882), wybitnemu architektowi marynarki wojennej. [32] Na tablicy ilustrującej jego Aborcja Przewodnika Młodego Inżyniera Pary (Filadelfia, 1805) iz pewnością był używany w jego kolumbijskim silniku (ryc. 15), zbudowanym przed 1813 rokiem. Cyklopaedia z 1819 r. (rys. 16), ale wątpliwe jest, aby nawet to było łatwo rozpoznane jako identyczne z drążkiem Evansa, ponieważ korbowód znajdował się na przeciwległym końcu belki roboczej od tłoczyska, zgodnie z przyjętym zastosowaniem , podczas gdy w mechanizmie Evansa korba i korbowód znajdowały się na tym samym końcu belki. Możliwe, że Evans zaczerpnął swój pomysł z wcześniejszego angielskiego czasopisma, ale brakuje konkretnych dowodów.

[31] Patent brytyjski 2741, 17 listopada 1803.

[32] William J.M. Rankine, Podręcznik Maszyn i Millwork, wyd. 6, Londyn 1887, s. 275.

Rysunek 14. – Prostoliniowy łącznik Freemantle'a, później nazwany łącznikiem Scotta Russella. Z brytyjskiego patentu 2741 z 17 listopada 1803 r.

Rysunek 15. – Silnik Olivera Evansa „Columbian” z 1813 r., przedstawiający Evansa lub „konika polnego” w linii prostej. Z Emporium Sztuki i Nauki (nowy ser., t. 2, nr 3, kwiecień 1814, pl. naprzeciwko s. 380).

Rysunek 16. – Zmodyfikowane połączenie Freemantle, 1819, które jest kinematycznie takie samo jak połączenie Evansa. Obroty D oraz mi są przymocowane do ramy silnika. Od Abrahama Reesa, Cyklopaedia (Londyn, 1819, „Równoległe wnioski”, pl. 3).

Jeśli pomysł rzeczywiście pochodzi od Evansa, to dziwne, że nie wspomniał o tym w swoich zastrzeżeniach patentowych ani w opublikowanych przez siebie opisach swoich silników. [33] Praktyczna zaleta połączenia Evansa, wykorzystującego znacznie lżejszą wiązkę roboczą niż silniki Watta lub Freemantle, nie umknęła Oliverowi Evansowi, a on nie był człowiekiem o nadmiernej skromności, jeśli chodzi o jego własne wynalazki.

[33] Greville i Dorothy Bathe, Oliver Evans, Filadelfia, 1935, s. 88, 196 i pasim.

Kolejny czteroprętowy mechanizm prostoliniowy, który stał się dobrze znany, przypisywano Richardowi Robertsowi z Manchesteru (1789-1864), który około 1820 r. zbudował jedną z pierwszych strugarek do metalu, które to maszyny pomogły w dużej mierze akademicki. Nie odkryłem, co spowodowało wprowadzenie łącznika Robertsa, ale pochodzi ono sprzed 1841 roku. Chociaż Roberts opatentował wiele skomplikowanych maszyn włókienniczych, inspekcja wszystkich jego rysunków patentowych nie dostarczyła dowodu, że był wynalazcą łącznika Robertsa. . [34] Fakt, że to samo połączenie pokazano na rycinie z 1769 r. (ryc. 18) dodatkowo dezorientuje sprawę. [35]

[34] Robert Willis (op. cyt. [przypis 2] s. 411) przypisuje powiązanie Richardowi Robertsowi. 15 brytyjskich rysunków patentowych Robertsa przedstawia złożone zastosowania krzywek, dźwigni, prętów prowadzących, linek itd., ale nie ma mechanizmu prostoliniowego. W jego patencie nr. 6258 z 13 kwietnia 1832 r. Roberts zastosował „ruch równoległy” Watta na belce napędzanej pionowym cylindrem dla lokomotywy i wagonu lokomotywy.

[35] Rycina ta pojawiła się jako płyta 11 w dziele Pierre'a Patte'a z 1769 roku (op. cyt. przypis 24). Patte stwierdził, że maszyna przedstawiona na jego tabliczce 11 została wynaleziona przez M. de Voglie i była faktycznie używana w 1756 roku.

Rycina 17. – Połączenie w linii prostej (przed 1841 r.) przypisywane Richardowi Robertsowi przez Roberta Willisa. Od A. B. Kempego, Jak narysować linię prostą (Londyn, 1877, s. 10).

Rysunek 18. Maszyna do piłowania pali pod wodą, około 1760, zaprojektowana przez De Voglie. Połączenie Robertsa obsługuje drążek (Q szczegółowy szkic po lewej stronie) z tyłu maszyny pod operatorami. Znaczenie tego powiązania najwyraźniej nie było powszechnie uznawane. Podobna maszyna przedstawiona u Diderota Encyklopedia, opublikowany kilka lat później, nie wykorzystywał połączenia liniowego. Od Pierre'a Patte'a, Memoirs sur les objets plus Importants de l'architecture (Paryż, 1769, s. 11).

Pojawienie się w 1864 r. dokładnej linii prostej Peaucelliera przeszło prawie niezauważone. Dziesięć lat później, gdy wiadomość o jego wynalezieniu dotarła do Anglii przez kanał La Manche, powiązanie to wzbudziło falę zainteresowania, a jego odmiany zajmowały umysły matematyczne przez kilka lat. Przez co najmniej 10 lat przed i 20 lat po ostatecznym rozwiązaniu problemu, sprawą interesował się profesor Czebyszew [36], wybitny matematyk Uniwersytetu w Petersburgu. Sądząc po jego opublikowanych pracach i reputacji za granicą, zainteresowanie Czebyszewa było obsesją.

[36] To jest pisownia Biblioteki Kongresu

Pafnutïĭ L'vovich Chebyshev urodził się w 1821 roku pod Moskwą i wstąpił na Uniwersytet Moskiewski w 1837 roku. W 1853 roku, po wizycie we Francji i Anglii i uważnym obserwowaniu postępu mechaniki stosowanej w tych krajach, przeczytał swój pierwszy artykuł na temat przybliżonej prostej powiązania linii iw ciągu następnych 30 lat atakował problem z nowym zapałem co najmniej kilkanaście razy. Odkrył, że dwa główne połączenia w linii prostej, które były wówczas w użyciu, to Watt i Evans. Czebyszew zauważył odejście tych połączeń od linii prostej i obliczył odchylenie od piątego stopnia, czyli około 0,0008 cala na cal długości belki. Zaproponował modyfikację połączenia Watta, aby poprawić jego dokładność, ale stwierdził, że musiałby podwoić długość belki roboczej. Czebyszew stwierdził ze smutkiem, że jego modyfikacja „spowoduje wielkie trudności praktyczne” [37].

[37] Oeuvres de P. L. Czebychef, 2 tomy, Petersburg, 1899-1907, t. 1, s. 538 obj. 2, s. 57, 85.

W końcu Czebyszewowi przyszła do głowy idea, która pozwoliłaby mu zbliżyć się, jeśli nie całkiem osiągnąć prawdziwą linię prostą. Gdyby jeden mechanizm był dobry, rozumował, dwa byłyby lepsze, et cetera, ad infinitum. Pomysł polegał po prostu na połączeniu lub złożeniu czteroczłonowych przybliżonych wiązań, układając je w taki sposób, aby błędy były sukcesywnie redukowane. Rozważając najpierw kombinację połączeń Watta i Evansa (ryc. 19), Czebyszew zauważył, że gdyby punkt D połączenia Watta podążał prawie po linii prostej, punkt A połączenia Evansa oddaliłby się jeszcze mniej od linii prostej. Obliczył odchylenie w tym przypadku od 11 stopnia. Następnie zastąpił mechanizm Watta mechanizmem, który zwykle nazywa się prostoliniowym mechanizmem Czebyszewa (ryc. 20), w wyniku czego precyzja została zwiększona do 13 stopnia. [38] Silnik parowy, który wystawił na Wystawie Wiedeńskiej w 1873 r., wykorzystywał to połączenie — mechanizm Czebyszewa połączony z połączeniem Evansa lub przybliżonym mechanizmem równoramiennym. Angielski gość na wystawie skomentował, że „ruch ma niewielkie lub żadne praktyczne zastosowanie, ponieważ trudno nam sobie wyobrazić okoliczności, w których korzystniejsze byłoby użycie tak skomplikowanego systemu dźwigni, z tyloma złączami do smarowania i tak wieloma. szpilki do noszenia, niż pewnego rodzaju solidna prowadnica, ale jednocześnie układ jest bardzo pomysłowy i pod tym względem świadczy o wielkim uznaniu jego projektanta”[39].

[39] Inżynieria, 3 października 1873, t. 16, s. 284.

Rysunek 19. — Pafnutïĭ L'vovich Chebyshev (1821-1894), rosyjski matematyk aktywny w analizie i syntezie mechanizmów liniowych. Z Ouvres de P. L. Czebychef (Petersburg 1907, t. 2, frontyspis).

Rycina 20. – Kombinacja Czebyszewa (około 1867) powiązań Watta i Evansa w celu zmniejszenia błędów nieodłącznie związanych z każdym z nich. Zwrotnica C, C', oraz C" są naprawione A jest punktem śledzenia. Z Oeuvres de P. L. Czebychef (Petersburg 1907, t. 2, s. 93).

Rysunek 21.—Lewo: Prosty łącznik Czebyszewa, 1867 od A. B. Kempe, Jak narysować linię prostą (Londyn, 1877, s. 11). Dobrze: Kombinacja Czebyszew-Evans, 1867 z Oeuvres de P. L. Czebychef (Petersburg 1907, t. 2, s. 94). Zwrotnica C, C', oraz C" są naprawione. A jest punktem śledzenia.

Krąży pogłoska, że ​​profesor Czebyszew starał się wykazać niemożność skonstruowania jakiegokolwiek połączenia, niezależnie od liczby połączeń, które generowałoby linię prostą, ale znalazłem tylko wątpliwe stwierdzenie w Wielka Encyklopedia [40] z końca XIX wieku oraz sprawozdanie z rozmowy Anglika Jamesa Sylwestra z Rosjaninem, z której wynika, że ​​Czebyszewowi „udało się udowodnić, że nie istnieje pięciotaktowy układ łączący zdolny do wytworzenia idealnego ruchu równoległego . [41] Bez względu na to, co tradycja może mieć do powiedzenia na temat tego, co powiedział Czebyszew, oczywiście dobrze wiadomo, że kapitan Peaucellier był człowiekiem, który w końcu zsyntetyzował dokładnie prosty mechanizm, który nosi jego imię.

[40] Encyklopedia La Grande, Paryż, 1886 ("Peaucellier").

[41] James Sylvester, „Ostatnie odkrycia w mechanicznej konwersji ruchu” Zawiadomienia o postępowaniu Królewskiego Instytutu Wielkiej Brytanii, 1873-1875, t. 7, s. 181. Stałe łącze nie było liczone przez Sylwestra we współczesnym języku, byłby to mechanizm sześcioogniwowy.

Ryc. 22.-Peaucellier dokładne połączenie w linii prostej, 1873. Od A. B. Kempe, Jak narysować linię prostą (Londyn, 1877, s. 12).

Ryc. 23. — Model Peaucellier „Compas Composé” zdeponowany w Conservatoire National des Arts et Métiers, Paryż, 1875. Zdjęcie dzięki uprzejmości Conservatoire.

Ryc. 24. James Joseph Sylvester (1814-1897), matematyk i wykładowca powiązań prostoliniowych. Z Postępowanie Royal Society of London (1898, t. 63, naprzeciwko s. 161).

Charles-Nicolas Peaucellier, absolwent Ecole Polytechnique i kapitan francuskiego korpusu inżynierów, miał w 1864 roku 32 lata, kiedy napisał krótki list do redakcji Nouvelles Annales de mathématiques (ser. 2, t. 3, s. 414-415) w Paryżu. Zwrócił uwagę na to, co nazwał „kompasami złożonymi”, klasę połączeń, która obejmowała ruch równoległy Watta, pantograf i planimetr biegunowy. Zaproponował zaprojektowanie połączeń w celu opisania linii prostej, okręgu o dowolnym promieniu, bez względu na wielkość, oraz przekrojów stożkowych, i zaznaczył w swoim liście, że znalazł rozwiązanie.

List ten nie wywołał żadnych piór w odpowiedzi, a w ciągu następnych 10 lat problem doprowadził jedynie do zapełnienia kilku stron akademickich przez Peaucelliera i Amédée Mannheim (1831-1906), również absolwenta Ecole Polytechnique, profesora matematyki i projektant suwaka mannheimskiego. Wreszcie, w 1873 r., kapitan Peaucellier przekazał swoje rozwiązanie czytelnikom Nouvelles Annales. Jego rozumowanie, które z perspektywy czasu ma wyraźny posmak odkrycia, było takie, że skoro powiązanie generuje krzywą, którą można wyrazić algebraicznie, musi wynikać z tego, że każda krzywa algebraiczna może być wygenerowana przez odpowiednie powiązanie — konieczne było tylko znalezienie odpowiedniego połączenie. Następnie podał zgrabny dowód geometryczny, zasugerowany przez Mannheima, dla swojego prostoliniowego „kompasu złożonego” [42].

[42] Charles-Nicholas Peaucellier, „Note sur une question de geométrie de compas” Nouvelles Annales de mathématiques, 1873, ser. 2, tom. 12, s. 71-78. Szkic dzieła Mannheima znajduje się u Floriana Cajori, Historia logarytmicznej reguły slajdów, Nowy Jork, ok. 1910, przedruk w Figury smyczkowe i inne monografie, Nowy Jork, Chelsea Publishing Company, 1960.

W piątek wieczorem w styczniu 1874 roku Albemarle Street w Londynie była wypełniona powozami, z których każdy manewrował, by wyładować swój podopieczny dżentelmenów i ich dam przed drzwiami czcigodnej sali Królewskiego Instytutu. Wśród „potężnego szelestu jedwabiu” elegancki tłum skierował się do audytorium na jeden ze słynnych cotygodniowych wykładów. Mówcą z tej okazji był James Joseph Sylvester, mały, intensywny człowiek z ogromną głową, kiedyś profesor matematyki na Uniwersytecie Wirginii w Ameryce, a ostatnio w Królewskiej Akademii Wojskowej w Woolwich. Przemawiał z tej samej mównicy, którą zajmowali Davy, Faraday, Tyndall, Maxwell i wielu innych wybitnych naukowców. Tematem profesora Sylwestra były „Ostatnie odkrycia w mechanicznej konwersji ruchu” [43].

[43] Sylwester, op. cyt. (przypis 41), s. 179–198.Z komentarza w tym wykładzie wynika, że ​​to Sylvester był odpowiedzialny za słowo „powiązanie”. Według Sylwestra powiązanie składa się z parzystej liczby powiązań, a „powiązanie-praca” o liczbie nieparzystej. Ponieważ człon stały nie był uważany przez Sylwestra za łącznik, to rozróżnienie stało się całkowicie mylące, gdy praca Reuleaux została opublikowana w 1876 roku. Chociaż „łącze” zostało użyte przez Watta w opisie patentowym, nie jest prawdopodobne, aby kiedykolwiek użył terminu „połączenie-praca”. — w każdym razie moje poszukiwania jego użycia okazały się bezowocne. „Połącz pracę” jest używany przez Willisa (op. cyt. przypis 21), ale termin najprawdopodobniej nie pochodzi od niego. Nie znalazłem słowa „powiązanie” użytego wcześniej niż Sylvester.

Zwracając uwagę na popularność większości wykładów, współczesny obserwator zauważył, że choć wielu słuchaczy może woleć usłyszeć profesora Tyndalla, jak wykłada akustyczną nieprzezroczystość atmosfery, „ci o wyższym i bardziej suchym umyśle doświadczają niewysłowionej rozkoszy, gdy profesor Sylvester dalej w sprawie zamiany ruchu kołowego na ruch równoległy”.[44]

[44] Bernard H. Becker, Naukowy Londyn, Londyn, 1874, s. 45, 50, 51.

Celem Sylwestra było zwrócenie uwagi świata anglojęzycznego na powiązanie z Peaucellierem, tak jak zwrócił na to jego uwagę Czebyszew – podczas niedawnej wizyty Rosjanina w Anglii – i dać swoim słuchaczom pewien wgląd w ogrom tego pole, które widział, otwarte przez odkrycie francuskiego żołnierza. [45]

[45] Sylwester, op. cyt. (przypis 41), s. 183 Natura, 13 listopada 1873, t. 9, s. 33.

„Doskonały ruch równoległy Peaucelliera wygląda na tak prosty” – zauważył – „a porusza się tak łatwo, że ludzie, którzy widzą go w działaniu, niemal powszechnie wyrażają zdziwienie, że tak długo czekali na odkrycie”. Ale to wcale nie była jego reakcja. Sylvester ciągnął dalej, im bardziej ktoś zastanawia się nad tym problemem, „tym bardziej się dziwi, że kiedykolwiek go wykryto, i nie widzi powodu, dla którego miałby zostać odkryty przez sto lat. Obejrzane apriorycznie nic nie mogło do tego doprowadzić. Nie ma w nim najmniejszej analogii (poza faktem podwójnego centrowania) do ruchu równoległego Watta lub jego potomstwa” [46].

[46] Sylwester, op. cyt. (przypis 41), s. 181.

Należy podkreślić, przynajmniej w nawiasie, że James Watt nie tylko musiał rozwiązać problem najlepiej, jak potrafił, ale nie miał pojęcia, jeśli chodzi o doświadczenie, że istnieje problem, który można rozwiązać.

Sylvester przerwał swój panegiryk na tyle długo, by wymienić niektóre z praktycznych rezultatów powiązania Peaucelliera. Powiedział, że pan Penrose, wybitny architekt i geodeta katedry św. Pawła, „ustawił pompę domową działającą przez ujemną komórkę Peaucelliera, ku wielkiemu zdumieniu zatrudnionego hydraulika, który ledwo mógł uwierzyć własnym zmysłom, gdy zobaczył zawiesie przymocowane do tłoczyska porusza się w prawdziwie pionowej linii, zamiast jak zwykle chybotać się z boku na bok”. Sylvester nie widział powodu, „dlaczego idealny ruch równoległy nie miałby być stosowany z równą korzyścią w konstrukcji zwykłej wody”. szafy”. Łącznik miał być używany przez „szlachetnego dżentelmena” w silniku okrętowym na swoim jachcie i mówiono o użyciu go do prowadzenia tłoczyska „w pewnych maszynach połączonych z jakimś nowym aparatem do wentylacji i filtracji powietrza izb parlamentu”. W odpowiednim czasie pan Prim, „inżynier w domach”, z przyjemnością pokazał swoją adaptację łącznika Peaucelliera do swoich nowych silników nadmuchowych, które okazały się dawne. wyjątkowo ciche w działaniu (rys. 25). [47] Nieco śmieszny był również 78-prętowy łącznik Sylwestra, który kreślił linię prostą wzdłuż linii łączącej dwa stałe środki łącznika. [48]

[48] ​​Kempe, op. cyt. (przypis 21), s. 17.

Rysunek 25. — Pan Silnik nadmuchowy Prima używany do wentylacji Izby Gmin, 1877. Poprzeczka tłokowej pompy powietrza jest prowadzona przez połączenie Peauciliera pokazane na środku. Cylindry powietrzne wyłożone łupkiem miały gumowe klapy wlotowe i wylotowe oraz tłok, którego obwód tworzyły dwa rzędy włosia szczotki. Maszyna Prima była napędzana silnikiem parowym. Zdjęcie: Muzeum Nauki w Londynie.

Zanim jednak z uśmiechem odrzucimy osobliwe idee naszych wiktoriańskich przodków, dobrze jest zapytać, 88 lat później, czy jakaś dość rozbudowana praca, o której ostatnio doniesiono, na temat syntezy mechanizmów liniowych, jest bardziej do tego stopnia, kiedy główny cel wydaje się być poruszaniem się wskaźnika na "przyjemnej, rozszerzonej" (tj. ściśniętej na płasko) tarczy radiowej. [49]

[49] Projekt maszyny, grudzień 1954, t. 26, s. 210.

Ale profesor Sylvester był bardziej zainteresowany matematycznymi możliwościami powiązania Peaucelliera, tak jak bez wątpienia nasi współcześni badacze. Dzięki połączeniu mechanizmów Peaucelliera opracował już ekstraktory pierwiastka kwadratowego i pierwiastka sześciennego, trisektor kąta i ekstraktor pierwiastka kwadratowo-dwumianowego, i nie widział żadnych ograniczeń co do możliwości obliczeniowych powiązań, które jeszcze nie zostały odkryte. [50]

[50] Sylwester, op. cyt. (przypis 41), s. 191.

Sylvester wspominał czule, w przypisie do swojego wykładu, swoje doświadczenia z małym mechanicznym modelem połączenia Peaucelliera na wcześniejszym spotkaniu kolacyjnym Klubu Filozoficznego Towarzystwa Królewskiego. Model Peaucelliera został powitany przez członków z żywymi wyrazami podziwu „kiedy przyniesiono go wraz z deserem, aby mogli go zobaczyć po obiedzie, jak to jest chwalebny zwyczaj wśród członków tego wybitnego grona, aby poznać nawzajem najnowsze nowinki naukowe”. A Sylvester nigdy nie zapomniał reakcji swojego genialnego przyjaciela, sir Williama Thomsona (późniejszego lorda Kelvina), gdy wręczono mu ten sam model w klubie Athenaeum. Po tym, jak Sir William przez jakiś czas go obsługiwał, Sylvester sięgnął po model, ale został odrzucony przez okrzyk „Nie! Nie mam tego dosyć – to najpiękniejsza rzecz, jaką w życiu widziałem”[51].

Następstwem występu profesora Sylwestra w Royal Institution było spore podniecenie wśród ograniczonej grupy zainteresowanych matematyków. Wielu autorów artykułów do czasopism naukowych zasugerowało wiele alternatyw dla prostego połączenia Peaucelliera. [52]

[52] Aby zapoznać się z podsumowaniem rozwoju i odniesieniami, zob. Kempe, op. cyt. (przypis 21), s. 49–51. Dwa z sześcioogniwowych, dokładnych wiązań prostoliniowych Harta, o których wspomina Kempe, są zilustrowane w Henry M. Cundy i A.P. Rollett, Modele matematyczne, Oxford, Oxford University Press, 1952, s. 204-205. Połączenie Peaucelliera składało się z ośmiu ogniw.

Latem 1876 roku, po tym, jak Sylvester wyjechał z Anglii, aby objąć stanowisko profesora matematyki na nowym Uniwersytecie Johnsa Hopkinsa w Baltimore, Alfred Bray Kempe, młody adwokat, który zajmował się matematyką jako hobby, wygłosił w londyńskim South Kensington Museum wykład o prowokacyjnym tytule „Jak narysować linię prostą” [53]

[53] Kempe, op. cyt. (przypis 21), s. 26.

Aby uzasadnić powiązanie Peaucelliera, Kempe rozważał, że idealne koło można wygenerować za pomocą obrotowego pręta i ołówka, podczas gdy tworzenie linii prostej było najtrudniejsze, jeśli nie niemożliwe, dopóki nie pojawił się kapitan Peaucellier. Prostą linię można było narysować wzdłuż prostej krawędzi, ale jak ustalić, czy linia jest prosta? Nie osłabił swojej argumentacji, sugerując oczywistą możliwość użycia kawałka sznurka. Kempe współpracował z Sylvesterem w kontynuacji jego pierwszych przemyśleń na ten temat, a jednym z rezultatów, który moim zdaniem ilustruje ogólny kierunek ich myślenia, był „ruch równoległy” Sylwestra-Kempe (ryc. 26).

Rysunek 26. – Połączenie translacyjne Sylvester-Kempe, 1877. Górna i dolna płyta pozostają równoległe i równoodległe. Od A. B. Kempego, Jak narysować linię prostą (Londyn, 1877, s. 37).

Rysunek 27. — Gaspard Monge (1746-1818), profesor matematyki w Ecole Polytechnique od 1794 i założyciel akademickiej dyscypliny kinematyki maszyn, z Livre du Centenaire, 1794-1894, Ecole Polytechnique (Paryż, 1895, t. 1, frontyspis).

Entuzjastyczny Kempe wtrącił jednak w swoim wykładzie nutę przeprosin. „Nie można wątpić, że te wyniki są cenne”, powiedział, „chociaż równie dobrze może być tak, że ich wielkie piękno skłoniło niektórych do przypisywania im znaczenia, którego tak naprawdę nie posiadają. Dodał, że 50 lat wcześniej, przed wielkimi ulepszeniami w produkcji prawdziwych powierzchni płaskich, mechanizmy prostoliniowe byłyby ważniejsze niż w 1876 r., ale dodał, że obecnie, jak sądzę, powiązania nie mają zostały wystarczająco postawione przed mechanikiem, abyśmy mogli powiedzieć, jaka wartość powinna być im rzeczywiście przypisana” [54].

[54] Tamże., s. 6-7. Nie zajmowałem się sprawą pokrewnych powiązań (powiązania Watta i Evansa są pokrewnymi), ponieważ twierdzenie Robertsa-Chebyszewa umknęło moim wcześniejszym poszukiwaniom, tak jak najwyraźniej wymykało się większości innym aż do 1958 r. Zob. RS Hartenberg i J. Denavit, „Płodna czwórka -Bar," Transakcje V Konferencji Mechanizmów, Cleveland, Penton Publishing Company, 1958, s. 194-206, przedruk w Projekt maszyny, 16 kwietnia 1959, t. 31, s. 149-152. Zobacz także A.E.R. de Jonge, „Korelacja zawiasowych czterotaktowych urządzeń ruchu prostoliniowego za pomocą twierdzenia Robertsa i nowego dowodu tego ostatniego” Roczniki Nowojorskiej Akademii Nauk, 18 marca 1960, t. 84, art. 3, s. 75-145 (wyd. osobno).

Tego samego lata 1876 roku, na wystawie wypożyczeń aparatury naukowej w South Kensington Museum, prace Franza Reuleaux, które miały mieć istotny i trwały wpływ na kinematykę na całym świecie, zostały po raz pierwszy przedstawione angielskim inżynierom. Około 300 pięknie skonstruowanych pomocy dydaktycznych, znanych jako berlińskie modele kinematyczne, zostało wypożyczonych na wystawę przez Królewską Szkołę Przemysłową w Berlinie, której dyrektorem był Reuleaux. Modele te zostały wykorzystane przez prof. Alexander B. W. Kennedy z University College w Londynie, aby pomóc wyjaśnić nową i rewolucyjną teorię maszyn Reuleaux. [55]

[55] Alexander B.W. Kennedy, „Berlińskie modele kinematyczne” Inżynieria, 15 września 1876, t. 22, s. 239-240.

Uczeni i Maszyny

Kiedy w 1829 roku André-Marie Ampère (1775-1836) został poproszony o przygotowanie kursu fizyki teoretycznej i doświadczalnej dla Collège de France, po raz pierwszy przystąpił do określenia granic dziedziny fizyki. To ćwiczenie zasugerowało jego szerokiemu intelektowi nie tylko definicję fizyki, ale także klasyfikację całej ludzkiej wiedzy. Przygotował swój schemat klasyfikacji, wypróbował go na swoich studentach fizyki, stwierdził, że jest niekompletny, wrócił do swoich studiów i wreszcie stworzył dwutomowe dzieło, w którym najpierw zaznaczono dziedzinę kinematyki, aby wszyscy mogli ją zobaczyć i rozważyć. [56] Tylko kilka linijek można było poświęcić tak wyspecjalizowanej gałęzi jak kinematyka, ale Ampère zdołał uchwycić centralną ideę przedmiotu.

[56] André-Marie Ampère, Essai sur la philosophie des sciences, une exposition analytique d'une Classification naturelle de toutes les connaissances humaines, 2 tomy, Paryż, 1838 (o genezie projektu patrz tom 1, s. v, xv).

Cinématique (z greckiego słowa oznaczającego ruch) była według Ampère'a nauką, w której ruchy uważa się za same w sobie [niezależnie od sił, które je wywołują], ponieważ obserwujemy je w ciałach stałych wokół nas, a zwłaszcza w zespołach. zwany maszynami”.

[58] Willis (op. cyt. przypis 21) przyjął słowo „kinematyka” i ta anglicyzacja stała się następnie standardowym terminem dla tej gałęzi mechaniki.

W swojej definicji kinematyki Ampère stwierdził, do czego zmierzał wydział matematyki na Ecole Polytechnique w Paryżu od czasu otwarcia szkoły jakieś 40 lat wcześniej. Badanie mechanizmów jako dyscypliny intelektualnej z pewnością miało swój początek na lewym brzegu Sekwany, w tej szkole zrodzonej, jak sugerował pewien francuski historyk[59] przez wielkiego Encyklopedia Diderota i d'Alemberta.

[59] G. Pineta, Histoire de l'Ecole Polytechnique, Paryż, 1887, s. viii-ix. W swojej przyszłej książce o syntezie kinematycznej R.S. Hartenberg i J. Denavit prześledzą zalążkowe idee Jacoba Leupolda i Leonharda Eulera z XVIII wieku.

Ponieważ Ecole Polytechnique miała tak daleko idący wpływ na punkt widzenia, z którego mechanizmy były rozważane przez uczonych przez prawie sto lat po czasach Watta, a przez kompilatorów słowników ruchów mechanicznych jeszcze dłużej, dobrze przyjrzeć się przez chwilę wczesnej pracy, jaka została tam wykonana. Jeśli kogoś interesuje pochodzenie, może być dla niego korzystne zbadanie szkoły wojskowej w starożytnym mieście Mézières, około 150 mil na północny wschód od Paryża. To tutaj Lazare Carnot, jeden z głównych założycieli Ecole Polytechnique, opublikował w 1783 r. swój esej o maszynach [60], który dotyczył m.in. Monge i Jean Hachette [61] przyjechali do Paryża, aby opracować system klasyfikacji mechanizmów, który zaczął być kojarzony z nazwiskami Lanza i Bétancourta.

[60] Lazare N.M. Carnot, Essai sur les machines en général, Mézières, 1783 (później opublikowany jako Principes fondamentaux de l'equilibre et du mouvement, Paryż, 1803).

[61] Notki biograficzne Monge i Hachette pojawiają się w: Encyklopedia Britannica, wyd. 11. Zobacz także L'Ecole Polytechnique, Livre du Centenaire, Paryż, 1895, t. 1, s. 11n.

Gaspard Monge (1746-1818), który będąc rysownikiem w Mézières był twórcą metod geometrii wykreślnej, przybył do Ecole Polytechnique jako profesor matematyki po jej założeniu w 1794, drugim roku Republiki Francuskiej. Według Jeana Nicolasa Pierre'a Hachette'a (1769-1834), który był młodszy od Monge'a na wydziale geometrii wykreślnej, Monge planował przeprowadzić dwumiesięczny kurs poświęcony elementom maszyn. Ledwo jednak uruchomiwszy swój wydział, Monge zaangażował się w ambitną misję naukową Napoleona do Egiptu i pożegnawszy się z rodziną i uczniami, wyruszył na dalekie wybrzeża.

„Pozostając za sterami”, pisał Hachette, „przygotowałem przebieg, którego Monge przedstawił tylko pierwszy pomysł, i zająłem się badaniem maszyn w celu ich analizy i klasyfikacji oraz powiązania zasad geometrycznych i mechanicznych z ich konstrukcją”. Zmiany w programie nauczania opóźniły wprowadzenie przedmiotu do 1806 r. i dopiero w 1811 r. jego podręcznik był gotowy, ale zarys jego pomysłów został przedstawiony na jego zajęciach w formie wykresu (ryc. 28). Ten wykres był pierwszą z bardzo popularnych tablic synoptycznych ruchów mechanicznych. [62]

[62] Jean N. P. Hachette, Traité élémentaire des machines, Paryż, 1811, s. v.

Ryc. 28. – Wykres synoptyczny mechanizmów elementarnych Hachette'a, 1808 r. Był to pierwszy z wielu wykresów mechanizmów mechanicznych, które cieszyły się dużą popularnością przez ponad 100 lat.

Od Jean N. P. Hachette, Traité Élémentaire des Machines (Paryż, 1811, pl. 1).

Hachette sklasyfikował wszystkie mechanizmy, rozważając zamianę jednego ruchu na inny. Jego podstawowe ruchy były ciągłe okrężne, naprzemienne okrężne, ciągłe prostoliniowe i naprzemienne prostoliniowe. Łącząc jeden ruch z drugim — na przykład pedał i korba przekształcane naprzemiennie okrężny w ciągły ruch kołowy — opracował system, który stanowił punkt odniesienia do badania mechanizmów. W Akademii Wojskowej USA w West Point traktat Hachette'a, w oryginale francuskim, był używany jako podręcznik w 1824 roku, a być może wcześniej. [63]

[63] Ta praca znajdowała się wśród książek wysłanych przez Sylvanusa Thayera, kiedy odwiedził Francję w 1816 roku, aby obserwować edukację kadetów armii francuskiej. Wizyta Thayera zaowocowała przyjęciem filozofii Ecole Polytechnique w reorganizacji Akademii Wojskowej USA i, nawiasem mówiąc, włączeniem kursu Hachette do programu Akademii (Kongres USA, Amerykańskie dokumenty państwowe, Waszyngton, 1832-1861, Klasa V, Sprawy Wojskowe, t. 2, s. 661: Sidney Forman, West Point, Nowy Jork, 1950, s. 36-60). Istnieje zbiór różnych artykułów (indeksowanych według Sylvanusa Thayera i Williama McRee, US National Archives, RG 77, Office, Chief of Engineers, Boxes 1 i 6) dotyczących Akademii Wojskowej USA z tego okresu, ale nie znalazłem żadnej wzmianki o kinematyka w tej kolekcji.

Lanz i Bétancourt, uczeni z Hiszpanii z Ecole Polytechnique, uzupełnili niektóre luki w systemie Hachette'a, dodając ciągły i naprzemienny ruch krzywoliniowy, co podwoiło liczbę kombinacji do leczenia, ale ich praca nad pracą Hachette'a była jednym stopnia, a nie rodzaju. [64]

[64] Phillipe Louis Lanz i Augustin de Bétancourt, Essai sur la composition des machines, Paryż, 1808. Wykres Hachette'a i zarys jego podstawowego kursu na maszynach jest związany z kopią dzieła Lanza i Bétancourt z Biblioteki Uniwersytetu Princeton. Ten egzemplarz prawdopodobnie reprezentuje pierwszy podręcznik kinematyki. Bétancourt urodził się w 1760 roku na Teneryfie, uczęszczał do szkoły wojskowej w Madrycie i został generalnym inspektorem hiszpańskich dróg i kanałów. Był w Anglii przed 1789, ucząc się, jak budować silniki Watta i wprowadził je do Paryża w 1790 (patrz Farey, op. cyt.,, P. 655). Wstąpił do służby rosyjskiej w 1808 r., zmarł w Petersburgu w 1826 r. (J. C. Poggendorff, Biographisches-literarisches Handwörterbuch für Mathematik . , Lipsk, 1863, t. 1.

Ryc. 29. — Robert Willis (1800-1875), profesor Jacksonian na Uniwersytecie Cambridge i autor książki Zasady mechanizmu, jedna z przełomowych książek w rozwoju kinematyki mechanizmów. Zdjęcie dzięki uprzejmości Gonville i Caius College, Cambridge University.

Giuseppe Antonio Borgnis, włoski „inżynier i członek wielu akademii” oraz profesor mechaniki na Uniwersytecie w Pawii we Włoszech, w swoim monumentalnym, dziewięciotomowym Traité complet de mechanique appliquée aux arts, spowodował rozdwojenie struktury zbudowanej na podstawie klasyfikacji Hachette'a, kiedy wprowadził sześć rzędów elementów maszyn i podzielił je na klasy i gatunki. Jego sześć zamówień było recepcjoniści (odbiorniki ruchu od źródła ruchu), komunikatorzy, modyfikatorzy (modyfikatory prędkości), obsługuje (np. łożyska), regulatory (np. gubernatorzy) i operatorzy, co dało efekt końcowy. [65]

[65] Giuseppe Antonio Borgnis, Théorie de la Mécanique usuelle w Traité complet de mécanique appliquée aux arts, Paryż, 1818, t. 1, s. XIV-XVI.

Genialny Gaspard-Gustave de Coriolis (1792-1843) – zapamiętany głównie przez kilkunastostronicowy artykuł wyjaśniający naturę przyspieszenia noszącego jego imię [66] – był kolejnym absolwentem Ecole Polytechnique, który pisał na temat maszyn . Jego książka [67] opublikowana w 1829 roku została sprowokowana jego uznaniem, że konstruktor maszyn potrzebuje więcej wiedzy, niż mogła mu dać praca licencjacka w Ecole Polytechnique. Chociaż przyjął część podejścia Borgnisa, przyjmując recepcjoniści, komunikatorzy, oraz operatorzyCoriolis wskazał w tytule swojej książki, że bardziej interesowały go siły niż względne przemieszczenia. Jednak atrakcyjnie prosty, trzyelementowy schemat Coriolisa dobrze utrwalił się w myśleniu francuskim. [68]

[66] Gaspard-Gustave de Coriolis, „Memoire sur les equals du mouvement relatif des systèmes de corps” Journal de l'Ecole Polytechnique, 1835, t. 15, s. 142-154.

[67] Gaspard-Gustave de Coriolis, De Calcul de l'effet des machines, Paris, 1829. W tej książce Coriolis zaproponował obecnie powszechnie akceptowane równanie praca = siła × odległość (s. iii, 2).

[68] Znany Jean Victor Poncelet nadał wagi temu planowi. (Patrz Franz Reuleaux, Theoretische Kinematik: Grundzüge einer Theorie des Maschinenwesens, Braunschweig, 1875, przekład Alexander B. W. Kennedy as Kinematyka maszyn: zarys teorii maszyn, Londyn, 1876, s. 11, 487. W niniejszej pracy korzystałem z tłumaczenia Kennedy'ego w odnośnikach Reuleaux.)

Michel Chasles (1793-1880), inny absolwent Ecole Polytechnique, wniósł kilka wnikliwych pomysłów w swoich pracach na temat centrów natychmiastowych [69] opublikowanych w latach trzydziestych XIX wieku, ale ich ogromne znaczenie w analizie kinematycznej dostrzeżono dopiero znacznie później.

[69] Centrum instant zostało prawdopodobnie po raz pierwszy rozpoznane przez Jeana Bernoulliego (1667-1748) w jego „De Centro Spontaneo Rotationis” (Johannis Bernoulli. Opera Omnia . , Lozanna, 1742, t. 4, s. 265 i nast.).

Ryc. 30. Franz Reuleaux (1829-1905). Jego Kinematyka teoretyczna, opublikowany w 1875 roku, stał się podstawą współczesnej analizy kinematycznej. Zdjęcie dzięki uprzejmości Deutsches Museum w Monachium.

Działając na podstawie jasnego przedstawienia prowincji kinematyki przez Ampère'a i wyłączając, tak jak Ampère, rozważanie sił, Anglik Robert Willis poczynił kolejny wielki krok naprzód w analizie mechanizmów. Willis miał 37 lat w 1837 roku, kiedy został mianowany profesorem filozofii naturalnej i eksperymentalnej w Cambridge. W tym samym roku profesor Willis — człowiek o niezwykłej energii i przemyśle, autorytet w dziedzinie archeologii i historii architektury, a także mechanizmów — przeczytał swój ważny artykuł „O zębach kół” przed Institution of Civil Engineers [70] i rozpoczął pracę w Cambridge. jego wykłady na temat kinematyki mechanizmów, których kulminacją była jego książka z 1841 r. Zasady mechanizmu. [71]

[70] Robert Willis, „Na zębach kół” Transakcje Instytutu Inżynierów Budownictwa w Londynie, 1838, t. 2, s. 89-112.

[71] Willis, op. cyt. (przypis 21). Dzięki uprzejmości jego właściciela (pana Warrena G. Ogdena z North Andover w stanie Massachusetts) miałem dostęp do własnej kopii Willisa z jego wydania z 1841 roku. Zasady mechanizmu. Książka jest przeplatana i zawiera notatki sporządzane od czasu do czasu przez Willisa do co najmniej 1870 r., kiedy ukazało się drugie wydanie. Poprawki, emendacje, zapisy niektórych jego źródeł (na przykład powiązanie De Voglie, o którym mowa w przypisie 35 powyżej), uwagi do siebie dotyczące „przeanalizowania sprawy ogólnej” i „przeanalizowania nowoczesnych form” urządzeń prostoliniowych są przeplatane odniesieniami do autorów, zapożyczył z jego pracy bez potwierdzenia. O jednym z autorów Willis pisze oburzony „Ignoruje moją pracę”.

Willisowi wydawało się jasne, że problem opracowania mechanizmu dla danego celu powinien być systematycznie, być może matematycznie, podejść do rozwiązania, aby określić „wszystkie formy i układy, które mają zastosowanie do pożądanego celu”, z których projektant może wybrać najprostsza lub najbardziej odpowiednia kombinacja. „Obecnie – pisał – tego rodzaju pytania mogą być rozwiązane tylko przez ten rodzaj intuicji, który zwykle daje doświadczonym osobom od dawna zaznajomiony z tematem, ale którego zupełnie nie są w stanie przekazać innym”.

Analizując proces, za pomocą którego zaprojektowano maszynę, Willis zauważył: „Kiedy umysł mechanika jest zajęty wynalazkiem maszyny, musi poczekać, aż w środku swoich medytacji pojawi się w jego umyśle jakaś szczęśliwa kombinacja, która może odpowiedzieć na jego cel”. Zaryzykował opinię, że na tym etapie procesu projektowania „głównym przedmiotem rozważań są ruchy maszyny, a nie siły przyłożone do niej czy praca, jaką ma do wykonania”. gotowi bez zastrzeżeń przyjąć pogląd Ampère'a na kinematykę i, jeśli to możliwe, uczynić naukę użyteczną dla inżynierów, poprzez określenie zasad, które można zastosować bez konieczności dopasowywania danego problemu do ram systemów klasyfikacji i opisu, które przeszły przed. Ocenił „celebrowany system” Lanza i Bétancourta jako „tylko popularny układ, pomimo pozornie naukowej prostoty tego schematu”. Odrzucił ten schemat, ponieważ „nie próbuje się poddawać wniosków obliczeniom ani sprowadzać tych praw do ogólnych formuł. do którego rzeczywiście system jest całkowicie nieprzystosowany”.

Borgnis wykonał lepszą robotę, pomyślał Willis, opisując maszynę, ze swoimi „rozkazami” opartymi na funkcjach elementów maszyny lub mechanizmów w maszynie, ale znowu nie zasugerowano żadnych środków, za pomocą których można by systematycznie badać kinematykę mechanizmów.

Chociaż Willis rozpoczął swój traktat od jeszcze jednej „tablicy synoptycznej elementarnych kombinacji czystego mechanizmu”, jego pogląd szybko przeszedł od opisu do analizy. Był konsekwentny w dążeniu do metod analitycznych dla „czystego mechanizmu”, unikając wszelkich wypraw w sferę sił i prędkości absolutnych. Uchwycił ważną koncepcję względnych przemieszczeń elementów maszyn i oparł się na „proporcjach i relacjach między prędkościami i kierunkami elementów, a nie na ich rzeczywistych i oddzielnych ruchach” [72].

Nie należy się dziwić, że nie udało mu się opracować „formuł”, które umożliwiłyby uczniowi określenie „wszystkich form i ustaleń, które mają zastosowanie do pożądanego celu” — że nie przedstawił racjonalnego podejścia do syntezy. Dobrze ponad sto lat później wciąż skubimy obrzeża problemu. Mimo to Willis dał zamyślonemu czytelnikowi przebłysk najpotężniejszego narzędzia syntezy kinematycznej, jakie dotychczas wynaleziono, a mianowicie analizy kinematycznej, w której argumentacja ogranicza się do względnych przemieszczeń punktów na ogniwach mechanizmu i dzięki której projektant może uchwycić charakter środków, jakimi dysponuje, aby rozwiązać każdy konkretny problem.

Jak zauważył Reuleaux pokolenie później, w książce profesora Willisa było wiele błędów, ale była to oryginalna, przemyślana praca, która odbiegała duchem, jeśli nie zawsze w metodzie, od swoich poprzedników. Zasady mechanizmu był ważnym punktem zwrotnym na drodze do racjonalnej dyscypliny kinematyki maszyn.

Fenomenalnym inżynierem XIX wieku był szkocki profesor inżynierii lądowej na Uniwersytecie w Glasgow, William John MacQuorn Rankine. Chociaż przebywał na uniwersytecie zaledwie 17 lat — zmarł w wieku 52 lat, w 1872 — wydał w tym czasie cztery grube podręczniki na tak różnorodne tematy, jak inżynieria lądowa, budowa statków, termodynamika oraz maszyny i młyny. pracy, a także dosłownie setki artykułów, artykułów i notatek do czasopism naukowych i prasy technicznej. Obdarzony pozornie bezgraniczną energią, znalazł czas na studiach, by dowodzić batalionem ochotników strzeleckich oraz komponować i śpiewać komiczne i patriotyczne pieśni. Jego podręczniki, często używane jako podręczniki, były szeroko rozpowszechniane i doczekały się wielu wydań. Praca Rankine'a wywarła głęboki wpływ na praktykę inżynierii, ustanawiając zasady w formie, którą mogliby pojąć ludzie, którzy byli przerażeni leczeniem zwykle znajdowanym w uczonych czasopismach.

Kiedy książka Rankine'a zatytułowana Podręcznik maszyn i młynów została opublikowana w 1869 r., została trafnie scharakteryzowana przez recenzenta jako „zajmująca się” zasady maszyn i fabryk, i jako taka jest całkowicie odmienna od [innych prac na ten sam temat], które traktują bardziej praktyczne zastosowania takich zasad niż samych zasad” [73].

[73] Inżynieria, Londyn, 13 sierpnia 1869, t. 8, s. 111.

Rankine pożyczył to, co wydawało się przydatne od Willisa Zasady mechanizmu oraz z innych źródeł. Jego podejście do kinematyki nie było tak ściśle uzasadnione, jak późniejsze traktaty Reuleaux i Kennedy'ego, które zostaną omówione poniżej. Rankine jednak po raz pierwszy wykazał przydatność natychmiastowych środków w analizie prędkości, chociaż wykorzystał tylko chwilowe środki obejmujące stałe ogniwo wiązania. Podobnie jak inni przed nim, uważał stałe ogniwo mechanizmu za coś zupełnie innego niż ruchome ogniwa i nie dostrzegał możliwości, jakie otwierają się przez wyznaczanie chwilowego środka dwóch ruchomych ogniw.

W połowie trzeciego stulecia opublikowano wiele innych książek poświęconych mechanizmom, ale żadna z nich nie miała dostrzegalnego wpływu na rozwój idei kinematycznych. [74] W latach 60. XIX w. ośrodek badawczy przeniósł się z Francji do Niemiec. Jedynie rozproszone jednostki w Anglii, Włoszech i Francji nie zniecierpliwiły się dobrze ugruntowanym, powszechnym rozumieniem sztuki budowy maszyn.

[74] Kilka takich książek jest przywoływanych przez Reuleaux, op. cyt. (przypis 68), s. 12–16.

Z drugiej strony w Niemczech nastąpił gwałtowny wzrost aktywności przemysłowej, który przyciągnął bardzo zdolnych ludzi do problemów, jak należy budować maszyny. Jednym z pierwszych był Ferdinand Redtenbacher (1809-1863), profesor inżynierii mechanicznej w szkole politechnicznej w Karlsruhe, niedaleko Heidelbergu. Redtenbacher, chociaż rozpaczał nad możliwością znalezienia „prawdziwego systemu, na którym można by oprzeć badanie mechanizmów”, był jednak czynnikiem rozwoju takiego systemu. Miał młodego Franza Reuleaux na swoich zajęciach przez dwa lata, od 1850 roku. W tym czasie władcza obecność starszego mężczyzny, jego umiejętności wykładowcy i jego zaraźliwa niecierpliwość wobec istniejącego porządku skłoniły go do podążania ścieżką uczonego, która doprowadziła go do wybitnej pozycji jako autorytet pierwszej rangi. [75]

[75] Por. Carl Weihe, Franz Reuleaux und die Grundlagen seiner Kinematik, Deutsches Museum, Monachium, Abhandlung und Berichte, 1942, s. 2 Fryderyka Klemma, Technika: Eine Geschichte ihrer Probleme, Freiburg i Monachium, Verlag Karl Alber, 1954, przekład Dorothea W. Singer jako Historia zachodniej technologii, Nowy Jork, Charles Scribner's Sons, 1959, s. 317.

Zanim skończył 25 lat, Franz Reuleaux opublikował, we współpracy z kolegą z klasy, podręcznik, którego przetłumaczony tytuł byłby Konstruktywne lekcje dla warsztatu mechanicznego. [76] Kilka lat spędzonych w warsztacie, przed i po poddaniu się wpływom Redtenbachera, nadało jego pracom praktyczny smak, prosty i bezpośredni. Według jednego z obserwatorów książka Reuleaux wykazywała „uznanie twierdzeń praktyki, takich jak Anglicy na ogół nie kojarzą się z pismami niemieckiego profesora naukowego” [77].

[76] Zob. Weihe, op. cyt. (przypis 75), s. 3 Hans Zopke, „profesor Franz Reuleaux” Magazyn Cassier, grudzień 1896, t. 11, s. 133-139 Transakcje Amerykańskiego Stowarzyszenia Inżynierów Mechanicznych, 1904-1905, t. 26, s. 813-817.

[77] Inżynieria, Londyn, 8 września 1876, t. 22, s. 197.

Oryginalne idee Reuleaux na temat kinematyki, które są odpowiedzialne za sposób, w jaki dzisiaj patrzymy na mechanizmy, zostały wystarczająco ukształtowane w 1864 roku, aby mógł je wykładać. [78] Począwszy od 1871 r. publikował seryjnie swoje odkrycia w wydawnictwie Verein zur Beförderung des Gewerbefleisses in Preussen (Towarzystwo Rozwoju Przemysłu w Prusach), którego był redaktorem. W 1875 roku artykuły te zostały zebrane w książce, która ugruntowała jego sławę:Kinematyka teoretyczna. [79]

[78] A.E. Richard de Jonge, „Co jest złego w kinematyce i mechanizmach?” Inżynieria mechaniczna, kwiecień 1942, t. 64, s. 273-278 (komentarze do tego artykułu znajdują się w Inżynieria mechaniczna, Październik 1942, t. 64, s. 744-751) Zopke, op. cyt. (przypis 76), s. 135.

[79] Reuleaux, op. cyt. (przypis 68). To nie była ostatnia książka Reuleaux. Jego trylogię o kinematyce i projektowaniu maszyn omawia De Jonge, op. cyt. (przypis 78).

We wstępie do tej książki Reuleaux napisał:

W rozwoju każdej nauki ścisłej jej istota ma
wyrosły na tyle, aby możliwe było uogólnienie, jest czas
kiedy szereg zmian przyniesie mu jasność. Tym razem ma
z pewnością przybył do nauki o kinematyce. Liczba
mechanizmy wyrosły prawie poza miarę, a liczba sposobów
w którym są stosowane nie mniej. Stało się absolutnie
nie da się jeszcze utrzymać nici, która może prowadzić w jakikolwiek sposób
przez ten labirynt istniejącymi metodami. [80]

[80] Reuleaux, op. cyt. (przypis 68), s. 23.

Przekonanie Reuleaux, że to jego własna praca zaprowadzi porządek z zamieszania, było uzasadnione. Jego książka została już przetłumaczona na język włoski i była tłumaczona na język francuski, gdy zaledwie rok po publikacji została zaprezentowana przez prof. Alexandra B.W. Kennedy'ego w tłumaczeniu na język angielski. [81]

Książka została entuzjastycznie zrecenzowana przez tygodnik londyński Inżynieria, [82] i został długo o tym powiadomiony przez konkurencyjny dziennik, Inżynier. Redaktor Inżynier myślał, że mechanik znajdzie w nim wiele nowych pomysłów, że zostanie „nauczony dostrzegania ukrytych dotychczas podobieństw i że będzie musiał rozstać się – być może niechętnie – z wieloma swoimi starymi wyobrażeniami”. „żeby on [mechanik] nagle rozpoznał w „notacji kinematycznej”, „analizie” i „syntezie” profesora Reuleaux od dawna odczuwany brak jego zawodowej egzystencji, w którą ani przez chwilę nie wierzymy”. świeże i ostre idee Reuleaux zostały nieco przyćmione przez długą (600-stronicową) prezentację, a jego zapis kinematyczny, który wymagał kolejnej próby klasyfikacji, nie ułatwiał prezentacji radykalnie nowych pomysłów. [84]

[82] Inżynieria, pok. cyt. (przypis 77).

[83] Inżynier, Londyn, 30 marca i 13 kwietnia 1877, obj. 43, s. 211-212, 247-248.

[84] Być może znamienne jest to, że pierwszym artykułem Pierwszej Konferencji na temat Mechanizmów na Uniwersytecie Purdue była „Mechanizmy i ich klasyfikacja” Allena S. Halla, która ukazała się w Projekt maszyny, grudzień 1953, t. 25, s. 174-180. Miejsce klasyfikacji w syntezie kinematycznej sugeruje „Trends in Kinematics of Mechanisms” Ferdynanda Freudensteina. Mechanika Stosowana Recenzje, wrzesień 1959, t. 12, s. 587-590.

Ilustracja 31. — Alexander Blackie William Kennedy (1847-1928), tłumacz Reuleaux Kinematyka teoretyczna i odkrywcą „Prawa Trzech Centrów” Kennedy'ego Protokół z obrad Zakładu Inżynierów Budownictwa (1907, t. 167, frontyspis).

Niemniej jednak żaden wcześniejszy autor nie dostrzegł tak wyraźnie problemu analizy kinematycznej ani nie wprowadził tak wielu nowości, nowości i trwałej wartości.

Reuleaux jako pierwszy przedstawił koncepcję pary poprzez swoją koncepcję ekspansji par, był w stanie wykazać podobieństwa w mechanizmach, które nie miały widocznego związku. Jako pierwszy zauważył, że stałe ogniwo mechanizmu jest kinematycznie takie samo jak ruchome ogniwa. Doprowadziło go to do ważnego pojęcia inwersji powiązań, naprawiania kolejno różnych ogniw, a tym samym zmiany funkcji mechanizmu. Poświęcił 40 stron na ukazanie, z wyraźnym zachwytem, ​​kinematycznej tożsamości jednego projektu po drugim obrotowych silników parowych, burząc na zawsze nadzieje genialnych, ale niedoinformowanych wynalazców, którzy uważają, że ulepszenia i postępy w konstrukcji mechanizmu polegają na skrzywieniu i złożoność.

Również rozdział o syntezie był świeży, ale składał się z dyskusji, a nie z systemu, a Reuleaux podkreślił ideę, o której wspomniałem powyżej w związku z książką Willisa, że ​​synteza będzie skuteczna proporcjonalnie do zrozumienia i docenienia analizy przez projektanta. .Reuleaux próbował skierować projektanta na właściwą drogę, pokazując mu wyraźnie „niezbędną prostotę środków, z którymi musimy pracować” i pokazując mu „że wiele rzeczy, które trzeba zrobić, można zrobić za pomocą niewielu środków, i że zasady leżące u ich podstaw leżą wyraźnie przed nami”.[85]

[85] Reuleaux, op. cyt. (przypis 68), s. 582.

Sir Alexander Blackie William Kennedy (1847-1928) i Robert Henry Smith (1852-1916) musieli dodać do pracy Reuleaux elementy, które nadałyby analizie kinematycznej zasadniczo jej nowoczesny kształt.

Kennedy, tłumacz książki Reuleaux, został profesorem inżynierii w University College w Londynie w 1874 roku i ostatecznie pełnił funkcję prezesa zarówno Instytutu Inżynierów Mechanicznych, jak i Instytutu Inżynierów Lądowych. Smith, który wykładał na Cesarskim Uniwersytecie Japonii, był profesorem inżynierii w Mason College, obecnie części Uniwersytetu Birmingham w Anglii.

Podczas gdy Reuleaux wykorzystywał natychmiastowe centra prawie wyłącznie do budowy centrod (ścieżek kolejnych pozycji natychmiastowego centrum), profesor Kennedy uznał, że natychmiastowe centra mogą być używane w analizie prędkości. Jego książka, Mechanika Maszyn, została wydana w 1886 r. ("częściowo z powodu presji pracy, a częściowo z powodu złego stanu zdrowia, książka ta ukazuje się dopiero teraz"). W nim rozwinął prawo trzech centrów, znane obecnie jako twierdzenie Kennedy'ego. Zauważył, że jego prawo trzech ośrodków „zostało, jak sądzę, po raz pierwszy przekazane przez Aronholda, chociaż jego poprzednia publikacja była dla mnie nieznana aż do kilku lat po tym, jak przedstawiłem je w moich wykładach” [86]. Siegfrieda Heinricha Aronholda (1819-1884) w jego „Zarysie geometrii kinematycznej”, który ukazał się w 1872 r. obok serii Reuleaux w redagowanym przez niego czasopiśmie. Najwyraźniej Reuleaux nie dostrzegał wówczas jego szczególnego znaczenia. [87]

[86] Alexander B.W. Kennedy, Mechanika Maszyn, wyd. 3, Londyn, 1898, s. VII, x.

[87] Siegfried Heinrich Aronhold, „Zarys geometrii kinematycznej” Verein zur Beförderung des Gewerbefleisses w Preussen, 1872, t. 51, s. 129-155. Twierdzenie Kennedy'ego znajduje się na s. 137-138.

Rysunek 32. — Robert Henry Smith (1852-1916), twórca wielokątów prędkości i przyspieszenia do analizy kinematycznej. Zdjęcie dzięki uprzejmości bibliotekarza, Birmingham Reference Library, Anglia.

Kennedy, po zlokalizowaniu natychmiastowych centrów, określił prędkości poprzez obliczenia i przyspieszenia poprzez graficzne zróżnicowanie prędkości, aw przedmowie zauważył, że z różnych powodów nie był w stanie wykorzystać w swojej książce o ostatniej pracy Smitha. Profesor Kennedy przynajmniej zdawał sobie sprawę z zaskakująco zaawansowanych pomysłów Smitha, które, jak się wydaje, były generalnie ignorowane zarówno przez Amerykanów, jak i Anglików.

Profesor Smith, w artykule przed Royal Society of Edinburgh w 1885 roku, jasno przedstawił idee i metody budowy wykresów prędkości i przyspieszenia połączeń. [88] Po raz pierwszy przedstawiono „obrazy” prędkości i przyspieszenia ogniw (rys. 33). Szkoda, że ​​ideom Smitha pozwolono na tak długi czas marnować.

[88] Robert H. Smith, „Nowa graficzna analiza kinematyki mechanizmów” Transakcje Royal Society of Edinburgh, 1882-1885, tom. 32, s. 507-517 i pl. 82. Smith wykorzystał ten artykuł jako podstawę do rozdziału w swoim Grafika czyli sztuka liczenia przez rysowanie linii, Londyn, 1889, s. 144-162. W przypisie do swojej pracy Smith przypisał Fleeming Jenkinowi (1833-1885) zasugerowanie terminu „obraz”. Po odrzuceniu jako „praktycznie bezużytecznego” graficznego zróżnicowania Kennedy'ego, Smith skarżył się, że „nie znalazł żadnego praktycznego zastosowania” dla „metody centroidów” Reuleaux, więcej właściwie nazwane aksoidami”. Takie stwierdzenia nie miały na celu zachęcenia Kennedy'ego i Reuleaux do reklamowania sławy Smitha, jednak nie znalazłem żadnych wskazówek, aby którykolwiek z nich poczuł się urażony tą krytyką. Wykresy prędkości i przyspieszenia Smitha zostały uwzględnione (podobno zabalsamowane, jeśli chodzi o amerykańskich inżynierów) w Encyklopedia Britannica, wyd. 11, 1910, t. 17, s. 1008-1009.

Rysunek 33.—Obraz prędkości Smitha (dwie figury na górze) oraz wykresy jego prędkości, mechanizmu i przyspieszenia, 1885. Obraz łącza BACD jest pokazany jako rysunek z powrotem. Linie rocznie, pb, szt, oraz pd są wektorami prędkości. Ta nowatorska, oryginalna i potężna metoda analityczna została powszechnie przyjęta w szkołach angielskich lub amerykańskich dopiero prawie 50 lat po jej powstaniu. Z Transakcje Royal Society of Edinburgh (1882-1885, t. 32, s. 82).

Do roku 1885 prawie wszystkie narzędzia współczesnej analizy kinematycznej zostały wykute. Zanim jednak omówimy dalsze postępy w analizie i syntezie, warto zapytać, co robił mechanik — konstruktor i konstruktor maszyn — podczas gdy cały ten wysiłek intelektualny był wydawany.

Mechanicy i Mechanizmy

Podczas gdy indukcyjny proces rozpoznawania i określania prawdziwych zasad kinematyki mechanizmów przebiegał przez trzy pokolenia badaczy francuskich, angielskich i wreszcie niemieckich, faktyczne projektowanie mechanizmów przebiegało z niewielkim uwzględnieniem tego, co robili i mówili badacze.

Po wykazaniu przez Boultona i Watta, że ​​duże mechanizmy mogą być wykonane z wystarczającą precyzją, aby były użyteczne, angielscy konstruktorzy narzędzi Maudslay, Roberts, Clement, Nasmyth i Whitworth opracowali obrabiarki o coraz większych rozmiarach i prawdziwości. Konstrukcja innych maszyn dotrzymywała kroku – czasami tuż za, czasami tuż przed – wydajnością i możliwościami obrabiarek. Ogólnie rzecz biorąc, rosło wyrafinowanie mechanizmów, które można było wytłumaczyć jedynie wzrostem ilości informacji, od których indywidualny projektant mógł zacząć.

Reuleaux wskazał w 1875 r., że „najbardziej gorączkowy postęp dokonany w obszarach pracy technicznej” „nie był konsekwencją jakiejkolwiek zwiększonej zdolności do intelektualnego działania w rasie, lecz jedynie doskonaleniem i poszerzaniem narzędzi, którymi pracuje intelekt”. Narzędzia te , powiedział, „wzrósł liczebnie, podobnie jak liczba tych we współczesnym warsztacie mechanicznym – ludzie, którzy nimi pracują, pozostają tacy sami”. Reuleaux dodał, że teoria i praktyka kinematyki maszyn „prowadzą obok siebie odrębną egzystencję”. Pomyślał, że przyczyny tego niepowodzenia w zastosowaniu teorii do praktyki i vice versa należy szukać w jej wadach, ponieważ „same mechanizmy zostały po cichu rozwinięte w praktycznym projektowaniu maszyn, poprzez wynalezienie i udoskonalenie, niezależnie od czy przyznano im jakiekolwiek bezpośrednie i właściwe uznanie teoretyczne”. Wskazał, że dotychczasowe teorie „nie dostarczyły żadnego nowego mechanizmu Izmy”. [89]

[89] Reuleaux, op. cyt. (przypis 68), s. 8.

Warto więc zapytać, co było odpowiedzialne za pojawienie się nowych mechanizmów, a następnie zobaczyć, jakie mechanizmy miały swój początek w tym okresie.

Dla projektanta jest od razu oczywiste, że postęp w mechanizmach nastąpił dzięki upowszechnieniu wiedzy o tym, co już zostało zrobione, ale projektanci ostatniego stulecia nie mieli ani czasu, ani środków, aby stale odwiedzać inne warsztaty, bliskie i dalekie, aby obserwować i zapoznaj się z najnowszymi osiągnięciami. W XIX wieku, tak jak teraz, słowo musi być rozpowszechniane głównie na drukowanej stronie.

Wykres Hachette'a (ryc. 28) ustanowił wzorzec prezentowania wynalazków mechanicznych w prasie praktycznej oraz w dużej liczbie słowników mechanicznych, które zostały opracowane w celu zaspokojenia widocznego zapotrzebowania na takie informacje. Jest jednak trochę zaskakujące, jak uporczywe były niektóre pomysły Hachette'a, które mogły pochodzić tylko z najwyższej, powierzchownej warstwy jego czaszki. Zobacz na przykład jego „prom zakotwiczony” (ryc. 34). Urządzenie to, wykorzystywane przez Hachette'a do pokazania konwersji ciągłego ruchu prostoliniowego na naprzemienny ruch kołowy, pojawiało się w jednej publikacji po drugiej w XIX wieku. Jeszcze w 1903 prom był nadal zakotwiczony w Hiscox's Ruchy mechaniczne, chociaż przypływ się zmienił (ryc. 35). [90]

[90] Gardner D. Hiscox, red., Ruchy mechaniczne, wyd. 10, Nowy Jork 1903, s. 151. Prom nie pojawił się w wydaniu z 1917 roku.

Rysunek 34. – Prom Hachette'a z 1808 roku, „maszyna” do przekształcania ciągłego ruchu prostoliniowego w zmienny ruch kołowy. Phillipe Louis Lanz i Augustin de Bétancourt, Essai sur la composition des machines (Paryż, 1808, s. 2).

Rysunek 35. – Prom z Gardner D. Hiscox, wyd., Ruchy mechaniczne (wyd. 10, Nowy Jork 1903, s. 151).

W latach dwudziestych XIX wieku Jacob Bigelow, profesor nauk stosowanych na Uniwersytecie Harvarda w Rumford, wygłaszał popularne wykłady na temat „Elementów technologii” przed audytorium w Bostonie. Przygotowując swój wykład na temat elementów maszyn, Bigelow wykorzystał jako swoje autorytety Hachette, Lanz i Bétancourt oraz słownik mechaniczny Olinthusa Gregory'ego, dzieło angielskie, w którym skopiowano schemat klasyfikacji Hachette'a i odtworzono jego wykres. [91]

[91] Jakuba Bigelowa, Elementy technologii, wyd. 2, Boston, 1831, s. 231-256 Olinthus Gregory, Traktat o mechanice, 3 tomy, wyd. 3, Londyn, 1815.

Tłumaczenie dzieła Lanza i Bétancourta [92] pod tytułem Esej analityczny o budowie maszyn, został opublikowany około 1820 w Londynie przez Rudolpha Ackermanna (którego nazwano łącznikiem sterującym Ackermanna), a ich mapa synoptyczna została ponownie wydrukowana w 1822 roku w Durham. [93] W Stanach Zjednoczonych Słownik maszyn Appletona [94] (1851) przyjęli ten sam system i wykorzystali te same liczby. Podobno rytownik narysował bezpośrednio na swoim bloku figury z jednego z przedruków wykresu Lanza i Bétancourta, ponieważ figury są w każdym przypadku dokładnym lustrzanym odbiciem oryginałów.

[92] Rudolf Ackermann, Esej analityczny o budowie maszyn, Londyn, ok. 1820, przekład Lanza i Bétancourt, op. cyt. (przypis 64).

[93] Tomasz Fenwick, Eseje na temat mechaniki praktycznej, wyd. 3, Durham, Anglia, 1822.

[94] Słownik maszyn, mechaniki, pracy silnika i inżynierii firmy Appleton, 2 tomy, Nowy Jork, 1851 ("Motion").

w Słownik Inżynierii [95] (Londyn, 1873), figury zostały przerysowane, a do repertuaru ruchów mechanicznych dodano dziesiątki mechanizmów, w wyniku czego powstał rzetelny katalog pomysłów dźwiękowych. Jednak prom nadal ciągnął za linę kotwiczną. [[96] Amerykański słownik mechaniczny Rycerza, [97] klasyczna szczegółowa informacja obrazkowa skompilowana przez amerykańskiego eksperta patentowego, zawierała ponad 10 000 bardzo szczegółowych figur różnych rodzajów urządzeń mechanicznych. Knight nie posiadał osobnej sekcji o mechanizmach, ale nie było potrzeby stosowania jednego z odmian Hachette'a, ponieważ cały jego słownik był ogromnym i fascynującym kompendium pomysłów, które należało przechowywać w syntetycznym umyśle. Jednym z powodów popularności i użyteczności różnych prac malarskich była szczególna zdolność grawerowania w drewnie lub stali do przekazywania precyzyjnych informacji mechanicznych, przewaga, której nie posiadają współczesne procesy rastrowania.

[95] E.F. i N. Spon, Słownik Inżynierii, Londyn 1873, s. 2421-2452.

[97] Edward H. Knight, Amerykański słownik mechaniczny Rycerza, 3 tomy, Nowy Jork 1874-1876.

Rysunek 36. Typowe mechanizmy z E.F. i N. Spon, Słownik Inżynierii (Londyn, 1873, s. 2426, 2478).

Wiele czasopism patentowych i innych czasopism mechanicznych zajmujących się mechaniką było dostępnych w języku angielskim od początku XIX wieku, ale niewiele z nich trafiło w ręce amerykańskich mechaników dopiero po 1820 roku. Oliver Evans (1755-1819) miał wiele do powiedzenia o „trudnościach, z jakimi zmagała się mechanika wynalazcza z powodu braku opublikowanych zapisów tego, co je poprzedziło, oraz w celu uzyskania pomocy dla początkujących” [98] W 1817 r. Przegląd północnoamerykański zwrócił również uwagę na niedostatek książek technicznych w Ameryce. [99]

[98] George Escol Sprzedawcy w Amerykański mechanik, 12 lipca 1884, t. 7, s. 3.

[99] Przegląd północnoamerykański i różne czasopisma, 1819, nowy ser., t. 8, s. 13-15, 25.

ten Amerykański naukowiec, który ukazał się w 1845 r. jako czasopismo patentowe redagowane przez promotora patentu Rufusa Portera, prawie od samego początku nosiło kolumnę zatytułowaną „Ruchy mechaniczne”, w której jeden lub dwa mechanizmy — zapożyczone z dzieła angielskiego, zapożyczonego z dzieła francuskiego —zostały zilustrowane i wyjaśnione. ten Amerykański rzemieślnik rozpoczął podobną serię w 1864 roku, a w 1868 opublikował kompilację serii jako Pięćset siedem ruchów mechanicznych, „obejmujący wszystkie te, które są najważniejsze w dynamice, hydraulice, hydrostatyce, pneumatyce, silnikach parowych . i różne maszyny”. Podręcznik ruchów mechanicznych. Ta edycja z 1943 r. zawierała fotografie modeli kinematycznych. [101]

[100] Henry T. Brown, red., Pięćset siedem ruchów mechanicznych, Nowy Jork, 1868.

[101] Will M. Clark, Podręcznik ruchów mechanicznych, Garden City, Nowy Jork, 1943.

Wielu czytelników jest już dobrze zaznajomionych z trzema tomami Pomysłowe mechanizmy dla projektantów i wynalazców, [102] praca będąca wynikiem konkursu, ogłoszonego przez Maszyneria (t. 33, s. 405) w 1927 r., w którym przyznano siedem nagród za siedem najlepszych artykułów o niepublikowanych pomysłowych mechanizmach.

[102] Pomysłowe mechanizmy dla projektantów i wynalazców (t. 1 i 2 pod redakcją F.D. Jonesa, tom 3 pod redakcją H.L. Hortona), Nowy Jork, Industrial Press, 1930-1951.

Istniała interesująca klasa patentów w Stanach Zjednoczonych zwana „Ruchami Mechanicznymi”, obejmująca dziesiątki patentów wydanych w środkowych dekadach XIX wieku. Próbka tych patentów pokazuje, że chociaż niektóre dotyczyły urządzeń używanych w określonych maszynach – takich jak mechanizm zapadkowy do maszyny liczącej, wskaźnik blokujący do maszyn do rozkręcania i kilka przekładni zębatych – zdecydowana większość dotyczyła zamiany ruchu posuwisto-zwrotnego na ruch obrotowy ruch. Nawet pobieżna analiza tych patentów ujawnia przerażający brak zdrowego sensu mechanicznego, a wiele z nich wydaje się być próbami „nieustannego ruchu”, pomimo okazjonalnego zrzeczenia się takiego zamiaru.

Typowe dla wielu z tych opatentowanych urządzeń było połączenie do „zwielokrotniania” ruchu koła zamachowego, zaproponowane w 1841 r. przez Charlesa Johnsona z Amity, Illinois (ryc. 37). „Nie udaje się, że istnieje jakikolwiek rzeczywisty zysk władzy” – napisał pan Johnson i prawdopodobnie miał to na myśli. Zdeklarowanym celem jego połączenia było zwiększenie prędkości koła zamachowego, a tym samym zmniejszenie jego rozmiaru. [103]

[103] Patent USA 2295, 11 października 1841.

Rysunek 37. — „Ruch nawrotny” Johnsona, 1841. Mechanizm powoduje, że koło zamachowe wykonuje dwa obroty na każdy podwójny skok tłoczyska silnika B. Z patentu USA 2295, 11 października 1841 r.

Anglik, który kilka lat wcześniej wynalazł „nowy ruch”, twierdził, że jego urządzenie zastąpi „zwykłą korbę w silnikach parowych”, czyli belkę, ruch równoległy i „zewnętrzne koło zamachowe”, zmniejszy tarcie, zneutralizuje „wszelką dodatkową siłę rywalizującą” i odejdzie. tłok nie ma nic do roboty, „oprócz pracy, która ma zostać wykonana”.

Korespondent Repertuar wynalazków patentowych wykonał krótką pracę nad tym narzędziem: „Nie ma prawie jednego twierdzenia, które można by poprzeć dowodami”, napisał, „a większość z nich to namacalne przeinaczenia”. wszyscy tak chrząszcze, że nie sądzą, że jest kołem zamachowym”, i zakończył stwierdzeniem: „W skrócie, cała produkcja wykazuje rażącą ignorancję ani w kwestii maszyn, jeśli właściciel patentu naprawdę wierzył w to, co twierdził, ani ludzkości, jeśli wierzył nie”. [104]

[104] Repertuar wynalazków patentowych, ser. 3 października 1828, t. 7, s. 196-200 oraz grudzień 1828, t. 7, s. 357-361.

Chociaż wiele mechanizmów, na które patenty zostały wykreślone, zostało zaprojektowanych przez osoby, które nie skorzystałyby z zawartych w nich zasad, nawet gdyby takie zasady można było w tamtym czasie jasno sformułować, godny ubolewania jest fakt, że bezwartościowe mechanizmy często miały tyle samo miejsca jako solidne w czasopismach patentowych, a zarzuty takie jak powyższy były rzadkie. Ukośne informacje przekazywane w ten sposób młodemu mechanikowi, który właśnie gromadził swój pierwszy repertuar kinematyczny, bywały czasem niestety mylące.

Nawet z tego szkicowego zarysu literatury na ten temat powinno być całkiem oczywiste, że mechanik miał dostęp do ogromnej ilości informacji o połączeniach mechanicznych i innych urządzeniach. Cokolwiek można by pomyśleć o jakości literatury, niewątpliwie miała ona wpływ nie tylko na dostarczanie projektantom informacji, ale także na ukształtowanie tradycji, w jaki sposób należy dostarczać tło, które umożliwi umysłowi zebranie i zsyntetyzowanie niezbędnego mechanizmu dla dany cel. [105]

[105] Niektóre dodatkowe katalogi „ruchów mechanicznych” są wymienione w wybranych źródłach na końcu tego artykułu.

Niektóre z mechanizmów, którym nadano nazwy — takie jak prosty łącznik Watta i przystanek w Genewie — pojawiały się w kolejnych podręcznikach. Ich jedynym usprawiedliwieniem bycia wydaje się być to, że autorzy muszą je uwzględnić lub zaryzykować cenzurę ze strony kolegów. Takie mechanizmy są z pewnością bardziej interesujące dla czytelnika, gdy ma pewne pojęcie o tym, co nazwa ma wspólnego z mechanizmem i kto go stworzył. Jednym z takich mechanizmów jest linka przeciągania.

Po tym, jak dowiedziałem się o linku do przeciągania (jak robi to większość amerykańskich studentów inżynierii), zastanawiałem się przez chwilę, a ostatecznie rozpaczałem, czy nie nadać sensu temu terminowi. Co, chciałem wiedzieć, było ciągnięte? Ostatnio u Nicholsona Mechanik operacyjny i brytyjski mechanik (1826), natknąłem się na szkic przedstawiony tutaj jako ryc. 38. Ta rycina, wyjaśnił pan.Nicholson (w tom 1, s. 32) „przedstawia ogniwo sprzęgające stosowane przez panów Boultona i Watta w ich przenośnych silnikach parowych. A, mocny żelazny trzpień wystający z jednego z ramion koła zamachowego b D, korba połączona z wałem C oraz mi, link do sprzęgania szpilki A i korba D razem, dzięki czemu ruch może być przekazywany do wału C„Tak więc linka do przeciągania była w rzeczywistości ogniwem sprzęgu. Nic nie może być bardziej logiczne. Mechanizm przeciągania linków ma teraz dla mnie sens.

Rysunek 38. – Sprzęgło cięgłowe stosowane w przenośnych silnikach Boulton i Watt. Łącznik E ciągnie jeden wałek, gdy drugi się obraca. Od Johna Nicholsona, Mechanik operacyjny i brytyjski mechanik (Filadelfia, 1826, t. I, pl. 5).

Ze sprzęgłem cięgłowym bezpośrednio związane były patenty Johna Oldhama (1779-1840), irlandzkiego inżyniera, który jest pamiętany głównie ze sprzęgła noszącego jego imię (ilustr. 39). Jego trzy patenty, które dotyczyły różnych postaci kół łopatkowych z piórami parowca, dotyczyły połączeń kinematycznie podobnych do sprzęgła holowanego, chociaż jest mało prawdopodobne, by Oldham dostrzegł to podobieństwo. Jednak w przypadku jego dobrze znanego sprzężenia, które wykorzystuje odwrócenie eliptycznego mechanizmu trójściennego, nie znalazłem dowodów na patent. Zapewne była to część maszyn, które zaprojektował dla drukarni Banku Irlandii, której Oldham był kierownikiem przez wiele lat. "Pan Oldham i jego piękny system” zostały sprowadzone do Banku Anglii w 1836, gdzie Oldham pozostał aż do śmierci w 1840. [106]

[106] Patenty Oldhama na koło łopatkowe to patenty brytyjskie 4169 (10 października 1817), 4429 (15 stycznia 1820) i 5445 (1 lutego 1827). Robert Willis (op. cyt. przypis 21, s. 167) zauważył istnienie sprzęgła. Rysunki lub opisy maszyn do obsługi banknotów najwyraźniej nie zostały opublikowane, choć prawdopodobnie nadal znajdują się w archiwach banków. Cytat pochodzi z Fredericka G. Halla, Bank Irlandii 1783-1946, Dublin, 1949. John Francis w jego Historia Banku Anglii (Londyn, 1848, t. 2, s. 232) napisał: „Nowa maszyna do drukowania notatek, którą wprowadził pan Oldham. jest warta odwiedzenia, ale jej opisanie byłoby nieciekawe”.

Rysunek 39.—Szczyt, Oryginalne sprzęgło Oldhama zbudowane przed 1840 rokiem, wykorzystujące krzyż (zamiast środkowego dysku), jak naszkicował Robert Willis w osobistej kopii jego Zasady mechanizmu (Londyn, 1841, s. 167). Na dole, sprzężenie Oldhama, jak pokazano w Alexander B.W. Kennedy, Kinematyka Maszyn, tłumaczenie Franza Reuleaux” Kinematyka teoretyczna (Londyn, 1876, s. 315-316).

Mechanizm genewski (ilustr. 40) został właściwie opisany przez Willisa jako urządzenie pozwalające na mniej niż pełny obrót koła ostrogowego, a tym samym zapobiegające przekręceniu się sprężyny zegarka. Nazwano go stopem Geneva, ponieważ był używany w zegarkach Geneva. Mechanizm koła genewskiego, który umożliwia pełny obrót koła ostrogowego i który jest często używany do przerywanych napędów, został niewłaściwie nazwany w najnowszym podręczniku, prawdopodobnie dlatego, że logiczne pochodzenie tego terminu zostało utracone.

Rysunek 40. – Genewski mechanizm stop po raz pierwszy zastosowany w zegarkach genewskich, aby zapobiec przekręceniu. Koło gwiazdowe B miało jedną wypukłą powierzchnię (g-f, kropkowany), aby koło można było obrócić o mniej niż pełny obrót. Według Roberta Willisa, Zasady mechanizmu (Londyn, 1841, s. 266).

Nazwa szkockiego jarzma wydaje się być dość niedawna, a połączenie zostało nazwane przez Szkota w 1869 r. „Pręt ślizgowy z korbą i rowkiem” (ryc. 41). Przypuszczam, że jest ono obecnie znane jako jarzmo szkockie, ponieważ przynajmniej w Ameryce „szkocka” była prętem ze szczeliną, który został wsunięty pod kołnierz na sznurze dobrze wiercących narzędzi, aby go podeprzeć podczas dodawania sekcji (ryc. 42).

Rycina 41. – Scotch jarzmo, opisane jako „korba i pręt ślizgowy z rowkiem”. Od W.J.M. Rankine'a, Podręcznik maszyn i młynów (wyd. 6, Londyn, 1887, s. 169).

Ryc. 42. — „Scotch” podtrzymujący górny element ciągu narzędzi wiertniczych podczas dodawania sekcji, 1876. Od Edwarda H. Knighta: Amerykański słownik mechaniczny Rycerza (Nowy Jork, 1876, s. 2057).

Zaskoczyło mnie, że drążek kierowniczy Ackermanna, używany dzisiaj w większości samochodów, został opatentowany w 1818 roku, kiedy Detroit było jeszcze miastem przygranicznym. [107] Co więcej, człowiek, który wykupił patent, określił się jako Rudolph Ackermann, wydawca i drukarz. Pomyślałem, że mam niezbędną wskazówkę co do pochodzenia powiązania, kiedy zauważyłem, że pierwsze angielskie tłumaczenie traktatu Lanza i Bétancourta zostało opublikowane przez Ackermanna, ale powiązanie w końcu okazało się bardziej logiczne, choć mniej bezpośrednie. Ackermann (1764-1834), syn bawarskiego budowniczego autokarów, przez wiele lat projektował autokary dla angielskich dżentelmenów w Londynie, gdzie zamieszkał. Jedną z jego bardziej godnych uwagi zleceń było zaprojektowanie samochodu pogrzebowego admirała Nelsona w 1805 roku. Drążek kierowniczy Ackermanna nie był w rzeczywistości wynalazkiem Ackermanna, chociaż wycofał on brytyjski patent na swoje nazwisko i promował wprowadzenie układu jezdnego, którego drążek był częścią (ryc. 43). Rzeczywistym wynalazcą był przyjaciel Ackermanna, George Lankensperger z Monachium, konstruktor powozów króla Bawarii. Zaleta możliwości zawrócenia bryczki na ograniczonym obszarze bez niebezpieczeństwa przewrócenia była od razu oczywista i chociaż angielscy producenci autokarów sprzeciwiali się innowacji, za którą trzeba było zapłacić dodatkową opłatę, wynalazek wkrótce „wyszedł z jego własna wewnętrzna zaleta”, jak przewidział Ackermann. [108]

[107] Patent brytyjski 4212, 27 stycznia 1818.

[108] Rudolf Ackermann, Uwagi dotyczące opatentowanych ruchomych osi Ackermanna, Londyn, 1819. Zaciekawiło mnie, że zwróciłem uwagę na streszczenie artykułu W. A. ​​Wolfe'a „Analytical Design of Ackermann Steering Linkage” w Inżynieria mechaniczna, wrzesień 1958, t. 80, s. 92.

Rysunek 43. – Mechanizm kierowniczy Ackermanna z 1818 roku, obecnie używany w samochodach. To połączenie zostało wynalezione przez George'a Lankenspergera, producenta powozów króla Bawarii. Z Dinglers Polytechnisches Journal (1820, t. 1, s. 7).

Mechanizm szybkiego powrotu Whitwortha (ilustr. 44) został po raz pierwszy zastosowany do slottera, czyli frezarki pionowej, w 1849 r. i został wystawiony w 1851 r. na Wielkiej Wystawie w Londynie. [109] Komentarze Willisa na temat mechanizmu są przedstawione na rysunku 44. Mam nadzieję, że Sir Joseph Whitworth (1803-1887) zostanie zapamiętany z powodu rozsądniejszych wynalazków mechanicznych niż to.

[109] Mechanizm szybkiego powrotu (patent brytyjski 12907, 19 grudnia 1849) został prawdopodobnie po raz pierwszy publicznie opisany w red. Charlesa Tomlinsona, Cyklopaedia Sztuk Użytecznych i Manufaktur, Londyn, 1854, t. 1, s. cxliv.

Rysunek 44. — Mechanizm szybkiego powrotu. Szczyt, Wczesna reprezentacja mechanizmu szybkiego powrotu opatentowanego przez Whitwortha w 1849, z William Johnson, ed., Cesarska Cyklopaedia Maszyn (Glasgow, ok. 1855, pl. 88). Środkowy, Szkic Roberta Willisa z jego kopii Zasady mechanizmu (Londyn, 1841, s. 264), który „pokazuje Whitwortha rozbitego na prostszą formę”, jest tak niejasny, jak większość późniejszych prób wyjaśnienia tego mechanizmu bez schematu. Na dole, Połączenie, które jest kinematycznie równoważne do Whitwortha, od Roberta Willisa, Zasady mechanizmu (Londyn, 1841, s. 264).

Mechanizmy w Ameryce, 1875-1955

Wyższe uczelnie inżynierskie w Stanach Zjednoczonych zajmowały się do późnych lat czterdziestych rozszerzaniem, udoskonalaniem i wyostrzaniem narzędzi analizy, które zasugerowali Willis, Rankine, Reuleaux, Kennedy i Smith. Rzeczywista praktyka syntezy kinematycznej rozwijała się szybko, ale projektanci często odmawiali takiej pomocy, jaką mogły im dać metody analityczne, a wymiana pomysłów między naukowcami i praktykami była niewielka.

W tym okresie znacznie poprawiły się możliwości i precyzja obrabiarek, chociaż poza szlifierką bezkłową nie pojawiły się żadne znaczące nowe typy narzędzi. Maszyny, które zostały wykonane za pomocą obrabiarek, stały się bardziej złożone, a wraz z wprowadzeniem pomysłów, które uczyniły masową produkcję złożonych produktów mechanicznych ekonomicznie wykonalną, nastąpił przyspieszający wzrost ilości. Przyjęcie norm dla wszelkiego rodzaju części składowych miało również istotny wpływ na zdolność projektanta do ekonomicznego wytwarzania mechanizmów, które działały prawie tak, jak miał nadzieję.

Nauka o kinematyce jest od prawie 80 lat uważana za niezbędną część szkolenia inżyniera mechanika, o czym wyraźnie świadczą dziesiątki podręczników, które zostały opublikowane na przestrzeni lat. Do niedawna próżno jednak szukać oryginalnych prac w Ameryce w zakresie analizy lub racjonalnej syntezy mechanizmów.

Jednym z najwcześniejszych amerykańskich podręczników kinematyki była praca Charlesa W. MacCorda (1836-1915) z 1883 r., który został mianowany profesorem rysunku mechanicznego w Stevens Institute of Technology w Hoboken po służbie Johnowi Ericssonowi, projektantowi Monitor, jako główny rysownik podczas wojny secesyjnej. [110] Na podstawie ustaleń Willisa i Rankine'a, MacCord's Kinematyka przyszedł zbyt wcześnie, aby mieć wpływ na ulepszenia Kennedy'ego dotyczące pracy Reuleaux.

[110] Nota biograficzna i bibliografia MacCorda pojawia się w Morton Memorial: Historia Stevens Institute of Technology, Hoboken, 1905, s. 219-222.

Kiedy wydział na Uniwersytecie Waszyngtońskim w St. Louis wprowadził w 1885 r. program nauczania „inżynierii dynamicznej”, odzwierciedlający niezadowolenie z tradycyjnych gałęzi inżynierii, kinematyka była przedmiotem wyższego szczebla i była nauczana w szkole Rankine'a. Maszyny i stolarnie. [111]

[111] Transakcje Amerykańskiego Stowarzyszenia Inżynierów Mechanicznych, 1885-1886, tom. 7, s. 757.

W Massachusetts Institute of Technology, Peter Schwamb, profesor konstrukcji maszyn, sporządził w 1885 roku zestaw wydrukowanych notatek dotyczących kinematyki mechanizmów, opartych na pracach Reuleaux i Rankine'a. Z tych zapisków wyrósł jeden z najtrwalszych podręczników amerykańskich, wydany po raz pierwszy w 1904 r. [112] W pierwszym wydaniu tej pracy o przyspieszeniu wspomniano tylko raz (na s. 4). Prędkości w wiązaniach zostały określone przez składowe ortogonalne przenoszone z łącza do łącza. Centra natychmiastowe służyły jedynie do wyznaczania prędkości różnych punktów na tym samym łączu. Często odnotowywano stosunki prędkości kątowych. W trzecim wydaniu, opublikowanym w 1921 r., określono przyspieszenia liniowe i kątowe, ale nie przeprowadzono analiz przyspieszenia. Analizy prędkości zostały zmienione bez zasadniczej zmiany. Wydanie czwarte (1930) zasadniczo nie różniło się od poprzedniego. W piątej edycji (1938) poprawiono traktowanie analizy prędkości i dodano analizę przyspieszenia. Szóste wydanie, poprawione przez prof. V. L. Doughtie z University of Texas, ukazało się w 1947 roku.

[112] Peter Schwamb i Allyne L. Merrill, Elementy mechanizmu, Nowy Jork, 1904. Oprócz prac Reuleaux i Rankine'a, autorzy potwierdzili wykorzystanie publikacji Charlesa MacCorda, Stillmana W. Robinsona, Thomasa W. Goodeve'a i Williama C. Unwina. Pełne tytuły znajdują się na liście wybranych referencji.

Przed rokiem 1900 opublikowano kilka innych książek o mechanizmach, a wszystkie podążały za takim czy innym wzorem swoich poprzedników. Profesorowie Woods i Stahl z University of Illinois i Purdue, odpowiednio, opublikowali swoje Mechanizm podstawowy w 1885 r. powiedzieli w przedmowie to, co zostało powiedziane przez wielu innych amerykańskich autorów i to, co powinno było powiedzieć znacznie więcej. „Nie rościmy sobie zbytniego prawa do oryginalności tematu” – pisali Woods i Stahl – „swobodnie wykorzystano wszelkie dostępne materiały na ten temat. Nasze roszczenie do rozważenia opiera się prawie całkowicie na sposobie, w jaki temat został przedstawiony”. poprzednich pisarzy”. [113]

[113] Arthur T. Woods i Albert W. Stahl, Mechanizm podstawowy, Nowy Jork, 1885.

Najbardziej uderza podobieństwo i jałowość podręczników kinematyki w tym kraju z około 1910 roku. Pokolenie pisarzy podręczników, podążające za MacCordem, Woodsem i Stahlem, Barrem z Cornell, Robinsonem z Ohio oraz Schwamb i Merrillem, zdołało wycisnąć z tego tematu resztki soku, a osuszanie i sterylizacja podręczników była prawie zakończona, gdy moje pokolenie używało je w latach 30. XX wieku. Kinematyka była wówczas, w więcej niż jednej szkole, bardzo zbliżona do scharakteryzowanej przez obserwatora w 1942 r. – „intelektualnie na równi z mechanicznym szkicem”. [114] Przypominam sobie własne naiwne przekonanie, że podręcznik zawiera wszystko, co było znane temat i moja wiara nie została wyprowadzona z błędu przez mój własny podręcznik lub przez mojego nauczyciela. Wydaje mi się, że w kilku ostatnich książkach dostrzegam świeże, mniej ostateczne i mniej schludne potraktowanie kinematyki mechanizmów, ale polecam każdemu, kto myśli o napisaniu podręcznika, poświęcić trochę czasu na przejrzenie, uważne i z pierwszej ręki, nie tylko kopie książek, które zgromadził, ale kilkadziesiąt lub więcej wcześniejszych prac, obejmujących co najmniej ostatnie stulecie. Takie badanie powinno skutkować lepszym docenieniem tego, co stanowi wkład do wiedzy, a co jest jedynie sygnałem kolejnej zmiany.

[114] Inżynieria mechaniczna, październik 1942, t. 64, s. 745.

Autor kontrowersyjnego artykułu, który ukazał się w: Inżynieria mechaniczna w 1942 roku pod tytułem „Co jest nie tak z kinematykami i mechanizmami?” wygłosił kilka wypowiedzi, które były kwestionowane przez różnych czytelników, ale jego uwagi na temat skąpych kursów kinematyki uniwersyteckich i „ciekawy fakt”, że podręczniki „wszystkie są dziwnie podobne w swojej niekompletności” nie kwestionowano i były w rzeczywistości całkiem na czasie. [115]

[115] De Jonge, op. cyt. (przypis 78).

Wydaje się, że na początku lat czterdziestych ogólne traktowanie przyspieszeń w klasie było na poziomie znacznie poniżej istniejącej wiedzy na ten temat, ponieważ w serii artykułów dwóch nauczycieli z Purdue zwrócono uwagę na poważne konsekwencje błędów w analizie akceleracji. pomijając składnik Coriolisa. [116] Autorzy ci odwracali trend, który nadał impuls artykułowi napisanemu w 1920 roku przez jednego z ich poprzedników, Henry'ego N. Bonisa. Wcześniejszy artykuł, który ukazał się w praktycznym i dumnym z tego czasopiśmie technicznym, wykazał, w jaki sposób można określić przyspieszenie punktu na regulatorze koła zamachowego „bez użycia fikcyjnego przyspieszenia Coriolisa”. Analiza autora była całkiem słuszna. i zamknął swój artykuł niepodważalnym stwierdzeniem, że „z psychologicznego punktu widzenia lepiej dla ucznia i dla inżyniera jest dokładne zrozumienie podstaw, niż użycie złożonej formuły, która może być niewłaściwie zastosowana”. Jednak wielu czytelników bez wątpienia czyta tylko pierwszy akapit. , mądrze kiwnęli głowami, kiedy dotarli do słowa „fikcja”, które potwierdziło ich na wpół uformowane przekonanie, że coś tak zawiłego jak komponent Coriolisa nie może mieć żadnego związku z praktycznym problemem, i przewrócili stronę do sekcji „Zagadki praktyczne”. [117]

[116] A.S. Hall i E.S. Ault, „Jak można ulepszyć analizę przyspieszenia” Projekt maszyny, luty 1943, t. 15, s. 100-102, 162, 164 i marzec 1943, t. 15, s. 90-92, 168, 170. Zob. także A.S. Hall, „Teaching Coriolis' Law” Dziennik Edukacji Inżynierskiej, czerwiec 1948, t. 38, s. 757-765.

[117] Henry N. Bonis, „Prawo Coriolisa” Amerykański mechanik, 18 listopada 1920, t. 53, s. 928-930. Zobacz także „Określenia przyspieszenia” Amerykański mechanik, 25 listopada i 2 grudnia 1920, t. 53, s. 977-981 i 1027-1029.

Mniej niż 20 lat temu można było przeczytać w Inżynieria mechaniczna że „Praktyczna maszyna nie wywodzi się ze wzorów matematycznych ani z pięknych diagramów wektorowych”. Chociaż ta uwaga była w liście przywołanym przez artykuł i nie była odzwierciedleniem polityki redakcyjnej, niemniej jednak była reprezentatywna dla elementu amerykańskiej tradycji inżynierii. . Nieświadoma arogancja, jaka przejawia się w tym stwierdzeniu credo „praktycznego” projektanta, ustępuje miejsca uznaniu wartości pracy naukowej. Aby jednak uczony nie rozwinął arogancji innego rodzaju, dobrze jest wysłuchać autora wypowiedzi. „Maszyna kreślarska to przydatne narzędzie” — napisał. „Nie zastępuje kreślarza” [118]

[118] Inżynieria mechaniczna, październik 1942, t. 64, s. 746.

Zainteresowanie naukowe tematem jest sprawiedliwie reprezentowane przez artykuły publikowane w transakcjach towarzystw zawodowych, a ostatnio przez oryginalne artykuły ukazujące się w specjalistycznych czasopismach. Od 1900 do 1930 było niewiele artykułów o mechanizmach, a większość z tych, które się pojawiły, dotyczyła opisów nowych „ruchów mechanicznych”. Indeks inżynieryjny gwałtownie wzrosła, ale tylko dlatego, że redaktorzy zaczęli zamieszczać ogłoszenia obcojęzyczne.

W Niemczech od czasów Reuleaux istnieje nić ciągłości w kinematyce mechanizmów. Podczas gdy większość prac dotyczyła analizy, drażniące pytanie o syntezę, które Reuleaux postawił w swojej pracy, nigdy nie zostało zignorowane. Wydarzenia w Niemczech i innych krajach zostały umiejętnie zrecenzowane przez innych [119] i tu należy tylko zauważyć, że dwie niemieckie gazety, opublikowane w 1939 r. w Maschinenbau, wydaje się, że były iskrami pożogi, której zasięg i intensywność wciąż rośnie. Według podsumowań w Indeks inżynieryjny, R. Kraus, pisząc o syntezie mechanizmu dwukorbowego, czerpał ogień z rosyjskiego Z.S.Bloch, który w 1940 roku krytycznie omówił artykuły Krausa i przystąpił do przedstawienia zarysu „poprawnej analizy problemu” oraz ogólnego rozwiązania numerycznego dla syntezy „dowolnego czteroprętowego łącznika”. Czebyszewa i podążanie za „Czebyszewową teorią syntezy”, w której metody algebraiczne są używane do wyznaczania ścieżek minimalnego odchylenia od danej krzywej, została również omówiona w innym miejscu [121] i nie mogę dodać niczego wartościowego.

[119] Grodziński, Bottema, De Jonge oraz Hartenberg i Denavit. Pełne tytuły znajdują się na liście wybranych pozycji bibliograficznych.

[120] Moje źródło, jak wspomniano, to: Indeks inżynieryjny. Artykuły Krausa publikowane są w 1939 r., a Blocha w 1940 r., oba pod nagłówkiem „Mechanizmy”.

[121] A.E. Richard de Jonge, „Are the Russians Ahead in Mechanism Analysis?” Projekt maszyny, wrzesień 1951, t. 23, s. 127, 200-208 O. Bottema, „Ostatnie prace nad kinematykami” Mechanika Stosowana Recenzje, kwiecień 1953, t. 6, s. 169-170.

Kiedy po II wojnie światowej w Stanach Zjednoczonych dostrzeżono niektóre możliwości syntezy kinematycznej, kilku spostrzegawczych nauczycieli podsycało podpałkę do otwartego ognia.

Pierwsza publikacja noty w tym kraju o syntezie powiązań była praktyczna, ale w koncepcji i przedsięwzięciu odważnym przedsięwzięciem. W książce Johna A. Hronesa i G. L. Nelsona, Analiza połączenia czteroprętowego (1951), czterobelkowy mechanizm korbowo-wahaczowy został gruntownie przeanalizowany mechanicznie, a wyniki przedstawiono graficznie. Praca ta została lekko pochwalona przez holenderskiego uczonego O. Bottemę, który zauważył, że „skomplikowana analityczna teoria trzytaktowej krzywej [sic] niewątpliwie powstrzymywała inżyniera przed jej użyciem” i dodał, że „w pełni rozumiemy publikację”. atlasu Hronesa i Nelsona zawierającego tysiące trajektorii, które muszą być bardzo przydatne w wielu problemach projektowych. atlas cieszył się szerokim nakładem. [123] Idea geometrycznego podejścia do syntezy została wykorzystana przez innych w nowszych publikacjach, [124] i prawdopodobnie pojawi się o wiele więcej wariacji na ten temat.

[122] Bottema, op. cyt. (przypis 121).

[123] W 1851 r. Robert Willis zaprojektował maszynę do generowania ścieżki w punkcie sprzęgającym (ryc. 46), która mogła zostać użyta do wykonania dzieła podobnego do tego, które przedstawili Hrones i Nelson.

[124] R.S. Hartenberg i J. Denavit, „Systematic Mechanism Design” Projekt maszyny, wrzesień 1954, t. 26, s. 167-175 oraz październik 1954, t. 26, s. 257-265 A.S. Hall, A.R. Holowenko i H.G. Laughlin, „Czterobelkowy mechanizm korbowy” Aktualności projektowe, 15 września 1957, t. 12, s. 130-139, 1 października 1957, t. 12, s. 145-154 oraz 15 października 1957, t. 12, s. 132-141. O podejściu nomograficznym, ze szczególnym zastosowaniem do komputerów, patrz Antonin Svoboda, Mechanizmy obliczeniowe i powiązania, Nowy Jork, 1948.

Rysunek 45.—Ścieżki 11 punktów na łączu sprzęgającym (poziomym) są wykreślane w jednym cyklu. Myślniki oznaczają równe odstępy czasu. Od Johna A. Hronesa i G. L. Nelsona, Analiza połączenia czteroprętowego (Nowy Jork, 1951, s. 635).

Rysunek 46.—Maszyna do generowania ścieżki w punkcie sprzęgu dla czteroprętowego układu zawieszenia. To urządzenie, zbudowane przez profesora Willisa jako pomoc dydaktyczna do demonstrowania prostoliniowych połączeń, mogło zostać zaadaptowane do produkcji płyty podobnej do pokazanej na ryc. 45. Od Roberta Willisa, System aparatury do użytku wykładowców i eksperymentatorów . (Londyn 1851, pl. 3).

Pogoń za rozwiązaniami „skomplikowanej teorii analitycznej” powiązań była stymulowana publikacją „Analytical Approach to the Design of Four-Link Mechanisms” Ferdinanda Freudensteina w 1954 r. [125], a na rosnące zainteresowanie tym problemem wskazuje obszerna literatura, która ukazała się w ostatnie pięć lat.

[125] Transakcje Amerykańskiego Stowarzyszenia Inżynierów Mechanicznych, 1954, t. 76, s. 483-492. Zobacz też Transakcje Amerykańskiego Stowarzyszenia Inżynierów Mechanicznych, 1955, t. 77, s. 853-861 i 1956, t. 78, s. 779-787.

Właściwa rola metod racjonalnych w syntezie mechanizmów nie jest jeszcze jasna. „Chociaż możemy mówić o syntezie kinematycznej”, napisali dwaj dzisiejsi liderzy w tej dziedzinie, „tak naprawdę mówimy o nadziei na przyszłość, a nie o wielkiej rzeczywistości teraźniejszości” [126] Kiedy wyposażenie umysłowe i entuzjazm uczonych którzy poświęcają swój czas problemom syntezy kinematycznej, trudno jednak dostrzec, jak ważne mogą być nowe idee.

[126] R.S. Hartenberg i J. Denavit, „Synteza kinematyczna” Projekt maszyny, 6 września 1956, t. 28, s. 101-105.

Coroczna konferencja na temat mechanizmów, sponsorowana przez Purdue University i Projekt maszyny, został zainaugurowany w 1953 roku i spotkał się z żywym odzewem. Wśród innych przejawów obecnego zainteresowania mechanizmami, wkład Amerykanów w międzynarodowe konferencje na temat mechanizmów odzwierciedla rosnące uznanie wartości badań naukowych, które nie mogą mieć nadziei, że przyniosą natychmiast namacalne rezultaty.

Patrząc w przyszłość, można zapytać, jak usprawiedliwić długie spojrzenie na przeszłość. Wydaje mi się, że z niemal gorączkową aktywnością teraźniejszości tkwi niebezpieczeństwo tak dużego zaabsorbowania teorią operacyjną, że cele mogą zostać zamglone, a synteza (powiedzmy mniej elegancko: projektowanie) mechanizmów nigdy stanąć w centrum uwagi. Jeśli ktoś nie wie nic o przeszłości, zastanawiam się, jak może z całą pewnością zdecydować, w jakim kierunku musi się zwrócić, aby zmierzyć się z przyszłością.

Jestem wdzięczny profesorom Richardowi S. Hartenbergowi i Allenowi S. Hallowi Jr. za przeczytanie rękopisu, pomocne komentarze i sugerowanie materiałów, których nie znalazłem. Błędy jednak są moje.

Dodatkowe odniesienia

Poniższa lista dodatkowych materiałów referencyjnych na temat kinematyki może być pomocna dla czytelników, którzy chcą przeprowadzić niezależne badania. Materiał jest wymieniony zgodnie z nagłówkami rozdziałów w tekście niniejszego artykułu.

NArysować prostą linię

KEMPE, A. B. Jak narysować linię prostą. Londyn, 1877.

Zawiera przydatną bibliografię. Przedruk w Kwadratura koła i inne monografie, Nowy Jork, Chelsea Publishing Company, 1953.

Wiele uwagi poświęcono mechanizmom liniowym od czasów Kempe, co najmniej pół tuzina artykułów ukazało się w Stanach Zjednoczonych od 1950 roku, ale nie zbadałem literatury opublikowanej po 1877 roku.

UCZNI I MASZYNY

BECKIE, THEODOR. Beiträge zur Geschichte des Maschinenbaues. Berlin, 1899.

Recenzje wczesnych dzieł, m.in. Leonarda a Vinci, Biringuccio, Bessona, Zonki itp.

BORGNIS, GIUSEPPE ANTONIO. Traité complet de mécanique appliquée aux arts. Paryż, 1818-1821, 9 tomów.

Zawiera kilkaset drobiazgowo szczegółowych tabliczek maszyn.

LABOULAYE, CHARLES. Traité de cinématique ou théorie des mecanismes. Paryż, 1861 (wyd. 2).

Praca ta była często cytowana przez współczesnych Laboulaye.

KRÓLEWSKIE SPOŁECZEŃSTWO W LONDYNIE. Katalog prac naukowych, 1800-1900, indeks autorów. Londyn 1867-1902 i Cambridge 1914-1925.

----. Katalog zeszytów naukowych, 1800-1900, indeks tematyczny. Londyn, 1909, t. 2.

Indeks ten powstał w 1908 r., a do 1914 r. ukazały się trzy tomy (trzeci w dwóch częściach), jednak indeks ten nigdy nie został ukończony. Tom 2, zatytułowany Mechanika, ma około 200 wpisów pod hasłem „Powiązania”. Warto zauważyć, że oba monumentalne katalogi Royal Society powstały z sugestii Josepha Henry'ego na spotkaniu Brytyjskiego Stowarzyszenia w Glasgow w 1855 roku.

WEISBACH, JULIUSZ. Mechanika Maszyn Przekazu, Tom. 3, pkt. 1 sekunda. 2 z Mechanika Inżynierii i Maszyn, przekład J. F. Kleina. Nowy Jork, 1890 (wyd. 2).

MECHANIZMY I MECHANICY

Fryzjer, Tomasz W. Szkicownik inżyniera. Londyn, 1890 (wyd. 2).

HERKIMER, HERBERT. Ilustrowany tezaurus inżyniera. Nowy Jork, 1952.

OKRESOWE. Artizan, od 1843 Praktyczny Mechanik i Magazyn Inżyniera, od 1841 Repertuar Sztuk i Manufaktur, od 1794 Newton's London Journal of Arts and Science, z 1820 r. (Poprzednie czasopisma mają wiele tabliczek z rysunkami opisu patentowego). Inżynier, 10 listopada 1933, t. 156, s. 463 i Inżynieria, 10 listopada 1933, t. 136, s. 525. (Ostatnie angielskie poglądy kwestionujące użyteczność kinematyki.)

TATE, TOMASZ. Elementy mechanizmu. Londyn, 1851.

Zawiera figurki Lanza i Bétancourta (1808).

WYLSON, JAKUB. Przewodnik wynalazcy mechanicznego. Londyn, 1859.

Zawiera figurki Henry'ego Adcocka, Kieszonkowa książka inżynierów Adcocka, 1858 r.

MECHANIZMY W AMERYCE, 1875-1955

ALBERT, CALVIN D. I ROGERS, F.D. Kinematyka Maszyn. Nowy Jork, 1931.

Zawiera bibliografię obejmującą prace niewymienione w niniejszym artykule.

BARR, JAN H. Kinematyka Maszyn. Nowy Jork, 1899.

Wczesny podręcznik. Autor wykładał na Cornell University.

BŁAGA, JOSEPH S. Mechanizm. Nowy Jork, 1955.

Zawiera obszerną i przydatną bibliografię.

BOTTEMA, O. „Ostatnie prace nad kinematykami” Mechanika Stosowana Recenzje, kwiecień 1953, t. 6, s. 169-170.

KONFERENCJA MECHANIZMÓW.

Ta konferencja była sponsorowana przez Purdue University i Projekt maszyny. Transakcje dwóch pierwszych konferencji pojawiły się jako sekcje specjalne w Projekt maszyny, grudzień 1953, t. 25, s. 173-220, grudzień 1954, t. 26, s. 187-236 oraz w przedrukach zbiorowych. Referaty III i IV konferencji (maj 1956 i październik 1957) ukazały się w: Projekt maszyny przez kilka miesięcy po każdej konferencji iw zebranych przedrukach. Referaty z V konferencji (październik 1958) zostały następnie zebrane i wydrukowane dla uczestników konferencji, wszystkie referaty ukazały się w Projekt maszyny. Zebrane przedruki i preprinty są dostępne (maj 1960) w Penton Publishing Company, Cleveland, Ohio.

DE JONGE, A. E. RICHARD. „Kinematyczna synteza mechanizmów” Inżynieria mechaniczna, lipiec 1940, t. 62, s. 537-542.

----. „Krótki opis współczesnej kinematyki” Transakcje Amerykańskiego Stowarzyszenia Inżynierów Mechanicznych, 1943, t. 65, s. 663-683.

DOBRZE, TOMASZ M. Elementy mechanizmu. Londyn, 1903.

GRODZIŃSKI PAWEŁ I MCEWEN, EWEN. " Mechanizmy łączące w nowoczesnej kinematyce" Dziennik i Procedury Zakładu Inżynierów Mechaników, 1954, t. 168, s. 877-896.

Ten artykuł wywołał ciekawą dyskusję. Szkoda, że ​​pismo Grodzińskiego, Mechanizm, międzynarodowa bibliografia, które ukazało się w Londynie w latach 1956-1957 i które zakończyło się wkrótce po jego śmierci, nie zostało wznowione. Wnikliwe poglądy i pouczające eseje Grodzińskiego są cenne i interesujące.

HARTENBERG, R.S. „Liczby złożone i połączenia czteroprętowe” Projekt maszyny, 20 marca 1958, t. 30, s. 156-163.

To doskonały podkład. Autor wyjaśnia liczby zespolone w swój zwykły, klarowny sposób.

HARTENBERG, R.S. I DENAVIT, J. „Synteza kinematyczna” Projekt maszyny, 6 września 1956, t. 28, s. 101-105.

MACCORD, CHARLES. Kinematyka. Nowy Jork, 1883.

ROBINSON, STILLMAN W. Zasady mechanizmu. Nowy Jork, 1896.

Wczesny podręcznik. Autor wykładał na Uniwersytecie Stanowym Ohio.

UNWIN, WILLIAM C. Elementy konstrukcji maszyn. Nowy Jork, 1882 (wyd. 4).

Wczesny podręcznik. Autor wykładał w Royal Indian Engineering College w Anglii.


Boulton i Paul „Partridge” (Wielka Brytania): jednomiejscowy myśliwiec wykonany w całości z metalu

Partridge to dwupłatowiec traktorowy o ortodoksyjnej konstrukcji. Posiada pojedynczy doładowany silnik Jupiter VII.

Opis fizyczny

Informacje o stworzeniu

Twórca: Nieznany. Luty 1929.

Kontekst

Ten raport jest częścią kolekcji zatytułowanej: National Advisory Committee for Aeronautics Collection i została przekazana przez UNT Libraries Government Documents Department do UNT Digital Library, cyfrowego repozytorium prowadzonego przez UNT Libraries. Został obejrzany 76 razy, z 5 w ostatnim miesiącu. Więcej informacji na temat tego raportu można zobaczyć poniżej.

Osoby i organizacje związane z tworzeniem tego raportu lub jego zawartością.

Twórca

Dostarczone przez

Departament Dokumentów Rządowych Bibliotek UNT

Działając zarówno jako federalna, jak i stanowa biblioteka depozytowa, Departament Dokumentów Rządowych Bibliotek UNT przechowuje miliony pozycji w różnych formatach. Departament jest członkiem Programu Partnerstwa Treści FDLP i Affiliated Archive of the National Archives.

Skontaktuj się z nami

Informacje opisowe, które pomogą zidentyfikować ten raport. Skorzystaj z poniższych łączy, aby znaleźć podobne pozycje w Bibliotece Cyfrowej.

Tytuły

  • Główny tytuł: Boulton i Paul „Partridge” (Wielka Brytania): jednomiejscowy myśliwiec wykonany w całości z metalu
  • Tytuł serii:Okólniki lotnicze NACA

Opis

Partridge to dwupłatowiec traktorowy o ortodoksyjnej konstrukcji. Posiada pojedynczy doładowany silnik Jupiter VII.

Opis fizyczny

Tematy

Słowa kluczowe

Język

Typ przedmiotu

Identyfikator

Unikalne numery identyfikacyjne dla tego raportu w Bibliotece Cyfrowej lub innych systemach.


BULTON PAUL DEFIANT

Boulton Paul Defiant został zaprojektowany w odpowiedzi na specyfikację Ministerstwa Lotnictwa F9/35 z 26 czerwca 1935 r., w której zawarto dwumiejscowy myśliwiec z całym uzbrojeniem skoncentrowanym w wieży. W tamtych czasach wierzono, że ogień z wieży napędzanej będzie celniejszy niż w przypadku nieruchomych dział strzelających do przodu. Pięć firm odpowiedziało na specyfikację, ale z różnych powodów cztery wycofały się, pozostawiając Boulton Paul jedynym pretendentem.

Zaprojektowany przez Johna Dudleya Northa prototyp P82 (bez wieży) po raz pierwszy poleciał 11 grudnia 1937 roku, kiedy to został nazwany Defiant. Drugi prototyp wyposażono w czterodziałową wieżę typu A, opartą na francuskim projekcie, który został już licencjonowany do użycia w bombowcu Overstrand Boultona Paula, a ta wersja, z niewielkimi zmianami, stała się produkcją Defiant Mk1. Wieża była napędzana elektrohydraulicznie z mechanicznym wsparciem i była wyposażona w 4 karabiny maszynowe Browning kalibru .303, odpalane elektrycznie z punktami odcięcia w pierścieniu wieży, uniemożliwiającymi aktywację po wycelowaniu w tarczę śmigła lub usterzenie ogonowe. Podczas gdy działonowy mógł zablokować wieżę do przodu i przekazać pilotowi kontrolę nad strzelaniem, było to rzadko praktykowane ze względu na ograniczenia elewacji do przodu i brak celownika pilota.

Defiant wszedł do służby w RAF w 264 Dywizjonie w grudniu 1939 roku i po raz pierwszy wziął udział w walce w maju 1940 roku podczas ewakuacji Dunkierki. Początkowo był udany, ponieważ myśliwce Luftwaffe poniosły straty, ale zmiana taktyki wroga z atakami z dołu lub z przodu spowodowała, że ​​Defiants stracili inicjatywę. Po utracie przez 264 Dywizjon 7 samolotów z 9 załogami zabitymi w ciągu trzech dni od 26 do 28 sierpnia 1940 roku, Defiant został wycofany z roli myśliwca dziennego. Cztery eskadry zostały jednak wyposażone w samoloty do zadań nocnych myśliwców i dobrze, że podczas „Blitzu” w latach 1940-41 Defiant zniszczył więcej bombowców wroga niż jakikolwiek inny typ. Ostatecznie wycofano go z linii frontu w 1942 r., a następnie wykorzystano go do szkolenia, holowania celów, ECM i ratownictwa morskiego – w wielu samolotach usunięto wieże. „Daffy”, jak pieszczotliwie nazywano Defianta, służył także w Royal Navy oraz lotnictwie Australii, Kanady i Polski.

W sumie zbudowano 1064 maszyny. Jeden ocalały jest wystawiony w Muzeum RAF i wiadomo, że Medway Aircraft Preservation Society przywraca drugi. Samolot był regularnym gościem RAF Tangmere na początku lat 40. XX wieku i podobno podczas jednej z takich wizyt w kwietniu 1941 r. Defiants z 264 Dywizjonu działającego ze stacji zestrzelił He111 w Beachy Head.


Boulton i Paul P.11/Typ XXI - Historia

Początkowo opóźnienia w produkcji oznaczały, że pierwsze Defianty weszły do ​​służby w eskadrach RAF dopiero w grudniu 1939 roku. Ponieważ wielu pilotów przyzwyczaja się teraz do Spitfire'a i Hurricane'a, które dopiero niedawno zostały dostarczone do eskadr, pierwsze przebłyski Defiant piloci wskazywali, że samolot będzie patrzył w dobrą przyszłość.

Zasięg Defiant był dość dobry, większy niż Spitfire, ale nie tak duży jak Hurricane. Maksymalna prędkość stanowiła pewien problem, ale jego główną wadą było to, że nie miał siły ognia do przodu, polegając wyłącznie na hydraulicznie sterowanej wieżyczce grzbietowej.

Kiedy po raz pierwszy pojawili się podczas bitwy o Francję, mieli element zaskoczenia podczas ataku na niemieckie bombowce. Niemcy nie mieli pojęcia, że ​​Brytyjczycy mają samolot, który może ich ostrzeliwać od tyłu. Na początku Defiants odnosili wiele sukcesów, nie tylko przeciwko bombowcom, ale także przeciwko Messerschmittowi Me109, których zaskoczyła wieża strzelająca z armaty Defiant.

Ale kiedy piloci Luftwaffe doszli do celu, czasy chwały Defiant dobiegły końca. Me109 pokazał swoją przewagę pod względem szybkości, nawet Bf110 miał przewyższyć Defiant, który był teraz skazany na porażkę. Mieli stać się śmiertelnie pułapkami dla swoich załóg, niezdolnymi do walki z psami, i zbyt wolno uciekali przed nadciągającym wrogiem. Wielu pilotów skarżyło się później, że było to również trudne zadanie podczas wyrzucania pogrążonego w żałobie samolotu, i wielu musiało zejść na dół swoimi samolotami.

Wiele strat poniesiono w późniejszych etapach bitwy o Francję i we wczesnych etapach bitwy o Anglię, kiedy wiele eskadr Defiant zostało wycofanych na zachodnie i północne lotniska z dala od głównych obszarów walki. Były używane jako myśliwce nocne, ale znowu nie nadawały się najlepiej do tej roli. Wiele załóg Defiant nie wróciło i zdecydowano o wycofaniu samolotu ze służby operacyjnej w 1942 roku.

Pierwszy prototyp Defiant został oblatany bez wieży w sierpniu 1937 roku. Piloci testujący prototyp zgłaszali szereg usterek, które zostały naprawione w drugim prototypie, który wzbił się w powietrze dopiero w maju 1939 roku.Dzięki temu Defiant został wprowadzony do produkcji i stał się znany jako Defiant I, napędzany silnikiem Rolls Royce Merlin III o mocy 1030 KM na wysokości 16250 stóp. Jego siła ognia składała się z czterech karabinów maszynowych Browning .303 w zdejmowanej, hydraulicznie sterowanej wieży grzbietowej Boulton Paul A Mk IID. Działa .303 były zasilane taśmowo, wszystkie z 600 nabojami, a układ hydrauliczny stanowił integralną część samej wieży. Sama wieża ważyła 361 funtów (164 kg) i można do tego dodać 88 funtów (40 kg) na cztery działa, 106 funtów (48 kg) na amunicję i wreszcie 35 funtów (16 kg) na sprzęt tlenowy i celowniki. Dzięki temu normalna waga Defiant z ładunkiem wyniosła 8318 funtów (3773 kg)*, czyli o 1657 funtów więcej niż w przypadku Hurricane Mk I i 274 funtów więcej niż Hurricane Mk II. Spitfire miał ważyć 6,409 funtów. Pierwsza wersja Defiant z wieżą grzbietową poleciała 30 lipca 1939 roku.

W październiku 1939 r. odbyła się seria prób pomiędzy Defiantem a Hurricanemi 111 Dywizjonu. Wyniki były takie, że Defiant z pewnością nie mógł konkurować z Hurricane, nie mógł dorównać osiągami ani zwrotnością, a co do tego, czy mógłby konkurować z obecnymi myśliwcami wroga, było wiele mieszanych uczuć. Ale Hurricane i Spitfire nie były produkowane w ilościach, na jakie liczyło Dowództwo Myśliwców, a wraz z wprowadzeniem Defiant przynajmniej zwiększyłoby liczbę myśliwców, które mogłyby przynajmniej wspierać dwa główne myśliwce RAF.

Pierwszą eskadrą, która latała na Defiant, była nowo utworzona eskadra 264 operująca z RAF Sutton Bridge, a później na początku 1940 r. z Martlesham Heath. 264 został wysłany do Francji na tych wczesnych etapach i połączony z 141 Dywizjonem, który również stał się eskadrą Defiant. Historia we Francji była inna niż w Dunkierce podczas ewakuacji sił BEF, kiedy Defiant, który pojawił się po raz pierwszy, błędnie uznano za Hurricane, a Bf 109 zaatakowano z góry i od tyłu, co było poważnym błędem ze strony z Luftwaffe, działonowy z wieżyczką miał pole do popisu z Messerschmittami.

Jednak we Francji myśliwiec wieżowy był teraz znany pilotowi 109 i wielu zostało zestrzelonych, gdy Luftwaffe znalazło swoje słabości. Dywizjon 141, podczas swojej pierwszej misji z Defiantem, zetknął się z formacją Bf109 u wybrzeży Folkestone. Niemieccy myśliwce pierwszym uderzeniem zestrzelili dwóch Defiantów, a kiedy wrócili, aby wykonać kolejne, zestrzelono kolejnych czterech Defiantów. Słabość Defianta pochodziła z dołu. Podobny los spotkał 264 Dywizjon w sierpniu 1940 roku. Defiant miał udowodnić, że myśliwiec nie wyróżniający się zwrotnością i całym uzbrojeniem skoncentrowanym w wieży, a nie w skrzydłach, okazał się taktycznie niesłuszny. Tak naprawdę nie nadawał się do działań na taką skalę, jaka miała miejsce w 1940 roku. Do sierpnia 1940 roku został wycofany z działań bojowych w świetle dziennym, ale jako sztuczna inteligencja. wyposażony w radar nocny myśliwiec radził sobie wyjątkowo dobrze zestrzeliwując więcej najeźdźców na przechwycenie niż jakikolwiek inny nocny myśliwiec lat 1940-1941. *WĄSKI MARGINES Wood & Dempster p432

Defiant kontynuował swoją działalność jako nocny myśliwiec i samolot do operacji specjalnych, który był używany do zagłuszania radarów w 1942 i 1943 roku. Wiele z tych misji było pilotowanych przez 515 Squadron, który został utworzony w Northolt w październiku 1942 roku we współpracy z A & EE i TRE w Defford. Zadanie polegało na przetestowaniu nowej technologii radarowej i zagłuszania elektronicznego, gdzie większość misji była sklasyfikowana jako ściśle tajna. Defiant kontynuował tę rolę w eskadrze do lutego 1944 roku, kiedy Defiant został zastąpiony przez De Havilland Mosquito II i VI. W tym czasie wielu ocalałych Defiantów starzało się, gdy ostatni Boulton Paul Defiant zjechał z linii montażowej na początku 1943 roku.

Nieprzystosowany do roli, do której był przeznaczony, ale pod koniec swojej krótkiej kariery spisywał się dobrze i sprostał zadaniu, którego od niego oczekiwano.


Obejrzyj wideo: The RAF At War The Unseen Films 1940 5of5 The Boulton Paul Turret (Może 2022).


Uwagi:

  1. Tarr

    Niestety! Niestety!

  2. Calogrenant

    Moim zdaniem popełniasz błąd. Mogę to udowodnić. Napisz do mnie na PM, porozmawiamy.

  3. Webbestre

    Dobra robota, twoje zdanie będzie przydatne

  4. Fabian

    Nie masz racji. Napisz na PW, porozumiemy się.



Napisać wiadomość