Джозеф Уитворт

Джозеф Уитворт (англ. Joseph Whitworth; 21 декабря 1803, Стокпорт, Чешир — 22 января 1887, Монте-Карло) — английский инженер, изобретатель, предприниматель и филантроп. Внёс значительный вклад в развитие точного машиностроения и стандартизацию резьбовых соединений. Разработал первую в мире систему унифицированной резьбы (резьба Уитворта, BSW), создал ряд высокоточных измерительных приборов и станков, а также основал компанию, впоследствии ставшую частью концерна Armstrong Whitworth.

Биография

Ранние годы и образование

Джозеф Уитворт родился в семье конгрегационалистского священника. С ранних лет проявлял интерес к механике. После окончания школы в возрасте 14 лет начал обучение у дяди, хлопкопрядильщика, где освоил основы работы с текстильными машинами. В 1821 году переехал в Манчестер, где устроился рабочим на механический завод. Стремясь получить систематическое инженерное образование, в 1825 году отправился в Лондон и поступил учеником к известному механику Генри Модсли, одному из пионеров точного машиностроения.

Работа у Модсли и самостоятельная деятельность

В мастерской Модсли Уитворт получил фундаментальные навыки в области изготовления точных деталей и измерения. Он участвовал в создании токарных станков, микрометров и других инструментов. После смерти Модсли в 1831 году Уитворт некоторое время работал на других предприятиях, а в 1833 году открыл собственную мастерскую в Манчестере. Первоначально она специализировалась на изготовлении точных инструментов и станков для текстильной промышленности.

Расцвет и признание

В 1840-х годах Уитворт получил широкую известность благодаря разработке системы стандартной резьбы. В 1851 году на Всемирной выставке в Лондоне его станки и измерительные приборы произвели фурор, принеся ему золотую медаль. В 1854 году он был избран членом Лондонского королевского общества (FRS). В 1868 году королева Виктория присвоила ему титул баронета. Компания Уитворта к тому времени стала одним из крупнейших производителей станков и вооружения в Великобритании.

Поздние годы

В 1870-х годах Уитворт отошёл от активного управления бизнесом, посвятив себя благотворительности и научным исследованиям. Он основал стипендиальный фонд для подготовки инженеров (стипендии Уитворта). Умер в 1887 году в Монте-Карло, оставив значительное состояние, которое было завещано на образовательные и общественные нужды.

Основные достижения и изобретения

Резьба Уитворта (BSW)

Главным вкладом Уитворта в инженерное дело стала стандартизация резьбовых соединений. До него каждый производитель изготавливал винты и гайки с произвольными параметрами, что делало их невзаимозаменяемыми. Уитворт предложил систему, основанную на следующих принципах:

• Профиль резьбы: треугольный, с углом при вершине 55 градусов (в отличие от метрической резьбы с углом 60 градусов).
• Шаг резьбы: определяется диаметром болта по эмпирической формуле.
• Закругления: вершины и впадины резьбы закруглялись для повышения прочности и снижения концентрации напряжений.

Система была принята в 1841 году и стала первой в мире национальной стандартной резьбой. Она получила обозначение BSW (British Standard Whitworth) и широко использовалась в Великобритании и странах Британской империи вплоть до середины XX века.

Точное машиностроение и измерительные приборы

Уитворт был убеждён, что точность является основой качественного машиностроения. Он разработал и усовершенствовал ряд устройств:

• Плоскости Уитворта — набор трёх взаимно притираемых чугунных пластин, позволяющий получить эталонную плоскую поверхность с точностью до долей микрона. Этот метод стал стандартом в метрологии.
• Микрометр — Уитворт создал один из первых практичных микрометров, способный измерять размеры с точностью до 0,0001 дюйма (2,54 мкм).
• Измерительные машины — сконструировал станки для точного измерения длины, которые использовались для калибровки эталонов.

Станки и вооружение

Компания Уитворта производила широкий спектр металлорежущих станков: токарные, фрезерные, строгальные, сверлильные. Они отличались высокой жёсткостью и точностью. В 1850-х годах Уитворт занялся разработкой нарезного оружия. Он создал винтовку Уитворта — нарезное дульнозарядное ружьё, которое по точности стрельбы превосходило винтовку Энфилда. Однако его конструкция требовала специальных боеприпасов и оказалась дороже в производстве, поэтому не была принята на вооружение британской армии в массовом порядке. Тем не менее, винтовка Уитворта использовалась в Гражданской войне в США (конфедератами) и в других конфликтах. Позже он разработал нарезную артиллерийскую систему.

Влияние и наследие

Стандартизация

Работы Уитворта заложили основы современной стандартизации в машиностроении. Его резьба BSW стала прообразом для многих национальных стандартов, включая американскую резьбу UNC/UNF и метрическую резьбу ISO. Принципы взаимозаменяемости деталей, продвигаемые Уитвортом, стали краеугольным камнем промышленной революции.

Образование и стипендии

Уитворт основал стипендиальную программу для молодых инженеров, которая действует до сих пор. Стипендии Уитворта (Whitworth Scholarships) присуждаются талантливым студентам и практикам для обучения и проведения исследований в области машиностроения.

Память

Имя Уитворта увековечено в названиях компаний (например, Armstrong Whitworth), улиц и учебных заведений. В Манчестере установлен памятник. В 2003 году, к 200-летию со дня рождения, была выпущена памятная монета.

Критика и ограничения

Несмотря на огромный вклад, некоторые разработки Уитворта имели недостатки. Его винтовка, хотя и была точнее аналогов, требовала сложного ухода и специального патрона, что ограничивало её применение в полевых условиях. Система резьбы BSW, будучи прогрессивной для своего времени, имела профиль с углом 55 градусов, что создавало трудности при переходе на метрическую систему. Кроме того, Уитворт был сторонником ручного труда и высокой квалификации рабочих, что в эпоху массового производства стало считаться менее эффективным.

См. также

• Резьба Уитворта
• Метрическая резьба
• Генри Модсли
• Точное машиностроение

Источники

• Rolt, L. T. C. (1965). Tools for the Job: A Short History of Machine Tools. B. T. Batsford.
• Whitworth, J. (1873). Miscellaneous Papers on Mechanical Subjects. Longmans, Green, Reader & Dyer.
• Atkinson, N. (1996). Sir Joseph Whitworth: "The World's Best Mechanician". Sutton Publishing.
• Статьи в журнале The Engineer (1856, 1887).
• Архивы Манчестерского университета.