Franka J. Sprague'a

„Frank Sprague” przekierowuje tutaj. Dla gitarzysty, patrz Frank Lee Sprague .

Frank Julian Sprague
Frank Julian Sprague (1857–1934) amerykański wynalazca, ojciec trakcji elektrycznej
Urodzić się	( 1857-07-25 ) 25 lipca 1857 Milford, Connecticut , Stany Zjednoczone
Zmarł	25 października 1934 ( w wieku 77) ( 25.10.1934 )
Alma Mater	Akademia Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych
Znany z	Inżynieria elektryczna
Nagrody	Medal Elliotta Cressona (1903) Medal IEEE Edisona (1910) Medal Franklina (1921) Medal Johna Fritza (pośmiertnie, 1935)
Kariera naukowa
Pola	Inżynieria elektryczna

Frank Julian Sprague (25 lipca 1857 w Milford, Connecticut - 25 października 1934) był amerykańskim wynalazcą, który przyczynił się do rozwoju silnika elektrycznego , kolei elektrycznych i wind elektrycznych . Jego wkład był szczególnie ważny w promowaniu miast poprzez zwiększanie rozmiarów miast, które mogły rozsądnie osiągnąć (poprzez lepszy transport) oraz poprzez umożliwienie większej koncentracji biznesu w sekcjach handlowych (poprzez zastosowanie elektrycznych wind w drapaczach chmur ). Stał się znany jako „ojciec trakcji elektrycznej”. Wykazując zdolności do nauk ścisłych i matematyki, Sprague zapewnił sobie nominację do Akademii Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych w 1874 r., A po ukończeniu studiów w 1878 r. I dwóch latach spędzonych na morzu zrezygnował, aby kontynuować karierę w elektrotechnice.

Wczesne życie i edukacja

Sprague urodził się w Milford w stanie Connecticut w 1857 roku jako syn Davida Cummingsa Sprague'a i Frances Julii King Sprague, nauczyciela szkolnego. Jego matka zmarła, gdy miał dziesięć lat, i został wysłany przez ojca, aby zamieszkał z ciotką w Nowym Jorku. Uczęszczał do Drury High School w North Adams w stanie Massachusetts i wyróżniał się matematyką. Po ukończeniu szkoły średniej Sprague wyjechał do Springfield w stanie Massachusetts , aby przystąpić do egzaminu wstępnego do West Point , ale niespodziewanie zdawał czterodniowy egzamin wstępny do Akademii Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych w Annapolis, Maryland . Uzyskał najwyższą notę ​​(do egzaminu przystąpiło dwunastu innych), a żeby iść do szkoły, musiał pożyczyć pieniądze. Lokalny kontrahent i bank pożyczyli mu cztery tysiące dolarów i pojechał do Maryland. Tam ukończył siódmy (z trzydziestu sześciu) w klasie 1878.

Kariera

Marynarka Wojenna Stanów Zjednoczonych, wynalazca

Notatki o żeglarstwie, z rysunkami części żaglówki i wyposażenia elektrycznego, autorstwa Franka J. Sprague'a, 1878-1880

Został powołany do służby jako chorąży w Marynarce Wojennej Stanów Zjednoczonych . Podczas późniejszej służby w marynarce najpierw służył na USS Richmond , a następnie na USS Minnesota . Podczas pobytu w Azji Sprague pisał artykuły, które złożył dla Boston Herald . Kiedy jego statek znajdował się w Newport w stanie Rhode Island w 1881 roku, Sprague wynalazł odwrócone dynamo . Po przeniesieniu na USS Lancaster , okręt flagowy Eskadry Europejskiej, zainstalował pierwszy elektryczny system dzwonka na okręcie Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych. Sprague wziął urlop, aby wziąć udział w Międzynarodowej Wystawie Elektryczności w Paryżu w 1881 r. oraz w Wystawie Kryształowego Pałacu w Sydenham w Anglii w 1882 r., gdzie zasiadał w jury nagród za silniki gazowe, dynama i lampy.

Inżynier dla Edisona

W 1883 roku Edward H. Johnson , wspólnik biznesowy Thomasa Edisona , przekonał Sprague'a do rezygnacji z marynarki wojennej i pracy dla Edisona. Sprague, który zaczynał z pensją w wysokości 2500 dolarów, nie był zadowolony ani ze swojej pensji, ani ze swoich zadań. Sprague chciał skupić się na silnikach, podczas gdy silniki nudziły Edisona, który był pochłonięty pracą swojego żarowego oświetlenia. Edison wysłał Sprague'a do kierowania działami konstrukcyjnymi, w których Edison zbudował centralne elektrownie dla swoich systemów oświetleniowych w Sunbury w Pensylwanii i Brockton w stanie Massachusetts .

Sprague wykonał ważną pracę dla Edisona, w tym poprawił system sieci i zasilaczy Edisona dla dystrybucji stacji centralnej.

W 1884 roku zdecydował, że jego zainteresowania eksploatacją elektryczności leżą gdzie indziej i opuścił Edisona, aby założyć firmę Sprague Electric Railway & Motor Company.

Pionier elektryczny

Do 1886 roku firma Sprague'a wprowadziła dwa ważne wynalazki: nieiskrzący silnik o stałej prędkości ze stałymi szczotkami oraz hamowanie regeneracyjne , metodę hamowania, która wykorzystuje silnik napędowy do przywrócenia zasilania do głównego układu zasilania. Jego silnik był pierwszym, który utrzymywał stałą prędkość przy zmiennym obciążeniu. Od razu zyskał popularność i został zatwierdzony przez Edisona jako jedyny dostępny praktyczny silnik elektryczny. Jego regeneracyjny układ hamulcowy był ważny w rozwoju pociągu elektrycznego i windy elektrycznej.

Tramwaje elektryczne

Pocztówka przedstawiająca tramwaje z napędem elektrycznym kolei Richmond Union Passenger Railway w Richmond w Wirginii w 1923 r., Dwa pokolenia po tym, jak Frank J. Sprague z powodzeniem zademonstrował swój nowy system na wzgórzach w 1888 r. Pokazane skrzyżowanie znajduje się na 8th & Broad Streets.

Wynalazki Sprague'a obejmowały kilka ulepszeń projektów systemów tramwajów elektrycznych pobierających energię elektryczną z linii napowietrznych . Udoskonalił projekty sprężynowego słupka wózka , który został opracowany w 1885 roku przez Charlesa Van Depoele , opracował znacznie ulepszone mocowanie silników tramwajowych i lepsze konstrukcje przekładni oraz udowodnił, że hamowanie regeneracyjne jest praktyczne. Po przetestowaniu swojego systemu trolejbusowego pod koniec 1887 i na początku 1888 roku, Sprague zainstalował pierwszy udany duży elektryczny system kolei ulicznej – Richmond Union Passenger Railway w Richmond w Wirginii , która rozpoczęła przewozy pasażerskie 2 lutego 1888 r. Długie przeszkody transportowe, wzgórza Richmond miały nachylenie ponad 10% i były doskonałym poligonem doświadczalnym dla akceptacji jego nowej technologii w innych miastach , w przeciwieństwie do kolejek linowych , które wspinały się wówczas po najbardziej stromych zboczach Nob Hill w San Francisco .

Latem 1888 roku Henry M. Whitney z West End Street Railway w Bostonie był świadkiem jednoczesnego uruchomienia wielu tramwajów na jednym źródle zasilania i zgłosił się do konwersji. W styczniu 1889 roku w Bostonie pojawiły się pierwsze tramwaje elektryczne — które jako pierwsze w obu Amerykach zjechały do ​​podziemia jakieś osiem lat później — i które stały się tak popularne i godne uwagi, że poeta Oliver Wendell Holmes ułożył wiersz o nowej technologii słupów trolejbusowych: i iskrzący but kontaktowy na jego wierzchołku:

Od tego czasu na wielu samochodach zobaczysz

miotłę tak prostą, jak tylko może być;

Na każdym patyku siedzi okrakiem czarownica…

Sznurek, który widzisz na jej nodze, jest zawiązany.

W ciągu roku energia elektryczna zaczęła zastępować droższe samochody konne w wielu miastach. Do 1889 roku na kilku kontynentach rozpoczęto lub planowano 110 kolei elektrycznych z wyposażeniem Sprague'a. W 1890 roku Edison, który wyprodukował większość sprzętu Sprague'a, wykupił go , a Sprague zwrócił uwagę na windy elektryczne. Jednak nadal był zainteresowany wykorzystaniem energii elektrycznej w transporcie miejskim i zaproponował znaczną rozbudowę londyńskiego metra w 1901 roku.

System zasilania elektrycznego Sprague'a był wielką zaletą w stosunku do pierwszych dwubiegunowych U-rurek napowietrznych, używanych na co dzień od 1883 roku w tramwajach Mödling i Hinterbrühl .

Windy elektryczne

Podczas elektryfikacji tramwajów w Richmond zwiększona pojemność i prędkość pasażerów dały Sprague'owi pogląd, że podobne wyniki można osiągnąć w transporcie pionowym - windach elektrycznych . Widział, że zwiększenie pojemności szybów wind nie tylko zaoszczędziłoby czas pasażerów, ale także zwiększyłoby dochody wysokich budynków, których wysokość jest ograniczona całkowitą powierzchnią zajmowaną w szybach przez powolne windy napędzane hydraulicznie.

W 1892 roku Sprague założył Sprague Electric Elevator Company. Współpracując z Charlesem R. Prattem, opracował windę elektryczną Sprague-Pratt, z których pierwsza została zainstalowana w Postal Telegraph Building w 1894 roku. Firma opracowała kontrolę pięter, automatyczne windy, kontrolę przyspieszenia zabezpieczeń samochodowych oraz szereg wind towarowych . Winda Sprague-Pratt działała szybciej iz większymi obciążeniami niż windy hydrauliczne lub parowe, a na całym świecie zainstalowano 584 windy. Sprague następnie sprzedał swoją firmę firmie Otis Elevator Company w 1895 roku.

Sprague Electric Company, 1898

Sterowanie wieloma pociągami jednostkowymi

Doświadczenie Sprague'a z windami elektrycznymi skłoniło go do opracowania wieloczłonowego systemu obsługi kolei elektrycznych, co przyspieszyło rozwój trakcji elektrycznej . W układzie trakcyjnym każdy wagon pociągu jest wyposażony w elektryczne silniki trakcyjne. Za pomocą przekaźników zasilanych przewodami linii kolejowej inżynier (lub motorniczy ) nakazuje wszystkim silnikom trakcyjnym w pociągu wspólne działanie. W przypadku lżejszych pociągów lokomotywy nie są potrzebne , więc każdy wagon w pociągu może generować przychody. Tam, gdzie używane są lokomotywy, jedna osoba może kontrolować je wszystkie.

Pierwsze zamówienie Sprague na wiele jednostek pochodziło z South Side Elevated Railroad (pierwszej z kilku podwyższonych linii kolejowych, lokalnie znanych jako „L” ) w Chicago, Illinois . Po tym sukcesie szybko nastąpiły znaczące kontrakty na wiele jednostek w Brooklynie w Nowym Jorku i Bostonie w stanie Massachusetts .

Nowy Jork: Grand Central, windy w wieżowcach

Od 1896 do 1900 Sprague służył w Komisji ds. Elektryfikacji Terminalu New York Central Railroad , w tym Grand Central Terminal w Nowym Jorku , gdzie zaprojektował system automatycznego sterowania pociągiem, aby zapewnić zgodność z sygnałami przytorowymi. Założył Sprague Safety Control & Signal Corporation, aby opracować i zbudować ten system. Wraz z Williamem J. Wilgusem zaprojektował trzeci system szyn Wilgus-Sprague stykający się z dołem , używany przez linie kolejowe prowadzące do Grand Central Terminal.

Podczas I wojny światowej Sprague służył w Naval Consulting Board. Następnie, w latach dwudziestych XX wieku, opracował metodę bezpiecznego prowadzenia dwóch niezależnych wind, lokalnej i ekspresowej, w jednym szybie, aby zaoszczędzić miejsce. Sprzedał ten system wraz z systemami aktywującymi systemy bezpieczeństwa kabiny windy, gdy przyspieszenie lub prędkość stały się zbyt duże, firmie Westinghouse Company .

Dziedzictwo

Rozwój Sprague'a w zakresie trakcji elektrycznej pozwolił na powiększenie miast, podczas gdy jego rozwój windy pozwolił na większą koncentrację w ich sekcjach handlowych i zwiększył rentowność budynków komercyjnych. Wynalazki Sprague'a umożliwiły powstanie nowoczesnej kolei lekkiej i systemów szybkiego transportu , które do dziś funkcjonują na tych samych zasadach.

Kultowy tabor paryskiego metra Sprague-Thomson , który służył w latach 1908-1983, nadal nazywany jest les rames Sprague („ zestawy pociągów Sprague ”).

Silniki Sprague były używane tak daleko, jak Sydney Harbour w Australii. Silnik elektryczny Lundell o mocy pięciu koni mechanicznych używany w stoczni Cockatoo Island Dockyard w latach 1900-1980 znajduje się obecnie w zbiorach Muzeum Narodowego Australii w Canberze .

Nagrody i uznanie

Sprague został odznaczony złotym medalem w Paryżu na Międzynarodowej Wystawie Elektryczności w 1889 r., główną nagrodą na Wystawie Zakupów w Luizjanie w 1904 r., medalem Elliotta Cressona w 1904 r. oraz medalem Edisona Amerykańskiego Instytutu Inżynierów Elektryków (obecnie Instytut Inżynierowie Elektrycy i Elektronicy ), za „zasłużone osiągnięcia w dziedzinie elektrotechniki, inżynierii i sztuki, czego przykładem jest jego wkład w to” w 1910 r.

Ponadto otrzymał Medal Franklina w 1921 roku i został pośmiertnie odznaczony Złotym Medalem Johna Fritza w 1935 roku.

Życie osobiste

Sprague był dwukrotnie żonaty, najpierw z Mary Keatinge , a następnie z Harriet Chapman Jones. Frank i Mary mieli jednego syna, Franka Desmonda. Frank i Harriet mieli dwóch synów i córkę: Roberta C. Sprague'a (również wynalazcę), Juliana K. i Frances A. Wspominając swojego ojca, Robert napisał w 1935 roku:

Przez całe życie, aż do ostatniego dnia, Frank Sprague odznaczał się niezwykłą zdolnością do pracy… A kiedy już zdecydował się na nowy wynalazek lub nową dziedzinę pracy, był niestrudzony i zawsze dążył do ulepszeń. Miał błyskotliwy umysł i niecierpliwił się na jakiekolwiek kompromisy połowiczne. Jego zainteresowanie pracą nigdy nie ustało; zaledwie kilka godzin przed końcem poprosił o przyniesienie do łóżka nowo zaprojektowanego modelu swojego najnowszego wynalazku.

Sprague zmarł 25 października 1934 r. Został pochowany z pełnymi honorami Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych na Narodowym Cmentarzu w Arlington w Wirginii. Jego żona Harriet została pochowana wraz z nim po jej śmierci w 1969 roku. Po śmierci Sprague'a Harriet przekazała znaczną ilość materiałów ze swojej kolekcji do Biblioteki Publicznej w Nowym Jorku , gdzie są one dziś dostępne dla publiczności za pośrednictwem działu rzadkich książek. Inne dokumenty, w tym sześć tomów listów gratulacyjnych i fotografii podarowanych Sprague'owi z okazji jego 75. urodzin, znajdują się w Chapin Library, Williams College .

W 1959 roku Harriet Sprague przekazała fundusze na budowę Sprague Building w Shore Line Trolley Museum w East Haven w stanie Connecticut , niedaleko domu Sprague'a z dzieciństwa w Milford. Muzeum jest najstarszym działającym muzeum wózków w Stanach Zjednoczonych i posiada jedną z największych kolekcji artefaktów wózków w Stanach Zjednoczonych.

Syn Franka, Robert C. Sprague, założył i prowadził firmę Sprague Electric Company jako jej prezes (1926-1953) i dyrektor generalny (1953-1987). W szczytowym okresie Sprague Electric zatrudniał 12 000 osób na całym świecie w fabrykach w Szkocji, Francji, Włoszech i Japonii, a także w wielu lokalizacjach w Stanach Zjednoczonych, aby stać się wiodącym producentem kondensatorów i innych komponentów elektronicznych. Sprague Electric został ostatecznie przejęty przez General Cable w 1979 roku, a następnie przez Vishay Intertechnology w 1992 roku.

Wnuk Franka i Harriet, Peter Sprague, przedsiębiorca, został dyrektorem generalnym National Semiconductor (1965-1995).

W pamięci i kulturze popularnej

W 1999 roku wnukowie, John L. Sprague i Peter Sprague, przecięli wstęgę i uruchomili silnik Sprague z 1884 roku na nowej wystawie w Shore Line Trolley Museum , gdzie stała wystawa „Frank J. Sprague: wynalazca, naukowiec, inżynier”, opowiada o roli „ojca trakcji elektrycznej” i roli elektryczności w rozwoju miast.

W 2012 roku Pennsylvania Trolley Museum adoptowało bezpańskiego kota, nadając mu imię na cześć Sprague'a: Frank the Trolley Cat.

W 2017 roku Sprague był tematem odcinka dokumentalnego zatytułowanego The Race Underground w 29. sezonie serialu American Experience , którego premiera odbyła się w stacjach telewizyjnych PBS . Częściowo opisał początki sieci tramwajowej MBTA w rejonie Bostonu , która opisała go jako „Zapomnianego bohatera amerykańskiego metra”.

Dalsza lektura

•   Dalzell, Frederick (2009). Wynalazek inżynierski: Frank J. Sprague i przemysł elektryczny w USA, 1880-1900 . MIT Naciśnij . ISBN 978-0-262-04256-7 .
•    Greller, James Clifford (2014). Ludzie, którzy byli pionierami transportu elektrycznego . West Orange, NJ: Xplorer Press Inc. ISBN 978-0-9853551-0-4 . OCLC 918986909 .
•   Middleton, William D .; Middleton III, William D. (2009). Frank Julian Sprague: wynalazca i inżynier elektryk . Prasa Uniwersytetu Indiany. ISBN 978-0-253-35383-2 .
•   Większość, Doug (2014). The Race Underground: Boston, Nowy Jork i niesamowita rywalizacja, która zbudowała pierwsze metro w Ameryce . Gryf św. Marcina. ISBN 978-0-312-59132-8 .
•   Przechodnia, Harold Clarence (1952). Frank Julian Sprague, ojciec trakcji elektrycznej, 1857-1934 . Wydawnictwo Uniwersytetu Harvarda. ASIN B0007E04CS .
•   Sprague, Harriet Chapman Jones (1947). Frank J. Sprague i mit Edisona . Nowy Jork: William-Frederick Press. ASIN B0006ARGTC .
•   Brittain, JE (1997). „Frank J. Sprague i elektryfikacja transportu miejskiego”. Obrady IEEE . 85 (7 lipca): 1183–1184. doi : 10.1109/jproc.1997.611124 . S2CID 44994978 .

Linki zewnętrzne

• Cmentarz Narodowy w Arlington
• Frank J. Sprague Papers (nr 628) , East Carolina Manuscript Collection, JY Joyner Library, East Carolina University, Greenville, Karolina Północna, USA.
• Kolejna strona o Franku J. Sprague zarchiwizowana 16.05.2011 w Wayback Machine
• Shore Line Trolley Museum - nowa stała ekspozycja: „Frank J. Sprague: wynalazca, naukowiec, inżynier”
• IEEE Biografia Sprague'a
• Historia firmy Vishay Electronics zarchiwizowana 04.03.2016 w Wayback Machine
• Osiągnięcia i życie FJ Sprague'a