James Henry Greathead

James Henry Greathead
James Henry Greathead
Född	( 1844-08-06 ) 6 augusti 1844 Grahamstown , Sydafrika
dog	21 oktober 1896 (1896-10-21) (52 år) Streatham , London
Nationalitet	British Overseas National (Kapkoloni)
Utbildning	St Andrews College, Diocesan College, Grahamstown, Kapstaden, Sydafrika; 1859 kom han till Westbourne Collegiate, en del av Kings College, London.
Ockupation	Ingenjör
Make	Blanche Emily Caldecott Coryndon
Barn	John Coryndon, James Henry, Nancy, Mary Coryndon
Föräldrar)	James Henry Greathead och Eliza Julia Wright
Ingenjörskarriär
Disciplin	Maskinteknik, Civilingenjör
institutioner	Institutionen för maskinteknik, Institutionen för civilingenjörer
Öva namn	Chefsingenjör för City and South London Railways
Projekt	Tower Subway Blackwall Tunnel Waterloo & City line Liverpool Overhead Railway
Betydande design	Greathead Shield, Greathead injekteringsmaskin, injektorpost och andra patenterade konstruktioner
Utmärkelser	Invald i rådet för institutionen för civilingenjörer , 1884

James Henry Greathead (6 augusti 1844 – 21 oktober 1896) var en mekanisk och civilingenjör känd för sitt arbete på Londons tunnelbana, Winchester Cathedral och Liverpools luftjärnväg, samt att han var en av de tidigaste förespråkarna för Engelska kanalen, Irländska havet och Bristol Channel tunnlar. Hans uppfinning är också anledningen till att Londons tunnelbana i dagligt tal kallas "Tube".

Tidigt liv

Greathead föddes i Grahamstown , Sydafrika; av engelsk härkomst vars farfar hade emigrerat till Sydafrika 1820. Han utbildades vid St. Andrew's College, Grahamstown och Diocesan College privatskola i Kapstaden . Efter att ha emigrerat till England 1859, avslutade han sin utbildning från 1859 till 1863 vid Westbourne Collegiate School, Westbourne Grove . Han återvände kort till Sydafrika innan han slutligen flyttade till London 1864 för att tjäna en treårig elev under civilingenjören Peter W. Barlow, från vilken han blev bekant med det rektangulära sköldsystemet för tunnelarbete. Greathead tillbringade en tid (cirka 1867) som biträdande ingenjör på Midland Railway mellan Bedford och London (att arbeta med Barlows bror, William Henry Barlow ).

Tunneldrivning

Strax efter, 1869, anslöt han sig till Barlow och de började arbeta med design för Tower Subway , bara den andra tunneln som skulle köras under Themsen i centrala London. Barlow var ingenjör för tunneln och Greathead var ansvarig för själva körningen.

Greathead blev huvudentreprenör för Tower-tunnelbanan under Barlow. William Copperthwaite hävdar att medan Barlow hade patenterat en tunnelsköldidé, designade Greathead inte bara en annan typ av sköld utan patenterade den och använde den på det kontraktet. Barlow hade tilldelats ett provisoriskt patent på sin andra idé men Greathead var omedveten om detta förrän flera år senare (som diskuterades i protokoll från ett möte med Institution of Civil Engineers (ICE) publicerat i januari 1896).

Greathead var Blackwall Tunnels konsultingenjör och övervakade dess design och konstruktion.

Järnvägar

1873 blev Greathead bosatt ingenjör på Hammersmiths förlängningsjärnväg och Richmond-förlängningen av District Railway , en post som han innehade i fyra år. Efter detta hjälpte han till med förberedelserna av Regents Canal Railway (1880), Metropolitan Outer Circle Railway (1881), en ny linje London–Eastbourne (1883) och i olika lätta järnvägar i Irland (1884).

Också 1884 återupptog Greathead sitt engagemang i tunneldrivning, och blev engagerad som ingenjör på London (City) & Southwark Subway, senare City & South London Railway (och nu en del av Northern Line ) som var, när den öppnade 1890, världens första underjordiska elektriska järnväg. 1888 blev han gemensam ingenjör med Sir Douglas Fox på Liverpool Overhead Railway och arbetade också med WR Galbraith på Waterloo & City Railway . Hans sista arbete var på Central London Railway med Sir John Fowler och Sir Benjamin Baker .

Uppfinningar och patent

Storhuvudsköld

Detta härrörde möjligen från Marc Isambard Brunels ursprungliga patenterade idé från 1818 och ansågs felaktigt av Robert Vogel ha inspirerats av Barlows patent från 1864 som ledde till Barlows provisoriska patent från 1868. Det fanns dock avsevärda designskillnader som gör att Greatheads patenterade design kan skiljas från Brunels provisoriska patentidé, vilket tillåter en patentansökan för Greatheads design.

Brunels sköld var rektangulär och bestod av 12 separata, oberoende rörliga ramar; Greathead-lösningen var cylindrisk, och "minskningen av mångfalden av delar i Brunel-skölden till en enda styv enhet var av enorm fördel och ett framsteg som kanske var lika med sköldkonceptet att själva tunnla", även om ansiktet fortfarande grävdes ut av manuellt arbete till att börja med. Greatheads patenterade Shield for Tunneling Soft Earth använde vattenstrålar under tryck vid tunnelytan för att hjälpa till att skära igenom mjuk jord som beskrivs i patentet. Pneumatisk tunneltrycksättning användes för att säkerställa bättre säkerhet för arbetare genom att utjämna det interna tunneltrycket till dess beräknade yttre underjordiska tryck under vatten. Den "andra upplagan" av hans sköld använde hydraulisk verkan i ansiktet tillsammans med skärande tänder för att skapa slam (denna slurry stelnade sedan vid torkning och ledde till hans nästa uppfinning: Greathead Grouting Machine). Brunel kan krediteras för idén att använda en sköld, men Greathead erkändes först som den afrikanske ingenjören som byggde en av sin egen design och beviljade patent på den cylindriska skölden i ett stycke. Greathead designade prototypen av den cirkulära skölden som sedan har använts i de flesta tunnelprojekt, med andra ingenjörers framsteg och tekniska förbättringar i den allmänna skölddesignen. I sin bok, Tunnel Shields and the Use of Compressed Air in Subaqueous Works, säger Copperthwaite (som arbetade under Greathead som hans elev):

Barlow var förvisso den första att patentera, 1864, en sköld som kunde röra sig i ett stycke och omgiven av en tunn cylinder av järn... för att i på varandra följande ringar bygga en gjutjärnstunnel... detta var 1864 och 1868 patenterade han provisoriskt en sköld... ingen av dessa konstruktioner tog praktisk form och 1869 byggde och använde Greathead i England och Beach i New York faktiskt sköldar som hade många egenskaper gemensamma med Barlows patent men som skilde sig från varandra i detaljer.

Copperthwaite hävdar också (s. 20) att alla tre männen, Barlow, Greathead och Beach, designade sina tunnelsköldar oberoende av varandra. Det finns bevis för att Greathead var omedveten förrän 1895 om Barlows provisoriska patent från 1868, som hans sköld liknade mest; Beachs sköld liknade mer Barlows patent från 1864. Copperthwaite tillägger: "den exakta fördelningen av uppfinningens kredit mellan dessa två kommer att bestämmas av varje läsare beroende på som han kan anse uppfinnaren, uppfinnaren av en ny mekanism, eller mannen som tillämpar den praktiskt bruk, desto mer förtjänt av kreditera." Medan Barlow patenterade sin idé 1864, 1869 konstruerade både Greathead i England och Beach i New York praktiskt taget samtidigt sina egna sköldar som var lika men oberoende av varandra. Greatheads prestationer gick längre än någon annan ingenjörs tunnling med de ytterligare patenten 1738 (1874), 5665 (1884) och 1886 hans patent nr. 5221: injektering med hjälp av tryckluft.

Copperthwaite klargör ursprunget till förändringen i tänkandet från en rektangulär tunnelsköld till cylindriska skärsköldar som först byggdes av Greathead. Protokoll i ICE-biblioteket tyder på att Barlow tyst patenterade sina idéer för en cylindrisk skärsköld men aldrig byggde en. Greathead, omedveten om Barlows ursprungliga patent och efterföljande provisoriska patent, fortsatte med att designa, patentera och bygga den krediterade första cylindriska tunnelskölden i historien. Samtidigt Alfred Ely Beach en cylindrisk tunnelsköld i New York och designade en sköld som mycket liknade Barlows patenterade idé ungefär samtidigt som Greathead. Enligt en videoföreläsning 2017 som professor Lord Mair höll för ICE, var Brunels sköldidéer välkända i både USA och Storbritannien. Eftersom Barlow var en Brunel-elev var han förmodligen väl bekant med den rektangulära tunnelskölddesignen. Det måste ha varit uppenbart att en cylindrisk design var mycket mer lämplig och stabil vilket ledde till att tre kända män självständigt designade sina egna unika tunnelsköldar inom några år efter varandra. Eftersom Portlandcement först hade uppfunnits 1824 av Joseph Aspdin från Leeds, var det inte fullt uppskattat av byggbranschen på många år. Det var bara på grund av Portlandcements hydrauliska egenskaper och förmåga att härda i våta miljöer som dessa första tunnelsatsningar under Themsen kom överhuvudtaget till verklighet. Beach kom aldrig till England för att få reda på Barlows patent och senare provisoriska patent, och Greathead kände inte till Barlows provisoriska patentidé förrän 1895 när den diskuterades i mötet med Institution of Civil Engineers där Greathead deltog kort efter Barlows död och strax före hans egen . död. Dokumenten kan erhållas på begäran från deras bibliotek i pdf-format för ytterligare förtydligande.

Greathead-skölden bestod av en järncylinder med en diameter på 2,21 m försedd med skruvdomkrafter som gjorde att den kunde domkrafts framåt. Under användning skruvades skölden fram när arbetsytan grävdes ut, medan bakom den monterades en permanent tunnelbeklädnad av gjutjärnssegment, i sig en viktig innovation. Greathead patenterade många av sina idéer, inklusive användningen av tryckluft och framdrivning av hydrauliska domkrafter, som båda nu är standardfunktioner för tunnelkonstruktion. Ett annat patent från Greathead var tillägget av injekteringskärlet i takhöjd som gjorde att cementbruk kunde appliceras hydrauliskt bakom de stora gjutjärnssköldarna för att stabilisera tunnelväggen utanför sköldsektionerna. En tredje tunnelsköld patenterades av Greathead som introducerade hydrauliska tryckmunstycken vid tunnelytan för att spränga bort mjuk jord. Själva munstycket var också en annan Greathead-patentuppfinning. Vid något tillfälle upptäckte Greathead att betong kunde sprayas på jordytor för att stabilisera dem och blev fadern till sprutbetong och spraycement som används så flitigt i konstruktionen.

Greathead Injector Hydrant (ca 1879)

Brandposten var en uppfinning för att injicera injektering bakom gjutjärnstunnelsköldhåligheter för att förstärka tunnelväggsfoder under byggnation med en permanent position.

Greathead injekteringsmaskin

Detta nämns i samband med reparationen av Winchester och Lincoln Cathedrals. "Hans system för injektering med hjälp av tryckluft, som kanske mer än någon annan uppfinning har visat sig oumbärlig i allt den senaste tidens tunnelarbete."

Patent

• 1738 av 1874 JH Greathead en sköld med en sluten yta, vars jord framför ska sönderdelas med vattenstrålar och genom utskjutande verktyg. Tunneln ska fodras med gjutjärn, eller med gjutna konstgjorda block. Injektering ska injiceras bakom tunnelbeklädnaden.
• 5665 av 1884 JH Greathead samma sköld men med modifikationer.
• 5221 av 1886 JH Greathead Injekteringspannan. En sköld som liknar de i patenten 1738 (1874) och 5665 (1884)
• 13215 av 1886 JH Greathead En sköld med alternativt en central roterande skärare, med kilar för att bryta ner ytan, tvätta ur rör och endast kilar, etc.
• 195 av 1889 JH Greathead En sköld med en roterande skärare.
• 9263 av 1894 JH Greathead och Basil Mott Förbättringar i boggier för rullande järnvägsmateriel.

Högsta betyg

Greatheads staty i City of London

Blå plakett vid 3 St Mary's Grove

• En blå plakett från English Heritage markerar hans hem i Barnes , sydvästra London, 3 St Mary's Grove, där han bodde mellan 1885 och 1889. Detta var hans tredje hem eftersom hans andra bostad hade rivits innan den engelska Heritage-plaketten placerades.
• I januari 1994 restes en staty av Greathead utanför Bankstationen bredvid Royal Exchange i City of London. Den avtäcktes av Lord Mayor of London och är placerad på en sockel som döljer ett ventilationsschakt för tunnelbanan.
• Medan Bank Station renoverades upptäcktes en del av Greathead-skölden i en passage mellan tunnelbanan och Waterloo and City Railway . Sektionen har målats röd och en mässingsplatta rests som ytterligare ett minnesmärke över hans prestationer.

Se även

•  Londons transportportal

Bibliografi

• Copperthwaite, William (1906). Tunnelsköldar och användning av tryckluft i undervattensverk (Med 260 illustrationer och diagram.) ( 1 upplaga). New York: Van Nostrand Co. Hämtad 21 maj 2018 .
• Laurie, KWJ (1914). Register för S. Andrew's College, Grahamstown, från 1855 till 1914 . Grahamstown: Slater & Co.
•   Taylor, Sheila; Green, Oliver (2001). The Moving Metropolis: Historien om Londons transporter sedan 1800 . Laurence King. ISBN 978-3-8238-5486-9 .
• Vogel, Robert M. (1966). Tunnelteknik – en museibehandling . Washington, DC: Smithsonian Institution.
• Wallace, Sir Donald Mackenzie; Arthur T. Hadley; Hugh Chisholm, red. (1902). "Greathead, James Henry" . The New Volumes of the Encyclopædia Britannica . Vol. V, bildar volym XXIX av det fullständiga verket (10:e upplagan). New York: The Encyclopædia Britannica Company . Hämtad 21 januari 2010 .
•   West, Graham (2005). Innovation och framväxten av tunnelindustrin . Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-67335-8 .

Vidare läsning

• Cartwright, Rob (september 1997), "James Henry Greathead (1844–1896) Tunneling Pioneer" (PDF) , FOWNC Newsletter , Newsletter of the Friends of West Norwood Cemetery , nr. 30 , hämtad 30 april 2008
• Cartwright, Rob (maj 2000), "James Henry Greathead Blue Plaque" (PDF) , FOWNC Newsletter , Newsletter of the Friends of West Norwood Cemetery , nr. 38 , hämtad 2 augusti 2014
• Greathead, James Henry (1896). "The City and South London Railway". med några anmärkningar vid subaqueous tunneling av sköld och tryckluft. Med ett sammandrag av diskussionen på papper . London: The Institution of Civil Engineers . Hämtad 21 januari 2010 .
• "James Henry Greathead" . Greathead Ett namnstudie . Arkiverad från originalet den 2 mars 2008 . Hämtad 30 april 2008 . (Familjerekord)
• "James Henry Greathead" . Greathead Ett namnstudie . Hämtad 30 april 2008 . (Genealogi)
• Cartwright, Rob (2021). JAMES HENRY GREATHEAD .

externa länkar

• Media relaterade till James Henry Greathead på Wikimedia Commons