Federico W. Lanchester

Frederick William Lanchester LLD, Hon FRAeS, FRS (23 de octubre de 1868 - 8 de marzo de 1946), fue un erudito e ingeniero inglés que hizo importantes contribuciones a la ingeniería automotriz y a la aerodinámica, y coinventó el tema de la investigación de operaciones.

Lanchester se convirtió en un constructor de automóviles británico pionero, una afición que le llevó a desarrollar una exitosa empresa automovilística y está considerada una de las "tres grandes" del mundo. Ingenieros automotrices ingleses, junto con Harry Ricardo y Henry Royce.

Biografía

Lanchester nació en St John's Wood, Londres, hijo de Henry Jones Lanchester (1834-1914), arquitecto, y su esposa Octavia (1834-1916), profesora de latín y matemáticas. Era el cuarto de ocho hijos; su hermano mayor, Henry Vaughan Lanchester, también se convirtió en arquitecto; su hermana menor, Edith Lanchester, era socialista y sufragista; y sus hermanos George Herbert Lanchester y Frank se unieron a él para formar Lanchester Motor Company.

Cuando tenía un año, su padre trasladó a la familia a Brighton, y el joven Frederick asistió a una escuela preparatoria y a un internado cercano, donde no se distinguió. Él mismo, pensando en retrospectiva, comentó que “parecía que la Naturaleza estaba conservando su energía”. Sin embargo, logró ganar una beca para la Hartley Institution, en Southampton, y después de tres años ganó otra beca, para el Kensington College, que ahora forma parte del Imperial College. Complementó su formación en ingeniería aplicada asistiendo a clases nocturnas en la Escuela Técnica de Finsbury. Lamentablemente, terminó sus estudios sin haber obtenido un título oficial.

Cuando completó su educación en 1888, consiguió un trabajo como dibujante en la Oficina de Patentes por £3 a la semana. Por esta época registró una patente para un isometrógrafo, un instrumento de dibujante para sombreado, sombreado y otros trabajos de diseño geométrico.

En 1919, a la edad de cincuenta y un años, Lanchester se casó con Dorothea Cooper, la hija de Thomas Cooper, vicario de la iglesia de San Pedro en Field Broughton, Lancashire. La pareja se mudó a 41 Bedford Square, Londres, pero en 1924 Lanchester construyó una casa con su propio diseño (Dyott End) en Oxford Road, Moseley, Birmingham. La pareja permaneció allí por el resto de su vida juntos pero no tuvo hijos.

Fue elegido miembro de la Royal Society en 1922, y en 1926 la Royal Aeronautical Society le otorgó una beca y una medalla de oro.

En 1925, Lanchester fundó una empresa llamada Lanchester Laboratories Ltd., para realizar trabajos de investigación y desarrollo industrial. Aunque desarrolló un altavoz de radio y gramófono mejorado, no pudo comercializarlo con éxito debido a la Gran Depresión. Continuó trabajando demasiado hasta que en 1934 su salud se deterioró y la empresa se vio obligada a cerrar. Finalmente le diagnosticaron la enfermedad de Parkinson y, según los informes, lamentó mucho que esto, junto con las cataratas en ambos ojos, le impidiera "hacer cualquier trabajo oficial" en el país. durante la Segunda Guerra Mundial.

Recibió medallas de oro de la Institución de Ingenieros Civiles en 1941 y de la Institución de Ingenieros Mecánicos en 1945.

Aunque alcanzó su fama por su brillantez creativa como ingeniero, Frederick Lanchester era un hombre de diversos intereses, bendecido con una excelente voz para cantar. Utilizando el seudónimo de Paul Netherton-Herries publicó dos volúmenes de poesía.

Lanchester, que nunca había tenido éxito comercial, vivió el resto de su vida en circunstancias difíciles, y sólo gracias a la ayuda caritativa pudo permanecer en su casa. Murió en su casa, Dyott End, el 8 de marzo de 1946.

Trabajo

Motores de gasolina

Cerca de finales de 1888, Lanchester empezó a trabajar para Forward Gas Engine Company de Saltley, Birmingham, como subdirector de obra. Su contrato de trabajo incluía una cláusula que establecía que cualquier mejora técnica que realizara sería propiedad intelectual de la empresa. Lanchester sabiamente tachó esto antes de firmar. Esta acción fue profética, ya que en 1889 inventó y patentó un gobernador de péndulo para controlar la velocidad del motor, por lo que recibió una regalía de diez chelines por cada uno instalado en un motor delantero. En 1890 patentó un acelerómetro de péndulo, para registrar la aceleración y el frenado de vehículos de carretera y ferroviarios.

Después de la muerte del actual director de obra, Lanchester fue ascendido a su puesto. Luego diseñó un nuevo motor de gasolina de mayor tamaño y potencia que cualquiera de los producidos anteriormente por la empresa. El motor era vertical con válvulas de asiento horizontales opuestas para la admisión y el escape. El motor tenía una relación de compresión muy baja, pero su funcionamiento era muy económico.

En 1890, Lanchester patentó un dispositivo de arranque automático para motores de gas. Posteriormente vendió los derechos de su invento a Crossley Gas Engine Company por una suma considerable.

Alquiló un pequeño taller junto a las obras de Forward Company y lo utilizó para su propio trabajo experimental. En este taller, produjo un pequeño motor de gas monocilíndrico vertical de 3 CV (2,2 kW) que funcionaba a 600 rpm. Éste estaba acoplado directamente a una dinamo, que Lanchester utilizaba para iluminar la oficina de la empresa y parte de la fábrica.

Motores de gasolina

Lanchester empezó a encontrar fastidioso el conflicto entre su trabajo como director de fábrica y su trabajo de investigación. Por lo tanto, en 1893 renunció a su trabajo en favor de su hermano menor George. Casi al mismo tiempo, produjo un segundo tipo de motor similar en diseño al anterior pero que funcionaba con benceno a 800 rpm. Una parte importante de su nuevo motor fue el revolucionario carburador, para mezclar correctamente el combustible y el aire. Su invento se conoció como carburador de mecha, porque el combustible se aspiraba hacia una serie de mechas, desde donde se vaporizaba. Patentó este invento en 1905.

Lanchester instaló su nuevo motor de gasolina en una lancha de fondo plano, impulsada por una rueda de paletas de popa. Lanchester construyó la lancha en el jardín de su casa en Olton, Warwickshire. El barco fue botado en la grada de Salter en Oxford en 1904 y fue el primer barco a motor construido en Gran Bretaña.

Coches

Después de haber instalado un motor de gasolina en un barco, el siguiente paso lógico era utilizarlo para el transporte por carretera. Lanchester se propuso diseñar un vehículo de cuatro ruedas propulsado por un motor de gasolina. Diseñó un nuevo motor de gasolina de 5 CV (3,7 kW), con dos cigüeñales que giraban en direcciones opuestas, para lograr una suavidad ejemplar, y refrigeración por aire mediante paletas montadas en el volante. Existía una revolucionaria caja de cambios epicíclica (años antes de que Henry Ford la adoptara) que daba dos velocidades de avance más marcha atrás y que impulsaba las ruedas traseras mediante cadenas. Con cuerpo de nogal, tenía capacidad para tres personas, una al lado de la otra. (Por el contrario, el triciclo de Rudolf Egg tenía un monociclo de Dion-Bouton de 3 hp (2,2 kW) y 402 cc {24½in³) y era capaz de alcanzar 40 km/h {25 mph}, y el triciclo de Léon Bollée, un motor de 1,9 kW {2,5 hp} y 650 cc (40 in³) de diseño propio, capaz de alcanzar más de 50 km/h {30 mph}.

El automóvil de Lanchester se completó en 1895 y se le hizo su primera prueba en 1896, y resultó insatisfactorio, tenía poca potencia y problemas de transmisión. Lanchester diseñó un nuevo motor refrigerado por aire de 8 hp (6 kW) y 2895 cc (177 in³) con dos cilindros horizontalmente opuestos, todavía con dos cigüeñales. También rediseñó la caja de cambios epicicloidal y la combinó con el motor. Un eje de transmisión conectaba la caja de cambios a un eje vivo. El nuevo motor y transmisión se instalaron en el coche original de 1895.

Lanchester había trasladado su negocio a talleres más grandes en Ladywood Road, Fiveways, Birmingham a medida que avanzaba el trabajo en el automóvil y también había vendido su casa para ayudar a financiar el costo de su investigación. Luego se construyó un segundo automóvil con el mismo motor y transmisión, pero con el diseño propio de suspensión cantilever de Lanchester. Se completó en 1898 y ganó una medalla de oro por su diseño y desempeño en la Exposición y Pruebas de Automóviles en Richmond. Llegó a ser conocido como el Faetón de la Medalla de Oro.

En 1898, Lanchester diseñó una versión refrigerada por agua de su motor de 8 bhp (6,0 kW), que se instaló en un barco y propulsaba una hélice. En 1900, el Phaeton con medalla de oro participó en la primera prueba de 1000 millas del Royal Automobile Club y completó el recorrido con éxito después de una falla mecánica en el camino.

Compañía de motores Lanchester

En diciembre de 1899, Lanchester y sus hermanos crearon Lanchester Engine Company con el fin de fabricar automóviles que pudieran venderse al público. Se adquirió una fábrica en Montgomery Street, Sparkbrook, Birmingham, conocida como Armourer Works. En su nueva fábrica, Lanchester diseñó un nuevo motor bicilíndrico de diez caballos de fuerza. Decidió utilizar una transmisión helicoidal y diseñó una máquina para cortar los engranajes helicoidales. Patentó esta máquina en 1905 y continuó durante 25 años produciendo todos los engranajes helicoidales de Lanchester. También introdujo el uso de ejes estriados y acoplamientos en lugar de chaveteros y chaveteros, otra innovación que patentó. El eje trasero tenía cojinetes de rodillos y Lanchester diseñó las máquinas para fabricarlos. Su automóvil fue diseñado con el motor colocado entre los dos asientos delanteros en lugar de en la parte delantera, y también tenía un timón lateral en lugar de un volante. La transmisión también incluía un sistema similar a los frenos de disco modernos que sujetaban el disco del embrague para frenar, en lugar de utilizar un sistema separado como en la mayoría de los automóviles. El 1 de diciembre de 1902, Lanchester recibió la patente nº 26.407 para el freno de disco.

El nuevo coche de 10 hp apareció en 1901 y permaneció en producción hasta 1905, con sólo modificaciones menores de diseño. Se hizo amigo de Rudyard Kipling y le enviaba modelos experimentales para probar. En 1905, Lanchester produjo un motor de cuatro cilindros de 20 hp y en 1906 produjo un motor de seis cilindros de 28 hp. Aunque Sir Henry Royce ya había abordado el problema de la oscilación torsional del cigüeñal y la consiguiente vibración en motores de seis cilindros en línea, Lanchester analizó el problema científicamente e inventó el amortiguador de vibraciones del cigüeñal torsional como solución al problema del equilibrio del motor. Su diseño, patentado en 1907, utilizaba un volante secundario acoplado al extremo del cigüeñal con un embrague viscoso. Aproximadamente al mismo tiempo, Lanchester también patentó un equilibrador armónico para cancelar las fuerzas secundarias desequilibradas en un motor de cuatro cilindros, utilizando dos contrapesos que giran al doble de la velocidad del cigüeñal en direcciones opuestas.

La Lanchester Engine Company vendió alrededor de 350 automóviles de diversos diseños entre 1900 y 1904, cuando quebró debido a la incompetencia de la junta directiva. Inmediatamente fue reformada como The Lanchester Motor Company. Durante este período también experimentó con inyección de combustible, turbocompresores, añadió volantes en 1907 e inventó el pedal del acelerador para ayudar a controlar el funcionamiento del motor, que anteriormente no cesaría si el operador tenía problemas. Inventó (o fue el primero en utilizar) ruedas de alambre desmontables, cojinetes alimentados a presión con aceite, pistones de acero estampado, aros de pistón, bielas huecas, el amortiguador de vibraciones torsionales para motores de 6 cilindros y el equilibrador armónico para motores de 4. -diseños de cilindros.

Con el tiempo, Lanchester se desilusionó de las actividades de los directores de la empresa y en 1910 dimitió como director general, convirtiéndose en su consultor y asesor técnico a tiempo parcial. Sus hermanos, George y Frank, asumieron la responsabilidad técnica y administrativa de la empresa.

Compañía Daimler

En 1909, Lanchester se convirtió en consultor técnico de Daimler Company, donde participó en una serie de proyectos de ingeniería, incluido el motor Daimler-Knight, cuyas variantes impulsaron el autobús KPL de gasolina y electricidad y el tren de carretera Daimler-Renard, y Los primeros tanques pesados británicos de la Primera Guerra Mundial e impulsaron todos los automóviles Daimler desde 1909 hasta mediados de la década de 1930, ganando en 1909 el codiciado Trofeo RAC Dewar.

Motores Daimler-Knight

Trabajando con Daimler en Coventry, el inventor estadounidense Charles Knight obtuvo una patente británica para su motor Knight modificado el 6 de junio de 1908, y en septiembre de 1908 Daimler anunció el primer motor Daimler-Knight de 4 cilindros con un diseño de válvula de doble manguito. desarrollado a partir de las patentes de Knight de 1904. Daimler había puesto todos sus recursos en este "motor bastante insatisfactorio" (según Harry Ricardo), pero aunque Lanchester continuó desarrollando y trabajando en el diseño, "se había dado cuenta de que era una esperanza perdida desde el principio".

Autobús KPL

El autobús híbrido gasolina-eléctrico KPL (Knight-Pieper-Lanchester) utilizaba un par de motores de 4 cilindros y 12 h.p. (Clasificación R.A.C.) Motores Daimler-Knight, cada uno acoplado a un dinamotor que acciona una de las ruedas traseras, utilizando una patente de Henri Pieper. El autobús se anunció en junio de 1910, pero la empresa Tilling-Stevens (socia de la London General Omnibus Company) amenazó con una acción por infracción de patente y fue retirado en mayo de 1911 después de que sólo se habían fabricado 10 autobuses.

Tren de carretera Daimler-Renard

Daimler comenzó a importar el Renard Road Train en febrero de 1907. Daimler instaló varios motores de cuatro cilindros 'pre-Knight' motores en el Tren de Carretera; El trabajo de desarrollo de Lanchester dio como resultado un motor Daimler-Knight de 6 cilindros de 75/80 hp para la unidad tractora Daimler-Renard en 1910. La empresa Birmingham Small Arms (BSA) compró Daimler en 1910 y Lanchester se convirtió en ingeniero consultor de la nueva empresa matriz.

Tractores Daimler Foster

En enero de 1912 apareció un motor más grande de 6 cilindros y 100 hp con cigüeñales gemelos, cada uno de los cuales impulsaba una válvula de manguito, instalado en el mayor de los dos tractores agrícolas Daimler-Foster ('Agritractors') fabricados en conjunto con William Foster &Amp; Co. de Lincoln. Según Harry Ricardo, la duplicación de todo el mecanismo de accionamiento de la válvula implicaba una complicación mecánica excesiva e introducía graves dificultades en la sincronización mecánica. Lanchester diseñó una nueva culata para motores con válvulas de camisa y la patentó con Daimler en febrero de 1913. Obtuvo 5 hp adicionales en abril de 1913, el motor Daimler-Knight de 105 hp (junto con la enorme transmisión del tractor diseñada por William Tritton) impulsó el tractor de artillería Daimler-Foster, la máquina Lincoln número 1, el Little Willie y los tanques británicos Mark I-IV durante la Primera Guerra Mundial.

El contrato de Lanchester con Daimler se rescindió después del desplome de Wall Street de 1929; También se retiró el sobregiro de Lanchester Motor Company, lo que obligó a la liquidación inmediata de sus activos. El grupo BSA, propietario de Daimler desde 1910, completó la compra de la empresa Lanchester en enero de 1931 y trasladó la producción a Radford, Coventry.

Aeronáutica

Lanchester comenzó a estudiar seriamente la aeronáutica en 1892, once años antes del primer vuelo propulsado exitoso. Mientras cruzaba el Atlántico en un viaje a los Estados Unidos, Lanchester estudió el vuelo de las gaviotas argénteas y vio cómo podían utilizar alas inmóviles para atrapar corrientes de aire. Midió varias aves para ver cómo se comparaba el centro de gravedad con el centro de apoyo. Como resultado de sus deliberaciones, Lanchester finalmente formuló su teoría de la circulación del vuelo. Ésta es la base de la aerodinámica y el fundamento de la teoría moderna del perfil aerodinámico. En 1894 puso a prueba su teoría con varios modelos. En 1897 presentó un artículo titulado "El vuelo de los pájaros y las posibilidades del vuelo mecánico" a la Sociedad de Física, pero fue rechazado por ser demasiado avanzado para su época. Lanchester se dio cuenta de que el vuelo propulsado requería un motor con una relación potencia-peso mucho mayor que cualquier motor existente. Propuso diseñar y construir dicho motor, pero le dijeron que nadie lo tomaría en serio.

Lanchester se sintió desanimado por la actitud hacia su teoría aeronáutica y se concentró en el desarrollo del automóvil durante los siguientes diez años. En 1906 publicó la primera parte de una obra en dos volúmenes, Aerial Flight, que trataba de los problemas del vuelo propulsado (Lanchester 1906). En él, desarrolló un modelo para los vórtices que se producen detrás de las alas durante el vuelo, que incluía la primera descripción completa de la sustentación y la resistencia al avance. Su libro no fue bien recibido en Inglaterra, pero generó interés en Alemania, donde el científico Ludwig Prandtl confirmó matemáticamente la exactitud de la teoría del vórtice de Lanchester. En su segundo volumen, Lanchester centró su atención en la estabilidad de las aeronaves, Aerodonetics (Lanchester 1908), desarrollando su teoría fugoide que contenía una descripción de las oscilaciones y las pérdidas. Durante este trabajo, describió el diseño básico utilizado en la mayoría de los aviones desde entonces. La contribución de Lanchester a la ciencia aeronáutica no fue reconocida hasta el final de su vida.

En 1909 se estableció el Comité Asesor de Aeronáutica de H. H. Asquith y Lanchester fue nombrado miembro. Lanchester predijo correctamente que los aviones desempeñarían un papel cada vez más importante en la guerra, a diferencia del mando militar que imaginaba que la guerra continuaría de la misma manera que en el pasado.

El mismo año, 1909, Lanchester patentó hélices contrarrotativas.

In 1914 he gave the Institution of Civil Engineers ' 'James Forrest Lecture', on the subject of "The Flying Machine From An Engineering Standpoint ".

Lanchester 's Power Laws

Lanchester estaba particularmente interesado en predecir el resultado de las batallas aéreas. En 1914, antes del inicio de la Primera Guerra Mundial, publicó sus ideas sobre la guerra aérea en una serie de artículos en Engineering. Se publicaron en forma de libro en 1916 como Aircraft in Warfare: the Dawn of the Fourth Arm (Lanchester 1916) e incluían una descripción de una serie de ecuaciones diferenciales que ahora se conocen como Lanchester' s Leyes de potencia. Estas leyes describían cómo dos fuerzas se desgastarían entre sí en combate y demostraron que la capacidad de las armas modernas para operar a largas distancias cambiaba dramáticamente la naturaleza del combate: una fuerza que era dos veces más grande había sido dos veces más poderosa en el pasado, pero ahora era cuatro veces, el cuadrado del cociente.

Las Leyes de Lanchester se aplicaron originalmente en la práctica en los Estados Unidos para estudiar la logística, donde se convirtieron en investigación de operaciones (OR) (investigación operativa en uso en el Reino Unido). Las técnicas de quirófano se utilizan ahora ampliamente, quizás sobre todo en los negocios.

La empresa de la posguerra

Después de la guerra, la empresa introdujo el motor Forty, más convencional, rival del Rolls-Royce 40/50 hp; En 1924 se le unió un motor de seis cilindros con árbol de levas en cabeza y 21 hp (clasificación RAC). En 1921, Lanchester fue la primera empresa en exportar coches con el volante a la izquierda. También se introdujeron por primera vez cristales tintados en estos coches. En el Rally de Southport de 1928 se introdujo un motor de ocho cilindros en línea de 4440 cc, también con árbol de levas en cabeza: resultó ser el último motor "real" de la marca. Lanchester, en 1931 la empresa fue adquirida por B.S.A., que también era propietaria de Daimler Company desde 1909. Desde entonces hasta 1956, los automóviles Lanchester se construyeron en la fábrica de Daimler en Coventry como automóviles hermanos de Daimler, al igual que R-R con Bentley [ref Lanchester Legacy trilogía].

Legado

Lanchester era respetado por la mayoría de sus colegas ingenieros como un genio, pero no tenía la perspicacia comercial para convertir su inventiva en ganancias financieras. Mientras que James Watt había encontrado un socio comercial capaz en Matthew Boulton, que gestionaba los asuntos comerciales, Lanchester no contaba con esa ayuda. Durante la mayor parte de su carrera careció de respaldo económico para poder desarrollar sus ideas y realizar investigaciones, como le hubiera gustado. No obstante, hizo muchas contribuciones en muchos campos diferentes. Escribió más de sesenta artículos técnicos para diversas instituciones y organizaciones y recibió premios de varios organismos.

Archivos

Los artículos, cuadernos y material relacionado de Lanchester se encuentran dispersos en varias colecciones de archivos, incluidas las de la Universidad de Coventry, la Biblioteca de la Universidad de Southampton, el Birmingham Museums Trust, la Biblioteca Nacional Aeroespacial y la Institución de Ingenieros Mecánicos., el Centro de Archivos Churchill de la Universidad de Cambridge y la Biblioteca Bodleian de la Universidad de Oxford.

Monumentos

En 1970, varias universidades de Coventry se fusionaron para formar el Politécnico de Lanchester, llamado así en memoria de Frederick Lanchester. Pasó a llamarse Politécnico de Coventry en 1987 y se convirtió en Universidad de Coventry en 1992.

La Biblioteca Lanchester de la Universidad de Coventry abrió sus puertas en 2000. Su nombre conmemora a Frederick Lanchester y la encarnación anterior de la universidad como Lanchester Polytechnic. Como gran parte del trabajo del propio Lanchester, aparentemente independientemente de las convenciones, su forma muestra la forma en que funciona.

Su apariencia distintiva proviene de las especificaciones de eficiencia energética del edificio, que utilizan pozos de luz y chimeneas de escape para extraer aire a través del edificio, proporcionando ventilación natural.

Una escultura al aire libre, el Lanchester Car Monument, en el área de Bloomsbury, Heartlands, de Birmingham, diseñada por Tim Tolkien, se encuentra en el sitio donde la compañía Lanchester construyó su primer automóvil de gasolina de cuatro ruedas en 1895. Fue presentado por la hija de Frank Lanchester, la señora Marjorie Bingeman, y el historiador de Lanchester, Chris Clark, en el Centenary Rally en 1995.

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  Placa verde en Moseley, Birmingham

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  Escultura de Tim Tolkien

Publicaciones seleccionadas

• Lanchester, Frederick W. (1906). Vuelo aéreo, vol. 1: Aerodinámica. Londres: Archibald Constable " Co.
• Lanchester, Frederick W. (1908). Vuelo aéreo, Vol. 2: Aerodonesia. Londres: Archibald Constable " Co.
• Lanchester, Frederick W. (1916). Aircraft in Warfare: The Dawn of the Fourth Arm. Londres: Constable and Company.
• Netherton-Herries, Paul (1935). El Centenarian: una historia de Lakeland contada en verso. Cornish Brothers. (Limited ed. of 640 copies.)
• Netherton-Herries, Paul (1936). Una oración del rey y otros poemas. Birmingham: Publicado por el autor para la circulación privada.