ホリヨーク試験水路

ホリヨーク試験水路
	レースストリートから見た試験用水路、1895 年頃
設立	1870年; 154年前
研究の種類	産業
研究分野	水力工学
監督	ジェームズ・B・エマーソン（1870–1879）; クレメンス・ハーシェル（1879–1889）; アルバート・F・シックマン; （1890年 - 1925年頃）;
住所	キャボットストリート102番地
位置	アメリカ合衆国マサチューセッツ州ホリヨーク42 ; °11′58″N 72°36′35″W / 42.199580°N 72.609826°W / 42.199580; -72.609826
キャンパス	ホールヨーク運河システム
所属	ホリヨーク水力発電会社
地図
	ホールヨークの場所ホリヨーク試験水路（マサチューセッツ州）ホリヨーク試験水路（米国）

ホリヨーク試験水路はマサチューセッツ州ホリヨークにあった水力試験研究所および装置であり、1870年から1932年までホリヨーク水力発電会社によって運営され、水車設計の性能試験に使用され、当時3,176件の効率試験を完了した。^[3]^{: 100}ロバート・E・ホートンは法廷証言で、19世紀から20世紀初頭にかけてこの種の唯一の施設であり、アメリカの水車の標準化を可能にしたと述べている。^[4]実際、 1880年代にこの施設を管理し再設計したクレメンス・ハーシェルは、後に議会証言で、米国および世界で「最初の近代的な水力研究所」と述べている。^[5]ハーシェルは、さまざまな工場の水力消費量を測定する必要があり、この試験システムを通じて、大規模な流れを測定する最初の正確な手段であるベンチュリ計を発明した。これは、今日の現代技術でも広く使用されている。^[5]^[6]

研究プログラム

1906年の報告書では、この施設の研究使命は3つに分けられていた。^[7]^[8]

1. ホリヨークの水力発電所に併設されているすべての水車をテストし、その排水能力を測定して、各工場で消費される水量を推定する手段として使用する。

2. 改良を目的とした実験用水車のテスト。

3. 新しい発電所に設置されるアメリカ型タービンの標準パターンのテスト。

歴史

エマーソンの前任者

ホリヨーク水力発電会社の試験用水路の起源とその後の成功は、マサチューセッツ州ローウェルの歴史においてホリヨークに先立つ産業の発展と密接に結びついている。1868年、有名な水車技師ジェームズ・B・フランシスの仕様に基づき、アサ・M・スウェインという人物が試験用水路を建設した。当初この水路はスウェイン水車会社の設計をテストするために設計されたもので、元船長で独学の土木技師であるジェームズ・B・エマーソンが、この水路用のプロニーブレーキ動力計の建設と効率実験の監督を委託された。しかし、最初の成功の後、水路は一般に公開され、エマーソンは個人事業としてこれを運営し、実験にローウェルの水を使用する資金を提供した。^[7]^{: 24}その後実施された最初のテストの中には、最も効率の高い設計を見つけるための一連の競争試験があり、スウェインとレフェルの水車が最高の結果を達成した。エマーソンは後にこれらのテストで得られた数字を軽視したが、このコンテストが当初成功したことを聞いた後、ホリヨーク水力発電会社の代理人であるスチュワート・チェイス氏から連絡があり、次のように書いている。^[9]

タービンのテストは完璧さへの唯一の道であり、非常に重要な問題です。作業をホリヨークに移し、その目的に必要な水をすべて無料で使用してください。

遺産

ホリヨーク試験水路は、最終的に米国の水車開発に革命をもたらし、1880年代から1920年代まで、米国の製造業者の標準試験として業界で重要な役割を果たしました。 ^[10]その試験は、20世紀初頭まで、米国の上級裁判所の訴訟で、水車ホイールの効率を測定する基準として引用されました。 ^[1]^{[11]試験水路とその実験は、ジェームズ・B・エマーソンの下での}フランシス水車の効率改善とコスト削減、およびジョン・B・マコーミックによる最初の近代的斜流水車であるヘラクレスの開発と試験にも貢献しました。^[12]^[13]ジェームズ・B・フランシスがタービンの効率を測定するための堰の公式を開発したのもこの試験用水路であった。 ^[14]しかし、この公式はアメリカでは広く使われていたものの、ホリヨーク水路とドイツの同等の水路の効率の測定値に違いがあり、アメリカとヨーロッパの技術者の間で論争の的となった。^[15]このような流量効率の標準的な測定により、工場や政府はタービンの電力測定値を使用して、米国全土の水路やダムの漏水の量をある程度判断することも可能になった。^[16]

発電の規模が大きくなり、馬力の需要が高まったため、出力のわずかな変動でも出力測定に大きな影響を与えるようになったため、この装置とその部品は時代遅れになった。しかし、最終的にはこの装置は、大規模な流れを正確に測定する最初の手段であるベンチュリー計の発明に重要な役割を果たし、間接的には燃焼タービンとジェットエンジンの開発につながる技術進歩の一部となった。^[10]

近年、ホリヨーク・ガス＆エレクトリック社はこのテストの伝統を生かそうとしている。2018年には、地元のフレーミングハムを拠点とするタービン設計会社PDI社が、市内のコファブ・エンジニアリング社と共同で新しいタイプのタービンホイールを製造するための助成金を受け、HG＆E社のクリーンエネルギーテストベッドイニシアチブの一環として運河の閘門の1つでそのプロトタイプをテストしたことが発表された。^[17]

水路自体とその機械部品は1932年までに廃止されましたが、1950年代以降、ホリヨークガス＆エレクトリックカンパニーは元の建物を変電所として維持し、市の料金支払者に水力発電やその他の再生可能エネルギーによる電力を供給しています。^[18]^[3]

後継者

1910年になっても、この研究所は水車の効率を試験する唯一の研究所とされていたが、1930年までに、米国にある少なくとも63の水力研究所の1つとなり、そのうちのいくつかは近代的な設備を備えていた。^[19]^[20]このタイプの水路は最終的に時代遅れになったが、連邦水力研究所の提案に関する議会での短い議論を含め、多くの後継者を生み出すきっかけとなった。^[20]

現在、米国最古の水力研究所であるオールデン研究所は、マサチューセッツ州ホールデンで引き続き稼働しています。研究所の名前の由来となったジョージ・I・オールデンは、革新的な動力計であるオールデン動力計を開発し、フルームで広範囲にテストされました。^{[19]現代の研究に加えて、この研究所には、}コロンビア万国博覧会で展示された先駆的なベンチュリー計の1つが保管されています。

参照

ホールヨークヘリテージ州立公園

注記

^ 1915年の法廷証言では、シックマンは油圧試験を担当する油圧技術者として記述されていたが、上司がいないにもかかわらず「主任油圧技術者」と記述されることに弁護士は異議を唱えた。^[1]

参考文献

^ ab ナイアガラフォールズ水力発電会社対ペテボーン・カタラクト製紙会社。ニューヨーク州最高裁判所。1915 年。125 ページ。[フランチョット氏からアルバート・F・シックマン氏へ] 質問：あなたはマサチューセッツ州ホリヨークにあるホリヨーク水力発電会社の工事を担当する主任水力技師ですか?
マーシャル氏：その結論には異議があります。弁護士は、自分が持っていない派手な肩書を主張しようとしています...
[フランチョット氏] 質問：問題は、あなたが何者かということです。
[シックマン] 答え：ホリヨーク水力発電会社の水力工事を担当する水力技師です。
^ ハーシェル、クレメンス (1916)。「マサチューセッツ州ホリヨークにおけるコネチカット川の 20 年間の流出量」。米国土木学会紀要: 28。1879年から 1889 年までホリヨーク水力発電会社の水力技師として勤務していた著者は、ホリヨークにおけるコネチカット川の流出量を毎日記録するシステムを導入しました。このシステムは、著者が退職した後も、古くからの助手で後任の AF シックマンによって継続されました...
- 「ホリヨークのクラブと個人的な出来事」。スプリングフィールド・リパブリカン紙、1925年9月20日、5ページ。リンカーン通りのAFシックマン夫妻は、モントリオールから帰宅中。同市で開催されたニューイングランド水道協会の大会に出席した。
- 「シダのコレクションが博物館に寄贈される」。スプリングフィールド・リパブリカン紙。マサチューセッツ州スプリングフィールド。1927 年 12 月 5 日。9 ページ。シックマン氏は大の自然愛好家でした。人生の最後の日々は、野生のシダのコレクションに特に力を入れました。
^ ab Barrett, Robert E. The History of the Holyoke Water Power Company; A Subsidiary of Northeast Utilities, 1859-1967 (PDF)。マサチューセッツ州、ホリヨーク。2019年12月12日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ – Holyoke Gas & Electric経由。
^ ニューヨーク控訴裁判所。記録と要約。ニューヨーク州控訴裁判所。1919年。618〜619ページ。
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^ Herschel, Clemens (1898). The Venturi Meter (PDF) . プロビデンス、ロードアイランド州: Builders Iron Foundry.
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^ Safford, Arthur T; Hamilton, Edward Pierce (1922)。アメリカ式斜流タービンとその設定。アメリカ土木学会誌。pp. 1265–1266。
^ 米国内務省開拓局 (1976)。「水力反動タービンの選択」(PDF)。NASA Sti/Recon 技術レポート N. 77 : 3。Bibcode : 1976STIN...7720609W。この Fourneyron タービンの改良版は、James Bichens Francis が Holyoke Testing Flume で行ったテスト中に改良され、有名な堰の公式が開発されました。
^ 「アメリカのタービン製造業者の進歩が遅れている原因」。エンジニアリングニュース。第 XLVIII 巻、第 23 号。1902 年 12 月 4 日。466 ページ。筆者は、これらのテストのどれが正しく、どれが間違っているかを言うことはできませんが、ヨーロッパのエンジニアは、この違いは測定方法の違いによるものだと主張しています。ホリヨークでは、堰堤を流れる水の古いフランシス式が今でも使用されていますが、この式では結果に重要な影響を与えるいくつかの要因が考慮されていません。
^ Follansbee, Robert (1994). 米国地質調査所水資源部門の歴史: 第 1 巻、前任者の調査から 1919 年 6 月 30 日まで(PDF)第 1 巻。ワシントン DC: USGS、米国内務省、米国政府印刷局 (GPO)。p. 78。
^ 「マサチューセッツ州が PDI に助成金を授与し、ホリヨークで新しいブレード設計のテスト、試作、導入」。PDI。2018 年 9 月 26 日。マサチューセッツ州ホリヨークの公益事業会社 HG&E は、マサチューセッツ州ホールデンの Alden Labs と協力し、ホリヨーク運河システムとハドレーフォールズ発電所の放水路の速度解析を実施します。このデータは、予測される水力タービンの性能に関する解析を可能にする水力システムモデルの開発に使用されます。このモデルは、HG&E が現在取り組んでいる、水力発電実証のテストベッドとしてホリヨーク運河システムを確立するための追加ステップであり、長期的な目標は、既存の水力発電所の放水路で商業的な水力発電を開発することです。
^ ロットスピヒ、チャーリー（2009年6月4日）。「ホリヨークの人々に水力を提供」。ザ・アドボケイト。マサチューセッツ州ノーサンプトン：HSギア・アンド・サンズ社。
^ ab Allen, CM (1910 年 4 月 26 日)。「設置後の水車のテスト、水車を最大効率で運転することの重要性。Alden 動力計と、Holyoke 試験プラントでの使用によって得られたいくつかの結果」。Power and the Engineer。第 XXXII 巻、第 1 号。754 ページ。
^ ab 議会記録. ワシントン D.C.: 米国政府出版局 (GPO). 1930年. pp. 5654–5657.

さらに読む

エリス、セオドア (1875 年 11 月 3 日)。「1874 年にマサチューセッツ州ホリヨークで行われた大口径水理実験の説明と結果」。アメリカ土木学会誌。V : 19–101。

外部リンク

#129 ホーリーヨーク水力発電システム、工学史のランドマーク、アメリカ機械学会
No. 1041: ジェームズ・B・エマーソン、創意工夫のエンジン、ヒューストン大学工学部

[2] 1915年の法廷証言では、シックマンは油圧試験を担当する油圧技術者として記述されていたが、上司がいないにもかかわらず「主任油圧技術者」と記述されることに弁護士は異議を唱えた。^[1]

[NYCourt-1] ナイアガラフォールズ水力発電会社対ペテボーン・カタラクト製紙会社。ニューヨーク州最高裁判所。1915 年。125 ページ。[フランチョット氏からアルバート・F・シックマン氏へ] 質問：あなたはマサチューセッツ州ホリヨークにあるホリヨーク水力発電会社の工事を担当する主任水力技師ですか?
マーシャル氏：その結論には異議があります。弁護士は、自分が持っていない派手な肩書を主張しようとしています...
[フランチョット氏] 質問：問題は、あなたが何者かということです。
[シックマン] 答え：ホリヨーク水力発電会社の水力工事を担当する水力技師です。

[3] ハーシェル、クレメンス (1916)。「マサチューセッツ州ホリヨークにおけるコネチカット川の 20 年間の流出量」。米国土木学会紀要: 28。1879年から 1889 年までホリヨーク水力発電会社の水力技師として勤務していた著者は、ホリヨークにおけるコネチカット川の流出量を毎日記録するシステムを導入しました。このシステムは、著者が退職した後も、古くからの助手で後任の AF シックマンによって継続されました...
「ホリヨークのクラブと個人的な出来事」。スプリングフィールド・リパブリカン紙、1925年9月20日、5ページ。リンカーン通りのAFシックマン夫妻は、モントリオールから帰宅中。同市で開催されたニューイングランド水道協会の大会に出席した。

「シダのコレクションが博物館に寄贈される」。スプリングフィールド・リパブリカン紙。マサチューセッツ州スプリングフィールド。1927 年 12 月 5 日。9 ページ。シックマン氏は大の自然愛好家でした。人生の最後の日々は、野生のシダのコレクションに特に力を入れました。

[4] 「ホリヨークのクラブと個人的な出来事」。スプリングフィールド・リパブリカン紙、1925年9月20日、5ページ。リンカーン通りのAFシックマン夫妻は、モントリオールから帰宅中。同市で開催されたニューイングランド水道協会の大会に出席した。

[5] 「シダのコレクションが博物館に寄贈される」。スプリングフィールド・リパブリカン紙。マサチューセッツ州スプリングフィールド。1927 年 12 月 5 日。9 ページ。シックマン氏は大の自然愛好家でした。人生の最後の日々は、野生のシダのコレクションに特に力を入れました。

[barrett-4] Barrett, Robert E. The History of the Holyoke Water Power Company; A Subsidiary of Northeast Utilities, 1859-1967 (PDF)。マサチューセッツ州、ホリヨーク。2019年12月12日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ – Holyoke Gas & Electric経由。

[5] ニューヨーク控訴裁判所。記録と要約。ニューヨーク州控訴裁判所。1919年。618〜619ページ。

[herscheltestimony-6] 国立水理研究所を設立する。ワシントン D.C.：米国上院商務委員会、米国政府印刷局（GPO）。1922年。pp.58–60。

[7] Herschel, Clemens (1898). The Venturi Meter (PDF) . プロビデンス、ロードアイランド州: Builders Iron Foundry.

[horton1906-8] Horton, Robert E. (1906). タービン水車試験および動力表。ワシントン D.C.: 米国地質調査所 (USGS); 政府印刷局。

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[mead1908-10] ミード、ダニエル・ウェブスター（1908年）。『水力工学：水力の理論、調査、開発』ニューヨーク：マグロウ出版、pp.361-370。

[turbojet-11] Constant II, Edward W. (1980). 『ターボジェット革命の起源』メリーランド州ボルチモア: ジョンズ・ホプキンス大学出版局。pp. 48–49。

[12] インディアナ州最高裁判所、チャールズ・フレデリック・レミー、ジョージ・ワシントン・セルフ、フィリップ・ゾアーチャー、ウィリアム・H・アダムス、エドワード・フランクリン・ホワイト夫人、エマ・メアリー・メイ（1914年）。「サンダーソン対トランプ製造会社」。インディアナ州最高裁判所で判決された事件報告書。第CLXXX巻。211～212ページ。

[13] ホーク、デイビッド・フリーマン (1988)。「VII. 科学の介入」。過去の核心：アメリカの技術史、1776-1860。ニューヨーク：ハーパー＆ロウ。p. 198。ISBN 978-0-06-015901-6。

[14] Safford, Arthur T; Hamilton, Edward Pierce (1922)。アメリカ式斜流タービンとその設定。アメリカ土木学会誌。pp. 1265–1266。

[15] 米国内務省開拓局 (1976)。「水力反動タービンの選択」(PDF)。NASA Sti/Recon 技術レポート N. 77 : 3。Bibcode : 1976STIN...7720609W。この Fourneyron タービンの改良版は、James Bichens Francis が Holyoke Testing Flume で行ったテスト中に改良され、有名な堰の公式が開発されました。

[16] 「アメリカのタービン製造業者の進歩が遅れている原因」。エンジニアリングニュース。第 XLVIII 巻、第 23 号。1902 年 12 月 4 日。466 ページ。筆者は、これらのテストのどれが正しく、どれが間違っているかを言うことはできませんが、ヨーロッパのエンジニアは、この違いは測定方法の違いによるものだと主張しています。ホリヨークでは、堰堤を流れる水の古いフランシス式が今でも使用されていますが、この式では結果に重要な影響を与えるいくつかの要因が考慮されていません。

[17] Follansbee, Robert (1994). 米国地質調査所水資源部門の歴史: 第 1 巻、前任者の調査から 1919 年 6 月 30 日まで(PDF)第 1 巻。ワシントン DC: USGS、米国内務省、米国政府印刷局 (GPO)。p. 78。

[18] 「マサチューセッツ州が PDI に助成金を授与し、ホリヨークで新しいブレード設計のテスト、試作、導入」。PDI。2018 年 9 月 26 日。マサチューセッツ州ホリヨークの公益事業会社 HG&E は、マサチューセッツ州ホールデンの Alden Labs と協力し、ホリヨーク運河システムとハドレーフォールズ発電所の放水路の速度解析を実施します。このデータは、予測される水力タービンの性能に関する解析を可能にする水力システムモデルの開発に使用されます。このモデルは、HG&E が現在取り組んでいる、水力発電実証のテストベッドとしてホリヨーク運河システムを確立するための追加ステップであり、長期的な目標は、既存の水力発電所の放水路で商業的な水力発電を開発することです。

[19] ロットスピヒ、チャーリー（2009年6月4日）。「ホリヨークの人々に水力を提供」。ザ・アドボケイト。マサチューセッツ州ノーサンプトン：HSギア・アンド・サンズ社。

[PaE-20] Allen, CM (1910 年 4 月 26 日)。「設置後の水車のテスト、水車を最大効率で運転することの重要性。Alden 動力計と、Holyoke 試験プラントでの使用によって得られたいくつかの結果」。Power and the Engineer。第 XXXII 巻、第 1 号。754 ページ。

[1930Congress-21] 議会記録. ワシントン D.C.: 米国政府出版局 (GPO). 1930年. pp. 5654–5657.