Isambard Kingdom Brunel: Người kỹ sư Anh vĩ đại
Năm 2002 Đài BBC làm một cuộc thăm dò ý kiến toàn nước Anh về "100 những người Anh vĩ đại nhất". Có lẽ như chờ đợi, Winston Churchill đứng đầu, cùng với công nương Diana (5 năm sau khi bà mất). Theo sau là Charles Darwin, William Shakespeare, và Isaac Newton ở hàng thứ 3, 4 và 5. Nhưng ai là nhân vật thứ hai? Đó chính là kỹ sư Isambard Kingdom Brunel. Wikipedia viết, ông là:
người được coi là "một trong những nhân vật tài trí và có nhiều sáng tạo nhất trong lịch sử kỹ thuật", "một trong những người khổng lồ kỹ thuật thế kỷ 19", và "một trong những nhân vật vĩ đại nhất của Cách mạng Công nghiệp, [người] đã thay đổi bộ mặt của cảnh quan nước Anh với những thiết kế đột phá và những công trình xây dựng sáng tạo tài tình của ông." Brunel đã xây dựng các bến tàu, Đường sắt Great Western (GWR), một loạt tàu hơi nước bao gồm cả tàu hơi nước xuyên Đại Tây Dương đầu tiên bằng chân vịt, cùng nhiều cầu và đường hầm quan trọng. Các thiết kế của ông đã cách mạng hóa giao thông công cộng và kỹ thuật hiện đại.
A 19th-century man wearing a jacket, trousers and waistcoat, with his hands in his pockets and a cigar in mouth, wearing a tall stovepipe top hat, standing in front of giant iron chains on a drum.
Isambard Kingdom Brunel (1805-1859)
Đặc biệt cầu treo Clifton được thiết kế lúc ông mới 24 tuổi, tuổi sáng tạo của Isaac Newton:
A suspension bridge spanning a river gorge with woodland in the background
Tàu SS Great Eastern, chiếc tàu đầu tiên của cty Great Eastern Steam Ship Company, được thiết kế để vượt Đại Tây Dương, được xem là tàu lớn nhất và nhanh nhất thế giới, được hoàn tất năm 1837:
Great Eastern trong xây dựng
Tiếp theo đó là tàu Great Britain với thân bằng sắt lớn nhất để vượt Đại Tây Dương được khánh thành năm 1843, một prototype cho các tàu hiện đại:
A crowd of people watch a large black and red ship with one funnel and six masts adorned with flags
Làm sao ông tính toán được để xây dựng những chiếc tàu khổng lồ như thế?
Brunel dựa trên một lập luận tỷ lệ (scaling argument) đơn giản. Ông nhận ra rằng khối lượng hàng hóa mà một con tàu có thể chở tăng lên theo lập phương kích thước của nó (như trọng lượng), trong khi độ lớn của lực cản mà nó phải chịu khi nó di chuyển trong nước tăng lên như diện tích mặt cắt ngang của thân tàu và do đó chỉ là bình phương của các kích thước của nó.
Điều này giống như những kết luận của Galileo về cách sức mạnh của xà ngang và chân tay thay đổi theo trọng lượng cơ thể. Trong cả hai trường hợp, sức mạnh tăng chậm hơn trọng lượng tương ứng theo luật tỷ lệ %. Do đó cường độ của các lực cản thủy động lực học lên một con tàu so với trọng lượng của hàng hóa mà nó có thể chở giảm tỷ lệ thuận với chiều dài của con tàu. Hay nói cách khác: trọng lượng của hàng hóa của nó so với lực cản mà động cơ của nó cần phải vượt qua một cách có hệ thống càng tăng khi con tàu càng lớn. Nói cách khác, một con tàu lớn hơn cần ít nhiên liệu hơn để vận chuyển mỗi tấn hàng hóa so với một con tàu nhỏ hơn.
Do đó, tàu lớn hơn tiết kiệm năng lượng hơn và tiết kiệm chi phí hơn tàu nhỏ hơn — một ví dụ tuyệt vời khác về nền kinh tế quy mô.
(Theo G. West trong quyển Scale)
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét