Moulins à blocs de Portsmouth - Portsmouth Block Mills

Usines de blocs du chantier naval de Portsmouth - montrant le système d'entraînement aérien par courroie utilisé pour alimenter les machines de fabrication conçues et brevetées par Marc Isambard Brunel .

Les Portsmouth bloc Mills font partie du Portsmouth Dockyard à Portsmouth , Hampshire , Angleterre, et ont été construites pendant les guerres napoléoniennes pour alimenter la British Royal Navy avec poulie blocs . Ils ont commencé l'ère de la production de masse en utilisant des machines-outils entièrement métalliques et sont considérés comme l'un des bâtiments phares de la révolution industrielle britannique . Ils sont également le site des premières machines à vapeur stationnaires utilisées par l' Amirauté .

Depuis 2003, English Heritage a entrepris une étude détaillée des bâtiments et des archives relatives aux machines.

Développement du chantier naval de Portsmouth

La Royal Navy avait évolué avec le développement de la Grande-Bretagne au milieu du XVIIIe siècle pour devenir ce qui a été décrit comme la plus grande puissance industrielle du monde occidental. Le Conseil de l' Amirauté et de la Marine a lancé un programme de modernisation des chantiers navals de Portsmouth et de Plymouth de telle sorte qu'au début de la guerre avec la France révolutionnaire, ils possédaient les installations de flotte les plus modernes d'Europe.

Le système de quais de Portsmouth a ses origines dans le travail d' Edmund Dummer dans les années 1690. Il a construit une série de bassins et de quais humides et secs . Des modifications y ont été apportées au cours du XVIIIe siècle. L'un des bassins était devenu superflu en 1770 et il a été proposé de l'utiliser comme puisard dans lequel toute l'eau des autres installations pourrait s'écouler. L'eau était pompée par une série de pompes à chaîne actionnées par des chevaux .

En 1795, le brigadier-général Sir Samuel Bentham a été nommé par l'Amirauté, le premier (et unique) inspecteur général des travaux navals avec la tâche de poursuivre cette modernisation, et en particulier l'introduction de la vapeur et la mécanisation des processus de production dans le chantier naval. . Son bureau employait plusieurs spécialistes comme assistants - mécaniciens ( ingénieurs ), dessinateurs , architectes , chimistes , commis et autres. Le bureau de l'inspecteur général a été chargé de la mise en place à Portsmouth d'une usine de laminage de plaques de cuivre pour le gainage de coques de navires et de forges pour la production de pièces métalliques utilisées dans la construction de navires. Ils ont également introduit une modernisation similaire dans les autres chantiers navals en collaboration avec MI Brunel et Maudslay.

En 1797, des travaux avaient commencé sur la construction de cales sèches supplémentaires et sur l'approfondissement des bassins, et Bentham se rendit compte que le système de drainage existant ne répondrait pas à la demande accrue. Il a installé une machine à vapeur conçue par un membre de son personnel, James Sadler , en 1798 qui, en plus de faire fonctionner les pompes à chaîne, a conduit des machines à bois et une pompe pour prélever l'eau d'un puits autour du chantier naval à des fins de lutte contre les incendies. Ce puits était à environ 400 pieds (120 m) et les pompes étaient actionnées par une lance horizontale en bois à mouvement alternatif logé dans un tunnel allant de la salle des machines au sommet du puits. Le moteur Sadler était un moteur de table construit à la maison installé dans une salle des machines à un étage avec chaudière intégrée; il a remplacé l'un des chevaux des pompes à chaîne. Ce moteur a été remplacé en 1807 dans la même maison par un autre moteur de table, plus puissant, fabriqué par Fenton, Murray et Wood de Leeds et, à son tour, en 1830 par un moteur à faisceau Maudslay .

En 1800, un moteur à poutre Boulton et Watt a été commandé comme réserve et a été logé dans une salle des machines de trois étages en ligne avec la maison des machines Sadler. Ce moteur a été remplacé en 1837 par un autre moteur fait par James Watt et Co .

L'espace était très restreint et l'expansion des installations de fabrication n'était pas possible, de sorte qu'en 1802, le bassin de drainage était rempli de deux niveaux de voûtes en briques - la couche inférieure servant de réservoir, la couche supérieure de stockage et le toit de ce dernier étant au niveau du terrain environnant, créant ainsi plus d'espace. Cela a permis la construction de deux gammes parallèles d'usines à bois de trois étages, la partie sud incorporant les deux moteurs et leurs cheminées, les pompes à chaîne et quelques machines de travail du bois. La chaîne nord était directement au-dessus des voûtes et devait abriter plus de machines à bois. Les bâtiments ont été conçus par Samuel Bunce , l'architecte du personnel de Bentham.

Pendant que les voûtes étaient en construction, Bentham commandait des machines à bois de sa propre conception, principalement des scies montantes et descendantes et des scies circulaires. Celles-ci ont été installées dans les deux gammes, la puissance pour les entraîner étant transmise des moteurs à la gamme nord par des sous-moteurs à travers la couche supérieure des voûtes, puis par des puits verticaux vers les étages supérieurs des bâtiments. Les entraînements finaux des machines se faisaient par des courroies plates tournant sur des poulies.

Cette machinerie était prévue pour couper du bois pour les nombreuses pièces plus petites utilisées dans la construction navale, en particulier la menuiserie, qui avaient auparavant été coupées à la main, telles que les composants pour tables et bancs, ainsi que pour les petits produits tournés comme les goupilles d'assurage . Il est prouvé qu'il avait développé une raboteuse rotative, mais les détails à ce sujet sont obscurs. Il est également prouvé que le complexe abritait un aléseur de tuyaux, par lequel des ormes droits étaient forés pour les vallons de pompage. Ceux-ci pouvaient mesurer jusqu'à 40 pieds de long et étaient installés à travers les ponts d'un navire pour pomper l'eau de mer vers le pont. Il y avait une machine pour fabriquer des queues de queue - de longues chevilles en bois utilisées pour fixer ensemble les parties en bois d'un navire.

Blocs

Un bloc de bois

La Royal Navy a utilisé un grand nombre de blocs , tous fabriqués à la main par des entrepreneurs. Leur qualité n'était pas constante, l'approvisionnement problématique et ils étaient chers. Un navire typique de la ligne avait besoin d'environ 1000 blocs de différentes tailles, et au cours de l'année, la marine en avait besoin de plus de 100000. Bentham avait conçu des machines pour fabriquer des blocs, mais ne les a pas développées et les détails de leur fonctionnement sont maintenant obscurs. En 1802, Marc Isambard Brunel proposa à l'Amirauté un système de fabrication de blocs utilisant des machines qu'il avait brevetées . Bentham appréciait la supériorité du système de Brunel et, en août 1802, il fut autorisé par l'Amirauté à procéder.

Il y avait trois séries de machines à fabriquer des blocs, chacune conçue pour fabriquer une gamme de tailles de blocs. Ils ont été aménagés pour permettre une ligne de production, de sorte que chaque étape du travail a progressé à la suivante dans un flux naturel. La cour entre les deux bâtiments du moulin à bois a été cloisonnée et couverte pour former un nouvel atelier pour abriter les machines de fabrication de blocs. Le premier ensemble, pour les blocs moyens, a été installé en janvier 1803, le deuxième ensemble pour les blocs plus petits en mai 1803 et le troisième ensemble pour les grands blocs en mars 1805. Il y a eu de nombreux changements de disposition et quelques modifications de l'usine jusqu'en septembre. En 1807, l'usine a été jugée capable de répondre à tous les besoins de la marine: 130000 blocs ont été produits en 1808.

Les processus de fabrication de blocs à l'aide des machines

Les machines étaient de 22 types et totalisaient 45. Elles étaient entraînées par deux moteurs à vapeur de 30 CV (22,4 kW). Les machines comprenaient des scies circulaires, des machines à tourner les broches et des mortaises. Avec ces machines, 10 hommes pouvaient produire autant de blocs que 110 artisans qualifiés.

Un poulie-poulie comporte quatre parties: la coquille, la poulie, la goupille de positionnement de cette dernière dans la coquille et une douille métallique , ou coak, insérée dans la poulie pour éviter l'usure entre elle et la goupille. Les blocs peuvent varier en taille et en nombre de poulies.

Le processus de fabrication des coquilles

  • Coupez des tranches dans le tronc d'un arbre, et à partir de ces tranches au moyen des scies circulaires, découpez des blocs rectangulaires à partir desquels les coquilles ont été fabriquées.
  • Percez un trou dans le bloc pour la goupille, et perpendiculairement à celui-ci un trou ou des trous pour recevoir les ciseaux à mortaiser (en fonction du nombre de mortaises). La pince utilisée pour maintenir le bloc en même temps indentait des points de localisation par lesquels les blocs étaient fixés dans les machines ultérieures, assurant ainsi une localisation et une mesure cohérentes dans les processus ultérieurs.
  • Mortiez les blocs par une machine auto-agissante. Le ciseau à mortaiser faisait un mouvement de va-et-vient verticalement, et en même temps l'étau agrippant le bloc était progressivement déplacé à chaque coupe. Une fois la longueur de la mortaise coupée, la machine s'est automatiquement arrêtée pour permettre de remplacer le bloc par un neuf.
  • Coupez les coins du bloc par une scie circulaire avec des guides inclinés.
  • Façonnez les quatre faces des blocs en une courbe peu profonde. Cela a été fait par une machine où un certain nombre de blocs ont été serrés à la périphérie d'une roue tournante. Le couteau a été balayé dans une courbe à travers les faces des blocs pendant qu'ils tournaient. Le rayon de la courbe était contrôlé par un ancien. Après chaque coupe, les blocs ont été tournés à 90 degrés pour faire apparaître un nouveau visage.
  • Chaque bloc a ensuite été placé dans une machine qui a marqué une rainure peu profonde, au moyen d'un couteau rotatif, pour donner un emplacement pour les cordes de fixation.

Le processus de fabrication des gerbes

  • Coupez une tranche sur un tronc de Lignum Vitae . La machine à cet effet permettait de faire tourner la grume en même temps que la scie circulaire fonctionnait, garantissant ainsi le maintien d'une épaisseur égale. La position de la grume pour chaque nouvelle coupe était contrôlée par une vis-mère garantissant une grande précision.
  • Faites un disque circulaire à partir de cette tranche au moyen d'une scie à arrondir, qui a simultanément percé le milieu et façonné le bord extérieur.
  • Fraiser de chaque face un profil pour prendre la face extérieure du coak
  • Le coak a été inséré dans la poulie et une bague de retenue rivetée pour la maintenir en place.
  • Brisez le trou dans le coak à la taille de la goupille requise.
  • La poulie finie a été mise en face des deux côtés dans un tour spécial, et la rainure du câble a été usinée sur le bord.

Le processus de fabrication des broches

  • Les ébauches de broches ont été forgées légèrement surdimensionnées avec un carré à une extrémité.
  • Ils ont été tournés à la taille sur la partie circulaire dans un tour spécial .
  • Ils ont reçu une finition polie entre les matrices durcies
  • Une source dit qu'ils ont ensuite été étamés pour les préserver de la rouille.

Le processus de fabrication des coaks métalliques

  • Ceux-ci ont été coulés dans du métal cloche et le moule a laissé des rainures de retenue de graisse dans l'alésage intérieur. Une extrémité du coak avait une bride et un anneau lâche était fourni pour l'autre extrémité, ensemble ces pièces donnaient un siège pour les rivets qui fixaient le coak à la poulie.

processus d'assemblage

  • Les coquilles ont été lissées à la main avec un rai à rayons , puis la poulie et la goupille ont été assemblées. Ils ont été stockés dans les moulins à blocs et émis comme demandé.

Caractéristiques importantes

Ces machines ont utilisé pour la première fois plusieurs caractéristiques qui sont devenues monnaie courante dans la conception de machines.

  • L'opération de forage a dentelé des points de jaugeage dans les blocs de bois que les pinces des machines ultérieures utilisaient pour localiser précisément les blocs. Cela signifiait que le positionnement du bloc dans les processus ultérieurs assurait une localisation précise par rapport à l'outil travaillant dessus.
  • Plusieurs des machines avaient des embrayages à cône.
  • Brunel utilisait des mèches détachables maintenues dans des porte-outils très similaires à ceux que l'on utilise actuellement sur les tours à usage général.
  • Des mandrins à pinces extensibles ont été utilisés pour localiser les poulies en saisissant l'alésage interne, lors de certaines opérations.
  • Des mandrins de préhension à deux mâchoires ont été utilisés sur certaines machines. Ce sont les précurseurs des mandrins à trois mors utilisés aujourd'hui sur les tours.
  • Les mortaiseuses pouvaient être réglées pour s'arrêter automatiquement une fois l'opération terminée.
  • l'interchangeabilité des réas et des goupilles était possible, car ils n'étaient pas mariés à une coquille particulière.
  • Le flux de travail est peut-être mieux décrit comme la production par lots , en raison de la gamme de tailles de blocs demandées. Mais c'était essentiellement un système de chaîne de production , néanmoins. Cette méthode de travail n'a pas été répandue dans l'industrie manufacturière en Grande-Bretagne pendant de nombreuses décennies, et lorsqu'elle l'a fait, elle a été importée d'Amérique.
  • L'ensemble du système a été conçu pour être utilisé par des ouvriers et non par des artisans formés par des apprentis. Chaque homme était formé pour faire fonctionner deux machines ou plus et pouvait être déplacé autour de l'usine selon les besoins.

La fabrication des machines de fabrication de blocs

Le mémoire descriptif de Brunel montre des machines à cadre en bois qui, bien qu'elles montrent bon nombre des principes des machines réellement installées, ne ressemblent guère aux conceptions finales. Les machines soumises par Brunel à l'Amirauté pour évaluation se trouvent maintenant au National Maritime Museum. Une fois le contrat avec l'Amirauté passé, Bentham engagea Henry Maudslay pour les fabriquer, et il est clair que les conceptions finales ont eu une contribution considérable de Bentham, Maudslay, Simon Goodrich , (mécanicien au conseil de la Marine) ainsi que Brunel lui-même. En raison de l'absence de Bentham en Russie, c'est Goodrich qui a en fait mis les moulins à blocs en pleine production. Le paiement de Brunel était basé sur les économies réalisées par la Marine avec le nouveau système.

Ces machines étaient presque entièrement fabriquées à la main, les seules machines-outils utilisées étant des tours pour usiner des pièces circulaires et des perceuses pour percer de petits trous. À cette époque, il n'y avait pas de fraiseuses, de rabotages ou de façonneuses, et toutes les surfaces planes étaient fabriquées à la main par déchiquetage, limage et grattage. Il est prouvé que le meulage des plats a également été effectué pour obtenir des finitions de presque précision. Chaque écrou a été conçu pour s'adapter à son boulon correspondant et a été numéroté pour s'assurer qu'ils ont été remplacés correctement. C'était bien sûr avant les jours de l' interchangeabilité . Les matériaux utilisés étaient la fonte et le fer forgé, le laiton et le métal à canon. L'utilisation de métal tout au long de leur construction a grandement amélioré leur rigidité et leur précision qui sont devenues la norme pour la fabrication ultérieure de machines-outils.

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Ces machines et les moulins à blocs ont suscité un énorme intérêt dès leur érection, allant de l'amiral Lord Nelson le matin du jour où il s'est embarqué de Portsmouth pour la bataille de Trafalgar en 1805, à la princesse Victoria à l'âge de 12, dans le cadre de son éducation. Même pendant la période des guerres napoléoniennes , jusqu'en 1815, il y avait un flot de dignitaires étrangers et de militaires désireux d'apprendre. Les machines ont été entièrement décrites et illustrées dans l' Edinburgh Encyclopædia (1811), Rees's Cyclopædia , (1812), le supplément de la 4e édition de l' Encyclopædia Britannica (1817) et l' Encyclopædia Metropolitana . Des encyclopédies ultérieures telles que Tomlinson's Encyclopaedia et Penny Cyclopaedia ont tiré leurs récits de ces publications antérieures.

Ces récits se sont concentrés presque entièrement sur les machines de fabrication de blocs et ont ignoré le côté scierie des moulins, et par conséquent les commentateurs modernes n'ont pas discuté de cet aspect des moulins à blocs. Les scieries étaient importantes puisque Brunel a pu développer ses idées qu'il a employées plus tard dans son usine de placage privée à Battersea, et les scieries de la Royal Navy à Woolwich Dockyard et Chatham Dockyard , ainsi que des usines qu'il a conçues pour des entreprises privées, telles que Borthwick's. à Leith en Ecosse.

Histoire postérieure

Les Block Mills sont restés constamment occupés par la Marine depuis et ne sont donc pas ouverts au public. La fabrication de blocs à l'aide de ces machines a naturellement diminué au fil des ans, la production s'est finalement arrêtée dans les années 1960, mais certaines des machines d'origine, une partie des transmissions et des coques de moteur survivent encore dans les bâtiments. Le Musée national des sciences et de l'industrie de Londres possède une sélection de machines, données par l'Amirauté entre 1933 et 1951, et d'autres sont exposées au Dockyard Apprentice Museum de Portsmouth. Plusieurs sites Web affirment que la Smithsonian Institution à Washington, DC possède également des machines de Portsmouth: c'est un mythe, selon l'institution.

Les moulins à blocs ne sont pas utilisés depuis de nombreuses années, bien que de nombreux systèmes de poulies d'origine restent in situ, même s'ils sont en mauvais état. Le bâtiment est également en mauvais état et constitue une priorité pour le patrimoine anglais et le ministère de la Défense. Depuis 2006, un projet est en cours pour s'assurer que le bâtiment et son contenu sont préservés, s'ils ne sont pas restaurés.

Remarques

Les références

  • Les rapports sur le patrimoine anglais et d'autres documents peuvent être consultés au fur et à mesure qu'ils sont disponibles dans le Registre des monuments nationaux à Swindon, Wiltshire. [1]
  • Gilbert, KR The Portsmouth Block-making Machinery , Londres, 1965
  • Cooper, CC «La ligne de production à l'usine de blocs de Portsmouth», dans Industrial Archaeology Review VI, 1982, 28–44
  • Cooper, CC «Le système de fabrication de Portsmouth», Technologie et culture , 25, 1984, 182–225
  • Coad, Jonathan, les chantiers navals royaux 1690-1850 , Aldershot, 1989
  • Coad, Jonathan, The Portsmouth Block Mills: Bentham, Brunel and the start of the Royal Navy's Industrial Revolution , 2005, ISBN   1-873592-87-6
  • Wilkin, Susan, L'application des nouvelles technologies émergentes par Portsmouth Dockyard, 1790–1815 , The Open University PhD Thesis, 1999. (Copies disponibles auprès du service de thèse britannique de la British Library)
  • Cantrell, J. et Cookson, G. eds. Henry Maudslay et les pionniers de l'ère de la machine , Stroud, 2002

Liens externes

Coordonnées : 50.8035 ° N 1.1093 ° W 50 ° 48′13 ″ N 1 ° 06′33 ″ O  /   / 50.8035; -1,1093