| Guillermo Froude | |
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| Fecha de nacimiento | 28 de noviembre de 1810 [1] [2] [3] […] |
| Lugar de nacimiento | |
| Fecha de muerte | 4 de mayo de 1879 [1] [2] [3] (68 años) |
| Un lugar de muerte | |
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| alma mater | |
| Premios y premios | Miembro de la Royal Society de Londres ( 6 de febrero de 1870 ) Medalla Real ( 1876 ) |
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William Froude ( Ing. William Froude ; 28 de noviembre de 1810 , Devon , - 4 de mayo de 1879 , Simonstown ) - Ingeniero inglés, fundador de la hidrodinámica de barcos . Fue educado en Oxford . Desarrolló una teoría que permite calcular la resistencia del agua al movimiento de una embarcación a partir de los resultados de pruebas con modelos. Es el creador de la primera piscina experimental del mundo . En 1870 introdujo el número de Froude .
William Froude nació en 1810 en Darktinton (Devon) en el seno de una familia inteligente. Su padre, Robert Froude (1771–1859), se desempeñó como archidiácono de Totnes; el hermano mayor Richard Froude (1803-1836) fue un clérigo anglicano y uno de los fundadores del movimiento de Oxford; hermano menor James Anthony Froude (1818-1894) es un famoso historiador.
William Froude recibió su educación primaria primero en Buckfast Preparatory School y luego en Westminster School en Londres y Oriel College, Universidad de Oxford . Recibió su educación superior en la Universidad de Oxford, donde estudió matemáticas en profundidad. Se graduó de la Universidad de Oxford en 1832 con una licenciatura en ingeniería.
Froude comenzó a trabajar como topógrafo en el South Eastern Railroad, que se completó en 1837. Estuvo a cargo de las estructuras en el tramo de Bristol a Exeter . Fue aquí donde desarrolló e introdujo su método empírico de colocar las secciones curvas de la vía e introdujo un diseño alternativo de pendiente de mampostería para los arcos inclinados de los puentes ubicados en el área de Exeter.
Entre 1836 y 1838 se desempeñó como ingeniero civil y luego se unió a Isambard Kingdom Brunel , ingeniero jefe de Great Western Railway, para trabajar en varios proyectos de ingeniería en el sur de Inglaterra.
Aunque los diseños de Brunel no siempre tuvieron éxito, a menudo contenían soluciones innovadoras para problemas de ingeniería. Fue Brunel quien llamó la atención de Froude sobre el problema de garantizar la estabilidad de los barcos en el curso. El mar y los barcos siempre han atraído a Froude, por lo que pronto comenzó a realizar experimentos para determinar la resistencia en pequeños modelos de barcos en el río Dart. A partir de 1859 experimentó con modelos de barcos, primero en privado en Paignton, donde se mudó después de la muerte de su padre, y luego en la cuenca de investigación de Torquay. En 1861, Froude envió el trabajo científico "Sobre el balanceo de los barcos" al Instituto de Diseñadores Navales, que luego tuvo una gran influencia en el diseño de barcos.
A partir de 1867, Froude remolcó modelos en parejas, con un casco frente al otro. Froude creía que el arrastre por fricción y el arrastre por onda se describían mediante leyes diferentes, por lo que comenzó a remolcar tablas completamente sumergidas con diferentes rugosidades superficiales. Esto le permitió establecer una fórmula que predice el arrastre por fricción de un casco con una precisión razonable y formular una ley conocida como criterio de similitud de Froude (ley) . Esta ley establece que los fenómenos de formación de ondas serán similares para un objeto a escala real y un modelo si la velocidad del modelo es menor que la raíz cuadrada de la relación de sus tamaños. Con estos dos resultados analíticos, Froude encontró una forma fiable de estimar la potencia necesaria para mantener el casco de un barco en movimiento a una velocidad determinada.
Froude publicó los resultados de los experimentos sobre la circulación de barcos en el segundo volumen de las actas del Instituto de Diseñadores Navales, y a través de este conoció a Edward Reed , el autor del diagrama de estabilidad , conocido como diagrama de Reed . Froude también realizó experimentos sobre modelos y fundamentaciones teóricas sobre el problema de la estabilidad de los barcos.
Después de servir en 1868 en el Comité para el Estudio de Proyectos Navales, Froude propuso al Almirantazgo Británico una serie de experimentos utilizando modelos para establecer las leyes físicas que rigen el movimiento de los barcos de tamaño completo. Froude pronto tuvo la idea de construir su propio grupo de prueba, donde pudiera trabajar sin extraños. Su propuesta, con la ayuda de Edward Reid, el principal constructor naval de la época, fue aceptada en 1870. Y luego, cerca de Torquay, se inició la construcción de una piscina de investigación, para lo cual el Almirantazgo asignó un subsidio de 2.000 libras esterlinas para cubrir el costo de construcción y los costos de operación de la piscina, así como una pequeña tarifa para su hijo y asistente jefe, Robert Edmond Froude. El propio William Froude se negó a pagar.
El hundimiento del acorazado HMS Captain el 6 de septiembre de 1871 en el Golfo de Vizcaya, con la pérdida de la práctica totalidad de la tripulación de unas 500 personas, contribuyó a acelerar los trabajos de construcción de la piscina. El proyecto del acorazado se distinguió por muchas deficiencias que lo llevaron a naufragar. Esta gran tragedia confirmó a Froude en su decisión de realizar trabajos para determinar los errores permanentes en los proyectos y diseños de los barcos.
William Froude construyó el primer grupo de investigación del mundo para pruebas de modelos. La cuenca de Froude tenía 85 m de largo, 14 m de ancho y 3 m de profundidad.Los años 1871-1872 marcaron un punto de inflexión en la historia mundial de la construcción naval, ya que fue en ese momento cuando la máquina de vapor comenzó a reemplazar a las velas, y se volvió importante determinar de antemano la potencia necesaria para impulsar el barco con la velocidad establecida.
Desde tiempos inmemoriales, el diseño de los cascos de los barcos ingleses se ha basado en gran medida en reglas generales, obtenidas como resultado de la experiencia acumulada de los maestros de construcción y reparación de barcos. Incluso antes, durante el Siglo de las Luces, los experimentadores aficionados intentaron encontrar justificaciones científicas para estas reglas, como William Froude. Estos fueron, por ejemplo, John Franklin, Charles Bossu y Mark Bufoy, quienes fundaron la Sociedad para la Mejora del Diseño Naval ya en 1791.
Los primeros experimentos fueron realizados por Froude en modelos a escala de las cañoneras de tornillo Swan, de 3,6 pies (1,1 m) de largo, y Raven, de 12 pies (3,66 m) de largo. Los usó en pruebas de remolque para determinar la fuerza de arrastre y desarrollar una técnica de recálculo. Para estos experimentos, Froude diseñó un instrumento nuevo y más preciso para registrar los resultados de las mediciones durante las pruebas. El modelo Raven tenía una proa puntiaguda y una popa en la línea de flotación, realizada según las recomendaciones de John Scott Russell . El modelo "Swan" tenía un contorno redondeado en el supuesto de que esto conduciría a una reducción de la resistencia. Fue como resultado de estos experimentos que Froude descubrió que los componentes principales de la resistencia al movimiento son la fricción del cuerpo y la formación de ondas durante el movimiento.
En 1876, Froude fue honrado por la Royal Society de Londres con la Medalla Real por estudios teóricos y prácticos de estabilidad, balanceo, resistencia al movimiento y propulsión de barcos.
Durante seis años consecutivos, Froude fue un experto en un nuevo capítulo de la dinámica de fluidos, sirviendo en muchos comités nacionales e interactuando con colegas de todo el mundo. Tal trabajo socavó su salud y fue como invitado oficial de la Royal Navy a Sudáfrica para mejorar su salud al mismo tiempo. Sin embargo, en el camino, enfermó de disentería y murió el 4 de mayo de 1879 en Simonstown, cerca de Ciudad del Cabo , donde fue enterrado con todos los honores navales.
Tras la muerte de William Froude, ya el 27 de mayo de 1879, el Primer Lord del Almirantazgo escribió la siguiente carta a Robert Froude:
“Mi Señoría quiere expresarle a usted y a todos los miembros de su familia las más sinceras condolencias en el momento de la pérdida irreparable que ha sufrido, una pérdida que no puede considerarse de otra manera que nacional. Sentimos que el Sr. Froude ha hecho un gran servicio a la flota y al país, habiendo brindado sus habilidades, conocimientos y habilidades de observación sobresalientes para mejorar los diseños de los barcos, y sus méritos no pueden quedarse sin un premio como la gratitud en la pared del Almirantazgo.
El reconocimiento de William Froude como ingeniero innovador ya se produjo durante su vida. La consecuencia histórica del trabajo pionero de padre e hijo Froude fue el predominio de Gran Bretaña como nación marítima durante todo el período victoriano . Los artículos científicos escritos por William y Robert Froude son utilizados hasta el día de hoy por los constructores navales, ya que brindan soluciones fundamentales a los problemas básicos del estudio de un modelo de barco. Froude aportó un enfoque científico al desarrollo del casco y la hélice, que fue esencial para su mejora y, en última instancia, condujo a una navegación más fiable y rentable.
Como resultado de su investigación, Froude obtuvo un método práctico para diseñar barcos para eliminar los defectos que podrían conducir a una gran e inútil pérdida de vidas en el mar. La ley de similitud formulada por Froude para cuerpos que flotan en un líquido permitió a los ingenieros navales predecir, a partir de los resultados de pruebas de pequeños modelos, la cantidad de resistencia al movimiento de los barcos y la potencia necesaria para su movimiento a una velocidad determinada. Los resultados del trabajo de Froude, y más tarde de su hijo Robert, fueron enormes y cubrieron muchos problemas en el campo del diseño de barcos, incluida la selección y diseño de motores y mecanismos de gobierno, comportamiento en condiciones de balanceo y navegabilidad como propulsión y estabilidad.
Entre 1861 y 1875, Froude desarrolló una teoría hidrodinámica lineal del balanceo del barco en mares regulares (para un fluido ideal), que se publicó por primera vez en 1865 y se basó en la hipótesis de que el tamaño del barco es pequeño en comparación con el tamaño de las olas. . Por lo tanto, la teoría simplificada del balanceo de Daniel Bernoulli está siendo reemplazada por una teoría más avanzada, que posteriormente será mejorada por los científicos repetidamente hasta que entre en su forma moderna como la herramienta principal para los constructores navales en el estudio del balanceo de barcos.
La imagen obtenida por Froude para las ondas de proa y publicada en su artículo dedicado al estudio de la resistencia de las olas es de gran importancia para los investigadores modernos. Es importante que, incluso entonces, Froude entendiera bien el significado de las observaciones de la formación de ondas, que comenzaron a estudiarse de cerca en Japón casi cien años después de Froude. La imagen de Froude de la formación de olas captura las características de las olas de los barcos con tanta precisión como lo es el estado del arte, un testimonio del talento de Froude como experimentador.
Para llevar a cabo las pruebas de modelos, Froude necesitaba, además de la taza de la piscina y los modelos, crear el equipo adecuado. El aparato, diseñado por primera vez por William Froude y su hijo Robert, no ha sufrido cambios significativos hasta el día de hoy. El carro móvil se monta y se desplaza por los raíles situados en los laterales de la piscina. Este carro está equipado con un dinamómetro bajo el cual se monta un modelo a escala. El propósito de la presente invención de Froude era proporcionar un registro de la velocidad y la resistencia de un modelo de barco en aguas tranquilas en las mismas condiciones que cuando se mueve sobre olas que pueden ser generadas artificialmente por un generador de olas. Los modelos se han fabricado con cera de parafina durante décadas, aunque ahora se usa cada vez más la fibra de vidrio. Cada modelo de Froude tenía aproximadamente 20 pies (6,1 m) de largo, 2 pies (0,61 m) de ancho y aproximadamente una pulgada de grosor. Tales tamaños de modelos prácticamente han sobrevivido hasta el día de hoy, como óptimos.
Otro logro importante de Froude, además del grupo de investigación de modelos, fue la invención en 1877 del freno de agua. El freno de agua formaba parte del diseño del dinamómetro hidráulico, que se utilizaba para determinar la potencia de los motores. El freno de agua consiste en un rotor ubicado dentro de un tanque lleno de agua, que está conectado al eje del motor. Cuando el rotor gira, el agua transfiere torque al cuerpo, y al medir el torque que ocurre en el tanque y la velocidad de rotación, puede determinar la potencia del motor.
William Froude se casó en 1839 con Catherine Henrietta Elizabeth Holdsworth, hija del gobernador de Dortsmouth, un magnate comercial y miembro del parlamento, tuvieron cinco hijos. El hijo menor, Robert Edmond Froude (1846-1924), se convirtió más tarde en su principal asistente y seguidor de su padre.