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Frederick William Lanchester LLD , Hon FRAeS , FRS [1] (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 co-inventó el tema de la investigación de operaciones .
Lanchester se convirtió en un pionero en la construcción de automóviles británicos, un pasatiempo que le permitió desarrollar una exitosa empresa automovilística , y es considerado [¿ por quién? ] uno de los "tres grandes" ingenieros automovilísticos ingleses, junto con Harry Ricardo y Henry Royce .
Lanchester nació en St John's Wood , Londres, hijo de Henry Jones Lanchester (1834-1914), arquitecto, y su esposa Octavia (1834-1916), [2] tutora de latín y matemáticas. Fue el cuarto de ocho hijos; su hermano mayor Henry Vaughan Lanchester también se convirtió en arquitecto; su hermana menor Edith Lanchester fue socialista y sufragista ; y sus hermanos George Herbert Lanchester y Frank se unieron a él para formar la 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 destacó. Él mismo, recordando el pasado, 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 es parte del Imperial College . Complementó su instrucción en ingeniería aplicada asistiendo a clases nocturnas en la Finsbury Technical School. Lamentablemente, terminó su educación sin haber obtenido una titulación formal.
Cuando terminó sus estudios en 1888, consiguió un trabajo como dibujante en la Oficina de Patentes por 3 libras a la semana. Por esa época registró una patente para un isometrógrafo, un instrumento de delineante para realizar sombreados, rayados y otros trabajos de diseño geométrico. [3]
En 1919, a la edad de cincuenta y un años, Lanchester se casó con Dorothea Cooper, hija de Thomas Cooper, vicario de la iglesia de San Pedro en Field Broughton , en Lancashire . La pareja se mudó al 41 de Bedford Square, en Londres, pero en 1924 Lanchester construyó una casa según su propio diseño (Dyott End) en Oxford Road, Moseley , Birmingham. La pareja permaneció allí durante el resto de su vida juntos, pero no tuvieron hijos. [4]
Fue elegido miembro de la Royal Society en 1922, [1] y en 1926 la Royal Aeronautical Society le otorgó una beca y una medalla de oro. [5]
En 1925, Lanchester fundó una empresa llamada Lanchester Laboratories Ltd., para realizar trabajos de investigación y desarrollo industrial. Aunque desarrolló una radio y un altavoz de gramófono mejorados, no pudo comercializarlos con éxito debido a la Gran Depresión . [6] Continuó trabajando en exceso 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 se dice, estaba muy apenado porque esto, junto con las cataratas en ambos ojos, le impidieron "realizar cualquier trabajo oficial" durante la Segunda Guerra Mundial . [7]
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 fue un hombre de intereses diversos, bendecido con una excelente voz para el canto. [7] Usando el seudónimo de Paul Netherton-Herries, publicó dos volúmenes de poesía. [7]
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 hogar. Murió en su casa, Dyott End, el 8 de marzo de 1946. [3]
A finales de 1888, Lanchester empezó a trabajar para la Forward Gas Engine Company de Saltley , Birmingham, como subdirector de fábrica. Su contrato de trabajo incluía una cláusula que establecía que cualquier mejora técnica que realizara sería propiedad intelectual de la empresa. Lanchester, sabiamente, la anuló antes de firmar. Esta acción fue profética, ya que en 1889 inventó y patentó un regulador de péndulo para controlar las velocidades del motor, por el que recibió una regalía de diez chelines por cada uno instalado en una Forward Engine. En 1890 patentó un acelerómetro de péndulo para registrar la aceleración y el frenado de vehículos de carretera y ferroviarios.
Tras la muerte del actual director de la fábrica, Lanchester fue ascendido a su puesto. Entonces diseñó un nuevo motor de gas de mayor tamaño y potencia que cualquiera de los fabricados por la empresa hasta entonces. El motor era vertical con válvulas de asiento horizontales y opuestas para la admisión y el escape. El motor tenía una relación de compresión muy baja , pero su funcionamiento era muy económico. [ cita requerida ]
En 1890, Lanchester patentó un dispositivo de arranque automático para motores de gas. Posteriormente vendió los derechos de su invento a la Crossley Gas Engine Company por una suma considerable.
Alquiló un pequeño taller junto a las instalaciones de la Forward Company y lo utilizó para realizar trabajos experimentales. En este taller fabricó un pequeño motor de gas monocilíndrico vertical de 3 CV (2,2 kW) que funcionaba a 600 rpm. Este motor estaba acoplado directamente a una dinamo , que Lanchester utilizó para iluminar la oficina de la empresa y parte de la fábrica. [3]
Lanchester empezó a encontrar molesto el conflicto entre su trabajo como director de la fábrica y su trabajo de investigación. Por ello, en 1893, renunció a su trabajo en favor de su hermano menor George. Casi al mismo tiempo, produjo un segundo tipo de motor de diseño similar al anterior, pero que funcionaba con benceno a 800 rpm. Una parte importante de su nuevo motor fue el carburador revolucionario , para mezclar correctamente el combustible y el aire. Su invento se conoció como carburador de mecha, porque el combustible se introducía en 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, que era impulsada por una rueda de paletas en la popa . Lanchester construyó la lancha en el jardín de su casa en Olton , Warwickshire . El barco fue botado en la rampa de Salter en Oxford en 1904 y fue el primer barco a motor construido en Gran Bretaña. [3]
Después de haber instalado un motor de gasolina en un barco, el siguiente paso lógico fue utilizarlo para el transporte por carretera. Lanchester se propuso diseñar un vehículo de cuatro ruedas que pudiera ser impulsado 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, [8] y refrigeración por aire mediante paletas montadas en el volante. [9] Había una revolucionaria [9] caja de cambios epicicloidal (años antes de que Henry Ford la adoptara) [9] que proporcionaba dos velocidades hacia delante más la marcha atrás, y que impulsaba las ruedas traseras mediante cadenas. Con una carrocería de nogal, tenía capacidad para tres personas, una al lado de la otra. [9] (Por el contrario, el triciclo de Rudolf Egg tenía un motor monocilíndrico de Dion-Bouton de 3 hp (2,2 kW) y 402 cc {24½ in 3 ) [ 10] y era capaz de alcanzar los 40 km/h {25 mph}, [10] y el triciclo de Léon Bollée tenía un motor de 1,9 kW {2,5 hp} y 650 cc (40 in 3 ) [10] de su propio diseño, capaz de alcanzar más de 50 km/h {30 mph}. [10]
El coche de Lanchester se terminó de fabricar en 1895 y se probó por primera vez en 1896, pero resultó ser insatisfactorio, ya que tenía poca potencia y problemas de transmisión. Lanchester diseñó un nuevo motor de 2895 cc (177 in3) [9] refrigerado por aire de 8 hp (6 kW) con dos cilindros opuestos horizontalmente, 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 rígido . El nuevo motor y la 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 avanzaban las obras del coche y también había vendido su casa para ayudar a financiar el coste de su investigación. Se construyó entonces un segundo coche con el mismo motor y transmisión, pero con el diseño propio de Lanchester de suspensión en voladizo . Este se completó en 1898 y ganó una medalla de oro por su diseño y rendimiento en la Exposición y Pruebas del Automóvil de Richmond. Se hizo conocido como el Phaeton con 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 propulsó una hélice. En 1900, el Phaeton Gold Medal participó en la primera prueba de 1.000 millas del Royal Automobile Club y completó la carrera con éxito después de un fallo mecánico en el camino. [3]
En diciembre de 1899, Lanchester y sus hermanos crearon la Lanchester Engine Company para fabricar automóviles que pudieran venderse al público. Se adquirió una fábrica en Montgomery Street, Sparkbrook , Birmingham , conocida como Armourer Works. [11] [n 2] En su nueva fábrica, Lanchester diseñó un nuevo motor bicilíndrico de diez caballos de fuerza. Decidió utilizar una transmisión de tornillo sin fin y diseñó una máquina para cortar los engranajes sin fin. Patentó esta máquina en 1905 y continuó durante 25 años produciendo todos los engranajes sin fin de Lanchester. También introdujo el uso de ejes estriados y acoplamientos en lugar de 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 montado lateralmente en lugar de un volante. La transmisión también incluía un sistema similar a los frenos de disco modernos que sujetaban el disco de embrague para frenar, en lugar de utilizar un sistema separado como en la mayoría de los automóviles. [3] El 1 de diciembre de 1902, Lanchester recibió la patente n.° 26 407 para el freno de disco. [19]
El nuevo automóvil de 10 hp apareció en 1901 y permaneció en producción hasta 1905, con solo 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 los motores de 6 cilindros en línea , Lanchester analizó el problema científicamente e inventó el amortiguador de vibraciones torsional del cigüeñal como solución al problema del equilibrio del motor. [20] Su diseño, patentado en 1907, utilizó un volante secundario acoplado al extremo del cigüeñal con un embrague viscoso . Casi 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 giraban al doble de la velocidad del cigüeñal en direcciones opuestas. [20]
La Lanchester Engine Company vendió unos 350 automóviles de diversos diseños entre 1900 y 1904, cuando se declaró en quiebra debido a la incompetencia de la Junta Directiva. Inmediatamente se reformó como The Lanchester Motor Company . Durante este período también experimentó con la inyección de combustible , los turbocompresores , añadió volantes en 1907 e inventó el pedal del acelerador para ayudar a controlar el funcionamiento del motor, que anteriormente no cesaba si el operador tenía problemas. Inventó (o fue el primero en utilizar) ruedas de alambre desmontables, cojinetes que se alimentaban a presión con aceite, pistones de acero estampado , anillos de pistón , bielas huecas , el amortiguador de vibraciones torsionales para motores de 6 cilindros y el equilibrador armónico para diseños de 4 cilindros.
Finalmente, Lanchester se desilusionó con las actividades de los directores de la empresa y en 1910 renunció como gerente general y se convirtió en su consultor y asesor técnico a tiempo parcial. Sus hermanos, George y Frank, asumieron la responsabilidad técnica y administrativa de la empresa.
En 1909, Lanchester se convirtió en consultor técnico de la Daimler Company , donde participó en varios 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 , [21] y los primeros tanques pesados británicos de la Primera Guerra Mundial y propulsaron todos los automóviles Daimler desde 1909 hasta mediados de la década de 1930, ganando en 1909 el codiciado Trofeo RAC Dewar .
El inventor estadounidense Charles Knight, que trabajaba con Daimler en Coventry , 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 [22], un diseño de válvula de doble manguito desarrollado a partir de las patentes de Knight de 1904. [23] [24] 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". [21]
El autobús híbrido gasolina-eléctrico KPL (Knight-Pieper-Lanchester) utilizaba un par de motores Daimler-Knight de 4 cilindros y 12 hp (clasificación RAC), cada uno acoplado a un dinamotor que impulsaba una de las ruedas traseras, utilizando una patente de Henri Pieper . [25] El autobús se anunció en junio de 1910, pero la empresa Tilling-Stevens (una asociada de la London General Omnibus Company ) amenazó con una acción por infracción de patente, y fue retirado en mayo de 1911 después de que solo se hubieran fabricado 10 autobuses. [26]
Daimler comenzó a importar el tren de carretera Renard en febrero de 1907. [27] Daimler instaló una serie de motores de cuatro cilindros "pre-Knight" en el tren de carretera; [28] 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. [29] La compañía Birmingham Small Arms (BSA) compró Daimler en 1910, y Lanchester se convirtió en ingeniero consultor de la nueva empresa matriz. [21]
En enero de 1912 apareció un motor de 6 cilindros más grande, de 100 hp, con cigüeñales gemelos, cada uno de los cuales accionaba una válvula de manguito [30] , instalado en el más grande de los dos tractores agrícolas Daimler-Foster ('Agritractors') fabricados en conjunto con William Foster & Co. de Lincoln . [31] Según Harry Ricardo , la duplicación de todo el mecanismo de operación de la válvula implicaba una complicación mecánica excesiva e introducía graves dificultades en cuanto a la sincronización mecánica. [32] [n 3] Lanchester diseñó una nueva culata para motores de válvulas de manguito y la patentó con Daimler en febrero de 1913. [33] Con 5 hp adicionales en abril de 1913, el motor Daimler-Knight de 105 hp [34] (acoplado con la enorme transmisión del tractor diseñada por William Tritton ) impulsó el tractor de artillería Daimler-Foster, la máquina Lincoln n.° 1, Little Willie y los tanques británicos Mark I-IV durante la Primera Guerra Mundial . [35]
El contrato de Lanchester con Daimler fue rescindido después del desplome de Wall Street de 1929; el sobregiro de la Lanchester Motor Company también fue cancelado, 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 . [36] [37] [38]
Lanchester comenzó a estudiar aeronáutica seriamente en 1892, once años antes del primer vuelo a motor exitoso. Mientras cruzaba el Atlántico en un viaje a los Estados Unidos, Lanchester estudió el vuelo de las gaviotas argénteas , viendo cómo podían usar alas inmóviles para atrapar corrientes de aire. Midió varias aves para ver cómo se comparaba el centro de gravedad con el centro de sustentación. Como resultado de sus deliberaciones, Lanchester finalmente formuló su teoría de circulación del vuelo. Esta es la base de la aerodinámica y el fundamento de la teoría moderna de perfiles aerodinámicos . En 1894 probó su teoría en varios modelos. En 1897 presentó un artículo titulado "El planeo de las aves y las posibilidades del vuelo mecánico" a la Sociedad de Física , pero fue rechazado por ser demasiado avanzado para su tiempo. Lanchester se dio cuenta de que el vuelo a motor requería un motor con una relación potencia-peso mucho mayor que cualquier motor existente. Propuso diseñar y construir un motor de este tipo, pero le advirtieron que nadie lo tomaría en serio. [3]
Lanchester se sintió desanimado por la actitud hacia su teoría aeronáutica y se concentró en el desarrollo de automóviles durante los siguientes diez años. En 1906 publicó la primera parte de una obra en dos volúmenes, Aerial Flight , que trataba los problemas del vuelo propulsado (Lanchester 1906). En ella, desarrolló un modelo para los vórtices que se producen detrás de las alas durante el vuelo, [39] que incluía la primera descripción completa de la sustentación y la resistencia . Su libro no fue bien recibido en Inglaterra, pero creó interés en Alemania, donde el científico Ludwig Prandtl confirmó matemáticamente la exactitud de la teoría de vórtices 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 los estancamientos. Durante este trabajo, esbozó el diseño básico utilizado en la mayoría de las aeronaves desde entonces. La contribución de Lanchester a la ciencia aeronáutica no fue reconocida hasta el final de su vida.
En 1909 se creó el Comité Asesor de Aeronáutica de HH Asquith y Lanchester fue nombrado miembro. Lanchester predijo correctamente que las aeronaves desempeñarían un papel cada vez más importante en la guerra, a diferencia del mando militar que preveía que la guerra continuaría de la misma manera que en el pasado.
El mismo año, 1909, Lanchester patentó las hélices contrarrotativas . [40]
En 1914 dio la 'Conferencia James Forrest' de la Institución de Ingenieros Civiles , sobre el tema "La máquina voladora desde un punto de vista de ingeniería". [41]
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 . [42] Se publicaron en forma de libro en 1916 con el título 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 las Leyes de potencia de Lanchester . [43] Estas leyes describían cómo dos fuerzas se desgastarían mutuamente en combate y demostraban que la capacidad de las armas modernas para operar a largas distancias cambiaba drásticamente 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. [44]
Las leyes de Lanchester se aplicaron originalmente en la práctica en Estados Unidos para estudiar la logística , donde evolucionaron hacia la investigación de operaciones (IO) ( investigación operativa en el uso del Reino Unido ). Las técnicas de IO se utilizan ampliamente en la actualidad, tal vez más en el ámbito empresarial.
Después de la guerra, la compañía introdujo el motor Forty más convencional, un rival para el Rolls-Royce de 40/50 hp; en 1924 se le unió un motor de seis cilindros de 21 hp (clasificación RAC) con árbol de levas en cabeza . En 1921, Lanchester fue la primera compañía en exportar automóviles con volante a la izquierda. También se introdujeron vidrios tintados en estos automóviles por primera vez. En el Rally de Southport de 1928 se introdujo un motor de ocho cilindros en línea de 4440 cc , nuevamente con árbol de levas en cabeza: resultó ser el último Lanchester "real". En 1931, la compañía fue adquirida por BSA, que también había sido 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 con Daimler, como RR con Bentley [ref. Trilogía Lanchester Legacy].
La mayoría de sus colegas ingenieros respetaban a Lanchester como un genio, pero no tenía la perspicacia empresarial necesaria para convertir su inventiva en ganancias económicas. Mientras que James Watt había encontrado un socio comercial competente en Matthew Boulton , que se encargaba de los asuntos comerciales, Lanchester no contaba con esa ayuda. Durante la mayor parte de su carrera careció del respaldo financiero necesario 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 varias instituciones y organizaciones, y recibió premios de varios organismos.
Los documentos, cuadernos y material relacionado de Lanchester están dispersos entre varias colecciones de archivos, incluidas las de la Universidad de Coventry , la Biblioteca de la Universidad de Southampton , el Birmingham Museums Trust , la Biblioteca Aeroespacial Nacional , la Institución de Ingenieros Mecánicos , el Centro de Archivos Churchill de la Universidad de Cambridge y la Biblioteca Bodleian de la Universidad de Oxford . [45]
En 1970, varias universidades de Coventry se fusionaron para formar Lanchester Polytechnic , llamada así en memoria de Frederick Lanchester. [46] Pasó a llamarse Coventry Polytechnic en 1987 y se convirtió en Coventry University en 1992.
La biblioteca Lanchester de la Universidad de Coventry abrió sus puertas en el año 2000. Su nombre conmemora a Frederick Lanchester y a la anterior encarnación de la universidad, la Lanchester Polytechnic. Como gran parte de la obra del propio Lanchester, aparentemente sin tener en cuenta las convenciones, su forma muestra su funcionamiento.
Su apariencia distintiva proviene de las especificaciones de eficiencia energética del edificio, que hacen uso de patios de luz y chimeneas de extracción para llevar aire a través del edificio y proporcionar 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 inaugurada por la hija de Frank Lanchester, la Sra. Marjorie Bingeman, y el historiador de Lanchester, Chris Clark, en el Rally del Centenario en 1995.
{{cite book}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )Los volúmenes 1 y 2 son relatos ilustrados y completos de los automóviles Lanchester. El volumen 3 cubre otros inventos de Lanchester.
