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Boulton e Paul P.11/ Tipo XXI

Boulton e Paul P.11/ Tipo XXI


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Boulton & Paul P.11/ Tipo XXI

Il Boulton & Paul P.11/ Tipo XXI era un progetto per un aereo anfibio a due posti, prodotto in risposta alla specifica XXI della RAF.

La specifica XXI richiedeva un anfibio biposto che potesse operare da basi terrestri, dal mare o da portaerei.

Le prove principali per il progetto provengono dai disegni di Boulton & Paul etichettati Tipo XXI, e la designazione P.11 è provvisoria e si basa su una lacuna nei numeri P registrati.

Il P.11 era un biplano a due alloggiamenti, alimentato da un motore Napier Lion V da 475 CV. L'equipaggio di due persone si è seduto appena sotto l'ala superiore, che è stata perforata da un taglio circolare e da un taglio posteriore. Entrambi avevano lo scopo di migliorare la visibilità e il taglio circolare era anche l'ingresso del pilota. Anche la fusoliera è stata progettata per migliorare la visibilità, con una gobba nella sezione centrale. Il pilota aveva una pistola Vickers che sparava in avanti fissa, l'artigliere una pistola Lewis su un anello Scarff.

Boulton & Paul hanno costruito un modello del P.11, ma l'ordine del prototipo è andato al Fairey Pintail. L'aereo Fairey non è entrato in servizio britannico, ma tre sono stati ordinati dalla Marina giapponese.


Il corriere postale Boulton e Paul P.64: un biplano interamente in metallo a due motori

Circolare che presenta una descrizione del corriere di posta ad alte prestazioni Boulton e Paul P.64. Si tratta di un biplano trattore a due motori che è stato progettato per fornire la velocità normale specificata con ciascun motore ridotto a circa la metà della sua potenza. Vengono forniti i dettagli del carrello di atterraggio, le caratteristiche strutturali, il compartimento dei piloti, la sistemazione per la posta, i controlli, la centrale elettrica e alcune qualità di volo.

Descrizione fisica

Informazioni sulla creazione

Creatore: sconosciuto. aprile 1933.

Contesto

Questo rapporto fa parte della collezione intitolata: National Advisory Committee for Aeronautics Collection ed è stata fornita dall'UNT Libraries Government Documents Department alla UNT Digital Library, un archivio digitale ospitato dalle UNT Libraries. È stato visualizzato 147 volte, di cui 5 nell'ultimo mese. Ulteriori informazioni su questo rapporto possono essere visualizzate di seguito.

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Titoli

  • Titolo principale: Il corriere postale Boulton e Paul P.64: un biplano interamente in metallo a due motori
  • Titolo della serie:Circolari aeronautiche NACA

Descrizione

Circolare che presenta una descrizione del corriere ad alte prestazioni Boulton e Paul P.64. Si tratta di un biplano trattore a due motori che è stato progettato per fornire la velocità normale specificata con ciascun motore ridotto a circa la metà della sua potenza. Vengono forniti i dettagli del carrello di atterraggio, le caratteristiche strutturali, il compartimento dei piloti, la sistemazione per la posta, i controlli, la centrale elettrica e alcune qualità di volo.

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Torrette Boulton Paul tipo D

Qualcuno può dirmi in che aereo sono state utilizzate queste torrette? Capisco che l'ultimo modello Halifaxes (B VIIs) e amp A (Xs) lo hanno fatto? Cos'altro?

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Messaggi: 1,586

Di: Cees Broere - 20 novembre 2007 alle 11:49 Permalink - Modificato il 1 gennaio 1970 alle 01:00

Lancaster VII, Lincoln credo. C'è un Lanc in Australia che ha ancora un IIRC montato.

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Di: Historic Flying - 23 novembre 2007 alle 09:47 Collegamento permanente - Modificato il 1 gennaio 1970 alle 01:00

Grazie per quello - lo controllerò.

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Messaggi: 8,195

Di: JDK - 23 novembre 2007 alle 12:51 Collegamento permanente - Modificato il 1 gennaio 1970 alle 01:00

British Aircraft Armament Vol 1, R Wallace Clarke (di nuovo) Era una nuova torretta, progettata per prendere le mitragliatrici Browning da 0,5 pollici più pesanti (x2):

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

Potrebbe prendere AGLT 'Village Inn'. (Tracciamento cieco radar della torretta di posa di armi aviotrasportate.)

"Esistono ancora diverse torrette di tipo D, molte delle quali sono state ricostruite da appassionati. Un ottimo esempio può essere visto al Museo RAF di Hendon, dove è esposto su uno stand."

Certamente G come George all'Australian War Memorial non ne ha uno, quindi presumo che Cees stia pensando al Lancaster in WA?

Notato come dotato originariamente di a Nash e Thompson .5 Set torrette Browning.

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Di: Mark Ansell - 23 novembre 2007 alle 20:56 Link permanente - Modificato il 1 gennaio 1970 alle 01:00

Devo aggiornare l'elenco, ma al momento ne ho visualizzati 4 nella pagina di conservazione del sito Web di Boulton Paul: www.boultonpaul.com quindi fare clic su conservazione o collegamento diretto: http://homepage.ntlworld.com/markansell/bpa/preserved/ conservati.html

Torretta di tipo D
in Lincoln RF398 Museo aerospaziale, Cosford
in Lincoln RE408 Argentina
in mostra Museo aerospaziale, Cosford
in restauro Sywell Aviation Museum

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Di: Linrey - 25 novembre 2007 alle 09:04 Collegamento permanente - Modificato il 1 gennaio 1970 alle 01:00

Il Lancaster al War Memorial a Canberra (Australia) ha una torretta posteriore Fraser Nash FN121. (ok, forse un FN120..)

Ma cos'è esattamente la torretta sul Lancaster nell'Australia occidentale??

(Spero che ai fotografi non dispiaccia se uso le loro foto?)

Boulton Paul Type D Turret, grazie al sito web di Mark Ansell:

Torretta Fraser Nash FN82 su Lancaster NX611 nel Regno Unito:

Torretta posteriore su Lancaster NX622 nell'Australia occidentale:

Sembra che la torretta WA assomigli a un Boulton Paul Type D in alto (cupola superiore), MA ESATTAMENTE come l'FN82 in basso (struttura della torretta reale). Suggerisco che potrebbe essere un FN82 modificato. Altre idee?


Boulton e Paul

L'azienda di Boulton e Paul è sopravvissuta per quasi 200 anni. Boulton & Paul Ltd, era un'azienda manifatturiera con sede a Norwich che ha iniziato la sua vita come un negozio di ferramenta. Si trovava a Cockey Lane, Norwich, e fu aperto da William Moore nel 1797. La ferramenta al dettaglio e all'ingrosso crebbe costantemente circa 40 anni dopo, alla morte di Moore, Williams Staples Boulton divenne socio Nel 1853 un ragazzo di 12 anni di nome John Dawson Paul si è unito come apprendista e la storia era in divenire. Dieci anni dopo divenne direttore dell'azienda, con uno stipendio di 100 all'anno. L'attività di WS Boulton e Paul nasce nel 1869. Nel secolo successivo cambia più volte nome, divenendo fonderia di ferro, produttrice di reti metalliche, e diventa famosa per la costruzione di edifici prefabbricati in legno. L'azienda ha prodotto le capanne per la spedizione antartica di Scott e ha anche realizzato motori per barche a motore e carpenteria metallica.

I vasti lavori di attrezzi agricoli e orticoli dei signori Boulton e Paul, a Norwich, furono gravemente danneggiati da un incendio l'11 agosto 1876. L'edificio in cui ebbe origine l'incendio era stato eretto da poco più di dodici mesi ed era conosciuto come l'orticoltura Dipartimento. Era una struttura immensa, più di 160 piedi. lungo da 70 piedi. ampia e composta da quattro piani. Il seminterrato era adibito a magazzini, ed era pieno di prodotti finiti, come tosaerba, ecc., e al primo piano c'era l'ufficio, nel quale erano conservati non solo i libri, ma una grande quantità di disegni, 4c. I piani superiori erano usati come botteghe di falegnami e pittori, ed erano pieni di lavori in corso, macchinari, ecc. C'era un bel grande motore e una caldaia nell'edificio, usati per azionare le varie seghe, piallatrici, mortasatrici e altre macchine .

Una vasta gamma di officine, magazzini e macchinari dedicati alla produzione di articoli per l'orticoltura è stata completamente distrutta, ma sebbene il disastro non abbia interessato in alcun modo nessun altro reparto dei lavori, dove l'attività si è svolta come al solito. Nonostante le officine orticole andassero distrutte, fortunatamente si salvò l'intero stock di legname ben stagionato, che era immagazzinato in capannoni a distanza dal luogo dell'incendio, e si presero disposizioni per riprendere quanto prima questo ramo speciale, e di continuarlo durante la ricostruzione dei locali.

Già nel 1878 Boulton e Paul, di Norwich, vendevano un pollaio portatile migliorato, un contadino o una voliera. La casetta di posatoio è in legno, verniciata di verde all'esterno e sbiancata a calce all'interno, con sottoscocca per ombra e riparo nuovo tetto zincato a forma circolare, molto ornamentale, e dotato di buona ventilazione dotato di portici mobili, finestra scorrevole , &c, robusto filo zincato, come illustrato, con porta e serratura, e tutti i bulloni e dadi necessari completi.

Nel 1907 Boulton e Paul, a Norwich, esibirono un utile 16 piedi. Imbarcazione inaffondabile, la cui carena è in lamiera d'acciaio zincata. Il motore è un 2 H.p. tipo reversibile a due tempi, e poteva spingere la barca a una velocità di sette miglia all'ora, a pescaggio carico, rendendo l'imbarcazione molto adatta per lavori portuali o fluviali. Hanno avuto così tanto successo nella loro prima gara che tutti gli altri si sono ritirati dalle corse per il resto della stagione.

Nel 1914 Boulton & Paul Ltd iniziò a produrre articoli per lo sforzo bellico. Boulton & Paul divennero estremamente impegnati nell'adempimento di molti contratti che includevano un ospedale navale a Dover, capanne e stalle per 6.000 uomini e cavalli che dovevano essere completati in dieci settimane, un campo di prigionia nel Jersey, hangar per il Royal Flying Corps, Installazioni navali e militari, edifici con struttura in acciaio in arsenali e cantieri navali, ospedali in Francia e magazzini in Mesopotamia.

Come parte di questo, alla società fu chiesto di produrre aerei e nel 1915 iniziò a costruire FE.2B progettati in fabbrica dalla RAF. L'azienda ha costruito un totale di 550 e poi ha ricevuto un ordine per Sopwith Camels, producendo una media di 28 a settimana. Il famoso aereo da caccia Sopwith Camel fu costruito a Norwich, così chiamato per la carenatura a forma di gobba che ricopre le mitragliatrici. Boulton e Paul realizzarono 28 cammelli a settimana al culmine della produzione e un totale di 2.500 aerei militari in tutto durante la guerra.

Fu deciso che la produzione di aerei sarebbe continuata dopo la guerra, e così l'azienda aprì un dipartimento di progettazione con John North come ingegnere capo. Le macchine da guerra erano progettate per la velocità e non per la durata. Una caratteristica, tuttavia, è stata sviluppata a seguito della guerra che avrebbe avuto un grande effetto sull'uso futuro e sullo sviluppo dell'aviazione. Quella era l'applicazione del metallo alla struttura dell'aereo. I tedeschi furono spinti a questo dalla mancanza di una fornitura affidabile di legname adatto. Anche alcune aziende francesi e inglesi hanno lavorato su questo problema, in particolare Boulton e Paul in Inghilterra e Louis Clement in Francia. Molti inventori avevano proposto leghe, nuove combinazioni strutturali, ecc., con lo scopo di utilizzare il metallo in tutto o in parte. Questo sviluppo è stato previsto per molti anni, ma presenta un problema difficile. Lo sforzo per ottenere la massima resistenza con il minimo peso ha portato a tipi di struttura interna molto raffinati e indagini approfondite sulla resistenza e le proprietà dei materiali disponibili.

Il signor JD North, il capo ingegnere e progettista, che era un ingegnere qualificato prima di rivolgere la sua attenzione all'aviazione, era convinto che la costruzione di aerei in metallo fosse la cosa del futuro, e riuscì a convincere la sua azienda a vedere faccia a faccia con lui in questa materia. La conseguenza fu che l'enorme stabilimento creato durante la guerra per la produzione del consueto tipo di velivolo composito in legno e metallo fu demolito. Boulton e Paul, Ltd. decisero, come risultato di un lavoro di ricerca sperimentale molto esteso sulla costruzione in metallo, di specializzarsi su velivoli interamente in metallo, e poiché tale decisione fu presa, furono prodotti diversi tipi di macchine completamente in metallo per il Ministero dell'Aeronautica.

B&P ha prodotto un biplano P10 interamente in acciaio che è stato un grande successo al salone aereo di Parigi del 1919. Si può dire che il biplano commerciale Boulton & Paul dell'anno 1920 sia simile alla macchina costruita da questa azienda per il volo transatlantico. La fusoliera profonda si estende fino al piano superiore, offrendo così un ampio alloggio all'interno per passeggeri o pacchi. Poiché, tuttavia, i principali serbatoi del carburante sono montati all'interno della carrozzeria, il vano di carico o passeggeri è diviso in due scomparti separati, uno davanti ai serbatoi e uno dietro di essi. Così come attualmente allestita, la macchina non è dotata della sua completa dotazione di sedili, ecc., in quanto è destinata ad acquisire una certa esperienza con essa in aria prima di decidere definitivamente sulla disposizione dei sedili. Inoltre, la disposizione dipenderà in larga misura dal fatto che la macchina debba essere utilizzata per il volo di passeggeri, per il trasporto di posta o per una combinazione dei due. Si comprenderà, quindi, che questa parte del progetto è ancora, per così dire, lasciata aperta e soggetta a modifiche a seconda delle esigenze. Ovviamente c'era un'ampia scelta in base all'uso a cui sarà destinata la macchina. Ad esempio, montando serbatoi relativamente piccoli e installando un numero elevato di sedili, la P.8, come viene chiamata questa macchina nell'elenco delle serie B. & P., sarà in grado di trasportare un carico elevato per una distanza relativamente breve. D'altra parte, la capacità del serbatoio può essere aumentata e la posta può essere sostituita da alcuni passeggeri. Oppure, ancora, tutti i passeggeri e la posta possono essere tralasciati, l'intera capacità di carico essendo occupata dal carburante, nel qual caso la macchina avrebbe un raggio d'azione molto lungo.

Boulton & Paul si dedicò interamente al tema della costruzione interamente in metallo. Sono stati sviluppati nuovi metodi, poiché l'azienda ha speso molto tempo e denaro nella scoperta dei modi migliori per utilizzare il metallo al meglio. Avevano avuto un tale successo che non era esagerato affermare che a metà degli anni '20 Boulton e Paul, Ltd., detenevano una posizione di primo piano in questa forma di costruzione molto specializzata. Va notato che il metallo impiegato è acciaio di alta qualità, e non duralluminio, costruzione Boulton e Paul che differisce completamente dai metodi adottati da molti costruttori di aerei francesi e tedeschi.

Il governo voleva dirigibili e, con North in qualità di consulente, l'R101 fu progettato presso i Royal Airship Works di Cardington, ma gran parte di esso fu costruito a Norwich. Il contratto per R. 101 con la ditta dei signori Boulton e Paul, di Norwich era un contratto eccezionale. C'erano diverse condizioni eccezionali ad esso collegate. Era per un nuovo tipo di lavoro, un lavoro di una descrizione molto nuova, acciaio inossidabile di vario genere, nuovi tipi di travi leggere che non erano mai state costruite prima. Sebbene fosse desiderio del Ministero dell'Aeronautica di sottoporre sempre a gara gli ordini di questo tipo, questo tipo di lavoro non era suscettibile di gara. In effetti, i consulenti del ministero dell'Aeronautica erano convinti che l'impresa in questione fosse davvero l'unica in grado di intraprendere con successo l'opera. Il Ministero dell'Aeronautica ha dato il lavoro all'azienda a condizione che il Ministero dell'Aeronautica li pagasse per il lavoro e il materiale, e aveva un limite preciso fin dall'inizio sulle loro "spese generali" e sul loro "profitto". Il ministero dell'Aeronautica ha fatto un affare così buono dal loro punto di vista che sembrava che l'azienda sarebbe stata "sostanzialmente giù" per la transazione. Il lavoro ha richiesto più tempo per essere completato ed era più costoso di quanto inizialmente pensato, e l'azienda era decisamente fuori di tasca.

Il lavoro di trave principale per R.101 (che è stato costruito presso i Royal Airship Works a Cardington) è stato prodotto dai signori Boulton e Paul, Limited, di Norwich. Alcune difficoltà derivanti dalla novità del design hanno causato un ritardo. La costruzione è stata avviata presso i Riverside Works e 27 miglia di tubi, 11 miglia di cavi di rinforzo, 65.000 dadi e bulloni, costituivano le sezioni, tutte prodotte a Norwich. A metà del 1928 i signori Boulton e Paul, di Norwich, avevano consegnato tutti gli elementi metallici per la costruzione della struttura del dirigibile R.101. Purtroppo, in una notte tempestosa dell'ottobre 1930, si schiantò a Beauvais, sulla strada per l'India.

Il suo bombardiere Sidestrand entrò in servizio RAF nel 1929. Due grandi biplani di layout insolito, per quanto riguardava le tecniche britanniche nella disposizione di potenza, emanati nel 1931 da Boulton & Paul e de Havilland a seguito delle gare d'appalto delle compagnie per la specifica B.22 /27, che è stato redatto per produrre un bombardiere notturno pesante a quattro posti, a lungo raggio. Ma i piani del ministero dell'Aeronautica cambiarono e il requisito fu abbandonato.

Durante gli anni '20 e '30 gli ordini erano pochi e distanti tra loro. Boulton e Paul, i cui lavori si estendevano su un numero considerevole di acri, avevano faticato a subire perdite, come molti altri grandi appaltatori e industrie pesanti, a causa della natura del loro lavoro. Così l'azienda ha deciso di vendere il suo reparto aeronautico. Questo divenne Boulton Paul Aircraft Ltd, e si trasferì in una nuova fabbrica a Pendeford, Wolverhampton, nel 1934. La maggior parte degli 800 dipendenti si trasferì a Wolverhampton ma era necessaria ulteriore manodopera qualificata. Fu reclutato un certo numero di persone dall'Ulster e dalla Scozia, e una scuola di formazione fu istituita a Cannock.

Il Boulton e Paul Defiant fu classificato dal Ministero dell'Aeronautica, come allora, come caccia e accettato. Non ha avuto molto successo. L'Albemarle fu classificato come trasporto di bombardieri e non ebbe molto successo. Spesso diffamato come un fallimento, il Boulton Paul Defiant ha trovato una nicchia di successo come combattente notturno durante il "Blitz" tedesco a Londra. È necessario disporre di un cannone più pesante in una macchina che possa essere manovrata per effettuare un attacco al bombardiere non solo da una posizione, cioè esattamente dietro, dove si trova l'armatura, ma anche dai lati. C'era il Defiant.

L'azienda ha effettuato molti lavori di modifica sulla English Electric Canberra. Gli ultimi due aerei Boulton Paul a volare sono stati i jet ad ala delta P.111 e P.120. Il P.111 utilizzava un motore a reazione Rolls Royce Nene e aveva una velocità massima di 650 m.p.h. a 35.000 piedi. Ha volato per la prima volta il 6 ottobre 1950 ed è stato sviluppato nel P.120. Nel 1961 Boulton Paul è entrato a far parte del Gruppo Dowty per diventare esclusivamente un produttore di componenti per aeromobili. Oggi fa parte dell'ancora più grande gruppo TI.

Sebbene la produzione sia cessata nel 1986 a Norwich, Boulton & Paul ha continuato ad essere presente nell'East Anglia presso lo stabilimento di Lowestoft e ha affermato di essere il più grande produttore di falegnameria in Europa e il leader di mercato nella fornitura di finestre in legno all'industria edile del Regno Unito. Boulton e Paul sono stati acquisiti dal Rugby Group nel 1997 prima di essere venduti di nuovo due anni dopo, quando la società è stata incorporata in Jeld Wen Inc, un produttore di falegnameria mondiale di proprietà privata.


Boulton Paul Defiant

"Il libro di Verkaik sostiene un caso revisionista di un aereo che era una trappola mortale per coloro che ci volavano sopra. Negli anni '80 ho intervistato diversi "sopravvissuti" di Defiant, tutti ferocemente fedeli all'aereo. Tuttavia le loro storie di scarse prestazioni, velocità e difficoltà di salvataggio dalla torretta posteriore sono state salutari."

“Prestazioni e velocità scadenti” praticamente lo riassumono, ma non erano colpa del tipo. Se attacchi un donk decentemente potente sulla parte anteriore di qualsiasi aereo, allora ha molte più possibilità di realizzare le sue aspettative.

Il Roc, ad esempio, con un equipaggio di due e una torretta da quattro cannoni e con un motore sotto i 1000 CV è uno scherzo!

Se si torna alla storia, mi chiedo se la persona che ha avviato il requisito fosse un ex combattente di Bristol.


Come puoi essere aggressivo se devi scappare per portare le armi da fuoco? Anche se sei in grado di vincere il combattimento, il nemico può interrompere il combattimento a piacimento. Come puoi essere bravo come l'altro se il tuo aereo è molto più pesante con più resistenza del nemico?

Era un concetto imperfetto e non avrebbe mai dovuto essere preso in considerazione per la produzione.

Mi sembra di ricordare l'articolo di Flypast che diceva che si trattava di un massacro all'ingrosso in Francia del tipo e quando quelli finali raggiunsero il Regno Unito, l'artigliere LAC rimase sbalordito nello scoprire che i cannonieri nel Regno Unito erano ora sergenti pagati.

Bella idea, ma come i lanciafiamme nella coda ci hanno provato i tedeschi, alla fine si sono rivelati un fallimento.


Scattata oggi, 29 maggio 2020, la targa a Blakeney, che commemora F/L Nicholas Cooke DFC, con la guglia della chiesa di Balkeney sullo sfondo.

mi chiedo se di nessuno le difese erano davvero pronte per i "bombardieri scortati da caccia"? La maggior parte delle forze aeree sembra aver pensato che i bombardieri sarebbero stati in grado di operare senza scorta, protetti dalla loro velocità o dall'armamento difensivo. Forse c'era anche una sopravvalutazione dell'efficacia dei bombardamenti, quindi le persone non erano preparate per le lunghe campagne di logoramento in cui un tasso di perdita, diciamo, del 6% o più era una proposta perdente, anche se i bombardieri stavano certamente passando.

Prima dell'esperienza del 1940 il compito sembrava diverso, semplicemente caccia contro bombardiere, e poiché le forze dei bombardieri avevano grande fiducia nell'efficacia della torretta a quattro cannoni, il Defiant sembrava evidentemente una buona idea attaccare dal basso era già ben consolidata da WW I, e si rivelò essere ancora una buona tattica nella seconda guerra mondiale (quindi Schraege Muzik, anticipato dal Sopwith Dolphin).

Le cose andarono diversamente, e la Defiant si rivelò non una buona idea, anche se non fu nemmeno uno scandalo che fosse stata costruita (sebbene Colin Sinnott in La RAF e la progettazione degli aerei 1923-39 registra reazioni avverse alla proposta di costruirlo senza armamento avanzato). Forse gli equipaggi hanno riferito di apprezzare l'aereo perché era una buona implementazione di un'idea che si è rivelata non conforme alle circostanze. Non era molto più lento di un Hurricane, ed era sicuramente molto meglio del Blackburn Roc. Presumibilmente la maggior parte degli aerei che sono finiti come rimorchiatori bersaglio non erano aerei cattivi, solo aerei senza un ruolo aggressivo più utile.


Lavorare per Boulton Paul

Production Defiant Mk è presso la fabbrica di aeromobili Boulton Paul, Wolverhampton © Boulton Paul Association

Ho lavorato uomo e ragazzo alla Boulton Paul Aircraft, sono stato educato da loro. Ho iniziato l'apprendistato a 16 anni e mi sono diplomato a 21. Ero destinato a entrare nell'ufficio di disegno, ma ho pensato "è noioso, voglio costruire aeroplani" e in pochissimo tempo stavo guidando una squadra di uomini con il doppio della mia età.

Quando ripenso a come quegli uomini mi hanno risposto è incredibile. Ma presto sono diventato famoso per la risoluzione dei problemi. Il tecnico diceva "manda a chiamare Jackie Holmes - saprà cosa fare..." Quindi mi sembrava di andare d'accordo.

Ricordo di essere entrato in fabbrica per la prima volta e di aver visto le linee di Defiants lì. Che spettacolo meraviglioso. Lavorando a Boulton Paul con i tecnici in quei giorni, essendo un giovane, volevo scoprire tutto quello che potevo sulla Defiant.

Quando eravamo in fabbrica durante la guerra si imbatteva in Tannoy "i Defiants erano in funzione la scorsa notte, hanno ricevuto una quantità X di aerei" e si alzava un grande applauso. È stato un bel rialzo del morale. Era un combattente notturno di grande successo.

La Defiant è stata originariamente progettata a Norwich e da giovane ricordo che c'era una grande tenda appesa al soffitto dell'hangar nella fabbrica di Norwich e mio padre diceva: "non devi mai guardare dietro quella tenda - è segreto". Quindi quello era come uno straccio rosso per un toro per me, ho sbirciato attraverso la tenda e basso ed ecco c'era un modello del Defiant. A quei tempi era chiamato l'aereo delle meraviglie.

Amo ancora il Defiant Ken Wallis [pilota di bombardieri della Seconda Guerra Mondiale e Wing Commander] che è diventato famoso per aver pilotato il suo autogiro in uno dei film di James Bond, aveva pilotato un Defiant così quando ha saputo della mia replica mi ha chiamato e abbiamo avuto un giusto vecchio 'gesso'. E alla fine ha detto, ti chiamerò "Defiant Jack".

Ma il Defiant è Boulton Paul - sono un uomo d'affari in tutto e per tutto - ho trascorso tutta la mia vita lì, uomo e ragazzo. Quando abbiamo formato la Boulton Paul Heritage Association, l'azienda è stata abbastanza buona da permetterci di avere parte della fabbrica per costruire la mia Defiant - e con l'aiuto di alcuni bravi uomini - anche molti altri progetti.

Molti dei membri originali sono passati, ma il lavoro e le centinaia di ore di lavoro impiegate, in particolare dal nostro presidente Cyril Plimmer, sono valse la pena. Siamo stati costretti a rinunciare a molti dei nostri progetti quando il RAF Museum Cosford ha detto che volevano la collezione, poi ha deciso di non farlo, quindi sono dovuti andare.

Ma il Defiant è così speciale per me perché sono cresciuto con esso, era il mio sogno costruirne uno e, con l'aiuto di Mr Dave Brocklehurst, ora ha una sede permanente al Kent Battle of Britain Museum.

*Grazie per la tua richiesta, che abbiamo ricevuto l'11 gennaio 2015
Possiamo confermare che Boulton Paul Defiant L7005 è stato coinvolto in un combattimento con Dornier Do. 17s il 26 agosto 1940, mentre era di pattuglia tra Herne Bay e Deal nel Kent. I nostri registri mostrano anche che l'equipaggio ha rivendicato due Do. 17s e un Messerschmitt Bf. 109 abbattuti, mentre altri membri dello squadrone rivendicavano un totale di altri sei Do.17 distrutti e uno danneggiato. Tuttavia, i nostri registri non forniscono alcuna identificazione per il singolo aereo tedesco rivendicato da nessuno degli aerei della RAF coinvolti, né dettagli sui luoghi dell'incidente. Alla fine del combattimento, L7005 è stato costretto a schiantarsi a Herne Bay a causa dei danni ricevuti.
Stuart Hadaway, ramo storico aereo (RAF). Rif. D/AHB(RAF)/8/13


CARTA 27

In un tour de force inventivo che raramente, se non mai, è stato eguagliato per la sua brillantezza e conseguenze di vasta portata, James Watt ha modificato radicalmente il motore a vapore non solo aggiungendo un condensatore separato, ma creando un'intera nuova famiglia di collegamenti. Il suo approccio era in gran parte empirico, come usiamo la parola oggi.

Questo studio suggerisce che, nonostante il fascino dei sofisticati metodi di calcolo odierni, un senso intuitivo altamente sviluppato, rafforzato da una conoscenza del passato, è ancora indispensabile per la progettazione di meccanismi di successo.

L'AUTORE: Eugene S. Ferguson, già curatore di ingegneria meccanica e civile presso il Museo Nazionale degli Stati Uniti, Smithsonian Institution, è ora professore di ingegneria meccanica presso la Iowa State University of Science and Technology.

Nelle scuole di ingegneria oggi, uno studente viene introdotto alla cinematica dei meccanismi attraverso un corso di analisi cinematica, che si occupa dei principi alla base dei moti che si verificano nei meccanismi. Questi principi sono dimostrati da uno studio di meccanismi già esistenti, come il collegamento di un carrello retrattile, meccanismi di calcolo, meccanismi utilizzati in un'automobile e simili. In questo corso viene solitamente presentato anche un approccio sistematico, se non rigoroso, alla progettazione di ingranaggi e camme. Fino a poco tempo, tuttavia, non è stato fatto alcun serio tentativo di applicare i principi sviluppati nell'analisi cinematica al problema più complesso della sintesi cinematica dei collegamenti. Per sintesi cinematica si intende la progettazione di un collegamento per produrre una data serie di moti per uno scopo particolare.

Che sia possibile un approccio razionale, numerico o geometrico, alla sintesi cinematica è un'idea relativamente recente, non ancora pienamente accettata, ma è questa idea che è responsabile dell'intenso interesse accademico per la cinematica dei meccanismi che si è verificato in questo paese all'interno del ultimi 10 anni.

Questa attività scientifica ha portato alla riscoperta di molte opere precedenti sull'argomento, e quasi tutti gli studiosi che ora lavorano in questo campo hanno riconosciuto in un modo o nell'altro il loro debito nei confronti di coloro che sono arrivati ​​sulla scena in un momento precedente a loro. Ci sono state revisioni occasionali della sequenza e della natura degli sviluppi, ma l'accento è stato naturalmente posto sul recente passato. Mi sembra che ci sia qualcosa da guadagnare guardando oltre la nostra generazione, o anche oltre il tempo di Franz Reuleaux (1829-1905), a cui è generalmente attribuito l'origine di molti dei nostri concetti moderni di analisi e progettazione dei meccanismi, e indagare sulle idee che hanno reso possibili i contributi di Reuleaux.

Passa alla cinematica. Ti ripagherà. È più fecondo della geometria, aggiunge una quarta dimensione allo spazio.

—Chebyshev a Silvestro, 1873

Pur non avendo alcuna pretesa di completezza, ho cercato in questo articolo di tracciare i punti più alti nello sviluppo dell'analisi e della sintesi cinematica, sia negli ambienti accademici che in officina, rilevando ove possibile l'influenza dell'una sull'altra. Se ho dedicato più spazio a persone ed episodi particolari di quanto giustificato dai loro contributi alla moderna trattazione dell'argomento, è perché ho scoperto che la storia della cinematica dei meccanismi, come la storia di qualsiasi altro ramo dell'ingegneria, è più interessante e più plausibile se si riconosce che il suo sviluppo evolutivo è il risultato dell'attività umana. Questa storia è stata fatta da persone come noi, non meno intelligenti e non meno soggette di noi all'ambiente, a un modo soggettivo di vedere le cose ea un patrimonio di idee e credenze.

Ho selezionato il periodo dal tempo di Watt perché i meccanismi moderni hanno avuto origine con lui, e ho sottolineato il primo secolo del periodo perché nel 1885 molte delle idee della moderna cinematica dei meccanismi erano ben sviluppate. I collegamenti sono discussi, con l'esclusione virtuale di ingranaggi e camme, perché gran parte del lavoro accademico sulla sintesi cinematica è attualmente diretto verso la progettazione di collegamenti e perché i collegamenti forniscono un filo utile per una narrazione che sarebbe diventata inutilmente complessa se il trattamento dettagliato di ingranaggi e camme erano stati inclusi. Ho portato la narrazione fino al presente tracciando la cinematica insegnata nelle scuole di ingegneria americane, chiudendo con una breve menzione dell'attività accademica in cinematica in questo paese dal 1950. Un elenco commentato di riferimenti aggiuntivi è allegato come incoraggiamento a lavorare ulteriormente in la storia del soggetto.

James Watt, sintetizzatore cinematico

James Watt (1736-1819), perfezionatore della macchina a vapore, era un progettista di meccanismi di grande talento, sebbene il suo background non includesse alcuno studio formale dei meccanismi. Lo studio dei meccanismi, infatti, senza riguardo immediato alle macchine in cui venivano utilizzati, fu introdotto solo dopo che l'importante lavoro di Watt era stato completato, mentre la progettazione vera e propria dei meccanismi era andata avanti per diversi secoli prima dell'epoca di Watt.

I meccanismi che impiegavano viti, camme e ingranaggi erano certamente in uso all'inizio dell'era cristiana. Anche se non sono a conoscenza di prove inequivocabili dell'esistenza di collegamenti a quattro barre prima del XVI secolo, la loro ampia applicazione a quel tempo indica che probabilmente ebbero origine molto prima. Un allettante schizzo del XIII secolo di una segheria verticale (fig. 1) suggerisce, ma non prova, che il collegamento a quattro barre fosse allora in uso. Leonardo da Vinci (1452-1519) delineò, se non costruì, un meccanismo a manovella e cursore, anche per una segheria (fig. 2). Nel XVI secolo si può riscontrare la conversione del moto rotatorio in moto alternativo (in senso stretto, un'oscillazione attraverso un piccolo arco di un grande cerchio) e viceversa mediante l'uso di collegamenti di membri rigidi (figg. 3 e 4), sebbene la conversione di movimento rotatorio a alternativo era a quel tempo più frequentemente realizzato da camme e ingranaggi intermittenti. Tuttavia, l'idea dei collegamenti era una parte saldamente consolidata del repertorio del costruttore di macchine prima del 1600. Infatti ci si sarebbe chiesto nel 1588, quando Agostino Ramelli pubblicò il suo libro sulle macchine, [1] se i collegamenti non avessero davvero raggiunto il loro massimo fase di sviluppo. Per illustrare il mio punto, ho selezionato il piatto di Ramelli che più mi piace (fig. 5), sebbene il libro mostri più di 200 altre macchine di complessità e ingegnosità comparabili.

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

Figura 1.-Segheria basculante del XIII secolo. Il meccanismo di guida in basso a sinistra, attaccato alla lama della sega, sembra essere un collegamento a 4 barre. Dopo Robert Willis, trad. ed ed., Facsimile del taccuino di Wilars de Honecort (Londra, 1859, tav. 43).

Figura 2.-Meccanismo a manovella di Leonardo da Vinci (1452-1519), ridisegnato dai suoi taccuini manoscritti. All'estremità inferiore delle guide è raffigurata una sega a telaio. Da Theodor Beck, Beiträge zur Geschichte des Maschinenbaues (Berlino, 1899, p. 323).

Figura 3.-Motore soffiante di Vanuccio Biringuccio, 1540 circa, che mostra la conversione del moto dell'albero della ruota idraulica dalla rotazione all'oscillazione. Da Theodor Beck, Beiträge zur Geschichte des Maschinenbaues (Berlino, 1899. p. 120).

Figura 4.-Mulino per cereali, 1588, che mostra la conversione del movimento delle barre operative dall'oscillazione alla rotazione. Da notare i pesi mosca, predecessori del volano. Da Agostino Ramelli, Le Diverse et Artificiose Machine (Parigi, 1588, tav. di fronte a p. 199).

Figura 5.-Macchina per sollevare l'acqua. Tale macchina è stata costruita in Spagna durante il XVI secolo ed è stata utilizzata per circa 80 anni. Da Agostino Ramelli, Le Diverse et Artificiose Machine (Parigi, 1588, p. 199).

C'era una grande differenza, sia nella concezione che nell'esecuzione, tra i legami di Ramelli e quelli di James Watt circa 200 anni dopo. Watt fu responsabile dell'inizio di profondi cambiamenti nella tecnologia meccanica, ma va riconosciuto che le arti meccaniche avevano, attraverso secoli di lento sviluppo, raggiunto lo stadio in cui il suo genio poteva fiorire. La conoscenza e la capacità di fornire i materiali e gli strumenti necessari per le ricerche di Watt erano a portata di mano, e grazie all'ottimismo e al paziente incoraggiamento del suo partner, Matthew Boulton, sono stati messi a sua disposizione.

Il genio di Watt non era più evidente che nella sua sintesi di collegamenti. Un ingrediente essenziale nel successo dei collegamenti di Watt, tuttavia, era l'apprezzamento del suo partner per l'ordine completamente nuovo di perfezionamento che richiedevano. Matthew Boulton, che era stato un produttore di successo di bottoni e novità in metallo molto prima che si formasse la sua collaborazione con Watt, aveva riconosciuto subito la necessità di cura nella costruzione della macchina a vapore di Watt. Il 7 febbraio 1769 aveva scritto Watt: [2] "Presumevo che il tuo motore avrebbe richiesto denaro, una lavorazione molto accurata e una fitta corrispondenza per farlo funzionare al meglio e che il miglior mezzo per mantenere alta la reputazione e fare la giustizia dell'invenzione sarebbe quella di tenerne la parte esecutiva fuori dalle mani della moltitudine di ingegneri empirici, che per ignoranza, mancanza di esperienza e mancanza di necessaria convenienza, sarebbero molto soggetti a produrre lavorazioni cattive e imprecise, tutte carenze influenzerebbe la reputazione dell'invenzione." Boulton si aspettava di costruire i motori nel suo negozio "con una grande differenza di precisione quanta c'è tra il fabbro e il costruttore di strumenti matematici." The Soho Works di Boulton e Watt, a Birmingham, Inghilterra , risolse per Watt il problema di produrre "alla grande" (cioè in dimensioni abbastanza grandi da essere utili nelle macchine a vapore) i meccanismi da lui ideati. [3]

[2] Henry W. Dickinson, James Watt, artigiano e ingegnere, Cambridge, Cambridge University Press, 1936, pp. 52-53.

[3] James P. Muirhead, L'origine e il progresso delle invenzioni meccaniche di James Watt, Londra, 1854, vol. 1, pp. 56, 64. Quest'opera, in tre volumi, contiene lettere, altri documenti e tavole di disegni di specifiche di brevetto.

I contributi di Boulton e Watt alla meccanica pratica "alla grande" non possono essere sopravvalutati. Nel XVIII secolo c'erano costruttori di strumenti e produttori di cronometristi che avevano prodotto un lavoro sorprendentemente accurato, ma tale lavoro comprendeva oggetti relativamente piccoli, tutti nell'ambito di un tornio da banco, strumenti manuali e superbi lavori manuali. Il rapido progresso delle macchine utensili, che ampliò notevolmente la portata dell'arte della costruzione di macchine, iniziò durante la partnership tra Boulton e Watt (1775-1800).

Nell'aprile 1775 la schermaglia di Concord tra coloni americani e giubbe rosse britanniche segnò l'inizio di una guerra che avrebbe determinato per il futuro il corso degli eventi politici nell'emisfero occidentale.

Un altro evento dell'aprile 1775 che si verifica ora a Birmingham sembra essere stato uno che segnò l'inizio di una nuova era di progresso tecnologico. Era verso la fine di questo mese che Boulton, alla Soho Works, scrisse al suo partner e commentò dopo aver ricevuto il cilindro del motore a vapore in ghisa che era stato finito nel mulino noioso di John Wilkinson:

. sembra abbastanza vero, ma è spesso un pollice e pesa circa
10 cw. Il suo diametro è circa tanto superiore a 18 pollici quanto lo stagno
uno era sotto, e quindi è necessario aggiungere un ottone
cerchio al pistone, che è largo quasi due pollici. [4]

Questo cilindro segnò infatti il ​​punto di svolta nello scoraggiante lungo sviluppo del motore a vapore Watt, che per 10 anni aveva occupato quasi tutti i pensieri di Watt e tutto il tempo che poteva dedicare alle esigenze di guadagnarsi da vivere. Sebbene ci fossero molte prove in vista per la ditta di Boulton e Watt nell'ulteriore sviluppo e perfezionamento del motore a vapore, il problema cruciale della perdita di vapore oltre il pistone nel cilindro era stato ora risolto dalla nuova alesatrice Wilkinson, che era la prima grande macchina utensile in grado di forare un cilindro sia tondo che dritto.

L'alesatrice è pertinente allo sviluppo di collegamenti "in grande", essendo la prima di una nuova classe di macchine utensili che nel corso dei successivi 50 o 60 anni arrivò a includere quasi tutti i tipi base di utensili per la rimozione di trucioli pesanti che sono in utilizzare oggi. Lo sviluppo degli strumenti è stato accelerato dall'accuratezza intrinseca richiesta dai collegamenti originati da Watt. Una volta che fu dimostrato che una macchina grande e complessa, come la macchina a vapore, poteva essere costruita abbastanza accuratamente in modo che il suo funzionamento fosse relativamente privo di problemi, molte menti eccezionali si impegnarono nello sviluppo di macchine e strumenti. È interessante, tuttavia, vedere come Watt e altri si siano confrontati con le soluzioni dei problemi derivanti dall'avanzata della macchina a vapore.

Durante gli anni 1770 la richiesta di potenza continua e affidabile applicata a un albero rotante stava diventando insistente e gran parte degli sforzi di Boulton e Watt erano diretti a soddisfare questa richiesta. I mulini di tutti i tipi usavano l'acqua o i cavalli per girare "la ruota", ma, mentre queste fonti di energia erano adeguate per piccole operazioni, la quantità di acqua disponibile era spesso limitata e l'uso di enormi capricci era spesso impraticabile.

L'unico tipo di motore a vapore allora esistente era il motore a trave Newcomen, che era stato introdotto nel 1712 da Thomas Newcomen, anche lui inglese. Questo tipo di motore era ampiamente utilizzato, principalmente per pompare acqua dalle miniere, ma occasionalmente per pompare acqua in un serbatoio per alimentare una ruota idraulica. Era organizzato con un cilindro a vapore verticale situato sotto un'estremità di una grande trave di lavoro imperniata e una pompa a stantuffo verticale sotto l'altra estremità. Catene pesanti e piatte erano fissate a un settore a ciascuna estremità della trave di lavoro e alle bielle del motore e della pompa in modo tale che le aste fossero sempre tangenti a un cerchio il cui centro fosse nel perno della trave. Il peso delle parti della pompa alternativa ha trascinato l'estremità della pompa della trave verso il basso nell'atmosfera, agendo sulla parte superiore aperta del pistone nel cilindro del vapore, ha causato l'abbattimento dell'estremità del motore della trave quando il vapore sotto il pistone è stato condensato . Le catene trasmettono naturalmente la forza dal pistone alla trave solo in tensione.

È ormai ovvio che una biella, una manovella e un volano sufficientemente pesante avrebbero potuto essere utilizzati in un motore Newcomen convenzionale per fornire potenza a un albero rotante, ma l'evidenza contemporanea rende chiaro che questa soluzione non era affatto ovvia a Watt né ai suoi contemporanei.

Al momento del suo primo brevetto di motore, nel 1769, Watt aveva ideato una "ruota a vapore", o motore rotativo, che utilizzava mercurio liquido nella parte inferiore di una camera toroidale per fornire un confine per gli spazi di vapore successivamente formati da porte a battente all'interno del Camera. Le difficoltà pratiche di costruzione hanno infine escluso questa soluzione al problema di una fonte di energia rotante, ma non prima che Boulton e Watt vi abbiano speso notevoli sforzi e denaro. [5]

[5] Henry W. Dickinson e Rhys Jenkins, James Watt e il motore a vapore, Oxford, Clarendon Press, 1927, pp. 146-148, tav. 14, 31. Questo lavoro presenta una discussione completa e consapevole, basata su materiale primario, dello sviluppo dei numerosi contributi di Watt alla tecnologia meccanica. È abilmente riassunto in Dickinson, operazione. cit. (nota 2).

Nel 1777 un oratore davanti alla Royal Society di Londra osservò che per ottenere l'uscita rotativa da un motore alternativo a vapore, una manovella "in teoria si verifica naturalmente", ma che in realtà la manovella è impraticabile a causa della velocità di marcia irregolare del motore e la sua lunghezza variabile della corsa. Disse che alla prima variazione della lunghezza della corsa la macchina sarebbe stata "rotta in pezzi o tornata indietro". [6] John Smeaton, nella prima fila degli ingegneri a vapore inglesi del suo tempo, fu chiesto nel 1781 da Sua Maestà Victualling-Office per la sua opinione sul fatto che un mulino per cereali a vapore debba essere azionato da una manovella o da una ruota idraulica alimentata da una pompa. La conclusione di Smeaton fu che la manovella era del tutto inadatta a una macchina in cui la regolarità di funzionamento era un fattore. "Immagino", scrisse, "che nessun movimento comunicato dal raggio alternato di un'autopompa dei pompieri può mai agire perfettamente uguale e costante nel produrre un movimento circolare, come il regolare flusso dell'acqua nel far girare una ruota idraulica." Raccomandò, per inciso, che un motore a vapore Boulton e Watt essere utilizzato per pompare l'acqua per alimentare la ruota idraulica. [7] Smeaton aveva pensato a un volano, ma pensò che un volano abbastanza grande da smussare il funzionamento a scatti e a scatti dei motori a vapore che aveva osservato sarebbe stato più un ingombro di una pompa, un serbatoio e una ruota idraulica. [8]

[6] Giovanni Farey, Un trattato sulla macchina a vapore, Londra, 1827, pp. 408-409.

[7] Rapporti del defunto John Smeaton, F.R.S., Londra, 1812, vol. 2, pp. 378-380.

[8] Fay, operazione. cit. (nota 6), p. 409.

La semplicità dell'eventuale soluzione del problema non era chiara a Watt in quel momento. Non fu, come vuole la tradizione, bloccato solo dall'esistenza di un brevetto per una semplice manovella e quindi costretto a inventare qualche altro congegno sostitutivo.

Matthew Wasbrough, di Bristol, l'ingegnere comunemente accreditato con il brevetto della manovella, non ha fatto menzione di una manovella nella sua specifica di brevetto, ma intendeva piuttosto utilizzare "cingoli con denti", o "una o più pulegge, ruote, segmenti di ruote, a cui sono fissati rotchets e click o palloni. " Ha proposto, tuttavia, di "aggiungere una o più mosche, per rendere il movimento più regolare e uniforme.". Sfortunatamente per noi, non ha presentato disegni con la sua specifica di brevetto. [9]

[9] Brevetto britannico 1213, 10 marzo 1779.

James Pickard, di Birmingham, come Boulton, bottonificio, nel 1780 brevettò un dispositivo a manovella a contrappeso (fig. 6) che avrebbe dovuto eliminare l'obiezione ad una manovella, che funzionava con leva variabile e quindi potenza irregolare. Nella figura 6, la ruota del contrappeso, girando due volte per ogni giro della manovella (A), permetterebbe al contrappeso di scendere mentre la manovella supera la posizione di punto morto e si solleverebbe mentre la manovella ha la massima leva. Nessuna menzione di un volano è stata fatta in questo brevetto. [10]

[10] Brevetto britannico 1263, 23 agosto 1780.

Figura 6.-Uno dei "Brevetti Manovella" del motore a vapore che ha ostacolato il progresso di James Watt. Questo brevetto, concesso a James Pickard nel 1780, rivendicava solo la disposizione dei contrappesi, non la manovella. Il perno di manovella a cui è stata fissata la biella è a Aa. Dal brevetto britannico 1263, 23 agosto 1780.

Wasbrough, scoprendo che i suoi "rotchets and click" non servivano, utilizzò effettivamente, nel 1780, una manovella con volano. Watt ne era consapevole, ma rimase poco convinto della superiorità della manovella su altri dispositivi e non apprezzò subito la capacità di regolazione di un volano. [11] Nell'aprile 1781 Watt scrisse a Boulton, che allora era fuori città: "So per esperienza che l'altro congegno, che mi hai visto provare, funziona almeno altrettanto bene, e ha infatti molti vantaggi rispetto alla manovella". [12] L'"altro congegno" fu probabilmente il suo volante oscillante che costruì e che comparve nella sua successiva importante specifica di brevetto (fig. 7a). Anche in questo brevetto erano presenti altri quattro dispositivi, di cui uno facilmente riconoscibile come manovella, e due dei quali eccentrici (fig. 7a, b). Il quarto dispositivo era il noto ingranaggio del sole e del pianeta (fig. 7e). [13] Nonostante la somiglianza della semplice manovella con le diverse varianti ideate da Watt, questo brevetto non ha attirato l'attenzione di Wasbrough o Pickard, forse perché nessuna persona ragionevole sosterrebbe che la manovella stessa fosse una caratteristica brevettabile, o forse perché il la somiglianza non era allora così ovvia. Tuttavia, Watt ha evitato l'applicazione di manovelle direttamente distinguibile perché ha preferito evitare una causa che potrebbe rovesciare il suo o altri brevetti. Ad esempio, se i brevetti Wasbrough e Pickard fossero stati annullati, sarebbero diventati proprietà pubblica e Watt temeva che potessero "cadere nelle mani di uomini più ingegnosi", che avrebbero dato a Boulton e Watt più concorrenza di Wasbrough e Pickard. [14]

[11] Dickinson e Jenkins, operazione. cit. (nota 5), ​​pp. 150, 154.

[13] William Murdock, a quel tempo un erettore di Boulton e Watt, potrebbe aver suggerito questa disposizione. Ibidem., P. 56.

[14] Muirhead, operazione. cit. (nota 3), vol. 3, nota a p. 39.

Figura 7.—I cinque dispositivi alternativi di James Watt per la conversione del moto alternativo in moto rotatorio in una macchina a vapore. (British Patent 1306, 25 ottobre 1781). Da James P. Muirhead, L'origine e il progresso delle invenzioni meccaniche di James Watt (Londra, 1854, vol. 3, tav. 3-5, 7).

(a) "Ruota inclinata". L'albero verticale a D è ruotato dall'azione delle ruote h e J su cam, o piatto oscillante, ABC. Boulton e Watt hanno provato questo dispositivo ma l'hanno scartato.

(b) Manovella contrappesata.

(c) "Ruota eccentrica" ​​con giogo esterno appeso alla trave di lavoro. La ruota gira a C.

(d) "Ruota eccentrica" ​​con ruota motrice interna appesa alla trave di lavoro. Ruota B è imperniato al centro dell'albero UN.

(e) Ingranaggio Sole e Pianeta. Questa è l'idea effettivamente impiegata nei motori Boulton e Watt. Come collegamento opzionale JK manteneva i centri della ruota dentata sempre equidistanti, la guida anulare G non è stato utilizzato.

La disposizione del sole e del pianeta, con ingranaggi di uguali dimensioni, fu adottata da Watt per quasi tutti i motori rotativi che costruì durante il periodo dei "brevetti della manovella". Questa disposizione aveva il vantaggio di far compiere al volano due giri durante un singolo ciclo di funzionamento del pistone, richiedendo così un volano solo un quarto delle dimensioni del volano necessario se si utilizzasse una semplice manovella. Il collegamento opzionale (JK di fig. 7e) è stato utilizzato nei motori così come costruiti.

Dal primo, i motori rotativi furono realizzati a doppio effetto, cioè il lavoro veniva svolto dal vapore alternativamente in ciascuna estremità del cilindro. Il motore a doppio effetto, a differenza del motore a pompaggio a semplice effetto, richiedeva uno stelo del pistone che spingesse oltre che tirasse. Fu nella soluzione di questo problema che l'originalità e il giudizio sicuro di Watt furono dimostrati più chiaramente.

Su alcuni motori è stata utilizzata una disposizione a cremagliera e settore (fig. 8). Il primo, secondo Watt, "ha rotto diversi denti della cremagliera, ma funziona regolarmente". [15] Poco dopo ha detto a un corrispondente che il suo motore a doppio effetto "agisce così potentemente da aver rotto ripetutamente tutti i suoi placcaggi. Ora l'abbiamo addomesticato, comunque." [16]

[15] James Watt, 31 marzo 1783, citato in Dickinson e Jenkins, operazione. cit. (nota 5), ​​p. 140.

[16] Watt a De Luc, 26 aprile 1783, citato in Muirhead, operazione. cit. (nota 3), vol. 2, pag. 174.

Figura 8. Motore a watt del 1782 (brevetto britannico 1321, 12 marzo 1782) che mostra la cremagliera e il settore utilizzati per guidare l'estremità superiore dell'asta del pistone e per trasmettere la forza dal pistone alla trave di lavoro. Questo motore, con un cilindro da 30 pollici e una corsa di 8 piedi, era predisposto per il pompaggio. Asta della pompa SS è appeso al settore della trave di lavoro. Da James P. Muirhead, L'origine e il progresso delle invenzioni meccaniche di James Watt (Londra, 1854, vol. 3, tav. 15).

Fu circa un anno dopo che fu pensato il collegamento in linea retta [17]. "Ho iniziato una nuova lepre", scrisse Watt al suo partner. "Ho intravisto un metodo per far muovere lo stelo su e giù perpendicolarmente, fissandolo solo a un pezzo di ferro sulla trave, senza catene, o guide perpendicolari, o attriti sconvenienti, teste di arco, o altri pezzi di goffaggine. L'ho provato solo in un piccolo modello, quindi non posso basarmi su di esso, anche se penso che sia una cosa molto probabile che abbia successo, e uno dei meccanismi più semplici e ingegnosi che abbia escogitato. " [18]

[17] Quello di Watt era un collegamento a quattro barre. Tutti i collegamenti rettilinei a quattro barre che non hanno coppie scorrevoli tracciano solo una linea approssimativamente retta. L'esatto collegamento rettilineo in un singolo piano non era noto fino al 1864 (vedi p. 204). Nel 1853 Pierre-Frédéric Sarrus (1798-1861), professore francese di matematica a Strasburgo, ideò un collegamento spaziale a fisarmonica che tracciava una vera linea retta. Descritto ma non illustrato (Académie des Sciences, Parigi, Comptes rendus, 1853, vol. 36, pp. 1036-1038, 1125), il meccanismo fu dimenticato e infine reinventato due volte, l'invenzione originale fu riscoperta da uno scrittore inglese nel 1905. Per la cronologia si veda Florian Cajori, Una storia della matematica, ed. 2, New York, 1919, pag. 301.

[18] Muirhead, operazione. cit. (nota 3), vol. 2, pp. 191-192.

Il collegamento rettilineo meravigliosamente semplice di Watt fu incorporato quasi immediatamente in un grande motore a travi, e l'inventore solitamente pessimista e riservato era vicino a uno stato di euforia quando disse a Boulton che il "nuovo movimento perpendicolare centrale risponde oltre ogni aspettativa, e non rende il ombra di un rumore." [19] Questo collegamento, che è stato incluso in un ampio brevetto del 1784, e due dispositivi alternativi sono illustrati qui (fig. 9). Una delle alternative è una traversa guidata (fig. 9, in alto a destra).

Figura 9.-Meccanismi di Watt per guidare l'estremità superiore dello stelo del pistone di un motore a doppio effetto (British Patent 1432, 28 aprile 1784). In alto a sinistra, collegamento in linea retta in alto a destra, traversa e disposizione della guida in basso a sinistra, stelo del pistone UN è guidato dai settori D e E, sospeso da corde flessibili. Da James P. Muirhead, L'origine e il progresso delle invenzioni meccaniche di James Watt (Londra, 1854, vol. 3, tav. 21, 22).

Per quanto brillante fosse la concezione di questo collegamento, è stato seguito da una sintesi che è a dir poco incredibile. Per rendere più compatto il collegamento attaccato alla trave dei suoi motori, Watt aveva sondato la sua esperienza per idee che la sua esperienza aveva prodotto il lavoro svolto molto prima su un tecnigrafo che utilizzava un pantografo. [20] Watt combinò il suo collegamento in linea retta con un pantografo, un collegamento diventando un membro del pantografo.

[20] "Ha un solo difetto", aveva detto a un amico il 24 dicembre 1773, dopo avergli descritto il tecnigrafo, "che è che non va bene, perché descrive sezioni coniche invece di linee rette". Ibidem., P. 71.

La lunghezza di ciascun collegamento oscillante del collegamento rettilineo è stata quindi ridotta a un quarto invece che a metà della lunghezza della trave, e l'intero meccanismo potrebbe essere costruito in modo che non si estendesse oltre l'estremità della trave di lavoro. Questa disposizione divenne presto nota come "moto parallelo" di Watt (fig. 10). [21] Anni dopo Watt disse a suo figlio: "Anche se non sono troppo ansioso per la fama, sono tuttavia più orgoglioso del movimento parallelo che di qualsiasi altra invenzione meccanica che abbia mai fatto." [22]

[21] Per tutto il XIX secolo il termine "moto parallelo" fu usato indiscriminatamente per riferirsi a qualsiasi collegamento rettilineo. Non ho scoperto l'origine del termine. Watt non lo usò nella sua specifica di brevetto, e non l'ho trovato nei suoi scritti o altrove prima del 1808 (vedi nota 22). La Ciclopedia (Abraham Rees, ed., London, 1819, vol. 26) definì il moto parallelo come "termine usato nella meccanica pratica per denotare il moto rettilineo di un'asta di pistone, &c. nella direzione della sua lunghezza e dei suoi dispositivi, per cui tali movimenti rettilinei alternati vengono convertiti in rotatori continui, o vice versa. " Robert Willis nel suo Principi di meccanismo (Londra, 1841, p. 399) descrisse il moto parallelo come un termine un po' goffamente applicato a una combinazione di aste snodate, il cui scopo è far sì che un punto descriva una linea retta. " A.B. Kempe in Come disegnare una linea retta (Londra, 1877, p. 49) scrisse: "Mi è stato chiesto più di una volta di sbarazzarmi del termine discutibile "moto parallelo". Non so come sia arrivato ad essere impiegato, e di certo non esprime ciò che si intende. L'espressione, tuttavia, si è ora cristallizzata e io per primo non posso impegnarmi a trovare un solvente."

[22] Muirhead, operazione. cit. (nota 3), vol. 3, nota a p. 89.

Figura 10.—Il "movimento parallelo" di Watt. Il raggio di lavoro del motore è ruotato su UN. Perno F è attaccato al telaio del motore. Da Dionisio Lardner, Il motore a vapore (Filadelfia, 1852), tav. 5 (americano ed. 5 da Londra ed. 5).

Il tirante a quattro barre Watt fu impiegato 75 anni dopo il suo inizio dall'americano Charles B. Richards quando, nel 1861, progettò il suo primo indicatore di velocità del motore (fig. 11). Introdotto in Inghilterra l'anno successivo, il Richards Indicator fu un successo immediato e molte migliaia furono vendute nei successivi 20 o 30 anni. [23]

[23] Charles T. Porter, Ricordi di ingegneria, New York, 1908, pp. 58-59, 90.

Figura 11.-Indicatore del motore ad alta velocità Richards del 1861, che mostra l'applicazione del collegamento rettilineo di Watt. (USNM 307515 Foto Smithsonian 46570).

Nel considerare l'ordine di capacità sintetica richiesto per progettare il collegamento rettilineo e combinarlo con un pantografo, va tenuto presente che questo è stato il primo di una lunga serie di tali meccanismi. [24] Una volta che l'idea era all'estero, c'era solo da aspettarsi che apparissero molte varianti e soluzioni alternative.Viene da chiedersi, tuttavia, quale direzione avrebbe preso il lavoro successivo se Watt non avesse indicato così chiaramente la strada.

[24] Almeno un precedente collegamento rettilineo, una disposizione in seguito attribuita a Richard Roberts, era stato raffigurato prima del brevetto di Watt (Pierre Patte, Mémoirs sur les objets les plus importanti dell'architettura, Parigi, 1769, p. 229 e pl. 11). Tuttavia, questo collegamento (riprodotto qui nella figura 18) non ha avuto alcuna influenza rilevabile su Watt o sulla pratica successiva.

Nel 1827 John Farey, nel suo esauriente studio sulla macchina a vapore, scrisse forse la migliore visione contemporanea dell'opera di Watt. Farey da giovane aveva parlato diverse volte con l'anziano Watt, e aveva riflettuto sulla natura dell'intelletto che aveva fatto sì che Watt fosse riconosciuto come un genio, anche durante la sua stessa vita. Nel tentativo di spiegare il genio di Watt, Farey ha esposto alcune osservazioni che sono pertinenti non solo alla sintesi cinematica, ma anche al termine attualmente di moda "creatività".

Secondo Farey la facoltà inventiva di Watt era di gran lunga superiore a quella di tutti i suoi contemporanei, ma le sue numerose e varie idee sarebbero state di scarsa utilità se non avesse posseduto un altissimo ordine di giudizio, quella "facoltà di distinguere tra idee che scompongono idee composte in elementi più semplici organizzandoli in classi e confrontandoli tra loro. "

Farey era dell'opinione che mentre una mente come quella di Watt potrebbe produrre nuove idee brillanti, ancora il "stock comune di idee che sono correnti tra le comunità e le professioni, si dimostrerà generalmente di una qualità migliore rispetto alla media di quelle nuove idee, che possono essere prodotto da qualsiasi individuo dall'operazione della propria mente, senza l'assistenza di altri." Farey ha concluso con l'osservazione che "le aggiunte più utili a quel ceppo comune, di solito provengono dagli individui che conoscono bene l'intera serie." 25]

[25] Fay, operazione. cit. (nota 6), pp. 651, 652.

Per disegnare una linea retta

Durante la maggior parte del secolo dopo che James Watt aveva prodotto il suo moto parallelo, il problema di escogitare un collegamento, un punto del quale descrivesse una linea retta, solleticò le fantasie dei matematici, della meccanica ingegnosa e dei gentiluomini dilettanti di idee. . La ricerca di un meccanismo rettilineo più preciso di quello di Watt ha superato di gran lunga la pressante necessità pratica di un tale dispositivo. Le grandi macchine piallatrici per metalli erano ben note nel 1830 e verso la metà del secolo le traverse e le guide delle traverse venivano utilizzate su entrambe le sponde dell'Atlantico nei motori con e senza travi di lavoro.

Nel 1819 John Farey aveva osservato abbastanza accuratamente che, almeno in Inghilterra, molti altri schemi erano stati provati e ritenuti carenti e che "nessun metodo era stato trovato così buono come il motore originale e di conseguenza troviamo che tutti i produttori più affermati ed esperti creare motori che non siano alterati in nessuna delle grandi caratteristiche del motore originale di Mr. Watt. " [26]

[26] A Rees, operazione. cit. (nota 21), vol. 34 (" motore di vapore"). John Farey è stato l'autore di questo articolo (vedi Farey, operazione. cit., P. vi).

Due meccanismi per produrre una linea retta furono introdotti prima che il monopolio di Boulton e Watt finisse nel 1800. Forse il primo fu di Edmund Cartwright (1743-1823), che si dice abbia avuto l'idea originale di un telaio meccanico. Questo dispositivo a ingranaggi (fig. 12), è stato caratterizzato con condiscendenza da un editore americano contemporaneo come in possesso di "quanto più merito possa essere attribuito a un gentiluomo impegnato nella ricerca di studi meccanici per il proprio divertimento". [27] Solo pochi piccoli i motori sono stati realizzati sotto il brevetto. [28]

[27] Emporio delle Arti e delle Scienze, dicembre 1813, nuova ser., vol. 2, nr. 1, pag. 81.

[28] Fay, operazione. cit. (nota 6), p. 666.

Figura 12.-meccanismo rettilineo con ingranaggi di Cartwright del 1800 circa. Da Abraham Rees, La Ciclopedia (Londra, 1819, "Motore a vapore", tav. 5).

Le proprietà di un ipocicloide furono riconosciute da James White, un ingegnere inglese, nel suo design ad ingranaggi che impiegava un perno situato sul cerchio primitivo di un ingranaggio cilindrico che ruotava all'interno di un ingranaggio interno. Il diametro del cerchio primitivo dell'ingranaggio cilindrico era la metà di quello dell'ingranaggio interno, con il risultato che il perno, al quale era collegato lo stelo del pistone, tracciava un diametro del cerchio primitivo grande (fig. 13). White nel 1801 ricevette da Napoleone Bonaparte una medaglia per questa invenzione quando fu esposta a un'esposizione industriale a Parigi. [29] Furono costruiti alcuni motori a vapore che impiegavano il meccanismo di White, ma senza un cospicuo successo commerciale. Lo stesso White era piuttosto d'accordo sul fatto che mentre alla sua invenzione era "consentito di possedere proprietà curiose e di essere un" bello cosa, non tutte le opinioni concorrono a dichiararla, essenzialmente e generalmente, a Buona cosa." [30]

[29] H. W. Dickinson, "James White e il suo 'nuovo secolo di invenzioni'" Transazioni della Newcomen Society, 1949-1951, vol. 27, pp. 175-179.

[30] Giacomo Bianco, Un nuovo secolo di invenzioni, Manchester, 1822, pp. 30-31, 338. Un motore ipocicloidale utilizzato a Stourbridge, in Inghilterra, si trova all'Henry Ford Museum.

Figura 13.—Il meccanismo rettilineo ipocicloidale di James White, 1800 circa. I pesi volanti (alle estremità del braccio diagonale) funzionavano da volano. Da James White, Un nuovo secolo di invenzioni (Manchester, 1822, tav. 7).

Il primo dei collegamenti a quattro barre non-Watt apparve poco dopo il 1800. L'origine del movimento del raggio di cavalletta è alquanto oscura, sebbene sia stata associata al nome di Oliver Evans, il pioniere americano nell'impiego dell'alta pressione vapore. Un'idea simile, impiegando un collegamento isoscele, fu brevettata nel 1803 da William Freemantle, un orologiaio inglese (fig. 14). [31] Questo è il collegamento che fu attribuito molto più tardi a John Scott Russell (1808-1882), l'eminente architetto navale. [32] Un indizio inconcludente che Evans avesse ideato il suo collegamento in linea retta nel 1805 apparve in una tavola che illustrava il suo Guida all'aborto del giovane ingegnere del vapore (Philadelphia, 1805), e fu certamente utilizzato sul suo motore colombiano (fig. 15), che fu costruito prima del 1813. Il collegamento Freemantle, in forma modificata, è apparso nel Rees ciclopedia del 1819 (fig. 16), ma è dubbio che anche questo sarebbe stato facilmente riconosciuto come identico al leveraggio Evans, perché la biella era all'estremità opposta della trave di lavoro rispetto allo stelo, secondo l'uso stabilito , mentre nel collegamento Evans la manovella e la biella erano alla stessa estremità della trave. È possibile che Evans abbia preso la sua idea da un precedente periodico inglese, ma mancano prove concrete.

[31] Brevetto britannico 2741, 17 novembre 1803.

[32] William J. M. Rankine, Manuale delle macchine e del mulino, ed. 6, Londra, 1887, pag. 275.

Figura 14.-Collegamento rettilineo di Freemantle, in seguito chiamato collegamento Scott Russell. Dal brevetto britannico 2741, 17 novembre 1803.

Figura 15.-motore "Columbian" di Oliver Evans, 1813, che mostra il collegamento in linea retta di Evans, o "grasshopper". A partire dal Emporio delle Arti e delle Scienze (nuova ser., vol. 2, n. 3, aprile 1814, tav. di fronte a p. 380).

Figura 16.-Collegamento di Freemantle modificato, 1819, che è cinematicamente lo stesso del collegamento di Evans. Pivot D e E sono fissati al telaio del motore. Da Abraham Rees, La Ciclopedia (Londra, 1819, "Moti paralleli", tav. 3).

Se l'idea in effetti ha avuto origine da Evans, è strano che non l'abbia menzionata nelle sue rivendicazioni di brevetto, o nelle descrizioni che ha pubblicato dei suoi motori. [33] Il vantaggio pratico del collegamento Evans, utilizzando come poteva un raggio di lavoro molto più leggero rispetto ai motori Watt o Freemantle, non sarebbe sfuggito a Oliver Evans, e non era un uomo di eccessiva modestia per quanto riguarda le sue invenzioni.

[33] Greville e Dorothy fanno il bagno, Oliver Evans, Filadelfia, 1935, pp. 88, 196, e passimo.

Un altro collegamento rettilineo a quattro barre che divenne ben noto fu attribuito a Richard Roberts di Manchester (1789-1864), che intorno al 1820 aveva costruito una delle prime piallatrici per metalli, macchine che contribuirono a rendere in gran parte la ricerca di collegamenti rettilinei accademico. Non ho scoperto cosa abbia causato l'introduzione del collegamento Roberts, ma risale a prima del 1841. Sebbene Roberts abbia brevettato molte macchine tessili complesse, un'ispezione di tutti i suoi disegni di brevetto non è riuscito a fornire la prova che fosse l'inventore del collegamento Roberts . [34] Il fatto che lo stesso collegamento sia mostrato in un'incisione del 1769 (fig. 18) confonde ulteriormente la questione. [35]

[34] Robert Willis (operazione. cit. [nota 2] p. 411) ha attribuito a Richard Roberts il collegamento. I 15 disegni di brevetto britannici di Roberts mostrano applicazioni complesse di camme, leve, aste guidate, cavi e così via, ma nessun meccanismo rettilineo. Nel suo brevetto n. 6258 del 13 aprile 1832, per una locomotiva a vapore e carrozza, Roberts utilizzò il "moto parallelo" di Watt su una trave azionata da un cilindro verticale.

[35] Questa incisione è apparsa come tavola 11 nell'opera di Pierre Patte del 1769 (operazione. cit. nota 24). Patte ha affermato che la macchina raffigurata nella sua tavola 11 è stata inventata da M. de Voglie ed è stata effettivamente utilizzata nel 1756.

Figura 17.-Collegamento rettilineo (prima del 1841) attribuito a Richard Roberts da Robert Willis. Da A.B. Kempe, Come disegnare una linea retta (Londra, 1877, pag. 10).

Figura 18.-Macchina per segare palificate sott'acqua, 1760 circa, progettata da De Voglie. Il collegamento Roberts aziona la barra (Q nel disegno dettagliato a sinistra) nella parte posteriore della macchina sotto gli operatori. Il significato del collegamento apparentemente non era generalmente riconosciuto. Una macchina simile raffigurata in Diderot's Enciclopedia, pubblicato diversi anni dopo, non utilizzava il collegamento rettilineo. Da Pierre Patte, Memoirs sur les objets plus importants de l'architecture (Parigi, 1769, tav. 11).

L'apparizione nel 1864 dell'esatto collegamento in linea retta di Peaucellier passò quasi inosservata. Dieci anni dopo, quando la notizia della sua invenzione attraversò la Manica e raggiunse l'Inghilterra, questo collegamento suscitò un'ondata di interesse e le sue variazioni occuparono le menti matematiche per diversi anni. Per almeno 10 anni prima e 20 anni dopo la soluzione finale del problema, il professor Chebyshev, [36] un noto matematico dell'Università di San Pietroburgo, si interessò alla questione. A giudicare dalle sue opere pubblicate e dalla sua reputazione all'estero, l'interesse di Chebyshev equivaleva a un'ossessione.

[36] Questa è l'ortografia della Biblioteca del Congresso

Pafnutïĭ L'vovich Chebyshev nacque nel 1821, vicino a Mosca, e si iscrisse all'Università di Mosca nel 1837. Nel 1853, dopo aver visitato la Francia e l'Inghilterra e aver osservato con attenzione i progressi della meccanica applicata in quei paesi, lesse il suo primo saggio sulla retta approssimata -line linkes, e nei successivi 30 anni ha attaccato il problema con nuovo vigore almeno una dozzina di volte. Scoprì che i due principali collegamenti rettilinei allora in uso erano quelli di Watt ed Evans. Chebyshev notò la partenza di questi collegamenti da una linea retta e calcolò la deviazione a partire dal quinto grado, o circa 0,0008 pollici per pollice di lunghezza del raggio. Ha proposto una modifica del collegamento Watt per affinare la sua precisione, ma ha scoperto che avrebbe dovuto più del doppio della lunghezza del raggio di lavoro. Chebyshev concluse mestamente che la sua modifica avrebbe "presentato grandi difficoltà pratiche". [37]

[37] Oeuvres de P. L. Tchebychef, 2 voll., San Pietroburgo, 1899-1907, vol. 1, pag. 538 vol. 2, pp. 57, 85.

Alla fine a Chebyshev venne un'idea che gli avrebbe permesso di avvicinarsi, se non addirittura di raggiungere, una vera linea retta. Se un meccanismo fosse buono, ragionò, due sarebbero migliori, eccetera, ad infinitum. L'idea era semplicemente quella di combinare, o combinare, collegamenti approssimativi a quattro collegamenti, disponendoli in modo tale che gli errori sarebbero stati successivamente ridotti. Considerando prima una combinazione dei collegamenti Watt ed Evans (fig. 19), Chebyshev riconobbe che se il punto D del collegamento Watt avesse seguito quasi una linea retta, il punto A del collegamento Evans si sarebbe discostato ancora meno da una linea retta. Ha calcolato la deviazione in questo caso a partire dall'11° grado. Quindi sostituì il collegamento di Watt con uno che di solito viene chiamato meccanismo rettilineo di Chebyshev (fig. 20), con il risultato che la precisione fu aumentata al 13° grado. [38] La macchina a vapore che mostrò all'Esposizione di Vienna nel 1873 utilizzava questo collegamento: il meccanismo di Chebyshev combinato con il collegamento di Evans, o isoscele approssimativo. Un visitatore inglese della mostra ha commentato che "il movimento è di scarsa o nessuna utilità pratica, poiché difficilmente possiamo immaginare circostanze in cui sarebbe più vantaggioso utilizzare un sistema di leve così complicato, con tanti giunti da lubrificare e tanti spille da indossare, che una solida guida di qualche tipo ma allo stesso tempo la disposizione è molto ingegnosa e sotto questo aspetto riflette grande merito sul suo progettista." [39]

[39] Ingegneria, 3 ottobre 1873, vol. 16, pag. 284.

Figura 19.—Pafnutïĭ L'vovich Chebyshev (1821-1894), matematico russo attivo nell'analisi e nella sintesi di meccanismi rettilinei. A partire dal Ouvres de P. L. Tchebychef (San Pietroburgo, 1907, vol. 2, frontespizio).

Figura 20. Combinazione di Chebyshev (circa 1867) dei collegamenti di Watt ed Evans per ridurre gli errori inerenti a ciascuno. Punti C, C', e C" sono fissi UN è il punto di tracciamento. A partire dal Oeuvres de P. L. Tchebychef (San Pietroburgo, 1907, vol. 2, p. 93).

Figura 21.—Sinistra: Collegamento rettilineo Chebyshev, 1867 da A. B. Kempe, Come disegnare una linea retta (Londra, 1877, pag. 11). Destra: Combinazione Chebyshev-Evans, 1867 da Oeuvres de P. L. Tchebychef (San Pietroburgo, 1907, vol. 2, p. 94). Punti C, C', e C" sono fissi. UN è il punto di tracciamento.

Si dice insistentemente che il professor Chebyshev abbia cercato di dimostrare l'impossibilità di costruire qualsiasi collegamento, indipendentemente dal numero di collegamenti, che genererebbe una linea retta, ma ho trovato solo un'affermazione dubbia nel Grande Enciclopedia [40] della fine del XIX secolo e un resoconto di una conversazione con il russo di un inglese, James Sylvester, secondo cui Chebyshev era "riuscito a dimostrare l'inesistenza di un collegamento di cinque battute in grado di produrre un perfetto movimento parallelo . " [41] Indipendentemente da ciò che la tradizione potrebbe dire su ciò che disse Chebyshev, è ovviamente ben noto che il capitano Peaucellier fu l'uomo che alla fine sintetizzò l'esatto meccanismo di linea retta che porta il suo nome.

[40] La Grande Encyclopédie, Parigi, 1886 ("Peaucellier").

[41] James Sylvester, "Recenti scoperte nella conversione meccanica del moto" Avvisi degli atti della Royal Institution of Great Britain, 1873-1875, vol. 7, pag. 181. Il collegamento fisso non è stato contato da Sylvester nel linguaggio moderno, questo sarebbe un meccanismo a sei collegamenti.

Figura 22.-Peaucellier esatto collegamento in linea retta, 1873. Da A. B. Kempe, Come disegnare una linea retta (Londra, 1877, pag. 12).

Figura 23.-Modello del Peaucellier "Compas Composé", depositato nel Conservatoire National des Arts et Métiers, Parigi, 1875. Foto per gentile concessione del Conservatorio.

Figura 24.-James Joseph Sylvester (1814-1897), matematico e docente di collegamenti rettilinei. A partire dal Atti della Royal Society di Londra (1898, vol. 63, opposto p. 161).

Charles-Nicolas Peaucellier, laureato all'Ecole Polytechnique e capitano del corpo degli ingegneri francesi, aveva 32 anni nel 1864 quando scrisse una breve lettera all'editore di Nouvelles Annales de mathématiques (ser. 2, vol. 3, pp. 414-415) a Parigi. Richiamò l'attenzione su ciò che chiamò "bussole composte", una classe di collegamenti che includeva il moto parallelo di Watt, il pantografo e il planimetro polare. Propose di progettare collegamenti per descrivere una linea retta, un cerchio di qualsiasi raggio non importa quanto grande e sezioni coniche, e nella sua lettera indicò che era arrivato a una soluzione.

Questa lettera non suscitò alcuna risposta, e durante i successivi 10 anni il problema si limitò a riempire alcune pagine accademiche di Peaucellier e Amédée Mannheim (1831-1906), anche lui laureato all'Ecole Polytechnique, professore di matematica e il progettista del regolo calcolatore di Mannheim. Infine, nel 1873, il capitano Peaucellier diede la sua soluzione ai lettori del Nouvelles Annales. Il suo ragionamento, che col senno di poi ha un sapore distinto di scoperta, era che poiché un collegamento genera una curva che può essere espressa algebricamente, ne consegue che qualsiasi curva algebrica può essere generata da un collegamento adatto: era solo necessario trovare il collegamento. Quindi fornì una chiara dimostrazione geometrica, suggerita da Mannheim, per il suo " compasso composto" in linea retta. [42]

[42] Charles-Nicholas Peaucellier, "Note sur une question de geométrie de compas," Nouvelles Annales de mathématiques, 1873, ser. 2, vol. 12, pp. 71-78. Uno schizzo del lavoro di Mannheim è in Florian Cajori, Una storia del regolo calcolatore logaritmico, New York, circa 1910, ristampato in Figure di stringa e altre monografie, New York, Chelsea Publishing Company, 1960.

Un venerdì sera del gennaio 1874 Albemarle Street a Londra era piena di carrozze, ognuna delle quali manovrava per scaricare il suo carico di gentiluomini e le loro dame alla porta della venerabile sala della Royal Institution. In mezzo a un "potente fruscio di sete", la folla elegante si è fatta strada verso l'auditorium per una delle famose conferenze settimanali. L'oratore in questa occasione è stato James Joseph Sylvester, un uomo piccolo e intenso con una testa enorme, a volte professore di matematica all'Università della Virginia, in America, e più recentemente alla Royal Military Academy di Woolwich. Parlò dalla stessa tribuna che era stata occupata da Davy, Faraday, Tyndall, Maxwell e molti altri importanti scienziati. L'argomento del professor Sylvester era "Recenti scoperte nella conversione meccanica del movimento". [43]

[43] Silvestro, operazione. cit. (nota 41), pp. 179-198.Sembra da un commento in questa conferenza che Sylvester fosse responsabile della parola "collegamento". Secondo Sylvester, un collegamento consiste di un numero pari di collegamenti, un "lavoro di collegamento" di un numero dispari. Poiché il membro fisso non era considerato come un collegamento da Sylvester, questa distinzione divenne completamente confusa quando il lavoro di Reuleaux fu pubblicato nel 1876. Sebbene "link" fosse usato da Watt in una specifica di brevetto, non è probabile che abbia mai usato il termine "link-work" — in ogni caso, la mia ricerca per il suo uso è stata infruttuosa. "Link work" è usato da Willis (operazione. cit. nota 21), ma il termine molto probabilmente non ha avuto origine da lui. Non ho trovato la parola "age" usata prima di Sylvester.

Rimarcando il fascino popolare della maggior parte delle conferenze, un osservatore contemporaneo ha notato che mentre molti ascoltatori potrebbero preferire ascoltare il professor Tyndall esporre l'opacità acustica dell'atmosfera, "quelli di una mentalità più alta e più asciutta provano un piacere ineffabile quando il professor Sylvester tiene avanti sulla conversione del moto circolare in moto parallelo." [44]

[44] Bernard H. Becker, Londra scientifica, Londra, 1874, pp. 45, 50, 51.

Lo scopo di Sylvester era quello di portare il legame di Peaucellier all'attenzione del mondo di lingua inglese, come era stato portato alla sua attenzione da Chebyshev - durante una recente visita del russo in Inghilterra - e di dare ai suoi ascoltatori un'idea della vastità del il campo che vide aperto dalla scoperta del soldato francese. [45]

[45] Silvestro, operazione. cit. (nota 41), p. 183 Natura, 13 novembre 1873, vol. 9, pag. 33.

"Il perfetto movimento parallelo di Peaucellier sembra così semplice", osservò, "e si muove così facilmente che le persone che lo vedono all'opera esprimono quasi universalmente lo stupore che ha aspettato così a lungo per essere scoperto." Ma non è stata affatto la sua reazione. Più si riflette sul problema, continuò Sylvester, più si meraviglia che sia mai stato scoperto, e non vede alcuna ragione per cui avrebbe dovuto essere scoperto per cento anni a venire. Visto a priori non c'era niente che lo portasse. Non ha la più remota analogia (tranne nel fatto di un doppio centraggio) con il moto parallelo di Watt o con qualsiasi sua progenie." [46]

[46] Silvestro, operazione. cit. (nota 41), p. 181.

Bisogna sottolineare, almeno tra parentesi, che James Watt non solo aveva dovuto risolvere il problema come meglio poteva, ma che non aveva la minima idea, per quanto riguardava l'esperienza, che esistesse un problema risolvibile.

Sylvester interruppe il suo panegirico abbastanza a lungo da enumerare alcuni dei risultati pratici del collegamento di Peaucellier. Disse che il signor Penrose, l'eminente architetto e geometra della Cattedrale di St. Paul, aveva "montato una pompa domestica funzionante da una cella di Peaucellier negativa, con grande meraviglia dell'idraulico impiegato, che stentava a credere ai suoi sensi quando vide l'imbracatura attaccata all'asta del pistone si muoveva in una vera linea verticale, invece di oscillare come al solito da un lato all'altro." Sylvester non riusciva a vedere alcuna ragione "perché il perfetto movimento parallelo non dovrebbe essere impiegato con uguale vantaggio nella costruzione di acqua ordinaria- armadi." Il sollevatore doveva essere impiegato da "a gentiluomo di fortuna" in un motore marino per il suo yacht, e si parlava di usarlo per guidare uno stelo di pistone "in certi macchinari collegati a qualche nuovo apparato per la ventilazione e la filtrazione dell'aria delle Camere del Parlamento." A tempo debito, il sig. Prim, "ingegnere alle Camere", è stato lieto di mostrare il suo adattamento del collegamento Peaucellier ai suoi nuovi motori di soffiaggio, che si è rivelato ex eccezionalmente silenziosi nel loro funzionamento (fig. 25). [47] Un po' ridicolo, inoltre, era il collegamento a 78 barre di Sylvester che tracciava una linea retta lungo la linea che collegava i due centri fissi del collegamento. [48]

[48] ​​Kempe, operazione. cit. (nota 21), p. 17.

Figura 25.-il sig. Il motore soffiante di Prim utilizzato per ventilare la Camera dei Comuni, 1877. La traversa della pompa dell'aria alternativa è guidata da un collegamento Peaucillier mostrato al centro. I cilindri dell'aria rivestiti di ardesia avevano valvole di aspirazione e scarico con flap in gomma e un pistone la cui periferia era formata da due file di setole a spazzola. La macchina di Prim era azionata da un motore a vapore. Fotografia di Science Museum, Londra.

Prima di liquidare con un sorriso le bizzarre idee dei nostri antenati vittoriani, tuttavia, è bene chiedersi, 88 anni dopo, se qualche lavoro piuttosto elaborato riportato di recente sulla sintesi dei meccanismi rettilinei sia più pertinente, quando l'obiettivo principale sembra essere lo spostamento di un indicatore su un quadrante radio "piacevole, espanso" (cioè schiacciato). [49]

[49] Progettazione della macchina, dicembre 1954, vol. 26, pag. 210.

Ma il professor Sylvester era più interessato, in realtà, alle possibilità matematiche del legame di Peaucellier, come senza dubbio lo sono i nostri ricercatori moderni. Attraverso una combinazione di meccanismi di Peaucellier, aveva già ideato estrattori di radice quadrata e radice cubica, un trisettore angolare e un estrattore di radice binomiale quadratico, e non vedeva limiti alle capacità di calcolo dei collegamenti non ancora scoperti. [50]

[50] Silvestro, operazione. cit. (nota 41), p. 191.

Sylvester ha ricordato con affetto, in una nota a piè di pagina della sua conferenza, la sua esperienza con un piccolo modello meccanico del collegamento Peaucellier in una precedente riunione a cena del Philosophical Club della Royal Society. Il modello Peaucellier era stato accolto dai soci con vivaci espressioni di ammirazione "quando fu portato con il dolce, per essere visto da loro dopo cena, com'è lodevole costume tra i membri di quell'eminente corpo nel farsi conoscere reciprocamente le ultime novità scientifiche." E Sylvester non avrebbe mai dimenticato la reazione del suo brillante amico Sir William Thomson (in seguito Lord Kelvin) quando gli fu consegnato lo stesso modello all'Athenaeum Club. Dopo che Sir William l'aveva operato per un po', Sylvester prese il modello, ma fu respinto dall'esclamazione "! Non ne ho mai avuto abbastanza: è la cosa più bella che abbia mai visto in vita mia." [51]

Le conseguenze dell'esibizione del professor Sylvester alla Royal Institution sono state una notevole eccitazione tra una compagnia limitata di matematici interessati. Molte alternative al collegamento in linea retta di Peaucellier sono state suggerite da diversi autori di articoli per riviste dotte. [52]

[52] Per una sintesi degli sviluppi e dei riferimenti, cfr. Kempe, operazione. cit. (nota 21), pp. 49-51. Due dei collegamenti rettilinei esatti a sei maglie di Hart a cui fa riferimento Kempe sono illustrati in Henry M. Cundy e A. P. Rollett, Modelli matematici, Oxford, Oxford University Press, 1952, pp. 204-205. Il collegamento di Peaucellier era di otto anelli.

Nell'estate del 1876, dopo che Sylvester era partito dall'Inghilterra per assumere il suo posto di professore di matematica nella nuova Johns Hopkins University di Baltimora, Alfred Bray Kempe, un giovane avvocato che si dedicava alla matematica come hobby, tenne al South Kensington Museum di Londra una conferenza dal titolo provocatorio "Come disegnare una linea retta". [53]

[53] Kempe, operazione. cit. (nota 21), p. 26.

Per giustificare il collegamento di Peaucellier, Kempe sostenne il punto che un cerchio perfetto poteva essere generato per mezzo di una barra imperniata e una matita, mentre la generazione di una linea retta era molto difficile se non impossibile fino a quando non arrivò il capitano Peaucellier. Una linea retta poteva essere tracciata lungo un regolo, ma come si poteva determinare se il regolo era dritto? Non ha indebolito la sua argomentazione suggerendo l'ovvia possibilità di usare un pezzo di spago. Kempe aveva collaborato con Sylvester nel perseguire i primi pensieri di quest'ultimo sull'argomento, e un risultato, che a mio avviso esemplifica la direzione generale del loro pensiero, fu il "moto parallelo" di Sylvester-Kempe (fig. 26).

Figura 26.-Collegamento traslante Sylvester-Kempe, 1877. Le piastre superiore e inferiore rimangono parallele ed equidistanti. Da A.B. Kempe, Come disegnare una linea retta (Londra, 1877, pag. 37).

Figura 27.-Gaspard Monge (1746-1818), professore di matematica all'Ecole Polytechnique dal 1794 e fondatore della disciplina accademica della cinematica delle macchine, da Livre du Centenaire, 1794-1894, Ecole Polytechnique (Parigi, 1895, vol. 1, frontespizio).

Entusiasta com'era Kempe, tuttavia, ha inserito una nota di scuse durante la sua conferenza. "Non credo che si possa dubitare che questi risultati siano preziosi", disse, "anche se può darsi che la loro grande bellezza abbia portato alcuni ad attribuire loro un'importanza che in realtà non possiedono. "Continuò dicendo che 50 anni prima, prima dei grandi miglioramenti nella produzione di vere superfici piane, i meccanismi rettilinei sarebbero stati più importanti che nel 1876, ma aggiunse che "i collegamenti non hanno attualmente, credo, stato messo sufficientemente davanti al meccanico per consentirci di dire quale valore dovrebbe realmente essere impostato su di loro." [54]

[54] Ibidem.,, pp. 6-7. Non ho approfondito la questione dei collegamenti affini (i collegamenti di Watt ed Evans sono affini) perché il teorema di Roberts-Chebyshev è sfuggito alla mia precedente ricerca, come apparentemente era sfuggito alla maggior parte degli altri fino al 1958. Vedi RS Hartenberg e J. Denavit, "The Fecund Four -Bar," Operazioni della Quinta Conferenza sui Meccanismi, Cleveland, Penton Publishing Company, 1958, pp. 194-206, ristampato in Progettazione della macchina, 16 aprile 1959, vol. 31, pp. 149-152. Vedi anche A. E. R. de Jonge, "La correlazione dei dispositivi di movimento in linea retta a quattro barre incernierati mediante il teorema di Roberts e una nuova prova di quest'ultimo", Annali della New York Academy of Sciences, 18 marzo 1960, vol. 84, artt. 3, pp. 75-145 (pubblicato separatamente).

Fu durante questa stessa estate del 1876, alla Loan Exhibition of Scientific Apparatus nel South Kensington Museum, che l'opera di Franz Reuleaux, che avrebbe avuto un'influenza importante e duratura sulla cinematica di tutto il mondo, fu presentata per la prima volta agli ingegneri inglesi. Circa 300 sussidi didattici splendidamente costruiti, noti come i modelli cinematici di Berlino, sono stati prestati alla mostra dalla Royal Industrial School di Berlino, di cui Reuleaux era il direttore. Questi modelli sono stati utilizzati dal Prof. Alexander B.W. Kennedy dell'University College di Londra, per aiutare a spiegare la nuova e rivoluzionaria teoria delle macchine di Reuleaux. [55]

[55] Alexander B. W. Kennedy, "I modelli cinematici di Berlino", Ingegneria, 15 settembre 1876, vol. 22, pp. 239-240.

Studiosi e macchine

Quando, nel 1829, André-Marie Ampère (1775-1836) fu chiamato a preparare un corso di fisica teorica e sperimentale per il Collège de France, si occupò per la prima volta di determinare i limiti del campo della fisica. Questo esercizio suggerì al suo intelletto ad ampio raggio non solo la definizione di fisica ma la classificazione di tutta la conoscenza umana. Preparò il suo schema di classificazione, lo provò sui suoi studenti di fisica, lo trovò incompleto, tornò al suo studio e alla fine produsse un'opera in due volumi in cui la provincia della cinematica era inizialmente tracciata affinché tutti potessero vederla e considerarla. [56] Solo poche righe potevano essere dedicate a un ramo così specializzato come la cinematica, ma Ampère riuscì a catturare l'idea centrale dell'argomento.

[56] André-Marie Ampère, Essai sur la philosophie des sciences, une exposition analytique d'une classificazione naturelle de toutes les connaissances humaines, 2 voll., Parigi, 1838 (per l'origine del progetto, v. vol. 1, pp. v, xv).

Cinématique (dal greco movimento) era, secondo Ampère, la scienza "in cui i movimenti sono considerati in se stessi [indipendenti dalle forze che li producono], come li osserviamo nei corpi solidi tutt'intorno a noi, e specialmente negli assemblaggi". chiamato macchine." [57] Cinematica, come lo studio fu presto conosciuto in inglese, [58] era uno dei due rami della meccanica elementare, l'altro era la statica.

[58] Willis (operazione. cit. nota 21) adottò la parola "cinematica", e questa anglicizzazione divenne successivamente il termine standard per questo ramo della meccanica.

Nella sua definizione di cinematica, Ampère ha affermato ciò che la facoltà di matematica dell'Ecole Polytechnique, a Parigi, aveva cercato a tentoni dall'apertura della scuola circa 40 anni prima. Lo studio dei meccanismi come disciplina intellettuale ebbe sicuramente origine sulla riva sinistra della Senna, in questa scuola generata, come suggerito da uno storico francese, [[59] dal grande Enciclopedia di Diderot e d'Alembert.

[59] G. Pinet, Histoire de l'Ecole Polytechnique, Parigi, 1887, pp. viii-ix. Nel loro prossimo libro sulla sintesi cinematica, R. S. Hartenberg e J. Denavit ripercorreranno le idee germinali di Jacob Leupold e Leonhard Euler del XVIII secolo.

Poiché l'Ecole Polytechnique ebbe un'influenza così ampia sul punto di vista dal quale i meccanismi furono contemplati dagli studiosi per quasi un secolo dopo i tempi di Watt, e dai compilatori di dizionari di movimenti meccanici per un tempo ancora più lungo, è bene per guardare per un momento i primi lavori che sono stati fatti lì. Se uno è interessato alle origini, potrebbe essere proficuo per lui indagare sulla scuola militare nell'antica città di Mézières, a circa 150 miglia a nord-est di Parigi. Fu qui che Lazare Carnot, uno dei principali fondatori dell'Ecole Polytechnique, nel 1783 pubblicò il suo saggio sulle macchine, [60] che si occupava, tra l'altro, di mostrare l'impossibilità del "moto perpetuo" e fu da Mézières che Gaspard Monge e Jean Hachette [61] vennero a Parigi per elaborare il sistema di classificazione dei meccanismi che è stato associato ai nomi di Lanz e Bétancourt.

[60] Lazare N. M. Carnot, Essai sur les machines en général, Mézières, 1783 (poi pubblicato come Principes fondamentaux de l'equilibre et du mouvement, Parigi, 1803).

[61] Cenni biografici di Monge e Hachette compaiono in Enciclopedia Britannica, ed. 11. Vedi anche L'Ecole Polytechnique, Livre du Centenaire, Parigi, 1895, vol. 1, pag. 11ff.

Gaspard Monge (1746-1818), che mentre era disegnatore a Mézières diede origine ai metodi della geometria descrittiva, venne all'Ecole Polytechnique come professore di matematica alla sua fondazione nel 1794, secondo anno della Repubblica francese. Secondo Jean Nicolas Pierre Hachette (1769-1834), che era junior di Monge nel dipartimento di geometria descrittiva, Monge prevedeva di tenere un corso di due mesi dedicato agli elementi delle macchine. Tuttavia, appena avviato il suo dipartimento, Monge fu coinvolto nell'ambiziosa missione scientifica di Napoleone in Egitto e, congedandosi dalla sua famiglia e dai suoi studenti, si imbarcò per i lidi lontani.

"Rimanendo in carica", scrisse Hachette, "preparai il corso di cui Monge aveva dato solo la prima idea, e mi dedicai allo studio delle macchine per analizzarle e classificarle, e per mettere in relazione principi geometrici e meccanici alla loro costruzione." I cambiamenti di curriculum ritardarono l'introduzione del corso fino al 1806, e solo nel 1811 il suo libro di testo fu pronto, ma lo schema delle sue idee fu presentato alle sue classi in forma di grafico (fig. 28). Questa tabella è stata la prima delle tavole sinottiche molto popolari dei movimenti meccanici. [62]

[62] Jean N. P. Hachette, Traité élémentaire des machine, Parigi, 1811, p. v.

Figura 28.-La tabella sinottica dei meccanismi elementari di Hachette, 1808. Questa è stata la prima di molte tabelle di movimenti meccanici che hanno goduto di ampia popolarità per oltre 100 anni.

Da Jean N. P. Hachette, Traité Élémentaire des Machines (Parigi, 1811, tav. 1).

Hachette ha classificato tutti i meccanismi considerando la conversione di un movimento in un altro. I suoi moti elementari erano circolari continui, circolari alternati, rettilinei continui e rettilinei alternati. Combinando un movimento con un altro, ad esempio un pedale e una manovella convertiti da un movimento circolare alternato a un movimento circolare continuo, ideò un sistema che forniva un quadro di riferimento per lo studio dei meccanismi. Nell'Accademia militare degli Stati Uniti a West Point, il trattato di Hachette, nell'originale francese, fu usato come libro di testo nel 1824, e forse anche prima. [63]

[63] Quest'opera fu tra i libri rimandati da Sylvanus Thayer quando visitò la Francia nel 1816 per osservare l'educazione dei cadetti dell'esercito francese. La visita di Thayer ha portato alla sua adozione della filosofia dell'Ecole Polytechnique nella sua riorganizzazione dell'Accademia militare degli Stati Uniti e, per inciso, nella sua inclusione del corso di Hachette nel curriculum dell'Accademia (Congresso degli Stati Uniti, Documenti di Stato americani, Washington, 1832-1861, Classe v, Affari militari, vol. 2, pag. 661: Sidney Forman, punto ad Ovest, New York, 1950, pp. 36-60). Esiste una raccolta di documenti vari (indicizzati sotto Sylvanus Thayer e William McRee, US National Archives, RG 77, Office, Chief of Engineers, Box 1 e 6) relativi all'Accademia militare degli Stati Uniti di questo periodo, ma non ho trovato menzione di cinematica in questa raccolta.

Lanz e Bétancourt, studiosi spagnoli dell'Ecole Polytechnique, colmarono alcune lacune del sistema di Hachette aggiungendo un movimento curvilineo continuo e alternato, che raddoppiava il numero di combinazioni da trattare, ma l'avanzamento del loro lavoro su quello di Hachette fu uno di grado piuttosto che di genere. [64]

[64] Phillipe Louis Lanz e Augustin de Bétancourt, Essai sur la composizione delle macchine, Parigi, 1808. La carta di Hachette e uno schema del suo corso elementare sulle macchine sono legati alla copia della Biblioteca dell'Università di Princeton dell'opera di Lanz e Bétancourt. Questa copia rappresenta probabilmente il primo manuale di cinematica. Bétancourt nacque nel 1760 a Teneriffe, frequentò la scuola militare a Madrid e divenne ispettore generale delle strade e dei canali spagnoli. Era in Inghilterra prima del 1789, imparando a costruire motori Watt, e introdusse i motori a Parigi nel 1790 (vedi Farey, operazione. cit.,, P. 655). Entrò al servizio russo nel 1808 e morì a San Pietroburgo nel 1826 (J. C. Poggendorff, Biographisches-literarisches Handwörterbuch für Mathematik . , Lipsia, 1863, vol. 1.

Figura 29.-Robert Willis (1800-1875), Jacksonian Professor, Università di Cambridge e autore di Principi di meccanismo, uno dei libri di riferimento nello sviluppo della cinematica dei meccanismi. Foto per gentile concessione di Gonville e Caius College, Università di Cambridge.

Giuseppe Antonio Borgnis, "ingegnere italiano e membro di molte accademie" e professore di meccanica all'Università di Pavia in Italia, nella sua monumentale opera in nove volumi Traité complet de méchanique appliquée aux arts, causò una biforcazione della struttura costruita sul fondamento della classificazione di Hachette quando introdusse sei ordini di elementi macchina e li suddivise in classi e specie. I suoi sei ordini erano ricettori (ricevitori di moto dal motore primo), comunicatori, modificatori (modificatori di velocità), supporti (ad es. cuscinetti), regolatori (ad esempio, governatori), e operatori, che ha prodotto l'effetto finale. [65]

[65] Giuseppe Antonio Borgnis, Théorie de la mécanique usuelle in Traité complet de mécanique appliquée aux arts, Parigi, 1818, vol. 1, pp. xiv-xvi.

Il geniale Gaspard-Gustave de Coriolis (1792-1843) — ricordato soprattutto per un saggio di una dozzina di pagine che spiegava la natura dell'accelerazione che porta il suo nome [66] — fu un altro laureato dell'Ecole Polytechnique che scrisse sul tema delle macchine . Il suo libro, [67] pubblicato nel 1829, fu provocato dal suo riconoscimento che il progettista di macchine aveva bisogno di più conoscenze di quelle che il suo lavoro universitario all'Ecole Polytechnique gli avrebbe probabilmente fornito. Sebbene abbia abbracciato una parte dell'approccio di Borgnis, adottando ricettori, comunicatori, e operatori, Coriolis indicò dal titolo del suo libro che era più interessato alle forze che agli spostamenti relativi. Tuttavia, lo schema a tre elementi attraente e semplice di Coriolis divenne ben fissato nel pensiero francese. [68]

[66] Gaspard-Gustave de Coriolis, "Memoire sur les equals du mouvement relatif des systèmes de corps", Journal de l'Ecole Polytechnique, 1835, vol. 15, pp. 142-154.

[67] Gaspard-Gustave de Coriolis, De Calcul de l'effet des machine, Parigi, 1829. In questo libro Coriolis propose l'equazione, ormai generalmente accettata, lavoro = forza × distanza (pp. iii, 2).

[68] Il famoso Jean Victor Poncelet diede peso a questo progetto. (Vedi Franz Reuleaux, Theoretische Kinematik: Grundzüge einer Theorie des Maschinenwesens, Braunschweig, 1875, tradotto da Alexander B. W. Kennedy come La cinematica delle macchine: cenni di una teoria delle macchine, Londra, 1876, pp. 11, 487. Ho usato la traduzione di Kennedy nei riferimenti Reuleaux in tutto il presente lavoro.)

Michel Chasles (1793-1880), un altro laureato dell'Ecole Polytechnique, contribuì con alcune idee incisive nei suoi scritti sui centri istantanei [69] pubblicati negli anni '30 dell'Ottocento, ma la loro enorme importanza nell'analisi cinematica fu riconosciuta solo molto più tardi.

[69] Il centro istantaneo fu probabilmente riconosciuto per la prima volta da Jean Bernoulli (1667-1748) nel suo "De Centro Spontaneo Rotationis" (Johannis Bernoulli. Opera Omnia. , Losanna, 1742, vol. 4, pag. 265 ss.).

Figura 30.-Franz Reuleaux (1829-1905). Il suo Cinematica teorica, pubblicato nel 1875, ha fornito la base per l'analisi cinematica moderna. Foto per gentile concessione del Deutsches Museum, Monaco di Baviera.

Agendo sulla chiara esposizione di Ampère della provincia della cinematica ed escludendo, come aveva fatto Ampère, la considerazione delle forze, un inglese, Robert Willis, fece il prossimo passo da gigante nell'analisi dei meccanismi. Willis aveva 37 anni nel 1837 quando fu nominato professore di filosofia naturale e sperimentale a Cambridge. Nello stesso anno il professor Willis, uomo di prodigiosa energia e industria e un'autorità in archeologia e storia dell'architettura, nonché sui meccanismi, lesse il suo importante documento "On the Teeth of Wheels" davanti all'Institution of Civil Engineers [[70] e iniziò a Cambridge le sue lezioni sulla cinematica dei meccanismi che culminarono nel suo libro del 1841 Principi di meccanismo. [71]

[70] Robert Willis, "Sui denti delle ruote" Transazioni dell'Istituto degli Ingegneri Civili di Londra, 1838, vol. 2, pp. 89-112.

[71] Willis, operazione. cit. (nota 21). Grazie alla gentilezza del suo proprietario (il sig. Warren G. Ogden di North Andover, Massachusetts), ho avuto accesso alla copia di Willis della sua edizione del 1841 di Principi di meccanismo. Il libro è interfogliato e contiene note fatte da Willis di volta in volta almeno fino al 1870, quando fu pubblicata la seconda edizione. Correzioni, emendamenti, annotazioni di alcune sue fonti (ad esempio, il collegamento De Voglie citato alla nota 35 supra), note a se stesso per "esaminare il caso generale" e "esaminare le forme moderne" di dispositivi lineari sono intervallati da riferimenti ad autori che aveva preso in prestito dal suo lavoro senza riconoscimento. Di un autore Willis scrive un indignato "Egli ignora il mio lavoro"

Sembrava chiaro a Willis che il problema di ideare un meccanismo per un dato scopo dovesse essere affrontato sistematicamente, magari matematicamente, al fine di determinare "tutte le forme e le disposizioni applicabili allo scopo desiderato", da cui il progettista potrebbe selezionare il combinazione più semplice o più adatta. "Attualmente", scriveva, "questioni di questo tipo possono essere risolte solo da quella specie di intuizione che la lunga familiarità con un argomento di solito conferisce alle persone esperte, ma che sono totalmente incapaci di comunicare agli altri".

Nell'analizzare il processo con cui una macchina è stata progettata, Willis ha osservato: "Quando la mente di un meccanico è occupata con l'espediente di una macchina, deve aspettare che, nel mezzo delle sue meditazioni, si presenti alla sua mente una combinazione felice che può rispondere al suo scopo." Ha azzardato l'opinione che in questa fase del processo di progettazione "i movimenti della macchina sono l'oggetto principale della contemplazione, piuttosto che le forze applicate ad essa, o il lavoro che deve fare." Quindi era disposto ad adottare senza riserve il punto di vista di Ampère sulla cinematica e, se possibile, a rendere la scienza utile agli ingegneri affermando principi che potrebbero essere applicati senza dover inquadrare il problema in questione nel quadro dei sistemi di classificazione e descrizione che erano andati prima. Egli apprezzò il "celebrato sistema" di Lanz e Bétancourt come "un accordo meramente popolare, nonostante l'apparente semplicità scientifica dello schema". Rifiutò questo schema perché "non viene fatto alcun tentativo di sottoporre le mozioni a calcolo, o di ridurre queste leggi a formule generali, per il quale infatti il ​​sistema è totalmente inadatto."

Borgnis aveva fatto un lavoro migliore, pensò Willis, nel descrivere effettivamente le macchine, con i suoi "ordini" basati sulle funzioni degli elementi della macchina o dei meccanismi all'interno della macchina, ma ancora una volta non c'era alcun mezzo suggerito per indagare sistematicamente la cinematica dei meccanismi.

Sebbene Willis iniziasse il suo trattato con un'altra "tavola sinottica delle combinazioni elementari del meccanismo puro", il suo punto di vista si spostò rapidamente dalla descrizione all'analisi. Era coerente nella sua ricerca di metodi analitici per il "meccanismo puro", evitando qualsiasi escursione nel regno delle forze e delle velocità assolute. Ha afferrato l'importante concetto di spostamento relativo degli elementi della macchina e ha basato il suo trattamento sulle "proporzioni e relazioni tra le velocità e le direzioni dei pezzi, e non sui loro movimenti effettivi e separati". [72]

Non c'è da meravigliarsi che non sia riuscito a sviluppare le "formule" che consentirebbero allo studente di determinare "tutte le forme e le disposizioni applicabili allo scopo desiderato" - che non ha presentato un approccio razionale alla sintesi. Ben oltre un secolo dopo, stiamo ancora rosicchiando i margini del problema. Willis, tuttavia, ha offerto al lettore attento uno sguardo sul più potente strumento di sintesi cinematica che sia stato ancora ideato, vale a dire l'analisi cinematica, in cui l'argomento è limitato agli spostamenti relativi di punti sui collegamenti di un meccanismo, e attraverso il quale il progettista può cogliere la natura dei mezzi a sua disposizione per la soluzione di qualsiasi problema particolare.

Come rimarcato da Reuleaux una generazione dopo, c'era molto nel libro del professor Willis che era sbagliato, ma era un'opera originale e ponderata che si allontanò nello spirito, se non sempre nel metodo, dai suoi predecessori. Principi di meccanismo era un punto di riferimento importante lungo la strada verso una disciplina razionale della cinematica delle macchine.

Un ingegnere fenomenale del XIX secolo fu il professore scozzese di ingegneria civile all'Università di Glasgow, William John MacQuorn Rankine. Sebbene frequentasse l'Università da soli 17 anni - morì all'età di 52 anni, nel 1872 - pubblicò in quel periodo quattro voluminosi manuali su argomenti così diversi come l'ingegneria civile, la costruzione navale, la termodinamica e le macchine e i mulini. lavoro, oltre a letteralmente centinaia di articoli, articoli e note per riviste scientifiche e stampa tecnica. Dotato di un'energia apparentemente sconfinata, ha trovato il tempo dagli studi per comandare un battaglione di volontari fucilieri e per comporre e cantare canzoni comiche e patriottiche. I suoi manuali, spesso usati come libri di testo, ebbero un'ampia diffusione e ebbero molte edizioni. Il lavoro di Rankine ha avuto un profondo effetto sulla pratica dell'ingegneria stabilendo principi in una forma che potesse essere compresa da persone che erano costernate dal trattamento solitamente trovato nelle riviste dotte.

Quando il libro di Rankine intitolato Un manuale di macchine e mulini è stato pubblicato nel 1869 ed è stato accuratamente caratterizzato da un revisore come "si occupa del i principi di macchinari e mulini, e come tale è del tutto distinto da [altre opere sullo stesso argomento] che trattano più delle applicazioni pratiche di tali principi che dei principi stessi." [73]

[73] Ingegneria, Londra, 13 agosto 1869, vol. 8, pag. 111.

Rankine ha preso in prestito ciò che sembrava utile da Willis Principi di meccanismo e da altre fonti. Il suo trattamento della cinematica non era così strettamente ragionato come i successivi trattati di Reuleaux e Kennedy, che verranno considerati in seguito. Rankine, tuttavia, mostrò per la prima volta l'utilità dei centri istantanei nell'analisi della velocità, sebbene facesse uso solo dei centri istantanei che implicavano il collegamento fisso di un collegamento. Come altri prima di lui, considerava il collegamento fisso di un meccanismo come qualcosa di ben diverso dai collegamenti mobili, e non percepiva le possibilità aperte dalla determinazione del centro istantaneo di due collegamenti mobili.

Molti altri libri che trattavano di meccanismi furono pubblicati durante la metà del terzo del secolo, ma nessuno di essi ebbe un'influenza visibile sull'avanzamento delle idee cinematiche. [74] Il centro delle indagini si era spostato negli anni 1860 dalla Francia alla Germania. Solo da individui sparsi in Inghilterra, Italia e Francia c'era una certa insofferenza per la ben consolidata e generale comprensione dell'arte della costruzione di macchine.

[74] Molti di questi libri sono citati da Reuleaux, operazione. cit. (nota 68), pp. 12-16.

In Germania, invece, c'è stata un'ondata di attività industriale che ha attirato alcuni uomini molto abili ai problemi di come le macchine dovrebbero essere costruite. Tra i primi ci fu Ferdinand Redtenbacher (1809-1863), professore di ingegneria meccanica nella scuola politecnica di Karlsruhe, non lontano da Heidelberg. Redtenbacher, sebbene disperasse della possibilità di trovare un "vero sistema su cui basare lo studio dei meccanismi", fu tuttavia un fattore nello sviluppo di un tale sistema. Ha avuto il giovane Franz Reuleaux nelle sue classi per due anni, dal 1850. Durante quel periodo la presenza imponente dell'uomo più anziano, la sua capacità di conferenziere e la sua insofferenza contagiosa con l'ordine esistente hanno influenzato Reuleaux a seguire le tracce dello studioso che lo hanno portato all'eminenza come autorità di prim'ordine. [75]

[75] Cfr. Carl Weihe, "Franz Reuleaux und die Grundlagen seiner Kinematik," Deutsches Museum, Monaco di Baviera, Abhandlung und Berichte, 1942, p. 2 Friedrich Klem, Technik: Eine Geschichte ihrer Probleme, Friburgo e Monaco, Verlag Karl Alber, 1954, tradotto da Dorothea W. Singer as Una storia della tecnologia occidentale, New York, I figli di Charles Scribner, 1959, p. 317.

Prima di compiere 25 anni Franz Reuleaux pubblicò, in collaborazione con un compagno di classe, un libro di testo il cui titolo tradotto sarebbe Lezioni costruttive per l'officina meccanica. [76] I suoi diversi anni in bottega, prima e dopo essere passati sotto l'influenza di Redtenbacher, hanno dato alle sue opere un sapore pratico, semplice e diretto. Secondo un osservatore, il libro di Reuleaux mostrava "il riconoscimento delle affermazioni della pratica come gli inglesi generalmente non si associano agli scritti di un professore scientifico tedesco". [77]

[76] Vedi Weihe, operazione. cit. (nota 75), p. 3 Hans Zopke, "Il professor Franz Reuleaux," Rivista di Cassier, dicembre 1896, vol. 11, pp. 133-139 Transazioni dell'American Society of Mechanical Engineers, 1904-1905, vol. 26, pp. 813-817.

[77] Ingegneria, Londra, 8 settembre 1876, vol. 22, pag. 197.

Le idee originali di Reuleaux sulla cinematica, che sono responsabili del modo in cui oggi guardiamo ai meccanismi, erano sufficientemente formate nel 1864 perché lui potesse parlarne. [78] A partire dal 1871, pubblicò a puntate le sue scoperte nella pubblicazione della Verein zur Beförderung des Gewerbefleisses in Preussen (Società per il progresso dell'industria in Prussia), di cui era editore. Nel 1875 questi articoli furono raccolti nel libro che stabilì la sua fama:Cinematica teorica. [79]

[78] A. E. Richard de Jonge, "Cosa c'è di sbagliato in cinematica e meccanismi?" Industria meccanica, aprile 1942, vol. 64, pp. 273-278 (i commenti su questo documento sono in Industria meccanica, ottobre 1942, vol. 64, pp. 744-751) Zopke, operazione. cit. (nota 76), pag. 135.

[79] Reuleaux, operazione. cit. (nota 68). Questo non fu l'ultimo dei libri di Reuleaux. La sua trilogia sulla cinematica e la progettazione delle macchine è discussa da De Jonge, operazione. cit. (nota 78).

Nell'introduzione di questo libro, Reuleaux ha scritto:

Nello sviluppo di ogni scienza esatta, la sua sostanza avendo
cresciuto sufficientemente da rendere possibile la generalizzazione, c'è un tempo
quando una serie di cambiamenti lo portano in chiarezza. Questa volta ha
sicuramente arrivato per la scienza della cinematica. Il numero di
meccanismi è cresciuto quasi a dismisura, e il numero di modi
in cui sono applicati non meno. È diventato assolutamente
impossibile ancora tenere il filo che può portare in qualsiasi modo
attraverso questo labirinto con i metodi esistenti. [80]

[80] Reuleaux, operazione. cit. (nota 68), pag. 23.

La fiducia di Reuleaux che sarebbe stata la sua opera a mettere ordine nella confusione era ben fondata. Il suo libro era già stato tradotto in italiano ed era in corso di traduzione in francese quando, solo un anno dopo la sua pubblicazione, fu presentato dal Prof. Alexander B.W. Kennedy in traduzione inglese. [81]

Il libro è stato recensito con entusiasmo dal settimanale londinese Ingegneria, [82] e ne è stato dato un lungo preavviso dal giornale rivale, L'ingegnere. L'editore di L'ingegnere pensava che il meccanico avrebbe trovato in esso molte nuove idee, che gli sarebbe stato "insegnato a rilevare somiglianze fino a quel momento nascoste e che avrebbe dovuto separarsi - a malincuore, forse - da molte delle sue vecchie nozioni". "Ma", aggiunse l'editore con notevole giustizia , "che egli [il meccanico] riconoscerebbe improvvisamente nella "notazione cinematica", "analisi" e "sintesi" del professor Reuleaux, la mancanza a lungo sentita della sua esistenza professionale a cui non crediamo per un momento." [83] In effetti, le idee fresche e taglienti di Reuleaux erano alquanto offuscate da una presentazione lunga (600 pagine) e la sua notazione cinematica, che richiedeva un altro tentativo di classificazione, non semplificava la presentazione di idee radicalmente nuove. [84]

[82] Ingegneria, loc. cit. (nota 77).

[83] L'ingegnere, Londra, 30 marzo e 13 aprile 1877, vol. 43, pp. 211-212, 247-248.

[84] È forse significativo che il primo articolo della First Conference on Mechanisms alla Purdue University sia stato "Mechanisms and Their Classification" di Allen S. Hall, che è apparso in Progettazione della macchina, dicembre 1953, vol. 25, pp. 174-180. Il posto della classificazione nella sintesi cinematica è suggerito in "Trends in Kinematics of Mechanisms" di Ferdinand Freudenstein. Recensioni di meccanica applicata, settembre 1959, vol. 12, pp. 587-590.

Figura 31.-Alexander Blackie William Kennedy (1847-1928), traduttore di Reuleaux' Cinematica teorica e scopritore della "Legge dei tre centri" di Kennedy Verbale degli Atti dell'Istituto del Genio Civile (1907, vol. 167, frontespizio).

Tuttavia, nessun autore precedente aveva visto così chiaramente il problema dell'analisi cinematica o aveva introdotto così tanto di fresco, nuovo e di valore duraturo.

Reuleaux è stato il primo ad affermare il concetto di coppia con il suo concetto di espansione delle coppie che è stato in grado di mostrare somiglianze in meccanismi che non avevano alcuna relazione apparente. Fu il primo a riconoscere che il collegamento fisso di un meccanismo era cinematicamente lo stesso dei collegamenti mobili. Questo lo portò all'importante nozione di inversione dei collegamenti, fissando successivamente i vari collegamenti e cambiando così la funzione del meccanismo. Dedicò 40 pagine a mostrare, con evidente gioia, l'identità cinematica di un design dopo l'altro di motori rotativi a vapore, demolendo per sempre le affettuose speranze di inventori ingegnosi ma male informati che pensano che i miglioramenti e i progressi nella progettazione dei meccanismi consistano nella contorsione e complessità.

Anche il capitolo sulla sintesi era fresco, ma consisteva in una discussione, non in un sistema e Reuleaux ha sottolineato l'idea che ho menzionato sopra in relazione al libro di Willis, che la sintesi avrà successo in proporzione alla comprensione e all'apprezzamento dell'analisi da parte del progettista .Reuleaux ha cercato di mettere il progettista sulla buona strada mostrandogli chiaramente " l'essenziale semplicità dei mezzi con cui dobbiamo lavorare" e dimostrandogli " che le tante cose che devono essere fatte si possono fare con pochi mezzi, e che i principi che stanno alla base di tutti loro stanno chiaramente davanti a noi." [85]

[85] Reuleaux, operazione. cit. (nota 68), pag. 582.

Toccò a Sir Alexander Blackie William Kennedy (1847-1928) e Robert Henry Smith (1852-1916) aggiungere all'opera di Reuleaux gli elementi che avrebbero dato all'analisi cinematica essenzialmente la sua forma moderna.

Kennedy, il traduttore del libro di Reuleaux, divenne professore di ingegneria all'University College di Londra nel 1874 e alla fine fu presidente sia dell'Institution of Mechanical Engineers che dell'Institution of Civil Engineers. Smith, che aveva insegnato all'Università imperiale del Giappone, era professore di ingegneria al Mason College, ora parte dell'Università di Birmingham, in Inghilterra.

Mentre Reuleaux aveva usato i centri istantanei quasi esclusivamente per la costruzione di centrodi (percorsi di posizioni successive di un centro istantaneo), il professor Kennedy riconobbe che i centri istantanei potevano essere usati nell'analisi della velocità. Il suo libro, Meccanica dei macchinari, è stato pubblicato nel 1886 ("in parte per pressione del lavoro e in parte per cattiva salute, questo libro appare solo ora". In esso sviluppò la legge dei tre centri, ora nota come teorema di Kennedy. Ha notato che la sua legge dei tre centri "è stata data per la prima volta, credo, da Aronhold, sebbene la sua precedente pubblicazione mi fosse sconosciuta fino ad alcuni anni dopo che l'avevo data nelle mie conferenze". [86] In effetti, la legge era stata pubblicata di Siegfried Heinrich Aronhold (1819-1884) nel suo "Outline of Kinematic Geometry", che apparve nel 1872 insieme alla serie di Reuleaux nella rivista che Reuleaux diresse. Apparentemente Reuleaux non ne percepì il significato particolare in quel momento. [87]

[86] Alexander B.W. Kennedy, La meccanica dei macchinari, ed. 3, Londra, 1898, pp. vii, x.

[87] Siegfried Heinrich Aronhold, "Schema di geometria cinematica"," Verein zur Beförderung des Gewerbefleisses a Preussen, 1872, vol. 51, pp. 129-155. Il teorema di Kennedy è alle pp. 137-138.

Figura 32.-Robert Henry Smith (1852-1916), creatore di poligoni di velocità e accelerazione per l'analisi cinematica. Foto per gentile concessione del Bibliotecario, Biblioteca di riferimento di Birmingham, Inghilterra.

Kennedy, dopo aver individuato i centri istantanei, determinò le velocità mediante il calcolo e le accelerazioni mediante la differenziazione grafica delle velocità, e notò nella sua prefazione che non era stato in grado, per una serie di ragioni, di utilizzare nel suo libro il lavoro recente di Smith. Almeno il professor Kennedy era a conoscenza delle idee sorprendentemente avanzate di Smith, che sembrano essere state generalmente ignorate sia dagli americani che dagli inglesi.

Il professor Smith, in un documento presentato alla Royal Society di Edimburgo nel 1885, enunciava chiaramente le idee ei metodi per la costruzione dei diagrammi di velocità e accelerazione dei collegamenti. [88] Per la prima volta sono state presentate "immagini" di velocità e accelerazione dei collegamenti (fig. 33). È un peccato che alle idee di Smith sia stato permesso di languire per così tanto tempo.

[88] Robert H. Smith, "Una nuova analisi grafica della cinematica dei meccanismi", Transazioni della Royal Society di Edimburgo, 1882-1885, vol. 32, pp. 507-517 e tav. 82. Smith ha usato questo articolo come base per un capitolo della sua La grafica o l'arte di calcolare disegnando linee, Londra, 1889, pp. 144-162. In una nota a piè di pagina del suo articolo, Smith ha accreditato Fleeming Jenkin (1833-1885) per aver suggerito il termine "immagine". Dopo aver scartato come "praticamente inutile" la differenziazione grafica di Kennedy, Smith si è lamentato di aver "non trovato alcun uso pratico" per il "metodo dei centroidi" di Reuleaux, più propriamente chiamati axoids." Tali affermazioni non sono state calcolate per incoraggiare Kennedy e Reuleaux a pubblicizzare la fama di Smith, tuttavia, non ho trovato alcuna indicazione che nessuno dei due si sia offeso per le critiche. I diagrammi di velocità e accelerazione di Smith furono inclusi (apparentemente imbalsamati, per quanto riguardavano gli ingegneri americani) in Enciclopedia Britannica, ed. 11, 1910, vol. 17, pp. 1008-1009.

Figura 33.-L'immagine della velocità di Smith (le due figure in alto) e i suoi diagrammi di velocità, meccanismo e accelerazione, 1885. L'immagine del collegamento BACD è mostrata come figura bacd. Le linee papà, pb, pc, e pd sono vettori di velocità. Questo metodo analitico nuovo, originale e potente non è stato generalmente adottato nelle scuole inglesi o americane fino a quasi 50 anni dopo il suo inizio. A partire dal Transazioni della Royal Society di Edimburgo (1882-1885, vol. 32, tav. 82).

Nel 1885 erano stati forgiati quasi tutti gli strumenti per l'analisi cinematica moderna. Prima di discutere i successivi sviluppi dell'analisi e della sintesi, tuttavia, sarà utile indagare su cosa stesse facendo il meccanico, progettista e costruttore di macchine, mentre tutto questo sforzo intellettuale veniva speso.

Meccanici e Meccanismi

Mentre il processo induttivo di riconoscimento e di affermazione dei veri principi della cinematica dei meccanismi procedeva attraverso tre generazioni di studiosi francesi, inglesi e infine tedeschi, l'effettiva progettazione dei meccanismi procedeva con scarso riguardo per ciò che gli studiosi facevano e dicevano.

Dopo la dimostrazione di Boulton e Watt che i grandi meccanismi possono essere lavorati con una precisione sufficiente per essere utili, i costruttori di utensili inglesi Maudslay, Roberts, Clement, Nasmyth e Whitworth hanno sviluppato macchine utensili di dimensioni e verità crescenti. La progettazione di altri macchinari ha tenuto il passo con, a volte appena dietro, a volte appena davanti, la capacità e la capacità delle macchine utensili. In generale, c'era una crescente sofisticazione dei meccanismi che poteva essere spiegata solo da un aumento delle informazioni con cui il singolo progettista poteva partire.

Reuleaux ha sottolineato nel 1875 che il "progresso quasi febbrile fatto nelle regioni del lavoro tecnico" era "non una conseguenza di una maggiore capacità di azione intellettuale in gara, ma solo il perfezionamento e l'estensione degli strumenti con cui lavora l'intelletto". Questi strumenti , ha detto, "sono aumentati di numero proprio come quelli della moderna officina meccanica: gli uomini che li lavorano rimangono gli stessi." Reuleaux ha continuato dicendo che la teoria e la pratica della cinematica delle macchine avevano "condotto un'esistenza separata fianco a fianco". ." La ragione di questa incapacità di applicare la teoria alla pratica, e viceversa, deve essere ricercata nei difetti della teoria, pensò, perché "i meccanismi stessi sono stati tranquillamente sviluppati nella progettazione pratica delle macchine, per invenzione e miglioramento, a prescindere del fatto che sia stato loro accordato o meno un riconoscimento teorico diretto e appropriato." Ha sottolineato che le teorie non avevano finora "fornito alcun nuovo meccanismo ismi." [89]

[89] Reuleaux, operazione. cit. (nota 68), pag. 8.

È ragionevole, quindi, chiedersi cosa sia stato responsabile della comparsa di nuovi meccanismi, e poi vedere che tipo di meccanismi hanno avuto origine in questo periodo.

Appare subito evidente a un progettista che il progresso dei meccanismi è avvenuto attraverso la diffusione della conoscenza di ciò che era già stato fatto ma i designer del secolo scorso non avevano né il tempo né i mezzi per visitare costantemente altre botteghe, vicine e lontane, per osservare e studiare gli ultimi sviluppi. Nell'Ottocento, come oggi, la parola doveva essere sparsa principalmente dalla pagina stampata.

La carta di Hachette (fig. 28) aveva stabilito il modello per la visualizzazione di congegni meccanici nelle riviste pratiche e nel gran numero di dizionari meccanici che furono compilati per soddisfare un'apparente richiesta di tali informazioni. È un po' sorprendente, tuttavia, scoprire quanto fossero persistenti alcune delle idee di Hachette che potevano provenire solo dallo strato superficiale più alto del suo cranio. Vedi, per esempio, il suo "traghetto ancorato" (fig. 34). Questo dispositivo, impiegato da Hachette per mostrare la conversione del movimento rettilineo continuo in un movimento circolare alternato, è apparso in una pubblicazione dopo l'altra per tutto il XIX secolo. Ancora nel 1903 il traghetto era ancora ancorato a Hiscox's Movimenti meccanici, sebbene la marea fosse cambiata (fig. 35). [90]

[90] Gardner D. Hiscox, ed., Movimenti meccanici, ed. 10, New York, 1903, pag. 151. Il traghetto non compare nell'edizione del 1917.

Figura 34.-Traghetto di Hachette del 1808, una "macchina" per convertire il moto rettilineo continuo in moto circolare alternato. Da Phillipe Louis Lanz e Augustin de Bétancourt, Essai sur la composizione delle macchine (Parigi, 1808, tav. 2).

Figura 35.-Traghetto da Gardner D. Hiscox, ed., Movimenti meccanici (ed. 10, New York, 1903, p. 151).

Durante l'ascesa del movimento Lyceum - o istituto dei lavoratori - nel 1820, Jacob Bigelow, professore di scienze applicate all'Università di Harvard a Rumford, tenne le sue popolari conferenze sugli "Elements of Technology" davanti al pubblico di Boston. Nel preparare la sua conferenza sugli elementi del macchinario, Bigelow usò come sue autorità Hachette, Lanz e Bétancourt, e il dizionario meccanico di Olinthus Gregory, un'opera inglese in cui fu copiato lo schema di classificazione di Hachette e riprodotto il suo grafico. [91]

[91] Jacob Bigelow, Elementi di tecnologia, ed. 2, Boston, 1831, pp. 231-256 Olinto Gregorio, Un trattato di meccanica, 3 voll., ed. 3, Londra, 1815.

Una traduzione del lavoro di Lanz e Bétancourt [92] sotto il titolo Saggio analitico sulla costruzione di macchine, fu pubblicato intorno al 1820 a Londra da Rudolph Ackermann (da cui prese il nome il collegamento dello sterzo Ackermann), e la loro carta sinottica fu ristampata di nuovo nel 1822 a Durham. [93] Negli Stati Uniti, Dizionario delle macchine di Appleton [94] (1851) adottò lo stesso sistema e utilizzò le stesse cifre. Apparentemente l'incisore del legno ha tracciato direttamente sul suo blocco le figure da una delle ristampe della carta di Lanz e Bétancourt perché le figure sono in ogni caso esatte immagini speculari degli originali.

[92] Rudolf Ackermann, Saggio analitico sulla costruzione di macchine, Londra, 1820 circa, traduzione di Lanz e Bétancourt, operazione. cit. (nota 64).

[93] Thomas Fenwick, Saggi sulla meccanica pratica, ed. 3, Durham, Inghilterra, 1822.

[94] Dizionario di macchine, meccanica, motore-lavoro e ingegneria di Appleton, 2 voll., New York, 1851 ("Movimento").

Nel Dizionario di ingegneria [95] (Londra, 1873), le figure furono ridisegnate e dozzine di meccanismi furono aggiunti al repertorio di moti meccanici il risultato fu un discreto catalogo di idee sonore. Il traghetto, tuttavia, tirava ancora il cavo dell'ancora. [[96] Dizionario meccanico americano di Knight, [97] un classico di informazioni dettagliate illustrate compilato da un esaminatore di brevetti degli Stati Uniti, conteneva ben oltre 10.000 figure finemente dettagliate di vari tipi di congegni meccanici. Knight non aveva una sezione separata sui meccanismi, ma c'era poco bisogno di uno della varietà Hachette, perché tutto il suo dizionario era un enorme e affascinante compendio di idee da archiviare nella mente sintetica. Uno dei motivi della popolarità e dell'utilità delle varie opere pittoriche era la peculiare capacità di un'incisione su legno o acciaio di trasmettere informazioni meccaniche precise, un vantaggio non posseduto dai moderni processi di mezzitoni.

[95] E. F. e N. Spon, Dizionario di ingegneria, Londra 1873, pp. 2421-2452.

[97] Edward H. Knight, Dizionario meccanico americano di Knight, 3 voll., New York 1874-1876.

Figura 36.-meccanismi tipici di E. F. e N. Spon, Dizionario di ingegneria (Londra, 1873, pp. 2426, 2478).

Molte riviste brevettuali e altri periodici meccanici riguardanti la meccanica erano disponibili in inglese dall'inizio del XIX secolo, ma pochi di loro trovarono la loro strada nelle mani dei meccanici americani fino a dopo il 1820. Oliver Evans (1755-1819) aveva molto da dire sulle "difficoltà in cui la meccanica inventiva ha lavorato per mancanza di documenti pubblicati di ciò che li aveva preceduti e per opere di riferimento per aiutare il principiante". [98] Nel 1817 il Recensione nordamericana ha anche sottolineato la scarsità di libri di ingegneria in America. [99]

[98] George Escol Sellers in macchinista americano, 12 luglio 1884, vol. 7, pag. 3.

[99] Rivista nordamericana e diario vario, 1819, nuova ser., vol. 8, pp. 13-15, 25.

Il Scientifico americano, apparso nel 1845 come rivista brevettuale edita dal promotore del brevetto Rufus Porter, portava quasi dall'inizio una colonna o giù di lì intitolata "Movimenti meccanici", in cui uno o due meccanismi - presi in prestito da un'opera inglese che aveva preso in prestito da un'opera francese — sono stati illustrati e spiegati. Il Artigiano americano iniziò una serie simile nel 1864 e nel 1868 pubblicò una raccolta della serie come Cinquecentosette movimenti meccanici, "abbracciando tutti quelli che sono più importanti in dinamica, idraulica, idrostatica, pneumatica, motori a vapore . e macchinari vari." [100] Questa raccolta ha attraversato molte edizioni ed è stata ripresa l'ultima volta nel 1943 con il titolo Un manuale di movimenti meccanici. Questa edizione del 1943 includeva fotografie di modelli cinematici. [101]

[100] Henry T. Brown, ed., Cinquecentosette movimenti meccanici, New York, 1868.

[101] Will M. Clark, Un manuale di movimenti meccanici, Garden City, New York, 1943.

Molti lettori conoscono già bene i tre volumi di Meccanismi ingegnosi per designer e inventori, [102] opera scaturita da un concorso, bandito da Macchinari (vol. 33, p. 405) nel 1927, in cui furono offerti sette premi per i sette migliori articoli su meccanismi ingegnosi inediti.

[102] Meccanismi ingegnosi per designer e inventori (vol. 1 e 2 a cura di F. D. Jones, vol. 3 a cura di H. L. Horton), New York, Industrial Press, 1930-1951.

C'era un'interessante classe di brevetti degli Stati Uniti chiamata "Movimenti meccanici" che comprendeva decine di brevetti rilasciati durante i decenni centrali del XIX secolo. Un campione di questi brevetti mostra che mentre alcuni erano per dispositivi utilizzati in macchine particolari, come un dispositivo a cricchetto per una macchina numeratrice, un indice di bloccaggio per macchine disfacimento e alcuni treni di ingranaggi, la grande maggioranza era per convertire il moto alternativo in rotatorio movimento. Anche un esame superficiale di questi brevetti rivela una spaventosa assenza di senso meccanico del suono, e molti di essi sembrano essere tentativi di "moto perpetuo", nonostante un'occasionale rinuncia a tale intento.

Tipico di molti di questi dispositivi brevettati era un collegamento per "moltiplicare" il moto di un volano, proposto nel 1841 da Charles Johnson di Amity, Illinois (fig. 37). "Non si pretende che ci sia un reale guadagno di potere", ha scritto il signor Johnson e probabilmente lo intendeva. Lo scopo dichiarato del suo collegamento era aumentare la velocità di un volano e quindi ridurne le dimensioni. [103]

[103] Brevetto U.S. 2295, 11 ottobre 1841.

Figura 37.-Il "movimento di conversione" di Johnson, 1841. Il collegamento fa sì che il volano esegua due giri per ogni corsa doppia dell'asta del pistone del motore B. Dal brevetto U.S. 2295, 11 ottobre 1841.

Un inglese che qualche anno prima aveva inventato un "nuovo movimento" aveva affermato che il suo dispositivo avrebbe sostituito la "manovella ordinaria nei motori a vapore", il raggio, il movimento parallelo e il "volano esterno", avrebbero ridotto l'attrito, neutralizzato "tutta la potenza contesa in più" e avrebbero lasciato niente da fare per il pistone ", ma il lavoro che si intendeva fare."

Un corrispondente del Repertorio delle invenzioni brevettate ha fatto un breve lavoro su questo dispositivo: "Non c'è quasi un'affermazione che possa essere supportata da prove", ha scritto, "e la maggior parte di queste sono evidenti errori". tutto così stupido, da non percepire di essere un volano", e ha concluso con l'affermazione: "In breve, l'intera produzione manifesta una grave ignoranza sia dei macchinari, se il titolare del brevetto credesse davvero a ciò che affermava, sia dell'umanità, se lo credesse. no." [104]

[104] Repertorio delle invenzioni brevettate, ser. 3, ottobre 1828, vol. 7, pp. 196-200, e dicembre 1828, vol. 7, pp. 357-361.

Sebbene molti dei meccanismi per i quali sono stati registrati i brevetti siano stati progettati da persone che non avrebbero fatto uso dei principi coinvolti anche se tali principi avrebbero potuto essere dichiarati chiaramente in quel momento, è un fatto deplorevole che i meccanismi senza valore spesso hanno avuto lo stesso spazio come quelle valide nelle riviste brevettuali, e obiezioni come quella di cui sopra erano poco frequenti. Le informazioni oblique così trasmesse al giovane meccanico, che stava appena accumulando il suo primo repertorio cinematico, erano a volte tristemente fuorvianti.

Anche da questo sommario profilo della letteratura sull'argomento, dovrebbe essere abbastanza evidente che c'è stata a disposizione del meccanico un'enorme quantità di informazioni sui collegamenti meccanici e altri dispositivi. Qualunque cosa si possa pensare della qualità della letteratura, essa ha indubbiamente avuto un'influenza non solo nel fornire informazioni ai progettisti, ma nel formare una tradizione su come si dovrebbe fornire lo sfondo che consentirà alla mente di assemblare e sintetizzare il meccanismo necessario per un dato scopo. [105]

[105] Alcuni cataloghi aggiuntivi di "movimenti meccanici" sono elencati nei riferimenti selezionati alla fine di questo articolo.

Alcuni dei meccanismi a cui sono stati dati nomi, come il collegamento rettilineo di Watt e la fermata di Ginevra, sono apparsi in un libro di testo dopo l'altro. La loro unica scusa per essere sembra essere che gli autori debbano includerli o rischiare la censura dei colleghi. Tali meccanismi sono certamente più interessanti per un lettore, quando ha un'idea di cosa ha a che fare il nome con il meccanismo e chi lo ha originato. Uno di questi meccanismi è il collegamento di trascinamento.

Dopo aver appreso del collegamento di trascinamento (come fa la maggior parte degli studenti di ingegneria americani), mi sono chiesto per un po', e alla fine ho disperato di dare un senso al termine. Cosa, volevo sapere, veniva trascinato? Recentemente, in Nicholson's Meccanico operativo e macchinista britannico (1826), mi sono imbattuto nello schizzo qui riprodotto come figura 38. Questa figura, ha spiegato Mr.Nicholson (in vol. 1, p. 32) "rappresenta il collegamento di accoppiamento utilizzato dai signori Boulton e Watt nei loro motori a vapore portatili. UN, un robusto perno di ferro, sporgente da uno dei bracci del volano B D, una manovella collegata con l'albero C e E, un link per accoppiare il pin UN e la manovella D insieme, in modo che il moto possa essere comunicato all'albero C." Quindi il collegamento di trascinamento era in realtà un collegamento di un accoppiamento. Niente potrebbe essere più logico. Un meccanismo di collegamento di trascinamento ora ha senso per me.

Figura 38.-Accoppiamento drag link utilizzato sui motori portatili Boulton e Watt. Il collegamento E trascina un albero quando l'altro gira. Da John Nicholson, Il meccanico operativo e il macchinista britannico (Filadelfia, 1826, vol. I, tav. 5).

Direttamente collegati al giunto di trascinamento erano i brevetti di John Oldham (1779-1840), ingegnere irlandese ricordato soprattutto per il giunto che porta il suo nome (fig. 39). I suoi tre brevetti, che riguardavano varie forme di ruote a pale piumate per battelli a vapore, riguardavano collegamenti cinematicamente simili all'accoppiamento del collegamento di trascinamento, sebbene sia piuttosto improbabile che Oldham riconoscesse la somiglianza. Tuttavia, per il suo noto accoppiamento, che impiega un'inversione del meccanismo a tramaglio ellittico, non ho trovato prove di un brevetto. Probabilmente faceva parte dei macchinari che progettò per la tipografia della Bank of Ireland, di cui Oldham fu direttore per molti anni. "Mr. Oldham e il suo bel sistema" furono portati alla Banca d'Inghilterra nel 1836, dove Oldham rimase fino alla sua morte nel 1840. [106]

[106] I brevetti sulla ruota a pale di Oldham erano i brevetti britannici 4169 (10 ottobre 1817), 4429 (15 gennaio 1820) e 5445 (1 febbraio 1827). Robert Willis (operazione. cit. nota 21, p. 167) ha rilevato l'esistenza del giunto. I disegni o le descrizioni dei macchinari per le banconote pare non siano stati pubblicati anche se probabilmente esistono ancora negli archivi delle banche. La citazione è di Frederick G. Hall, La Banca d'Irlanda 1783-1946, Dublino, 1949. John Francis nel suo Storia della Banca d'Inghilterra (Londra, 1848, vol. 2, p. 232) scrisse: "Il nuovo macchinario per stampare le note, introdotto dal signor Oldham. merita una visita, ma sarebbe poco interessante delineare."

Figura 39.—Superiore, Accoppiamento Oldham originale costruito prima del 1840, utilizzando una croce (invece di un disco centrale), come abbozzato da Robert Willis nella copia personale del suo Principi di meccanismo (Londra, 1841, p. 167). Parte inferiore, accoppiamento Oldham come illustrato in Alexander B. W. Kennedy, Cinematica delle macchine, una traduzione di Franz Reuleaux' Cinematica teorica (Londra, 1876, pp. 315-316).

Il meccanismo di arresto di Ginevra (fig. 40) è stato correttamente descritto da Willis come un dispositivo per consentire meno di un giro completo della ruota con stella e quindi per impedire il sovraccaricamento della molla di un orologio. Si chiamava Ginevra stop perché era usato negli orologi Ginevra. Il meccanismo della ruota di Ginevra, che permette la rotazione completa della ruota a stella e che è frequentemente utilizzato per le trasmissioni intermittenti, è stato impropriamente chiamato arresto di Ginevra in un recente libro di testo probabilmente perché l'origine logica del termine era stata persa.

Figura 40.—Meccanismo di arresto di Ginevra utilizzato per la prima volta negli orologi di Ginevra per prevenire il sovraccarico. La stella B aveva una superficie convessa (g-f, tratteggiato) in modo che la ruota possa essere girata meno di un giro completo. Dopo Robert Willis, Principi di meccanismo (Londra, 1841, p. 266).

Il nome del giogo scozzese sembra essere di origine abbastanza recente, essendo il collegamento chiamato da uno scozzese nel 1869 "asta scorrevole a manovella e testa a fessura" (fig. 41). Suppongo che ora sia conosciuto come Scotch yoke perché, almeno in America, uno "Scotch" era una barra asolata che veniva fatta scivolare sotto un collare su una serie di strumenti di perforazione del pozzo per sostenerli mentre veniva aggiunta una sezione (fig. 42).

Figura 41.-Scotch giogo, descritto come una "manovella e asta scorrevole con testa a fessura". Da W. J. M. Rankine, Un manuale di macchine e mulini (ed. 6, Londra, 1887, p. 169).

Figura 42.-Un "scotch" che supporta il membro superiore di una serie di strumenti di perforazione del pozzo mentre viene aggiunta una sezione, 1876. Da Edward H. Knight, Dizionario meccanico americano di Knight (New York, 1876, p. 2057).

È stato sorprendente per me scoprire che il tirante dello sterzo Ackermann, utilizzato oggi sulla maggior parte delle automobili, è stato brevettato nel 1818 quando Detroit era ancora una città di frontiera. [107] Inoltre, l'uomo che ha preso il brevetto si è descritto come Rudolph Ackermann, editore e venditore di stampe. Pensavo di avere l'indizio necessario sull'origine del collegamento quando ho notato che la prima traduzione inglese del trattato di Lanz e Bétancourt era stata pubblicata da Ackermann, ma alla fine il collegamento si è rivelato più logico, anche se meno diretto. Ackermann (1764-1834), figlio di un carrozziere bavarese, aveva trascorso diversi anni a progettare carrozze per gentiluomini inglesi a Londra, dove si era stabilito. Una delle sue commissioni più importanti fu per la progettazione dell'auto funebre dell'ammiraglio Nelson nel 1805. Il tirante dello sterzo Ackermann non era in realtà un'invenzione di Ackermann, sebbene avesse ritirato il brevetto britannico a suo nome e promosso l'introduzione del carrello di cui il collegamento era una parte (fig. 43). Il vero inventore fu l'amico di Ackermann George Lankensperger di Monaco, carrozziere del re di Baviera. Il vantaggio di poter girare una carrozza in un'area ristretta senza pericolo di trasbordo fu subito evidente, e mentre c'era una forte opposizione da parte dei carrozzieri inglesi ad un'innovazione per la quale si doveva pagare un premio, l'invenzione presto "si fece strada da il proprio merito intrinseco", come aveva predetto Ackermann. [108]

[107] Brevetto britannico 4212, 27 gennaio 1818.

[108] Rudolf Ackermann, Osservazioni sugli assi mobili brevettati di Ackermann, Londra, 1819. È stato interessante per me notare un estratto dell'articolo di W. A. ​​Wolfe "Analytical Design of an Ackermann Steering Linkage" in Industria meccanica, settembre 1958, vol. 80, pag. 92.

Figura 43. Tiranteria dello sterzo Ackermann del 1818, attualmente utilizzata nelle automobili. Questo collegamento è stato inventato da George Lankensperger, carrozziere del re di Baviera. A partire dal Dinglers Polytechnisches Journal (1820, vol. 1, tav. 7).

Il meccanismo Whitworth a ritorno rapido (fig. 44) fu applicato per la prima volta a uno slotter, o sagomatore verticale, nel 1849, e fu esposto nel 1851 alla Great Exhibition di Londra. [109] I commenti di Willis sul meccanismo sono riprodotti nella figura 44. Spero che Sir Joseph Whitworth (1803-1887) venga ricordato per congegni meccanici più solidi di questo.

[109] Il meccanismo di ritorno rapido (British Patent 12907, 19 dicembre 1849) fu forse descritto pubblicamente per la prima volta in Charles Tomlinson, ed., Ciclopedia delle arti e delle manifatture utili, Londra, 1854, vol. 1, pag. cxliv.

Figura 44.-Meccanismo di ritorno rapido. Superiore, Prima rappresentazione del meccanismo di ritorno rapido brevettato da Whitworth nel 1849, da William Johnson, ed., La ciclopedia imperiale delle macchine (Glasgow, circa 1855, tav. 88). Mezzo, Schizzo di Robert Willis dalla sua copia di Principi di meccanismo (Londra, 1841, p. 264), che "mostra Whitworth sezionato in una forma più semplice", è tanto oscuro quanto la maggior parte dei tentativi successivi di spiegare questo meccanismo senza un diagramma schematico. Parte inferiore, Collegamento cinematicamente equivalente a quello di Whitworth, da Robert Willis, Principi di meccanismo (Londra, 1841, p. 264).

Meccanismi in America, 1875-1955

I college di ingegneria negli Stati Uniti si sono occupati fino alla fine degli anni '40 dell'estensione, del perfezionamento e dell'affinamento degli strumenti di analisi suggeriti da Willis, Rankine, Reuleaux, Kennedy e Smith. La pratica effettiva della sintesi cinematica è andata avanti a ritmo sostenuto, ma i progettisti spesso hanno rifiutato l'aiuto che i metodi analitici potevano dare loro e c'era poco scambio di idee tra studiosi e professionisti.

La capacità e la precisione delle macchine utensili sono state notevolmente migliorate durante questo periodo, sebbene, ad eccezione della rettificatrice senza centri, non siano apparsi nuovi tipi di utensili significativi. Le macchine realizzate con le macchine utensili aumentarono di complessità e, con l'introduzione di idee che rendevano economicamente fattibile la produzione in serie di prodotti meccanici complessi, vi fu un aumento accelerato della quantità. L'adozione di standard per tutti i tipi di componenti ha avuto anche un impatto importante sulla capacità di un progettista di produrre economicamente meccanismi che funzionassero molto vicino a come sperava.

Lo studio della cinematica è stato considerato per quasi 80 anni una parte necessaria della formazione dell'ingegnere meccanico, come dimostrano ampiamente le decine di libri di testo che sono stati pubblicati nel corso degli anni. Fino a poco tempo fa, tuttavia, si sarebbe cercato invano un lavoro originale in America nell'analisi o nella sintesi razionale dei meccanismi.

Uno dei primissimi libri di testo americani di cinematica fu il lavoro del 1883 di Charles W. MacCord (1836-1915), che era stato nominato professore di disegno meccanico allo Stevens Institute of Technology di Hoboken dopo aver servito John Ericsson, progettista del Tenere sotto controllo, come capo disegnatore durante la guerra civile. [110] Sulla base delle scoperte di Willis e Rankine, MacCord's Cinematica arrivò troppo presto per essere influenzato dai miglioramenti di Kennedy sul lavoro di Reuleaux.

[110] Una nota biografica e una bibliografia di MacCord compaiono in Morton Memorial: una storia dello Stevens Institute of Technology, Hoboken, 1905, pp. 219-222.

Quando la facoltà della Washington University di St. Louis introdusse nel 1885 un curriculum in "ingegneria dinamica", che rifletteva un'insoddisfazione per i rami tradizionali dell'ingegneria, la cinematica era una materia di alto livello ed era insegnata dall'università di Rankine. Macchinari e laminatoi. [111]

[111] Transazioni dell'American Society of Mechanical Engineers, 1885-1886, vol. 7, pag. 757.

Al Massachusetts Institute of Technology, Peter Schwamb, professore di progettazione di macchine, mise insieme nel 1885 una serie di note stampate sulla cinematica dei meccanismi, basate sui lavori di Reuleaux e Rankine. Da questi appunti è nato uno dei libri di testo americani più durevoli, pubblicato per la prima volta nel 1904. [112] Nella prima edizione di questo lavoro, l'accelerazione è stata menzionata solo una volta di sfuggita (a p. 4). Le velocità nei collegamenti sono state determinate dalle componenti ortogonali trasferite da un collegamento all'altro. I centri istantanei sono stati utilizzati solo per determinare le velocità di vari punti sullo stesso collegamento. I rapporti di velocità angolare sono stati frequentemente notati. Nella terza edizione, pubblicata nel 1921, furono definite le accelerazioni lineari e angolari, ma non furono fatte analisi di accelerazione. Le analisi di velocità sono state modificate senza cambiamenti essenziali. La quarta edizione (1930) è rimasta sostanzialmente invariata rispetto alla precedente. Il trattamento dell'analisi della velocità è stato migliorato nella quinta edizione (1938) ed è stata aggiunta l'analisi dell'accelerazione. Una sesta edizione, ulteriormente rivista dal Prof. V. L. Doughtie dell'Università del Texas, apparve nel 1947.

[112] Peter Schwamb e Allyne L. Merrill, Elementi del meccanismo, New York, 1904. Oltre al lavoro di Reuleaux e Rankine, gli autori hanno riconosciuto il loro uso delle pubblicazioni di Charles MacCord, Stillman W. Robinson, Thomas W. Goodeve e William C. Unwin. Per i titoli completi consultare l'elenco delle referenze selezionate.

Prima del 1900 erano stati pubblicati molti altri libri sui meccanismi e tutti seguivano l'uno o l'altro dei modelli dei loro predecessori. I professori Woods e Stahl, rispettivamente delle Università dell'Illinois e di Purdue, che hanno pubblicato il loro Meccanismo elementare nel 1885, hanno detto nella loro prefazione ciò che è stato detto da molti altri autori americani e ciò che avrebbe dovuto essere detto da molti altri. "Noi facciamo poche pretese sull'originalità dell'argomento", hanno scritto Woods e Stahl, "essendo stato fatto libero uso di tutta la materia disponibile sull'argomento. La nostra pretesa di considerazione si basa quasi interamente sul modo in cui l'argomento è stato presentato." Non contenti di questo disclaimer, hanno continuato: "C'è, infatti, pochissimo spazio per tale originalità, essendo il terreno quasi completamente coperto da scrittori precedenti." [113]

[113] Arthur T. Woods e Albert W. Stahl, Meccanismo elementare, New York, 1885.

La somiglianza e l'aridità dei libri di testo di cinematica in questo paese intorno al 1910 sono più sorprendenti. La generazione di scrittori di libri di testo che seguiva MacCord, Woods e Stahl, Barr di Cornell, Robinson di Ohio State e Schwamb e Merrill riuscì a spremere tutto il succo rimasto nell'argomento, e l'essiccazione e la sterilizzazione dei libri di testo erano quasi complete quando la mia generazione usava loro negli anni '30. La cinematica era allora, in più di una scuola, molto simile a come fu caratterizzata da un osservatore nel 1942 - "al pari di un intellettuale con la redazione meccanica". [114] Posso ricordare la mia ingenua convinzione che un libro di testo contenesse tutto ciò che si sapeva di il soggetto e io non ero disilluso della mia convinzione dal mio libro di testo o dal mio insegnante. Penso di rilevare in diversi libri recenti una trattazione fresca, meno definitiva e meno ordinata della cinematica dei meccanismi, ma consiglierei comunque a chiunque pensi di scrivere un libro di testo di prendersi del tempo per rivedere, con attenzione e di prima mano, non solo le copie da scrivania di libri che ha accumulato, ma una ventina o più di opere precedenti, che coprono almeno il secolo scorso. Tale studio dovrebbe portare a una migliore valutazione di ciò che costituisce un contributo alla conoscenza e di ciò che costituisce semplicemente l'eco di un altro cambiamento.

[114] Industria meccanica, ottobre 1942, vol. 64, pag. 745.

L'autore dell'articolo controverso apparso in Industria meccanica nel 1942 con il titolo "What is Wrong with Kinematics and Mechanisms?" fece diverse dichiarazioni che furono messe in discussione da vari lettori, ma le sue osservazioni sulla scarsità dei corsi universitari di cinematica e sul "fatto curioso" che i libri di testo "sono tutti stranamente simili nella loro incompletezza" è andato incontrastato ed è stato, infatti, abbastanza tempestivo. [115]

[115] De Jonge, operazione. cit. (nota 78).

Sembra che all'inizio degli anni '40 il trattamento generale in classe delle accelerazioni fosse a un livello ben al di sotto delle conoscenze esistenti sull'argomento, poiché in una serie di articoli di due insegnanti della Purdue l'attenzione è stata richiamata sulle gravi conseguenze degli errori nell'analisi dell'accelerazione causati omettendo il componente di Coriolis. [116] Questi autori stavano invertendo una tendenza che era stata data impulso da un articolo scritto nel 1920 da uno dei loro predecessori, Henry N. Bonis. L'articolo precedente, apparso su una rivista tecnica pratica e orgogliosa, ha dimostrato come l'accelerazione di un punto su un volano può essere determinata "senza l'uso dell'accelerazione fittizia di Coriolis". L'analisi dell'autore era abbastanza giusta , e ha chiuso il suo articolo con l'affermazione irreprensibile che "è meglio psicologicamente per lo studente e praticamente per l'ingegnere comprendere a fondo i fondamenti piuttosto che usare una formula complessa che può essere applicata erroneamente". Tuttavia, molti lettori leggono senza dubbio solo il paragrafo iniziale , annuirono saggiamente con la testa quando raggiunsero la parola "fittizio", che confermava la loro convinzione semiformata che qualsiasi cosa così astrusa come la componente di Coriolis non potesse avere attinenza con un problema pratico, e voltarono pagina alla sezione "nodi pratici". [117]

[116] A. S. Hall e E. S. Ault, "Come si può migliorare l'analisi dell'accelerazione", Progettazione della macchina, febbraio 1943, vol. 15, pp. 100-102, 162, 164 e marzo 1943, vol. 15, pp. 90-92, 168, 170. Vedi anche A. S. Hall, "Teaching Coriolis' Law", Journal of Engineering Education, giugno 1948, vol. 38, pp. 757-765.

[117] Henry N. Bonis, "La legge di Coriolis", macchinista americano, 18 novembre 1920, vol. 53, pp. 928-930. Vedere anche "Determinazioni di accelerazione" macchinista americano, 25 novembre e 2 dicembre 1920, vol. 53, pp. 977-981 e 1027-1029.

Meno di 20 anni fa si sarebbe potuto leggere Industria meccanica che "la macchina pratica non ha origine in formule matematiche né in bellissimi diagrammi vettoriali". Sebbene questa osservazione fosse in una lettera evocata da un articolo, e non fosse un riflesso della politica editoriale, era tuttavia rappresentativa di un elemento nella tradizione americana dell'ingegneria . L'inconscia arroganza che si manifesta in questa affermazione del credo del designer "pratico" sta cedendo il passo al riconoscimento del valore del lavoro accademico. Tuttavia, per timore che lo studioso sviluppi un'arroganza di altro tipo, è bene ascoltare l'autore della dichiarazione. "Un tecnigrafo è uno strumento utile", ha scritto. "Non sostituisce un disegnatore"." [118]

[118] Industria meccanica, ottobre 1942, vol. 64, pag. 746.

L'interesse scientifico per una materia è equamente rappresentato dagli articoli che vengono pubblicati nelle transazioni delle società professionali e, più recentemente, dagli articoli originali che compaiono su riviste specializzate. Dal 1900 al 1930 c'erano pochi articoli sui meccanismi e la maggior parte di quelli che apparivano riguardavano le descrizioni di nuovi "moti meccanici". Negli anni '30 il numero di articoli riportati in Indice di ingegneria aumentò nettamente, ma solo perché gli editori avevano cominciato a includere elenchi in lingua straniera.

C'è stato in Germania un filo di continuità nella cinematica dei meccanismi fin dai tempi di Reuleaux. Sebbene la maggior parte del lavoro abbia avuto a che fare con l'analisi, la stuzzicante questione di sintesi sollevata da Reuleaux nel suo lavoro non è mai stata ignorata. Gli sviluppi in Germania e altrove sono stati abilmente riesaminati da altri, [119] ed è qui solo da notare che due degli articoli tedeschi, pubblicati nel 1939 in Maschinenbau, sembrano essere state le scintille della conflagrazione che continua a crescere in estensione e intensità. Secondo i riassunti in Indice di ingegneria, R. Kraus, scrivendo sulla sintesi del meccanismo a doppia manovella, attirò il fuoco dal russo Z. S.Bloch, che nel 1940 discusse criticamente gli articoli di Kraus e procedette a dare lo schema della "corretta analisi del problema" e una soluzione numerica generale per la sintesi del "concatenamento a quattro barre". [120] Lavoro russo sui meccanismi, risalente a Chebyshev e seguendo la "Teoria della sintesi di Chebyshev" in cui vengono utilizzati metodi algebrici per determinare percorsi di minima deviazione da una data curva, è stata rivista anche altrove, [121] e non posso aggiungere nulla di valore.

[119] Grodzinski, Bottema, De Jonge e Hartenberg e Denavit. Per i titoli completi vedere l'elenco delle referenze selezionate.

[120] La mia fonte, come notato, è Indice di ingegneria. Gli articoli di Kraus sono riportati nel 1939 e quelli di Bloch nel 1940, entrambi nella sezione "Meccanismi".

[121] A. E. Richard de Jonge, "I russi sono avanti nell'analisi del meccanismo?" Progettazione della macchina, settembre 1951, vol. 23, pp. 127, 200-208 O. Bottema, "Lavori recenti sulla cinematica", Recensioni di meccanica applicata, aprile 1953, vol. 6, pp. 169-170.

Quando, dopo la seconda guerra mondiale, alcune delle possibilità di sintesi cinematica furono riconosciute negli Stati Uniti, alcuni insegnanti perspicaci fecero esplodere l'esca in una fiammata.

La prima pubblicazione degna di nota in questo paese sulla sintesi dei legami era pratica, ma nella concezione e nell'impresa fu un'impresa coraggiosa. In un libro di John A. Hrones e G. L. Nelson, Analisi del collegamento a quattro barre (1951), il meccanismo a manovella e bilanciere a quattro barre è stato analizzato meccanicamente in modo esaustivo e i risultati sono stati presentati graficamente. Questo lavoro è stato debolmente lodato da uno studioso olandese, O. Bottema, il quale ha osservato che la "teoria analitica complicata della curva a tre barre [sic] ha senza dubbio impedito all'ingegnere di usarla" e che ha continuato dicendo che "comprendiamo appieno la pubblicazione di un atlante di Hrones e Nelson contenente migliaia di traiettorie che devono essere molto utili in molti problemi di progettazione." [122] Tuttavia, gli autori hanno fornito ai progettisti uno strumento che potrebbe essere facilmente, quasi istantaneamente, compreso (fig. 45), e l'atlante ha goduto di ampia diffusione. [123] L'idea di un approccio geometrico alla sintesi è stata sfruttata da altri in pubblicazioni più recenti, [124] ed è probabile che appariranno molte più variazioni su questo tema.

[122] Bottema, operazione. cit. (nota 121).

[123] Nel 1851 Robert Willis aveva progettato una macchina generatrice di percorsi a punto di accoppiamento (fig. 46) che avrebbe potuto essere utilizzata per produrre un'opera simile a quella di Hrones e Nelson.

[124] R. S. Hartenberg e J. Denavit, "Progettazione del meccanismo sistematico" Progettazione della macchina, settembre 1954, vol. 26, pp. 167-175, e ottobre 1954, vol. 26, pp. 257-265 A. S. Hall, A. R. Holowenko e H. G. Laughlin, "Meccanismo a manovella a quattro barre", Novità di design, 15 settembre 1957, vol. 12, pp. 130-139, 1 ottobre 1957, vol. 12, pp. 145-154, e 15 ottobre 1957, vol. 12, pp. 132-141. Per un approccio nomografico, con particolare applicazione ai computer, si veda Antonin Svoboda, Meccanismi di calcolo e collegamenti, New York, 1948.

Figura 45. I percorsi di 11 punti sul collegamento dell'accoppiatore (orizzontale) vengono tracciati attraverso un ciclo. I trattini indicano intervalli di tempo uguali. Da John A. Hrones e G. L. Nelson, Analisi del collegamento a quattro barre (New York, 1951, p. 635).

Figura 46.-Macchina generatrice di percorso punto di accoppiamento per tiranteria a quattro barre. Questo dispositivo, costruito dal professor Willis come ausilio didattico per dimostrare i collegamenti rettilinei, potrebbe essere stato adattato per produrre una piastra come quella mostrata nella figura 45. Da Robert Willis, Un sistema di apparecchiature ad uso di docenti e sperimentatori . (Londra 1851, tav. 3).

La ricerca di soluzioni alla "teoria analitica complicata" dei collegamenti è stata stimolata dalla pubblicazione dell'"Approccio analitico alla progettazione dei meccanismi a quattro collegamenti" di Ferdinand Freudenstein nel 1954, [125] e un crescente interesse per il problema è indicato dalla vasta letteratura che è apparsa in gli ultimi cinque anni.

[125] Transazioni dell'American Society of Mechanical Engineers, 1954, vol. 76, pp. 483-492. Guarda anche Transazioni dell'American Society of Mechanical Engineers, 1955, vol. 77, pp. 853-861, e 1956, vol. 78, pp. 779-787.

Il ruolo proprio dei metodi razionali nella sintesi dei meccanismi non è ancora chiaro. "Mentre si può parlare di sintesi cinematica", hanno scritto due dei leader di oggi nel settore, "stiamo davvero parlando di una speranza per il futuro piuttosto che di una grande realtà del presente". [126] Quando l'attrezzatura mentale e l'entusiasmo degli studiosi che stanno dedicando il loro tempo ai problemi della sintesi cinematica, tuttavia, è difficile vedere quanto possano non essere prodotte nuove idee importanti.

[126] R. S. Hartenberg e J. Denavit, "Sintesi cinematica" Progettazione della macchina, 6 settembre 1956, vol. 28, pp. 101-105.

Una conferenza annuale sui meccanismi, sponsorizzata dalla Purdue University e Progettazione della macchina, è stato inaugurato nel 1953 ed ha riscontrato un vivace riscontro. Tra le altre manifestazioni di interesse attuale per i meccanismi, i contributi degli americani alle conferenze internazionali sui meccanismi riflettono il crescente riconoscimento del valore dell'indagine scientifica del tipo che difficilmente può sperare di produrre risultati immediatamente tangibili.

Mentre guardiamo al futuro, ci si può chiedere come si possa giustificare una visione lunga del passato. Mi sembra che sia insito nell'attività quasi febbrile del presente il pericolo di preoccuparsi così tanto della teoria operativa che gli obiettivi possono annebbiarsi e la sintesi (per dirla in modo meno elegante: il disegno) dei meccanismi non può mai del tutto venire a fuoco. Se uno non sa nulla del passato, mi chiedo come possa decidere con una certa sicurezza in quale direzione deve girare per affrontare il futuro.

Sono grato ai professori Richard S. Hartenberg e Allen S. Hall, Jr., per aver letto il manoscritto, fatto commenti utili e suggerito materiale che non avevo trovato. Gli errori però sono miei.

Riferimenti aggiuntivi

Il seguente elenco di materiale di riferimento aggiuntivo sulla cinematica può essere di aiuto ai lettori che desiderano fare ricerche indipendenti. Il materiale è elencato secondo i titoli delle sezioni nel testo del presente articolo.

PER DISEGNARE UNA LINEA DRITTA

KEMPE, A.B. Come disegnare una linea retta. Londra, 1877.

Contiene un'utile bibliografia. Ristampato in La quadratura del cerchio e altre monografie, New York, Chelsea Publishing Company, 1953.

Molta attenzione è stata data ai meccanismi in linea retta dai tempi di Kempe almeno una mezza dozzina di articoli sono apparsi negli Stati Uniti dal 1950, ma non ho studiato la letteratura pubblicata dopo il 1877.

STUDIOSI E MACCHINE

BECK, TEODORE. Beiträge zur Geschichte des Maschinenbaues. Berlino, 1899.

Recensioni di opere giovanili, come quelle di Leonardo a Vinci, Biringuccio, Besson, Zonca, ecc.

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

Contiene diverse centinaia di tavole di macchine finemente dettagliate.

LABOULAYE, CARLO. Traité de cinématique ou théorie des mécanismes. Parigi, 1861 (ed. 2).

Questo lavoro è stato citato spesso dai contemporanei di Laboulaye.

ROYAL SOCIETY DI LONDRA. Catalogo delle pubblicazioni scientifiche, 1800-1900, Indice degli autori. Londra, 1867-1902 e Cambridge, 1914-1925.

----. Catalogo delle pubblicazioni scientifiche, 1800-1900, indice per soggetti. Londra, 1909, vol. 2.

Questo indice per soggetto è stato avviato nel 1908 e nel 1914 erano stati pubblicati tre volumi (il terzo in due parti), tuttavia questo indice per soggetto non fu mai completato. Volume 2, intitolato Meccanica, ha circa 200 voci sotto "Collegamenti". È interessante notare che entrambi i cataloghi monumentali della Royal Society sono nati da un suggerimento fatto da Joseph Henry a una riunione della British Association a Glasgow nel 1855.

WEISBACH, GIULIO. La meccanica delle macchine di trasmissione, vol. 3, pt. 1 secondo. 2 di Meccanica dell'Ingegneria e dei Macchinari, tradotto da J.F. Klein. New York, 1890 (ed. 2).

MECCANISMI E MECCANICI

BARBER, THOMAS W. Quaderno degli schizzi dell'ingegnere. Londra, 1890 (ed. 2).

HERKIMER, HERBERT. Thesaurus illustrato dell'ingegnere. New York, 1952.

PERIODICI. Artizan, dal 1843 Rivista pratica per meccanici e ingegneri, dal 1841 Repertorio delle Arti e delle Manifatture, dal 1794 Il London Journal of Arts and Science di Newton, dal 1820. (I periodici precedenti hanno molte tavole di disegni di specifiche di brevetto.) L'ingegnere, 10 novembre 1933, vol. 156, pag. 463, e Ingegneria, 10 novembre 1933, vol. 136, pag. 525. (Recenti vedute inglesi che mettono in dubbio l'utilità della cinematica.)

TATA, TOMMASO. Elementi di meccanismo. Londra, 1851.

Contiene figure di Lanz e Bétancourt (1808).

WYLSON, JAMES. Guida dell'inventore meccanico. Londra, 1859.

Contiene figure di Henry Adcock, Pocket-Book degli ingegneri di Adcock, 1858.

MECCANISMI IN AMERICA, 1875-1955

ALBERT, CALVIN D. E ROGERS, F. D. Cinematica delle macchine. New York, 1931.

Contiene una bibliografia che include opere non menzionate nel presente documento.

BARR, JOHN H. Cinematica delle macchine. New York, 1899.

Un primo libro di testo. L'autore ha insegnato alla Cornell University.

BEGGS, JOSEPH S. Meccanismo. New York, 1955.

Contiene un'ampia e utile bibliografia.

BOTTEMA, O. "Lavori recenti sulla cinematica" Recensioni di meccanica applicata, aprile 1953, vol. 6, pp. 169-170.

CONFERENZA SUI MECCANISMI.

Questa conferenza è stata sponsorizzata dalla Purdue University e Progettazione della macchina. Le operazioni delle prime due conferenze sono apparse come sezioni speciali in Progettazione della macchina, dicembre 1953, vol. 25, pp. 173-220, dicembre 1954, vol. 26, pp. 187-236, e in ristampe raccolte. Gli atti della terza e quarta conferenza (maggio 1956 e ottobre 1957) sono apparsi in Progettazione della macchina per diversi mesi dopo ogni conferenza e in ristampe raccolte. Gli articoli della quinta conferenza (ottobre 1958) sono stati raccolti e prestampati per i partecipanti alla conferenza successivamente, tutti gli articoli sono apparsi in Progettazione della macchina. Sono disponibili ristampe e prestampa raccolte (maggio 1960) da Penton Publishing Company, Cleveland, Ohio.

DE JONGE, A.E. RICHARD. "Sintesi cinematica dei meccanismi" Industria meccanica, luglio 1940, vol. 62, pp. 537-542.

----. "Un breve resoconto della cinematica moderna" Transazioni dell'American Society of Mechanical Engineers, 1943, vol. 65, pp. 663-683.

GOODEVE, THOMAS M. Gli elementi del meccanismo. Londra, 1903.

GRODZINSKI, PAUL E MCEWEN, EWEN. "Meccanismi di collegamento nella cinematica moderna" Rivista e Atti dell'Istituto degli Ingegneri Meccanici, 1954, vol. 168, pp. 877-896.

Questo articolo ha suscitato una discussione interessante. È un peccato che il periodico di Grodzinski, Meccanismo, una bibliografia internazionale, pubblicato a Londra nel 1956-1957 e terminato poco dopo la sua morte, non è stato ripreso. I punti di vista incisivi e i saggi informativi di Grodzinski sono preziosi e interessanti.

HARTENBERG, R. S. "Numeri complessi e collegamenti a quattro barre" Progettazione della macchina, 20 marzo 1958, vol. 30, pp. 156-163.

Questo è un ottimo primer. L'autore spiega i numeri complessi nel suo solito modo lucido.

HARTENBERG, R. S. E DENAVIT, J. "Sintesi cinematica", Progettazione della macchina, 6 settembre 1956, vol. 28, pp. 101-105.

MACCORD, CARLO. Cinematica. New York, 1883.

ROBINSON, STILLMAN W. Principi di meccanismo. New York, 1896.

Un primo libro di testo. L'autore ha insegnato alla Ohio State University.

UNWIN, WILLIAM C. Gli elementi del design della macchina. New York, 1882 (ed. 4).

Un primo libro di testo. L'autore ha insegnato al Royal Indian Engineering College, in Inghilterra.


The Boulton e Paul "Partridge" (britannico): caccia monoposto interamente in metallo

Il Partridge è un trattore biplano di concezione ortodossa. Ha un singolo motore Jupiter VII sovralimentato.

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Creatore: sconosciuto. febbraio 1929.

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BOULTON PAUL DEFIANT

Il Boulton Paul Defiant fu progettato in risposta alla specifica del ministero dell'aria F9/35 del 26 giugno 1935 che richiedeva un caccia biposto con tutto il suo armamento concentrato in una torretta. All'epoca si credeva che, nell'evitare la scia di un aereo nemico, il fuoco da una torretta motorizzata sarebbe stato più preciso di quello fornito dai cannoni fissi in avanti. Cinque società hanno risposto alla specifica ma, per vari motivi, quattro si sono ritirate lasciando Boulton Paul come unico contendente.

Progettato da John Dudley North, il prototipo P82 (meno torretta) volò per la prima volta l'11 dicembre 1937, a quel punto fu chiamato Defiant. Un secondo prototipo era dotato di una torretta a quattro cannoni di tipo A basata su un design francese già autorizzato per l'uso sul bombardiere Overstrand di Boulton Paul, e questa versione con solo piccole modifiche divenne la produzione Defiant Mk1. La torretta era azionata elettroidraulicamente con un supporto meccanico e trasportava 4 mitragliatrici Browning .303, sparate elettricamente con punti di interruzione nell'anello della torretta che ne impedivano l'attivazione quando puntavano al disco dell'elica o al piano di coda. Mentre l'artigliere poteva bloccare la torretta in avanti e trasferire il controllo del fuoco al pilota, questo era raramente praticato date le restrizioni di elevazione in avanti e la mancanza di mirino del pilota.

Il Defiant entrò in servizio della RAF con il n. 264 Squadron nel dicembre 1939 e vide il combattimento per la prima volta nel maggio 1940 durante l'evacuazione di Dunkerque. Inizialmente ebbe successo con i combattenti della Luftwaffe che subirono perdite, ma un cambio di tattica nemica con attacchi dal basso o frontalmente vide presto Defiants perdere l'iniziativa. In seguito alla perdita da parte del 264 Squadrone di 7 aerei con 9 membri dell'equipaggio morti nei tre giorni dal 26 al 28 agosto 1940, il Defiant fu ritirato dal ruolo di caccia diurna. Tuttavia, quattro squadroni erano equipaggiati con l'aereo per compiti di caccia notturni, ed è opportuno che durante il "Blitz" del 1940-41 il Defiant distrusse più bombardieri nemici di qualsiasi altro tipo. Fu infine ritirato dal fronte nel 1942 e da allora in poi utilizzato per l'addestramento, il traino di bersagli, l'ECM e il salvataggio in mare aperto - molti aerei avevano le loro torrette rimosse. Il "Daffy", come era affettuosamente chiamato il Defiant, ha anche prestato servizio con la Royal Navy e le forze aeree di Australia, Canada e Polonia.

Sono state costruite un totale di 1.064 macchine. Un singolo sopravvissuto è in mostra al Museo della RAF e si sa che la Medway Aircraft Preservation Society ne sta ripristinando un secondo. L'aereo era un visitatore abituale della RAF Tangmere durante i primi anni '40 ed è stato riferito che in una di queste visite nell'aprile 1941, i Defiants dello squadrone n. 264 che operavano dalla stazione abbatterono un He111 al largo di Beachy Head.


Boulton e Paul P.11/ Tipo XXI - Storia

Inizialmente, i ritardi nella produzione fecero sì che i primi Defiants non entrassero in servizio nello squadrone della RAF fino al dicembre del 1939. Con molti piloti che ora si stavano abituando allo Spitfire e all'Hurricane che solo di recente erano stati consegnati agli squadroni, i primi scorci del Defiant da parte del i piloti hanno indicato che l'aereo avrebbe guardato a un buon futuro.

La portata del Defiant era ragionevolmente buona, più dello Spitfire ma non tanto quanto l'Hurricane. La velocità massima era un po' un problema, ma il suo principale svantaggio era che non aveva potenza di fuoco in avanti che si basava solo sulla torretta dorsale azionata idraulicamente.

Quando sono apparsi per la prima volta durante la battaglia di Francia, avevano l'elemento sorpresa quando attaccavano i bombardieri tedeschi. I tedeschi non avevano idea che gli inglesi avessero un aereo che potesse sparare contro di loro dal retro. Nei primi tempi, i Defiant ebbero molto successo, non solo contro i bombardieri, ma anche contro i Messerschmitt Me109 che furono colti alla sprovvista dalla torretta di fuoco del Defiant.

Ma una volta che i piloti della Luftwaffe hanno preso le misure, i giorni di gloria della Defiant erano finiti. Il Me109 ha mostrato la sua superiorità in velocità, anche il Bf110 doveva superare il Defiant che era ormai destinato al fallimento. Dovevano diventare trappole mortali per i loro equipaggi, incapaci di combattere i cani, e diventavano troppo lenti nell'allontanarsi dal nemico in arrivo. Molti piloti in seguito si sono lamentati del fatto che era anche un compito difficile uscire da un aereo in difficoltà, e molti hanno dovuto affondare con i loro aerei.

Molte perdite furono sostenute durante le ultime fasi della Battaglia di Francia e nelle prime fasi della Battaglia d'Inghilterra, che molti squadroni Defiant furono ritirati negli aeroporti occidentali e settentrionali lontano dalle principali aree di combattimento. Erano usati come combattenti notturni, ma ancora una volta non erano più adatti a questo ruolo. Molti equipaggi Defiant non tornarono e fu deciso che l'aereo sarebbe stato ritirato dal servizio operativo nel 1942.

Il primo prototipo Defiant è stato pilotato, meno la sua torretta, nell'agosto 1937. I piloti che hanno testato il prototipo hanno riportato una serie di guasti e questi sono stati corretti con il secondo prototipo che non ha trovato la sua strada in aria fino al maggio 1939.Con questo, la Defiant fu messa in produzione e divenne nota come Defiant I, e alimentata da un motore Rolls Royce Merlin III che era valutato a 1.030 CV a 16.250 piedi. La sua potenza di fuoco consisteva in quattro mitragliatrici Browning .303 nella torretta dorsale ad azionamento idraulico Boulton Paul A Mk IID rimovibile. I cannoni .303 erano alimentati a cinghia, tutti con 600 colpi di munizione e l'impianto idraulico faceva parte integrante della torretta stessa. La torretta stessa pesava 361 libbre (164 kg) e a questo si possono aggiungere 88 libbre (40 kg) per i quattro cannoni, 106 libbre (48 kg) per le munizioni e infine 35 libbre (16 kg) per l'attrezzatura per l'ossigeno e i mirini. Ciò ha portato il normale peso caricato della Defiant a 8.318 libbre (3.773 kg) * che era di circa 1657 libbre in più rispetto al peso caricato di un uragano Mk I e 274 libbre in più di un uragano Mk II e successivi. Lo Spitfire doveva pesare 6.409 libbre. La prima versione del Defiant con torretta dorsale volò il 30 luglio 1939.

Nell'ottobre 1939 ebbero luogo una serie di prove tra il Defiant e gli Hurricanes del 111 Squadron. I risultati furono che il Defiant certamente non poteva competere contro l'uragano, non poteva eguagliare le prestazioni o la manovrabilità e c'erano molti sentimenti contrastanti riguardo al fatto che potesse competere contro gli attuali caccia nemici. Ma l'Hurricane e lo Spitfire non venivano prodotti nei numeri sperati dal Fighter Command, e con l'introduzione del Defiant avrebbe almeno aumentato il numero di caccia che potevano almeno supportare i due principali caccia della RAF.

Il primo squadrone a pilotare il Defiant fu il 264 Squadron appena formato che operava dal RAF Sutton Bridge e successivamente all'inizio del 1940 da Martlesham Heath. 264 fu inviato in Francia in queste prime fasi e combinato con il 141 Squadron che divenne anche uno squadrone Defiant. La storia in Francia non era la stessa di Dunkerque durante l'evacuazione delle forze BEF quando la Defiant che fece la sua prima apparizione fu erroneamente pensata come Hurricane, e i Bf 109 attaccarono dall'alto e dal retro, un grave errore da parte della Luftwaffe, l'artigliere della torretta ha avuto una giornata campale con i Messerschmitt.

Ma, in Francia, il caccia della torretta era ormai noto al pilota del 109, e molti furono abbattuti quando la Luftwaffe scoprì le loro debolezze. 141 Squadron, nella sua prima missione con il Defiant è entrato in contatto con una formazione di Bf109 al largo della costa di Folkestone. I combattenti tedeschi hanno abbattuto due Defiant con il loro primo passaggio e quando sono tornati per farne un altro, altri quattro Defiant sono stati abbattuti. La debolezza della Defiant veniva dal basso. 264 Squadron doveva subire un destino simile nell'agosto 1940. Il Defiant doveva dimostrare che un caccia non noto per la sua manovrabilità e con tutto il suo armamento concentrato in una torretta invece che nelle ali, era tatticamente sbagliato. Non era davvero adatto alle operazioni sulla scala che si svolgevano durante il 1940. Nell'agosto 1940 fu ritirato dalle operazioni di combattimento diurno ma come A.I. caccia notturno dotato di radar ha fatto molto bene abbattendo più predoni per intercettazione di qualsiasi altro caccia notturno del 1940-1941. * MARGINE STRETTO Wood & Dempster p432

Il Defiant continuò come caccia notturno e come velivolo per operazioni speciali che fu utilizzato per il disturbo radar nel 1942 e nel 1943. Molte di queste missioni furono condotte dal 515 Squadron che fu stabilito a Northolt nell'ottobre 1942 in collaborazione con A & EE e il TRE a Defford. Il compito era quello di testare la nuova tecnologia radar e di disturbo elettronico in cui la maggior parte delle missioni erano classificate come top secret. La Defiant continuò questo ruolo con lo squadrone fino al febbraio 1944, quando la Defiant fu sostituita dai De Havilland Mosquito II e VI. A questo punto molti dei Defiant sopravvissuti stavano invecchiando quando l'ultimo Boulton Paul Defiant uscì dalla catena di montaggio all'inizio del 1943.*ACES HIGH Christopher Shores e Clive Williams p72

Inadatto al ruolo a cui era destinato, ma verso la fine della sua breve carriera si è comportato bene ed era all'altezza del compito che ci si aspettava da lui.


Guarda il video: Boulton Paul (Luglio 2022).


Commenti:

  1. Waldemarr

    Alla fine, mi scuso, c'è un suggerimento che dovremmo prendere un percorso diverso.

  2. Dogul

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  3. Grot

    Prova a cercare Google.com la risposta alla tua domanda

  4. Rashidi

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