Portsmouth Block Mills

Blockbrukens exteriör i oktober 2022

Portsmouth Block Mills utgör en del av Portsmouth Dockyard i Portsmouth , Hampshire , England, och byggdes under Napoleonkrigen för att förse den brittiska kungliga flottan med remskivor . De startade massproduktionens tidsålder med hjälp av maskinverktyg helt i metall och betraktas som en av de viktigaste byggnaderna under den brittiska industriella revolutionen . De är också platsen för de första stationära ångmaskinerna som användes av amiralitetet .

Sedan 2003 har English Heritage genomfört en detaljerad undersökning av byggnaderna och uppgifterna om maskinerna.

Utveckling av Portsmouth Dockyard

Interiören av Block Mills, som visar det överliggande remdrivsystemet som används för att driva tillverkningsmaskineriet designat och patenterat av Marc Isambard Brunel .

Royal Navy hade utvecklats med Storbritanniens utveckling vid mitten av 1700-talet till vad som har beskrivits som den största industrimakten i västvärlden. Amiralitets- och marinens styrelse påbörjade ett program för modernisering av varven i Portsmouth och Plymouth så att de vid starten av kriget med det revolutionära Frankrike hade de mest moderna flottanläggningarna i Europa .

Docksystemet i Portsmouth har sitt ursprung i Edmund Dummers arbete på 1690-talet. Han konstruerade en serie bassänger och våt- och torrdockor . Ändringar gjordes på dessa under 1700-talets lopp. En av bassängerna hade blivit överflödig 1770 och man föreslog att denna skulle användas som en sump dit allt vatten från de andra anläggningarna kunde rinna ut. Vattnet pumpades ut av en serie hästdrivna kedjepumpar .

År 1795 utsågs brigadgeneral Sir Samuel Bentham av amiralitetet, den första (och enda) generalinspektören för Naval Works med uppgiften att fortsätta denna modernisering, och i synnerhet införandet av ångkraft och mekanisering av produktionsprocesserna på varvet . . Hans kontor anställde flera specialister som hans assistenter - mekanister ( ingenjörer ), ritare , arkitekter , kemister , kontorister och andra. Generalinspektörens kontor var ansvarigt för införandet i Portsmouth av en fabrik för valsning av kopparplåtar för mantling av fartygsskrov och för smidesverk för tillverkning av metalldelar som används vid konstruktion av fartyg. De introducerade också liknande modernisering vid de andra sjövarven i samband med MI Brunel och Maudslay.

År 1797 hade arbetet påbörjats med att bygga ytterligare torrdockor och fördjupa bassängerna, och Bentham insåg att det befintliga dräneringssystemet inte skulle klara den ökade efterfrågan. Han installerade en ångmaskin designad av en medlem av hans personal, James Sadler , 1798 som, förutom att arbeta med kedjepumparna, körde träbearbetningsmaskiner och en pump för att ta vatten från en brunn runt varvet för brandbekämpningsändamål. Denna brunn låg cirka 120 m bort och pumparna drivs av ett horisontellt fram- och återgående träspjut inrymt i en tunnel som löper från maskinhuset till toppen av brunnen. Sadler-motorn var en husbyggd bordsmotor installerad i ett envånings motorhus med inbyggd panna; den ersatte en av hästdrifterna till kedjepumparna. Denna motor ersattes 1807 i samma hus av en annan, kraftfullare bordsmotor tillverkad av Fenton, Murray och Wood från Leeds och i sin tur 1830 av en Maudslay -strålemotor.

År 1800 beställdes en Boulton- och Watt- strålmotor som reserv och var inrymd i ett trevåningsmotorhus i linje med Sadlers maskinhus. Denna motor ersattes 1837 av en annan motor tillverkad av James Watt and Co.

Utrymmet var mycket snävt och utbyggnad av tillverkningsanläggningar var inte möjlig, så 1802 fylldes dräneringsbassängen med två våningar av tegelvalv - det nedre skiktet skulle fungera som reservoar, det övre skiktet som magasin och taket på det senare var i nivå med den omgivande marken, vilket skapar mer utrymme. Detta gjorde det möjligt att bygga två parallella serier av trevåningsvedsbruk, den södra för att införliva både maskinhus och deras skorstensstaplar, kedjepumpar och en del träbearbetningsmaskiner. Det norra området låg direkt över valven och skulle inrymma fler träbearbetningsmaskiner. Byggnaderna ritades av Samuel Bunce, arkitekten för Benthams personal.

Medan valven var under uppbyggnad beställde Bentham träbearbetningsmaskiner av sin egen design, mestadels upp-och-ned-sågar och cirkelsågar. Dessa var monterade i båda områdena, kraften för att driva dem överfördes från motorerna till norra området genom underdrivningar genom det övre lagret av valv och sedan genom vertikala axlar till de övre våningarna i byggnaderna. De sista drivningarna till maskinerna skedde med platta remmar som löpte på remskivor.

Detta maskineri var planerat för att hugga timmer till de många mindre delarna som användes vid skeppsbyggnad, särskilt snickerier, som tidigare hade kapats för hand, såsom komponenter till bord och bänkar, samt små svarvade varor som låsstift . Det finns bevis för att han hade utvecklat en roterande trähyvelmaskin, men detaljerna om detta är oklara. Det finns också bevis för att komplexet inhyste en rörborrmaskin, varvid raka almar borrades ut för pumpdalar. Dessa kunde vara upp till 40 fot (12 m) långa och monterades genom däcken på ett fartyg för att pumpa havsvatten till däcket. Det fanns en maskin för att tillverka trädnaglar - långa träpinnar som användes för att fästa ihop trädelar av ett skepp.

Block

Ett träblock

Royal Navy använde ett stort antal block , som alla var handgjorda av entreprenörer. Deras kvalitet var inte konsekvent, utbudet problematiskt och de var dyra. Ett typiskt linjefartyg behövde cirka 1000 block av olika storlekar, och under året krävde marinen över 100 000. Bentham hade utformat några maskiner för att göra block, men utvecklade dem inte och detaljerna om hur de fungerade är nu oklara. År 1802 Marc Isambard Brunel till amiralitetet ett system för att göra block med hjälp av maskiner som han hade patenterat . Bentham uppskattade överlägsenheten hos Brunels system och i augusti 1802 fick han tillstånd av amiralitetet att fortsätta.

Det fanns tre serier av blocktillverkningsmaskiner, var och en designad för att göra en rad blockstorlekar. De var utformade för att möjliggöra en produktionslinje, så varje steg i arbetet gick vidare till nästa i ett naturligt flöde. Gården mellan de två träbruksbyggnaderna murades av och täcktes för att bilda en ny verkstad för blocktillverkningsmaskinerna. Den första uppsättningen, för medelstora block, installerades i januari 1803, den andra uppsättningen för mindre block i maj 1803 och den tredje uppsättningen för stora block i mars 1805. Det gjordes många förändringar av layouten och vissa modifieringar av anläggningen fram till september 1807 ansågs anläggningen kunna uppfylla marinens alla behov: 130 000 block tillverkades 1808.

Blocktillverkningsprocesserna med hjälp av maskinerna

Maskinerna var av 22 typer och uppgick till totalt 45. De drevs av två 30 hästkrafter (22 kW) ångmaskiner. Maskinerna omfattade cirkelsågar, stiftsvarvmaskiner och borrmaskiner. Med dessa maskiner kunde 10 man producera så många block som 110 skickliga hantverkare.

Ett remskiva-block har fyra delar: skalet, skivan, tappen för att placera den senare i skalet och en metallbussning, eller coak, insatt i skivan för att spara slitage mellan den och tappen. Block kan variera i storlek och i antal skivor.

Processen att göra skalen

Skär skivor från stammen på ett träd, och från dessa skivor skärs med hjälp av cirkelsågarna rektangulära block av vilka skalen tillverkades.
Borra ett hål i blocket för stiftet och i rät vinkel mot detta ett eller flera hål för att ta emot stämjärn (beroende på antalet hål). Klämman som används för att hålla blocket samtidigt indragna lokaliseringspunkter med vilka blocken säkrades i de senare maskinerna, vilket säkerställer konsekvent placering och mätning i de efterföljande processerna.
Spåra blocken med en självverkande maskin. Den instickande mejseln rörde sig fram och tillbaka vertikalt och samtidigt flyttades skruvstycket som grep om blocket gradvis för varje snitt. När hålet hade klippts av stannade maskinen automatiskt så att blocket kunde bytas ut mot ett nytt.
Skär av hörnen från blocket med en cirkelsåg med vinklade styrningar.
Forma de fyra ytorna på blocken till en grund kurva. Detta gjordes av en maskin där ett antal block klämdes fast i periferin av ett roterande hjul. Kuttern sveptes i en kurva över blockens ytor när de roterade. Kurvans radie styrdes av en tidigare. Efter varje snitt vändes blocken 90 grader för att få upp ett nytt ansikte.
Varje block placerades sedan i en maskin som skar ett grunt spår, med hjälp av en roterande skärare, för att ge en plats för fästlinorna.

Processen att tillverka kärvarna

Skär en skiva över en stam av Lignum Vitae . Maskinen för detta gjorde att stocken kunde roteras samtidigt som cirkelsågen kördes, vilket säkerställde att en lika tjocklek bibehölls. Logens position för varje ny skärning kontrollerades av en ledskruv som säkerställde stor noggrannhet.
Gör en cirkulär skiva av denna skiva med hjälp av en rundsåg, som samtidigt borrade ut mitten och formade ytterkanten.
Fräs ut en profil från varje yta för att ta den yttre ytan av kokaren
Koken sattes in i skivan och en hållarring nitades för att hålla den på plats.
Bryt ut hålet i coaken till storleken på den erforderliga stiften.
Den färdiga skivan vänds av på båda sidor i en speciell svarv, och repspåret bearbetades på kanten.

Processen att göra stiften

Stiftämnena smiddes något överdimensionerade med en fyrkant kvar i ena änden.
De vändes till storlek på den cirkulära delen i en speciell svarv .
De fick en polerad finish mellan härdade formar
En källa säger att de sedan konserverades för att skydda dem från rost.

Processen att tillverka metallcoaks

Dessa gjuts i klockmetall och formen lämnade fettbevarande spår i det inre hålet. Kokens ena ände hade en fläns och en lös ring levererades till den andra änden, tillsammans gav dessa delar en sittplats för nitarna som fäste kokaren på skivan.

monteringsprocessen

Skalen slätades ut för hand med en ekerskiva och sedan monterades skivan och stiftet. De förvarades i Blockbruken och gavs ut enligt krav.

Betydande egenskaper

Dessa maskiner använde för första gången flera funktioner som sedan dess har blivit vanliga i maskindesign.

Den tråkiga operationen sänkte mätpunkter i träblocken som de senare maskinernas klämmor använde för att lokalisera blocken exakt. Detta innebar att positionering av blocket i senare processer säkerställde exakt placering i förhållande till verktyget som arbetade på det.
Flera av maskinerna hade konkopplingar.
Brunel använde löstagbara verktygsbitar som hölls i verktygshållare som mycket liknar de som används nu på vanliga svarvar.
Expanderande hylschuckar användes för att lokalisera remskivorna genom att greppa det inre hålet under vissa operationer.
Tvåkäftiga gripchuckar användes på vissa maskiner. Dessa var föregångare till de trekäftiga chuckarna som används på svarvar idag.
Insticksmaskinerna kunde ställas in att stoppa automatiskt när operationen var klar.
utbytbarheten av skivorna och stiften var möjlig, eftersom de inte var gifta med ett visst skal.
Arbetsflödet kan kanske bäst beskrivas som batch-produktion , på grund av de efterfrågade blockstorlekarna. Men det var i grunden ett produktionslinjesystem ändå. Denna arbetsmetod slog inte fast i allmän tillverkning i Storbritannien på många decennier, och när den gjorde det importerades den från Amerika.
Hela systemet var designat för att arbetas av arbetare och inte lärlingsutbildade hantverkare. Varje man var utbildad att använda två eller flera maskiner och kunde flyttas runt anläggningen efter behov.

Tillverkningen av blocktillverkningsmaskinerna

Brunels patentspecifikation visar maskiner med träram, som, även om de visar många av principerna för de maskiner som faktiskt installeras, inte påminner mycket om den slutliga designen. Maskinerna som Brunel lämnat in till amiralitetet för utvärdering finns nu på National Maritime Museum. När kontraktet med amiralitetet hade lagts anlitade Bentham Henry Maudslay för att göra dem, och det är tydligt att de slutliga designerna hade betydande input från Bentham, Maudslay, Simon Goodrich , (mekaniker till marinens styrelse) såväl som Brunel själv. På grund av Benthams frånvaro i Ryssland var det Goodrich som faktiskt satte blockbruken i full produktion. Brunels betalning baserades på den besparing som marinen gjorde med det nya systemet.

Dessa maskiner var nästan helt handgjorda, de enda verktygsmaskiner som användes var svarvar för att bearbeta cirkulära delar och borrmaskiner för att borra små hål. På den tiden fanns inga fräs-, hyvlings- eller formningsmaskiner och alla plana ytor gjordes genom handflisning, filning och skrapning. Det finns bevis för att slipning av lägenheter också gjordes för att få nästan precisionsfinish. Varje mutter gjordes för att passa sin matchande bult och numrerades för att säkerställa att de byttes ut korrekt. förstås före utbytbarhetens dagar . Materialen som användes var gjutjärn och smidesjärn, mässing och pistolmetall. Användningen av metall under hela konstruktionen förbättrade avsevärt deras styvhet och noggrannhet, vilket blev standarden för senare verktygstillverkning.

Publicitet

Dessa maskiner och blockbruken väckte ett enormt intresse från tiden för deras uppförande, allt från amiral Lord Nelson på morgonen den dag han gick ombord från Portsmouth för slaget vid Trafalgar 1805, till prinsessan Victoria vid en ålder av 12, som en del av hennes utbildning. Även under tiden för Napoleonkrigen , fram till 1815, fanns det en ström av utländska dignitärer och militärer som ville lära sig. Maskinerna beskrevs fullständigt och illustrerades i Edinburgh Encyclopædia (1811), Rees's Cyclopædia , (1812), tillägget till den 4:e upplagan av Encyclopædia Britannica (1817) och Encyclopædia Metropolitana . Senare uppslagsverk som Tomlinson's Encyclopaedia och Penny Cyclopaedia härledde sina redogörelser från dessa tidigare publikationer.

Dessa konton koncentrerade sig nästan helt på blocktillverkningsmaskineriet och ignorerade sågverkssidan av bruken, och som följd har moderna kommentatorer inte diskuterat denna aspekt av blockbruken. Sågverken var viktiga eftersom Brunel fick möjlighet att utveckla sina idéer som han senare använde i sitt privata fanerbruk i Battersea, och Royal Navy sågverk vid Woolwich Dockyard och Chatham Dockyard , såväl som kvarnar han designade för privata företag, som Borthwicks i Leith i Skottland.

Senare historia

Block Mills har varit i konstant marinens ockupation sedan dess och är därför inte öppna för allmänheten. Tillverkningen av block med dessa maskiner minskade naturligtvis under åren, produktionen stoppade äntligen på 1960-talet, men några av originalmaskinerna, en del av transmissionsdreven och maskinhusskalen finns fortfarande kvar i byggnaderna. National Museum of Science and Industry, London, har ett urval av maskiner, donerade av amiralitetet mellan 1933 och 1951, och andra finns utställda i Dockyard Apprentice Museum i Portsmouth. Flera webbplatser hävdar att Smithsonian Institution i Washington, DC också har maskiner från Portsmouth: detta är en myt, enligt institutionen.

Block Mills har inte använts på många år, även om många av de ursprungliga remskivorna finns kvar på plats, om än i dåligt skick. Byggnaden är också i dåligt skick och har hög prioritet för både English Heritage och försvarsministeriet. Från och med 2006 pågår ett projekt för att säkerställa att byggnaden och innehållet bevaras, om det inte restaureras.

Se även

Klass I listade byggnader i Hampshire

Anteckningar

English Heritage-rapporterna och annan dokumentation kan konsulteras när de blir tillgängliga i National Monuments Record i Swindon, Wiltshire. [1]
Gilbert, Keith Reginald (1965). Portsmouth Block-making Machinery: Ett banbrytande företag inom massproduktion . London: HM Stationery Office.
Cooper, CC 'The Production Line at Portsmouth Block Mill', i Industrial Archaeology Review VI, 1982, 28–44
Cooper, CC 'The Portsmouth System of Manufacture', Technology and Culture , 25, 1984, 182–225
Coad, Jonathan, The Royal Dockyards 1690-1850 , Aldershot, 1989
Coad, Jonathan, The Portsmouth Block Mills: Bentham, Brunel och starten på Royal Navy's Industrial Revolution, 2005, ISBN 1-873592-87-6
Wilkin, Susan, The application of emerging new technologys by Portsmouth Dockyard, 1790–1815 , The Open University PhD Thesis, 1999. (Kopior tillgängliga från British Thesis service of the British Library)
Cantrell, J. och Cookson, G. eds. Henry Maudslay and the Pioneers of the Machine Age , Stroud, 2002

externa länkar

Koordinater :