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トーマス・スティーブンソン | |
|---|---|
 1880年のスティーブンソン | |
| 生まれる | 1818年7月22日 エディンバラ、スコットランド |
| 死亡 | 1887年5月8日（68歳） エディンバラ、スコットランド |
| 職業 | 灯台技師 |
| 雇用主 | 北灯台委員会 |
| 配偶者 |
マギー・バルフォー （ 1848年生まれ |
| 子供たち | ロバート・ルイス・スティーブンソン |
| 両親） | ロバート・スティーブンソン（父） ジーン・スミス（母） |
| 親族 | デビッド・スティーブンソン（兄弟） アラン・スティーブンソン（兄弟） |
| サイン | |
 | |
トーマス・スティーブンソン PRSE MInstCE FRSSA FSAScot (1818 年 7 月 22 日 - 1887 年 5 月 8 日) は、スコットランドの先駆的な土木技師、灯台設計者、気象学者であり、スコットランド内外の 30 を超える灯台や、気象学で使用されるスティーブンソン スクリーンを設計しました。画期的と称賛された彼の設計は、灯台建設の新時代の先駆けとなりました。
彼は王立スコットランド芸術協会の会長（1859年 - 1860年）、王立エディンバラ協会の会長（1884年 - 1886年）を務め、スコットランド気象学会の共同創設者でもあった。[1]
彼は作家ロバート・ルイス・スティーブンソンの父親であった。
人生とキャリア
彼は1818年7月22日、エディンバラのバクスターズ・プレイス2番地[2]で、技術者ロバート・スティーブンソンとその妻（義理の妹）ジーン・スミスの末息子として生まれた。彼はエディンバラの王立高等学校で教育を受けた。
トーマス・スティーブンソンは、エディンバラのセント・ヴィンセント通りの北端にある ストックブリッジのセント・スティーブンス教会の熱心な常連でした。
彼は1848年に結婚するまで家族とともにバクスターズ・プレイスに住んでいた。その後、ハワード・プレイス8番地に家を借りた。[3] 1855年までにインヴァーレイス・テラス1番地に引っ越した。[4]少なくとも1860年からはエディンバラのニュータウンにあるジョージ王朝時代の大きなテラスハウス、ヘリオット・ロウ17番地に住んでいた。[5]
1864年、彼は『港湾の設計と建設：海事工学に関する論文』を出版した。この本は彼がもともとブリタニカ百科事典に書いた記事に基づいており、港湾の設計と建設に関わる原則と実践を扱っていた。その著作では、港湾設計に影響を与える地質学的および物理的特徴、波の発生と影響、岸壁の建設材料と石積みの種類について論じた。また、この本では、排水口を維持する上での潮汐と淡水の有効性についても検討した。この本の第2版は1874年に出版された。[6]
1869年、スティーブンソンは、新たに発明された電灯を灯台に利用する実験に成功し、グラントン港の東部から海底ケーブルを設置し、トリニティ・チェーン桟橋の先端の灯火を港の操作員が半マイル離れた場所から制御できるようにした。[7] [8]彼は気象計器を保護するシェルターとしてスティーブンソン・スクリーンを設計し、これが広く採用された。
彼は1887年5月8日にエディンバラのヘリオット・ロウ17番地で亡くなり、ニュー・カルトン墓地のスティーブンソン家の納骨堂に埋葬されている。納骨堂は東壁の中央に位置している。
スティーブンソンの波高予測式
スティーブンソンは灯台と港湾技師として働く中で、スコットランドのさまざまな場所で波の高さを数年にわたって観測していた。1852年に発表した論文では、波の高さは風上の海岸からの距離の平方根にほぼ比例して増加すると示唆している。[9]スティーブンソンはこれを単純な式 に発展させ、 はフィート単位の波高、 はマイル単位の波の運び方を表している。[10]
スティーブンソンの公式には、波高予測に不可欠な要素、特に風速が欠けている。1852年当時、水波理論の数学的分析や、浅瀬や高波などの要因を数値的に評価する方法は、まだ初期段階にあった。[11] [12]スティーブンソンの分析[13]は、波高をフェッチの（平方根）関数として定量的に議論した最初のものであり、彼の論文[14]は、惑星境界層における風速の定量的研究の最初のものの一つである。
スティーブンソンの公式の現代的な分析によると、風速が時速約30マイルまでの波高を控えめに見積もっているようだが、これはスティーブンソンの観測が、海が完全に発達していない状態で、風向距離が100キロメートル未満の場合に行われた可能性が高いためである。ウィックの防波堤は、最終的に破壊される前に、風向距離約500キロメートル、風速時速30マイルをはるかに超える風にさらされていた。[10] [15]
1965年、南アフリカの技術者バジル・リグレー・ウィルソンは、風速Uの一定風が吹く長さFによって発生する風波の有義波高H 1/3と周期T 1/3を近似する方法を提案しました。[16]これらの量の単位は次のとおりです。
- H 1/3メートル (m)
- T 1/3秒 (s)
- U 単位はメートル毎秒 (m/s)
- Fメートル (m)
ウィルソンの公式は、風が吹く時間が十分に長い場合に適用されます。風が限られた時間しか吹かない場合、波は風速とフェッチ長に対応する完全な高さと周期に達することができません。[17] 風が十分に長い時間吹く状況、たとえば長時間の嵐の際には、波の高さと周期は次のように計算できます。
![{\displaystyle gH_{1/3}/U^{2}=0.30\left\{1-\left[1+0.004\left(gF/U^{2}\right)^{1/2}\right]^{-2}\right\}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/bb82345ee09c3b8958dd956aa493ffceaee10b6d)
![{\displaystyle gT_{1/3}/(2\pi U)=1.37\left\{1-\left[1+0.008\left(gF/U^{2}\right)^{1/3}\right]^{-5}\right\}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/f5fd4349324054aeec67e3e1717987d6473dffb3)
これらの式で、g は重力加速度を表し、約 9.807 m/s 2です。風速Uは海面から 10 メートルの高さで測定されます。ウィック防波堤の嵐時の状況に近い条件 (フェッチ長 500 km、風速約 75 mph) では、下のグラフはウィルソンの方法で予測される有意波高 ( H 1/3 ) がスティーブンソンの約 1.5 倍であることを示しています。[9] [16]
スティーブンソンの公式は非常に限定的で工学設計への応用には不向きであるが、数学理論を水理工学の問題に適用する初期の試みとして注目に値し、1942年にラモン・イリバレンが開発したより高度な公式とある程度の一致を示している（狭い範囲内ではあるが）。 [15] [18]スティーブンソンの公式の大きな欠陥は風速を考慮していないことであり、3つの異なる風速（時速30、50、75マイル）でのウィルソンの公式との比較では、最大約100メートルのフェッチ長で時速50マイルの風に対してのみ妥当なレベルの一致を示している。[9] [16]
スティーブンソン自身もこの式は近似値であると指摘し[19]、同様の問題に関するさらなる研究を積極的に奨励し、1885年にロンドンの土木技術者協会で行った演説では、若い技術者に沿岸工学の進歩にさらに努力するよう懇願した[20] 。彼は波の成長に関する研究に加え、港湾内の波の減衰現象の研究も行った[21]。
ケイスネスのウィックの防波堤
スティーブンソンは1863年にウィックの防波堤の設計と建設を監督したが、これは当時ヨーロッパ最大のニシン漁場であった。トーマス・テルフォードが設計した内港は1811年に完成し、続いてジェームズ・ブレムナーが1825年から1834年にかけて拡張外港を建設した。しかし、1857年までに容量増加の必要性が明らかになり、英国漁業協会は新しい防波堤を提案した。1862年、スティーブンソンは弟のデイビッドとともに港の拡張のための詳細な計画、断面図、仕様書を作成した。この設計はサー・ジョン・クードとジョン・ホークショーの支援を受けた。公共事業融資委員会の技師であるAMレンデルによって6万2000ポンドの融資が承認された。[22]
建設は1863年4月に始まり、最終的な長さは460メートルを目指した。スティーブンソンの設計では、クレーンロックスに沿って、低潮線から5.5メートル上まで伸びる石積みのマウンドが特徴であった。これはブロック壁で覆われ、石積みで埋められ、幅16メートルの上部構造となった。マウンドの石積みは地元の採石場から調達され、蒸気機関車で運ばれた。その後、ステージングに沿って走る移動式ガントリーを使用して防波堤のマウンドに積み上げられた。この技術はスコットランドでおそらく初めてのものであった。[23] [22]海側の壁は6:1のバッターで建設された。水面下ではブロックは乾式接合されたが、高潮線より上では、最初はローマモルタル、後にポートランドセメントモルタルが使用された。[24]
防波堤は数回の嵐の影響で徐々に崩壊し、1870年までに長さの3分の1が失われました。再建の試みが何度も失敗したにもかかわらず、さらにひどい嵐の被害を受けた後、1877年に最終的に放棄されました。[15] [22] [24]スティーブンソンは土木技術者協会との通信で、1回の嵐で防波堤から1,350トンの土木物が流されたと記していますが、そのときの波の高さはわかりませんでした。[25]
現代の技術を応用して地元の波浪条件を計算すると、建設された防波堤は、追加の拘束装置や波力を弱める機構がなければ耐えられなかったことが分かります。[24]スティーブンソン自身の波動公式では、ウィック沖の波高は約8〜10メートルと予測されていましたが、現代の観測では北海の波高はこの数値の2〜3倍にも達することが示されています。[26] [27] [28] [10]
家族
彼は灯台技術者のアラン・スティーブンソンとデイビッド・スティーブンソンの兄弟であり、1854年から1886年の間に、弟のデイビッド、そしてデイビッドの息子のデイビッド・アラン・スティーブンソンとともに多くの灯台を設計しました。
彼は 1848 年にルイス・バルフォア牧師の娘、マーガレット・イザベラ「マギー」・バルフォアと結婚した。彼らの息子は作家のロバート・ルイス・スティーブンソンであったが、当初は家族の工学への関心に従わなかったことで彼に大きな失望を与えた。
妻の弟、ジェームズ・メルヴィル・バルフォア（つまり義理の兄弟）はD.＆T.スティーブンソンのもとで訓練を受けた後、ニュージーランドに移住し、最初はオタゴ州の海洋技術者として働き、その後植民地海洋技術者に任命されました。[29] [30]
トーマス・スティーブンソンが設計した灯台
- ウォールセイ・スケリーズ（1854）
- アウト・スケリーズ（1854）
- マックル・フラッガ（1854）
- ダヴァール（1854）
- ウシェニッシュ（1857）
- サウスローナ（1857）
- カイラキン（1857）
- オーンゼー（1857）
- マール海峡（1857年）
- カンティックヘッド（1858）
- ブレッセイ（1858）
- ルヴァール（1859）
- コランポイント（1860）
- フラッダ（1860）
- マッカーサーの首（1861）
- セント・アブズ・ヘッド（1862）
- ルイスのバット（1862）
- ホルボーンヘッド（1862）
- モナック諸島（1864）
- スケルヴイル（1865）
- オースケリー（1866）
- ロキンダール（1869）
- スカーディ・ネス（1870）
- ストゥールヘッド（1870）
- ダブ・アルタハ（1872）
- ターンベリーポイント（1873）
- チキンロック（1875）
- リンディスファーン(1877、1880)
- フィドラ（1885）
- オックスカー（1886）
- アイルサ・クレイグ灯台（1886年）
ギャラリー
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エディンバラ、ヘリオット ロウ 17 番地のタウンハウス -
集光する光。トーマス・スティーブンソン設計の灯台光学系。チャンス・ブラザーズ・アンド・カンパニー、バーミンガム、1866年。スコットランド国立博物館、エディンバラ -
サー・ジョージ・リードによるトーマス・スティーブンソン、1878年
参照
- リチャード・ヘンリー・ブラントン、「日本の灯台の父」
- ジョン・リチャードソン・ウィガム、アイルランドの発明家、灯台技術者
参考文献
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- ^ エディンバラ郵便局のディレクトリ 1855
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外部リンク
- アイリーン・バン – カイリーキン灯台
- 北部灯台局の「灯台図書館」