Fred Hymans 和绳索牵引理论，第二部分

自弗雷德里克·“弗雷德”·海曼斯于 1920 年提出绳索牵引理论以来的近一个世纪里，海曼斯提出的几个假设一直受到一些小小的挑战——具体来说，提升绳索保持其圆柱形状，当钢丝绳相互交叉时，当绳索轮廓本身位于刚性凹槽中时，绳索横截面的径向压缩性也受到质疑。必须考虑钢丝绳和滑轮槽的相对硬度。在以当代标准来看仪器技术还很原始的时代（以及计算机出现之前的几十年），可以说海曼斯做出了合理的假设来建立数学模型并开发出有意义的解决方案。也可以说，他的绳索牵引理论和实践经受住了时间的考验，特别是因为一个世纪以来的众多测试程序表明该理论和实践具有合理的工程精度。正如本文第一部分（电梯世界，2017 年 XNUMX 月）所述，海曼斯的理论已成为过去一个世纪绳索牵引的黄金标准。

在 ASME A17 机械设计委员会的数十年讨论中，无数次提及 Hymans 时都提到了他在运动力学、绳索牵引、安全分析和设计、机器、结构和缓冲器等方面的专业知识，仅举几例。 值得注意的是，海曼斯于 1926 年 XNUMX 月在纽约市 (NYC) 举行的美国机械工程师协会 (ASME) 年会上提交了一份技术论文。 这张纸，^[1] 如图1所示，是高速电梯紧急机械停止的基础性技术论文。 在其中，海曼斯介绍了他在奥的斯多年使用的“等效动力系统”。 它是牛顿第二运动定律的变体，但提供了一种方便的分析方法。 在他退休之前，海曼斯撰写了一篇关于离心调速器的深入分析，[2] 读者可能会发现其中的信息。

Hymans 是全球电梯（升降机）行业的传奇人物。 是否可以找到任何其他信息来突出该人的人性化维度？ 除了他们的技术著作、专利和出版物之外，过去的技术巨头除了他们成就的民间传说之外几乎没有留下任何足迹，这些故事被传给了一代又一代的工程师。

海曼斯是同时代的几位著名工程师。 其中包括 David L. Lindquist、John N. Anderson、George W. Crabbe、George Lautrup 和 Clifford Norton。 瑞典出生的 David L. Lindquist 是奥的斯总工程师（图 2），他在 20 世纪上半叶策划了奥的斯的技术进步。^[3] 他是 A17 委员会的“创始人”，参与了 1921 年和 A17 代码的几个后续版本的开发。 在奥的斯 (Otis) 工作了 43 年之后，林德奎斯特 (Lindquist) 于 1944 年退休，享年 70 岁。 ^[3]

在林奎斯特担任奥的斯总工程师的技术领先时代，其他几位技术巨头向他汇报，包括安德森、克拉布、劳特鲁普、海曼斯和诺顿。 除了 Lindquist 之外，他们的一个共同点是他们于 1947 年底从 Otis 工程部集体退休。

参考了一个档案 奥的斯公报文章^[4] 从 1947 年 3 月开始（图 4 和 260）。 这篇文章将安德森、克拉布、劳特鲁普、海曼斯和诺顿描述为“制造现代电梯的人”。 这五位先生是位于纽约市第 11 大道 XNUMX 号的奥的斯工程部的技术巨头。

海曼斯退休时，年仅72岁！ 一个有趣的脚注是有序的。 1947 年，奥的斯对其员工的强制性退休年龄为 65 岁，这是 1940 年代美国商业界使用的传统年龄。 但是，那个时代的高级工程师和非常有价值的工程师，如海曼斯，以及可能出现的其他一些或所有其他人，被归类为顾问，因此，不会妨碍他们继续为奥的斯贡献他们的专业知识，超过正常的 65 岁退休。 这些图片和随附的叙述摘自 奥的斯公报十二月1947。^[4]

图 7 中在他的 Otis 办公室的一张罕见照片中可以看到海曼斯。我们现在知道他是一个抽烟斗的人，从他的办公桌上欣赏到令人垂涎的窗外景色。 有趣的是，他身后的计算器是 Friden 机电计算器，与您的作者在 1960 年至 1967 年之间使用的计算器相同，当时它们最终被废弃，已达到其有用且可修复的寿命。

1900 年从斯图加特大学获得工程学位后，海曼斯在德国参与了蒸汽机、起重机和结构钢的设计。 移居美国后，他于 1902 年在 Otis 开始了他的职业生涯。 除了 2-1/2 年他离开 Otis 到费城 Vibration Specialty Co. 担任研究工程师之外，^[1] 海曼斯从 1902 年到 1947 年在奥的斯度过了他的整个职业生涯。在奥的斯职业生涯的早期，他被分配到奥的斯纽约建筑部。 从 1910 年到 1947 年，他一直在奥的斯工程部工作。在整个过程中，他专注于齿轮和无齿轮机器、结构、安全装置、调速器、缓冲器、机械（运动）、甲板边缘电梯液压系统的设计和严格的理论分析。航母和奥的斯参与的其他特殊设计。 他拥有多项专利，特别是表 1 中总结的那些。 奥的斯公报 海曼斯的生平概况见图 8。

30 年 22 月 4 日，1905 岁的海曼斯 (Hymans) 和他 14 岁的妻子莉迪亚 (Lydia) 在返回美国的早期旅行中，于 1905 年 XNUMX 月 XNUMX 日从比利时安特卫普乘坐 SS Zeeland 号航行，并于 XNUMX 月 XNUMX 日抵达纽约， XNUMX年。^[5] 弗雷德的国籍是荷兰；他的职业是“机械工程师”。莉迪亚是一名家庭主妇，出生于德国，拥有德国国籍。他们前往纽约的目的地是他们位于纽约州斯塔顿岛西新布赖顿克洛夫路的家。弗雷德于 1902 年首次抵达美国。数据条目记录在一张专为轿车或头等舱乘客保留的表格上。[5] 1905 年的这次旅行是莉迪亚第一次前往美国

1900 年代初迎来了高层、高速电梯的新时代。 到目前为止，使用高达 12:1 的绳索液压系统主导了高层市场，但被 1903 年推出的电动无齿轮牵引电梯系统所取代。 1900 年代初，纽约市建造了新一代摩天大楼。 其中包括 612 英尺高的辛格大厦，1906 年至 1908 年； 700 英尺高的大都会大厦，1910 年； 和 792 英尺高的伍尔沃斯大厦，被称为“商业大教堂”，1912 年。伍尔沃斯大厦的最高电梯速度为 600 fpm 和 700 fpm。^[9] Hymans 在与无齿轮曳引机、调速器、安全装置和缓冲器相关的新型高速电梯系统的开发中发挥了重要作用。

在 1930 年的美国人口普查中，^[6] 拍摄于 4 年 1930 月 317 日，弗雷德里克·F·海曼斯（他的中间名首字母首次出现）和安娜·莉迪亚·海曼斯居住在纽约威彻斯特县扬克斯市霍桑大道 1902 号。 他被列为在奥的斯工厂工作的机械工程师。 人口普查表指出，他于 1905 年首次移民到美国，260 年的莉迪亚就是这种情况。奥的斯的主要工厂位于扬克斯。 纽约工程办公室管辖下的工程活动在纽约市第 11 大道 1930 号的纽约执行办公室和威尔斯大道的扬克斯工厂办公室进行。 奥的斯在扬克斯工厂也有自己的测试塔。 早在 1974 年代，工程师在这两个地方工作的情况并不少见，直到 XNUMX 年工程部搬迁到新泽西州的马瓦。

1930 年人口普查进行几个月后，海曼一家于 19 年 1930 月 28 日从比利时安特卫普出发，在拉普兰号上航行，并于 1930 年 7 月 1925 日抵达纽约。 [1928] 根据船舶记录，弗雷德于 XNUMX 年 XNUMX 月在扬克斯最高法院入籍。莉迪亚于 XNUMX 年 XNUMX 月在同一地点入籍。^[7] 这对夫妇住在扬克斯霍桑大道 317 号，后来搬到纽约拉奇蒙特。

在 1940 年的美国人口普查中，^[8] 海曼一家住在拉奇蒙特 Stuyvesant Avenue 93 号，这是一个富裕的地区。弗雷德是一名电梯行业的机械工程师。他的邻居都是专业人士，从事经纪人、船长、销售经理、高管、教师、财务主管等职业。由于海曼一家的住址没有其他居民，因此可以断定他们住在一栋私人独户住宅中。

海曼斯在他的职业生涯中撰写了许多出版物。 他的书包括 与特雷布沙伊本南特里布的新时代^{[第一部分，20]} 和 电动电梯，书籍 I 和 II。^{[第一、10 和 11 部分]} 他因撰写了有关应力分析和振动的其他出版物而受到赞誉。 在奥的斯职业生涯中，海曼斯在纽约布鲁克林理工学院的晚间研究生院（被称为“布鲁克林理工学院”）教授了几门应力分析、力学和振动方面的工程课程。 几位奥的斯工程师在布鲁克林理工学院学习了海曼斯的许多课程。 您的作者在 1960 年代在布鲁克林理工学院修读了大量研究生和博士级别的工程课程。 的确，上过海曼斯课程的奥的斯工程师们就坐在大师脚下！

Hymans 的一位门徒是 Joseph “Joe” Mastroberte，他在 19 年至 1926 年期间在 Hymans 的指导下工作了 1945 年。Mastroberte 后来将海曼斯描述为一位杰出的导师，尽管在加薪方面有点节俭！ 奥的斯的其他同事将海曼斯描述为“一个总是愿意帮助年轻工程师的人； 奥的斯公司的人称他为‘The Man’。”^{[第一部分，11]}

Mastroberte 回忆说，在 1920 年代后期设计帝国大厦的时期，Hymans 大量参与了所有机械系统的设计。 1931 年初大楼建成时，林德奎斯特和海曼斯向纽约市建筑部门做了几次介绍，敦促批准使用更高速的电梯。 在那个时代，新一代纽约摩天大楼的电梯速度被限制在 700 fpm，因为这被认为是人类电梯操作员（服务员）可以安全控制的最大速度，^[9] 即，在目的地楼层停止电梯而不会超过层站并且不必重新平层。 事实上，该 700-fpm 限制在 1911 年纽约市建筑规范第 XVII 部分中有所规定，自 1 年 1911 月 20 日起生效，曼哈顿自治市的第 XNUMX 节。 这个部分^[10] 一直有效到 1930 年代初，当时速度控制的自动化影响了纽约市将速度限制提高到 1,000 fpm^[3＆9]. 1911 年的这项要求规定：

“20。 所有电梯的速度不得超过每分钟 XNUMX 英尺，但快速电梯可以在没有中间停止的竖井部分运行每分钟 XNUMX 英尺。”

纽约市建筑规范，1911 年，^[10] 第 12 节，限速电梯达到 700 fpm 和要求轿厢安全，以在不超过 700 英尺的距离内停止 8 fpm 标称（额定）速度的轿厢。要求的文本指出：

“12。 安全装置。 所有电梯，除了直接柱塞电梯和升程不超过 15 英尺的货梯外，都应有一个调速器或速度调节器正确连接到轿厢上的安全装置，这样轿厢将被带入静止状态。一个简单的和逐渐的停止，或在不超过 8 英尺的距离内以每分钟 700 英尺的速度停止，但在速度为每分钟 100 英尺或更低的电梯上，可以使用瞬时类型的安全装置。”

由于 Lindquist 和 Hymans 向纽约市建筑部门和其他纽约市官员进行了多次 Otis 演示，纽约市提高了纽约市建筑规范中对汽车速度的限制，从而允许帝国大厦电梯以更高的设计速度运行. 虽然不是任何 A17 委员会的成员，但 Hymans 协助他的老板 Lindquist 进行技术演示，以帮助委员会成员了解技术细节。 在委员会会议之外，美国国家标准局的 Dickinson 在 1930 年代和 1940 年代经常与 Hymans 合作进行大量与油缓冲性能、安全设计和测试相关的数学分析。

在 1930 年代和 1940 年代，主要的电梯公司与美国国家标准局 (NBS) 签订了缓冲和安全测试合同。 Dickinson 是该局的主要工作人员，其中大部分工作由主要电梯制造商提供补贴。 早期的 A17 会议记录和代码版本指出，迪金森是 A17 分区委员会的秘书，参与了 A17 代码的制定，从 1921 年代码到 1960 年代码。 他不仅担任过秘书，后任名誉秘书，还是技术工作的主要贡献者。 直到 1970 年代，国家统计局都是 A17 标准委员会的三个联合秘书处之一。 狄金森是海曼斯的同时代人，两人都尊重彼此的学术成果。 Dickinson 在 NBS 进行了许多自由落体缓冲和安全测试； 许多人在公司的测试塔上受到他的监督。 在海曼斯退休前的几年里，他与海曼斯进行了广泛的合作。

在出版物部分^[11] “历史是由回忆组成的，”奥的斯电气工程师乔治·雷珀特（George Reppert）和后来的国家电梯工业公司代码工程师承认 Lindquist 和 Hymans：

“我记得 1909 年我加入奥的斯的施工经理办公室时，没有电梯代码。 制造商自我监管并做得很好。 当然，只有少数公司。 奥的斯是大人物，AB See当时很活跃。 霍顿也在照片中。 他们都非常了解其他人在做什么，并且根据合理的工程实践努力保持高标准。 Otis 首席工程师 Dave Lindquist 和 [其] 首席机械工程师 Hyman[s] 在这方面和推广第一批代码方面做了很多工作。 . . 。”

Mastroberte 讲述了许多关于海曼斯的民间传说。 相传有一位二战后加入奥的斯工程公司的年轻工程师问道：“海曼斯先生是做什么的？” 一位高级工程师的回答是：“随心所欲！” 另一个问：“他向谁报告？” 另一位资深圣人的回答：“全能者！” 这就是关于这位传奇工程师的轶事。

在奥的斯 (Otis) 的职业生涯中，海曼斯 (Hymans) 是一名研究工程师，然后是首席机械工程师，最后是晚年的机械工程师。 Hymans 退休后，Mastroberte 被任命为机械与结构工程主管； 他后来被任命为机械、结构和安全工程部门主管。 Mastroberte 担任 A17 机械设计委员会主席多年，从 1961 年中期开始，直到 1967 年退休。Joe Mastroberte 从 1960 年到 1967 年指导了您的作者，这确实是一大幸事！

Hymans 将他收集的大部分技术手稿交给了 Mastroberte，无论是原件还是蓝图副本，例如本系列第一部分中的图 7、14、16、17 和 18。 他将海曼斯的许多技术论文纪念为奥的斯理论与实践书籍，随后被奥的斯机械和结构工程师在他们的工作中使用。

长期患病后，海曼斯于 23 年 1959 月 84 日在拉奇蒙特的家中去世，享年 XNUMX 岁。他的讣告 The New York Times ^[12] 第二天发表的文章指出，他在 Otis 担任机械工程师 45 年，在布鲁克林理工学院 (1931-1940) 担任兼职教授 XNUMX 年，并且他写了几本关于应力分析的书籍。 他的妻子莉迪亚 (Lydia)、两个兄弟和三个姐妹在他的生命中幸存下来。

毫无疑问，有几个未开发的资源可以进一步研究海曼斯的生活。 希望作者能启发进一步的研究。 海曼斯当之无愧！

案例
[1] Hymans, F. “无齿轮牵引电梯在终点站的紧急停止”，ASME，纽约（6 年 1926 月 XNUMX 日）。
[2] Hymans, F. “电梯服务中的离心调速器”，ASME 半年会，伊利诺伊州芝加哥（16 年 19 月 1947 日至 XNUMX 日）。
[3] Goodwin, JP OTIS, Giving Rise to the Modern City, Ivan R. Dee, 出版商, p. 127、128 和 132。
[4] Otis Elevator Co. Otis Bulletin，1947 年 XNUMX 月。
[5] 纽约乘客名单，1820-1957。 “到达港美国移民官的外国乘客名单或清单”，T715 卷，缩微胶卷：0641 卷； 第 9 行，“离开安特卫普，4 年 1905 月 XNUMX 日，SS Zeeland。”
[6] 美国第 15 次人口普查，纽约州威彻斯特县扬克斯市，第 20 号主管区，第 60-5 号查点区，第 61A 页（4 年 1930 月 XNUMX 日）。
[7] 纽约乘客名单，1820-1957。 “美国公民名单（移民局）”，T715 卷，4836 卷，第 13 行，第 154 页。 19，“离开安特卫普，1930 年 XNUMX 月 XNUMX 日，SS 拉普兰。”
[8] 美国人口普查，第 25 号主管区，第 60-109 号查点区，第 61A 页，1940 年。
[9] 兰道、SB 和康迪特，《纽约摩天大楼的 CW 崛起：1865-1913 年》，第。 386 (1996)。
[10] Cullmer, HR Elevator Shaft Construction, or Practical Suggestions for the Installation of Electric Elevators in Building (1912)。
[11]《电梯世界》。《寻找过去》，1963 年 35 月，第 XNUMX 页。
[12] 纽约时报，讣告部分，24 年 1959 月 XNUMX 日。