Frederick W. Lanchester - Frederick W. Lanchester
Frederick W. Lanchester | |
|---|---|
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| Nacido |
23 de octubre de 1868 |
| Fallecido | 8 de marzo de 1946 (77 años) |
| Nacionalidad | inglés |
| Ocupación | Ingeniero |
| Carrera de ingenieria | |
| Avance significativo | |
| Premios | |
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Frederick William Lanchester LLD , Hon Fræs , FRS (23 de octubre de 1868 - 8 de marzo de 1946), fue un Inglés polígrafo y el ingeniero que hizo importantes contribuciones a la ingeniería de automoción y de la aerodinámica , y co-inventado el tema de la investigación de operaciones .
Lanchester se convirtió en un pionero constructor de automóviles británico, un pasatiempo que lo llevó a desarrollar una empresa de automóviles de éxito , y es considerado uno de los "tres grandes" ingenieros de automóviles ingleses, junto con Harry Ricardo y Henry Royce .
Biografía
Lanchester nació en Lewisham , Londres , hijo de Henry Jones Lanchester (1834-1914), arquitecto, y su esposa Octavia (1834-1916), profesora de latín y matemáticas. Era el cuarto de ocho hijos; su hermano mayor Henry Vaughan Lanchester también se convirtió en arquitecto; su hermana menor Edith Lanchester era socialista y sufragista ; y sus hermanos George Herbert Lanchester y Frank se unieron a él para formar Lanchester Motor Company.
Cuando tenía un año, su padre trasladó a la familia a Brighton , y el joven Frederick asistió a una escuela preparatoria y a un internado cercano, donde no se distinguió. Él mismo, pensando en retrospectiva, comentó que "parecía que la naturaleza estaba conservando su energía". Sin embargo, logró ganar una beca para la Hartley Institution , en Southampton , y después de tres años ganó otra beca para el Kensington College, que ahora forma parte del Imperial College . Complementó su instrucción en ingeniería aplicada asistiendo a clases nocturnas en la Escuela Técnica de Finsbury . Desafortunadamente, terminó su educación sin haber obtenido una calificación formal.
Cuando completó su educación en 1888, consiguió un trabajo como delineante en la Oficina de Patentes por £ 3 a la semana. Aproximadamente en ese momento registró una patente para un isometrógrafo , un instrumento de dibujante para tramar, sombrear y otros trabajos de diseño geométrico.
En 1919, a la edad de cincuenta y un años, Lanchester se casó con Dorothea Cooper, la hija de Thomas Cooper, el vicario de la Iglesia de San Pedro en Field Broughton en Lancashire . La pareja se mudó a 41 Bedford Square, Londres, pero en 1924 Lanchester construyó una casa con su propio diseño (Dyott End) en Oxford Road, Moseley , Birmingham. La pareja permaneció allí por el resto de su vida juntos, pero no tuvo hijos.
Fue elegido miembro de la Royal Society en 1922, y en 1926 la Royal Aeronautical Society le otorgó una beca y una medalla de oro.
En 1925 Lanchester fundó una empresa llamada Lanchester Laboratories Ltd., para realizar trabajos de investigación y desarrollo industrial. Aunque desarrolló un altavoz de radio y gramófono mejorado, no pudo comercializarlo con éxito debido a la Gran Depresión . Continuó, con exceso de trabajo, hasta que en 1934 su salud se deterioró y la empresa se vio obligada a cerrar. Finalmente le diagnosticaron la enfermedad de Parkinson y, según los informes, le dolió mucho que esto, junto con las cataratas en ambos ojos, le impidieran "hacer cualquier trabajo oficial" durante la Segunda Guerra Mundial .
Fue galardonado con medallas de oro por la Institución de Ingenieros Civiles en 1941 y la Institución de Ingenieros Mecánicos en 1945.
Aunque alcanzó su fama por su brillantez creativa como ingeniero, Frederick Lanchester era un hombre de diversos intereses, bendecido con una excelente voz para cantar. Utilizando el seudónimo de Paul Netherton-Herries publicó dos volúmenes de poesía.
Lanchester, que nunca había tenido éxito comercial, vivió el resto de su vida en circunstancias difíciles, y solo gracias a la ayuda caritativa pudo permanecer en su hogar. Murió en su casa, Dyott End, el 8 de marzo de 1946.
Trabaja
Motores de gas
Cerca de finales de 1888, Lanchester se puso a trabajar para la compañía Forward Gas Engine Company de Saltley , Birmingham , como asistente del director de obra. Su contrato de trabajo incluía una cláusula que establecía que cualquier mejora técnica que hiciera sería propiedad intelectual de la empresa. Lanchester sabiamente tachó esto antes de firmar. Esta acción fue profética, ya que en 1889 inventó y patentó un gobernador de péndulo para controlar las velocidades del motor, por lo que recibió una regalía de diez chelines por cada uno instalado en un motor delantero. En 1890 patentó un acelerómetro de péndulo, para registrar la aceleración y el frenado de vehículos de carretera y ferrocarril.
Después de la muerte del actual director de obras, Lanchester fue ascendido a su puesto. Luego diseñó un nuevo motor de gasolina de mayor tamaño y potencia que cualquiera de los producidos anteriormente por la compañía. El motor era vertical con válvulas de asiento opuestas horizontales para la admisión y el escape. El motor tenía una relación de compresión muy baja , pero su funcionamiento era muy económico.
En 1890, Lanchester patentó un dispositivo de arranque automático para motores de gas. Posteriormente vendió los derechos de su invento a Crossley Gas Engine Company por una suma considerable.
Alquiló un pequeño taller junto a las obras de Forward Company y lo utilizó para su propio trabajo experimental. En este taller, produjo un pequeño motor de gas monocilíndrico vertical de 3 CV (2,2 kW), que funcionaba a 600 rpm. Esto se acopló directamente a una dinamo , que Lanchester utilizó para iluminar la oficina de la Compañía y parte de la fábrica.
Motores de gasolina
Lanchester empezó a encontrar fastidioso el conflicto entre su trabajo como director de obra y su trabajo de investigación. Por lo tanto, en 1893, renunció a su trabajo en favor de su hermano menor George. Aproximadamente al mismo tiempo, produjo un segundo tipo de motor similar en diseño al anterior pero que funcionaba con benceno a 800 rpm. Una parte importante de su nuevo motor era el revolucionario carburador , para mezclar correctamente el combustible y el aire. Su invento fue conocido como carburador de mecha, porque el combustible se extraía en una serie de mechas, desde donde se vaporizaba. Él patentó esta invención en 1905.
Lanchester instaló su nuevo motor de gasolina en un lanzamiento de fondo plano, que el motor impulsó a través de una rueda de paletas de popa . Lanchester construyó la lancha en el jardín de su casa en Olton , Warwickshire . El barco se botó en la grada de Salter en Oxford en 1904 y fue el primer barco a motor construido en Gran Bretaña.
Carros
Tras poner un motor de gasolina en un barco, el siguiente paso lógico era utilizarlo para el transporte por carretera. Lanchester se propuso diseñar un vehículo de cuatro ruedas para ser impulsado por un motor de gasolina. Diseñó un nuevo motor de gasolina de 5 CV (3,7 kW), con dos cigüeñales girando en direcciones opuestas, para una suavidad ejemplar, y refrigeración por aire mediante paletas montadas en el volante. Hubo una revolucionaria caja de cambios epicicloidal (años antes de que Henry Ford la adoptara) que daba dos velocidades de avance más marcha atrás, y que impulsaba las ruedas traseras a través de cadenas. Con un cuerpo de nogal, sentaba a tres, uno al lado del otro. (Por el contrario, el triciclo de Rudolf Egg tenía un motor único de Dion-Bouton de 3 hp (2,2 kW) 402 cc {24½in 3 ) y era capaz de alcanzar los 40 km / h {25 mph}, y el triciclo de Léon Bollée de 1,9 kW Motor de {2.5 hp} 650 cc (40 in 3 ) de su propio diseño, capaz de superar los 50 km / h {30 mph}.
El automóvil de Lanchester se completó en 1895 y se sometió a su primera prueba en 1896, y resultó ser insatisfactorio, no tenía suficiente potencia y tenía problemas de transmisión. Lanchester diseñó un nuevo motor de 8 hp (6 kW) de 2.895 cc (177 en 3 ) refrigerado por aire con dos cilindros opuestos horizontalmente, todavía con dos cigüeñales. También rediseñó la caja de cambios epicicloidal y la combinó con el motor. Un eje de transmisión conectaba la caja de cambios a un eje vivo . El nuevo motor y la transmisión se instalaron en el automóvil original de 1895.
Lanchester había trasladado su negocio a talleres más grandes en Ladywood Road, Fiveways, Birmingham a medida que avanzaba el trabajo en el automóvil y también había vendido su casa para ayudar a financiar el costo de su investigación. Luego se construyó un segundo automóvil con el mismo motor y transmisión, pero con el diseño de suspensión en voladizo de Lanchester . Esto se completó en 1898 y ganó una medalla de oro por su diseño y desempeño en la Exposición de Automóviles y Pruebas en Richmond. Se hizo conocido como el faetón de la medalla de oro .
En 1898, Lanchester diseñó una versión refrigerada por agua de su motor de 8 CV (6,0 kW), que se instaló en un barco que impulsaba una hélice. En 1900, la medalla de oro Phaeton se inscribió en la primera prueba de 1,000 millas del Royal Automobile Club y completó el recorrido con éxito después de una falla mecánica en el camino.
Lanchester Engine Company
En diciembre de 1899, Lanchester y sus hermanos crearon Lanchester Engine Company para fabricar automóviles que pudieran venderse al público. Se adquirió una fábrica en Montgomery Street, Sparkbrook , Birmingham , conocida como Armourer Works. En su nueva fábrica, Lanchester diseñó un nuevo motor bicilíndrico de diez caballos de fuerza. Decidió utilizar una transmisión de tornillo sin fin y diseñó una máquina para cortar los engranajes helicoidales. Él patentó esta máquina en 1905 y continuó durante 25 años produciendo todos los engranajes helicoidales Lanchester. También introdujo el uso de ejes estriados y acoplamientos en lugar de llaves y chaveteros, otra innovación que patentó. El eje trasero tenía cojinetes de rodillos y Lanchester diseñó las máquinas para fabricarlos. Su automóvil fue diseñado con el motor colocado entre los dos asientos delanteros en lugar de en la parte delantera, y también tenía un timón montado lateralmente en lugar de un volante. La transmisión también incluía un sistema similar a los frenos de disco modernos que sujetaban el disco del embrague para frenar, en lugar de usar un sistema separado como en la mayoría de los autos.
El nuevo automóvil de 10 hp apareció en 1901 y permaneció en producción hasta 1905, con solo pequeñas modificaciones de diseño. Se hizo amigo de Rudyard Kipling y le enviaba modelos experimentales para que los probara. En 1905, Lanchester produjo un motor de cuatro cilindros de 20 hp y en 1906 produjo un motor de seis cilindros de 28 hp. Aunque Sir Henry Royce ya había abordado el problema de la oscilación torsional del cigüeñal y la consiguiente vibración en motores de seis cilindros en línea , Lanchester analizó el problema científicamente e inventó el amortiguador de vibraciones torsional del cigüeñal como solución al problema del equilibrio del motor. Su diseño, patentado en 1907, utilizaba un volante secundario acoplado al extremo del cigüeñal con un embrague viscoso . Aproximadamente al mismo tiempo, Lanchester también patentó un equilibrador armónico para cancelar las fuerzas secundarias desequilibradas en un motor de cuatro cilindros, utilizando dos contrapesos que giran al doble de la velocidad del cigüeñal en direcciones opuestas.
La Lanchester Engine Company vendió alrededor de 350 autos de varios diseños entre 1900 y 1904, cuando se declararon en quiebra debido a la incompetencia de la Junta Directiva. Inmediatamente se reformó como The Lanchester Motor Company . Durante este período, también experimentó con inyección de combustible , turbocompresores , agregó volantes en 1907 e inventó el pedal del acelerador para ayudar a controlar el funcionamiento del motor, que anteriormente no cesaba si el operador tenía problemas. Inventó (o fue el primero en usar) ruedas de alambre desmontables, cojinetes alimentados a presión con aceite, pistones de acero estampado , aros de pistón , bielas huecas , el amortiguador de vibraciones de torsión para motores de 6 cilindros y el equilibrador armónico para motores de 4 cilindros. -Diseños de cilindros.
Finalmente, Lanchester se desilusionó con las actividades de los directores de la compañía y en 1910 renunció como gerente general, convirtiéndose en su consultor y asesor técnico a tiempo parcial. Sus hermanos, George y Frank, asumieron la responsabilidad técnica y administrativa de la empresa.
Compañía Daimler
En 1909, Lanchester se convirtió en consultor técnico de Daimler Company, donde se involucró en una serie de proyectos de ingeniería, incluido el motor Daimler-Knight, cuyas variantes impulsaron el autobús KPL de gasolina y electricidad y el Daimler-Renard Road Train , y el primer británico tanques pesados de la Primera Guerra Mundial y propulsaron todos los automóviles Daimler desde 1909 hasta mediados de la década de 1930, ganando en 1909 el codiciado Trofeo RAC Dewar .
- Motores Daimler-Knight
Trabajando con Daimler en Coventry , el inventor estadounidense Charles Knight había obtenido una patente británica para su motor Knight modificado el 6 de junio de 1908, y en septiembre de 1908 Daimler anunció el primer motor Daimler-Knight de 4 cilindros, un diseño de válvula de doble manguito desarrollado a partir de Knight's 1904 patentes. Daimler había puesto todos sus recursos en este "motor bastante insatisfactorio" (según Harry Ricardo), pero aunque Lanchester continuó desarrollando y trabajando en el diseño, "se había dado cuenta de que era una esperanza desesperada desde el principio".
- Autobús KPL
El autobús híbrido gasolina-eléctrico KPL (Knight-Pieper-Lanchester) utilizó un par de motores Daimler-Knight de 4 cilindros y 12 hp (clasificación RAC), cada uno acoplado a un dinamotor que impulsaba una de las ruedas traseras, utilizando una patente de Henri Pieper. . El autobús se anunció en junio de 1910, pero la compañía Tilling-Stevens (un asociado de la London General Omnibus Company ) amenazó con una acción por infracción de patente, y se retiró en mayo de 1911 después de que se hubieran fabricado solo 10 autobuses.
- Tren de carretera Daimler-Renard
Daimler comenzó a importar el tren de carretera de Renard en febrero de 1907. Daimler instaló varios motores "pre-Knight" de cuatro cilindros en el tren de carretera; El trabajo de desarrollo de Lanchester dio como resultado un motor de 6 cilindros Daimler-Knight de 75/80 hp para la unidad tractora Daimler-Renard en 1910. La empresa Birmingham Small Arms (BSA) compró Daimler en 1910 y Lanchester se convirtió en ingeniero consultor de la nueva empresa matriz. .
- Tractores Daimler-Foster
En enero de 1912 apareció un motor de 6 cilindros más grande de 100 hp con cigüeñales gemelos, cada uno con una válvula de manguito, instalado en el más grande de los dos tractores agrícolas Daimler-Foster ('Agritractors') fabricados en conjunto con William Foster & Co. de Lincoln . Según Harry Ricardo , la duplicación de todo el mecanismo de funcionamiento de la válvula supuso una excesiva complicación mecánica e introdujo graves dificultades en el camino de la sincronización mecánica. Lanchester diseñó una nueva culata para motores de válvulas de manguito y la patentó con Daimler en febrero de 1913. Con 5 hp adicionales en abril de 1913, el motor Daimler-Knight de 105 hp (junto con la enorme transmisión del tractor diseñada por William Tritton ) impulsaba el El tractor de artillería Daimler-Foster, la máquina Lincoln número 1, el pequeño Willie y los tanques británicos Mark I-IV durante la Primera Guerra Mundial .
El contrato de Lanchester con Daimler se rescindió después del desplome de Wall Street de 1929; También se retiró el sobregiro de Lanchester Motor Company, lo que obligó a la liquidación inmediata de sus activos. El grupo BSA, propietarios de Daimler desde 1910, completó la compra de la empresa Lanchester en enero de 1931 y trasladó la producción a Radford, Coventry .
Aeronáutica
Lanchester comenzó a estudiar aeronáutica seriamente en 1892, once años antes del primer vuelo propulsado exitoso. Mientras cruzaba el Atlántico en un viaje a los Estados Unidos, Lanchester estudió el vuelo de las gaviotas argénteas y vio cómo eran capaces de utilizar alas inmóviles para captar las corrientes de aire ascendentes. Midió varias aves para ver cómo se compara el centro de gravedad con el centro de apoyo. Como resultado de sus deliberaciones, Lanchester finalmente formuló su teoría de la circulación del vuelo. Ésta es la base de la aerodinámica y la base de la teoría moderna del perfil aerodinámico . En 1894 probó su teoría en varios modelos. En 1897 presentó un trabajo titulado "El vuelo de los pájaros y las posibilidades del vuelo mecánico" a la Sociedad de Física , pero fue rechazado por ser demasiado avanzado para su época. Lanchester se dio cuenta de que el vuelo motorizado requería un motor con una relación potencia-peso mucho mayor que cualquier motor existente. Propuso diseñar y construir un motor de este tipo, pero se le advirtió que nadie lo tomaría en serio.
Lanchester se sintió desanimado por la actitud hacia su teoría aeronáutica y se concentró en el desarrollo del automóvil durante los siguientes diez años. En 1906 publicó la primera parte de una obra en dos volúmenes, Vuelo aéreo , que trataba de los problemas del vuelo motorizado ( Lanchester 1906 ). En él, desarrolló un modelo para los vórtices que ocurren detrás de las alas durante el vuelo, que incluía la primera descripción completa de sustentación y resistencia . Su libro no fue bien recibido en Inglaterra, pero generó interés en Alemania, donde el científico Ludwig Prandtl confirmó matemáticamente la exactitud de la teoría del vórtice de Lanchester. En su segundo volumen, Lanchester centró su atención en la estabilidad de la aeronave, Aerodonetics ( Lanchester 1908 ), desarrollando su teoría fugoide que contenía una descripción de oscilaciones y paradas. Durante este trabajo, describió el diseño básico utilizado en la mayoría de los aviones desde entonces. La contribución de Lanchester a la ciencia aeronáutica no fue reconocida hasta el final de su vida.
En 1909 HH Asquith 's Comité Consultivo para la aeronáutica se estableció, y Lanchester fue nombrado miembro. Lanchester predijo correctamente que los aviones desempeñarían un papel cada vez más importante en la guerra, a diferencia del comando militar que imaginaba que la guerra continuaría de la misma manera que lo había hecho en el pasado.
El mismo año, 1909, Lanchester patentó hélices contrarrotantes .
En 1914 dio la 'Conferencia James Forrest' de la Institución de Ingenieros Civiles , sobre el tema "La máquina voladora desde el punto de vista de la ingeniería".
Leyes de energía de Lanchester
Lanchester estaba particularmente interesado en predecir el resultado de las batallas aéreas. En 1914, antes del inicio de la Primera Guerra Mundial , publicó sus ideas sobre la guerra aérea en una serie de artículos en Engineering . Fueron publicados en forma de libro en 1916 como Aircraft in Warfare: the Dawn of the Fourth Arm ( Lanchester 1916 ), e incluían una descripción de una serie de ecuaciones diferenciales que ahora se conocen como leyes de potencia de Lanchester . Estas leyes describieron cómo dos fuerzas se desgastarían entre sí en combate y demostraron que la capacidad de las armas modernas para operar a grandes distancias cambió drásticamente la naturaleza del combate: una fuerza que era dos veces más grande había sido dos veces más poderosa en el pasado, pero ahora era cuatro veces, el cuadrado del cociente.
Las leyes de Lanchester se aplicaron originalmente prácticamente en los Estados Unidos para estudiar logística , donde se convirtieron en investigación de operaciones (OR) ( investigación operativa en el uso del Reino Unido ). Las técnicas de quirófano se utilizan ahora ampliamente, quizás más en los negocios.
La empresa de la posguerra
Después de la guerra, la compañía introdujo el motor Forty más convencional, rival del Rolls-Royce de 40/50 CV; en 1924 se le unió un motor de seis cilindros con árbol de levas en cabeza de 21 hp (clasificación RAC). En 1921, Lanchester fue la primera empresa en exportar coches con volante a la izquierda. Los cristales tintados también se introdujeron en estos coches por primera vez. En el Rally de Southport de 1928 se introdujo un motor de ocho cilindros en línea de 4440 cc , de nuevo con levas en el techo: resultó ser el último Lanchester "real". En 1931 la empresa fue adquirida por BSA, que también había sido propietaria de Daimler Company desde 1909. Desde luego, hasta 1956, los autos Lanchester se construyeron en la fábrica de Daimler en Coventry como autos hermanos con Daimler, como RR con Bentley [ref. trilogía Lanchester Legacy].
Legado
Lanchester era respetado por la mayoría de los ingenieros como un genio, pero no tenía la perspicacia comercial para convertir su inventiva en ganancias financieras. Mientras que James Watt había encontrado un socio comercial capaz en Matthew Boulton , que manejaba los asuntos comerciales, Lanchester no contaba con esa ayuda. Durante la mayor parte de su carrera careció de respaldo económico para poder desarrollar sus ideas y realizar investigaciones, como le hubiera gustado. No obstante, hizo muchas contribuciones en muchos campos diferentes. Escribió más de sesenta artículos técnicos para diversas instituciones y organizaciones, y recibió premios de varios organismos.
Archivo
Los documentos, cuadernos y material relacionado de Lanchester se encuentran dispersos entre varias colecciones de archivos, incluidas las de la Universidad de Coventry , la Biblioteca de la Universidad de Southampton , el Birmingham Museums Trust , la Biblioteca Nacional Aeroespacial , la Institución de Ingenieros Mecánicos , los Archivos Churchill de la Universidad de Cambridge . Centre y la Bodleian Library de la Universidad de Oxford .
Memoriales
En 1970, varias universidades de Coventry se fusionaron para formar Lanchester Polytechnic , llamada así en memoria de Frederick Lanchester. Fue rebautizado como Politécnico de Coventry en 1987 y se convirtió en Universidad de Coventry en 1992.
La Biblioteca Lanchester de la Universidad de Coventry se inauguró en 2000. Su nombre conmemora a Frederick Lanchester y la encarnación anterior de la universidad como Lanchester Polytechnic. Como gran parte del propio trabajo de Lanchester, aparentemente independientemente de la convención, su forma muestra la forma en que funciona.
Su apariencia distintiva proviene de las especificaciones de eficiencia energética del edificio, haciendo uso de pozos de luz y chimeneas de escape para extraer aire a través del edificio, proporcionando ventilación natural.
Una escultura al aire libre , el Lanchester Car Monument , en Bloomsbury, Heartlands, área de Birmingham, diseñado por Tim Tolkien , se encuentra en el lugar donde la compañía Lanchester construyó su primer automóvil de gasolina de cuatro ruedas en 1895. Fue presentado por La hija de Frank Lanchester, la Sra. Marjorie Bingeman, y el historiador de Lanchester, Chris Clark en el Centenary Rally en 1995.
Placa verde
Moseley, Birmingham
Escultura
de Tim Tolkien
Bibliografía seleccionada
- Lanchester, Frederick W. (1906). Vuelo aéreo, vol. 1: Aerodinámica . Londres: Archibald Constable & Co.
- Lanchester, Frederick W. (1908). Vuelo aéreo, vol. 2: Aerodonética . Londres: Archibald Constable & Co.
- Lanchester, Frederick W. (1916). Aeronaves en guerra: El amanecer del cuarto brazo . Londres: Constable and Company.
- Netherton-Herries, Paul (1935). El centenario: una historia de Lakeland contada en verso . Birmingham: hermanos de Cornualles. (Edición limitada de 640 copias.)
- Netherton-Herries, Paul (1936). Oración de un rey y otros poemas . Birmingham: Publicado por el autor para circulación privada.
Otras lecturas
- Clark, CS (1995). El legado de Lanchester vol 1 1895 a 1931 . Coventry: Universidad de Coventry. 279 págs
- Clark, CS (2016). The Lanchester Legacy vol 2 1931 a 1956 . Dymock: Lanchester Legacy Ltd. 315 págs
- Fletcher, John, ed. (1995). The Lanchester Legacy Vol 3: Una celebración del genio . Coventry: Universidad de Coventry. 284 págs
Los volúmenes 1 y 2 son descripciones ilustradas completas de los automóviles Lanchester. El volumen 3 cubre otros inventos de Lanchester.
Referencias
- Notas
- Citas
enlaces externos
- "Dr FW Lanchester" su obituario de 1946 en Flight
- Archivo interactivo de Lanchester en la Universidad de Coventry