المعيار البريطاني ويتوورث

المعيار البريطاني ويتوورث ( BSW ) هو معيار لولبي يستخدم وحدات القياس الإمبراطورية (البوصة). ابتكره المهندس البريطاني جوزيف ويتوورث عام 1841، ليصبح بذلك أول معيار وطني للخيوط اللولبية في العالم. وقد انتشر استخدامه على نطاق واسع في المملكة المتحدة ^{[ 1 ]} ومستعمراتها السابقة، مؤثرًا في الممارسات الهندسية عالميًا. كما وضع المعيار البريطاني ويتوورث الأساس للعديد من معايير الخيوط ذات الصلة، بما في ذلك الخيوط الدقيقة البريطانية (BSF) ^{[ 2 ]} ، وخيوط الأنابيب البريطانية (BSP)، وخيوط المواسير البريطانية (BSCon)، وخيوط النحاس البريطانية (BSCopper). على الرغم من أن المعايير المترية قد حلت محلها إلى حد كبير في الهندسة الحديثة، إلا أن المعيار البريطاني ويتوورث لا يزال مستخدمًا في أعمال الترميم، والآلات القديمة، وبعض الصناعات التراثية. ^{[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]}

كان خيط ويتوورث أول معيار وطني عالمي للخيوط اللولبية، ^{[ 7 ]} وقد ابتكره وحدده جوزيف ويتوورث عام 1841. وحتى ذلك الحين، كان التوحيد القياسي مقتصراً على ما قام به الأفراد والشركات، حيث انتشرت بعض المعايير الداخلية للشركات بشكل محدود ضمن قطاعاتها. حدد معيار ويتوورث الجديد زاوية لولبية قدرها 55 درجة، وعمق لولبي قدره 0.640327 p ، ونصف قطر قدره 0.137329 p ، حيث p هي خطوة اللولب. وتزداد خطوة اللولب مع القطر وفق خطوات محددة في جدول.

تم اعتماد نظام خيوط ويتوورث لاحقًا كمعيار بريطاني ليصبح المعيار البريطاني لويتوورث (BSW). ومن الأمثلة على استخدام خيوط ويتوورث زوارق المدفعية التابعة للبحرية الملكية في حرب القرم . وتُعد هذه الزوارق أول مثال على تطبيق تقنيات الإنتاج الضخم في الهندسة البحرية ، كما يتضح من الاقتباس التالي من نعي السير جوزيف ويتوورث (1803-1887) المنشور في صحيفة التايمز بتاريخ 24 يناير 1887:

بدأت حرب القرم، وطلب السير تشارلز نابيير من الأميرالية 120 زورقًا حربيًا، كل منها مزود بمحرك بقوة 60 حصانًا ، لحملة عام 1855 في بحر البلطيق . لم يكن أمامهم سوى تسعين يومًا لتلبية هذا الطلب، ورغم قصر المدة، لم يُمثّل بناء الزوارق الحربية أي صعوبة. لكن الأمر كان مختلفًا تمامًا مع المحركات، وشعرت الأميرالية باليأس. فجأة، وبفضل عبقريته الميكانيكية الفطرية، حلّ المرحوم جون بن المشكلة، وبكل سهولة. كان لديه زوج من المحركات بالحجم المطلوب تمامًا. قام بتفكيكهما ووزّع قطع الغيار على أفضل ورش الميكانيكا في البلاد، وأمر كل ورشة بصنع تسعين مجموعة مطابقة تمامًا للنموذج. تم تنفيذ الأوامر بانتظام لا تشوبه شائبة، وقد أكمل بالفعل تسعين مجموعة من المحركات بقوة 60 حصانًا في تسعين يومًا - وهو إنجاز جعل القوى القارية العظمى تحدق بدهشة، ولم يكن ذلك ممكنًا إلا لأن معايير ويتوورث للقياس والدقة والتشطيب كانت معترف بها تمامًا ومعتمدة في جميع أنحاء البلاد بحلول ذلك الوقت.

انتشل متحف غرب أستراليا نموذجاً أصلياً لمحرك من نوع محركات الزوارق الحربية من حطام السفينة إس إس زانثو . وعند تفكيكه، تبين أن جميع أسنانه من نوع ويتوورث. ^{[ 8 ]}

مع اعتماد شركات السكك الحديدية البريطانية لمعيار BSW ، والتي كان العديد منها يستخدم سابقًا معاييرها الخاصة لكل من الخيوط وملامح رأس البرغي والصواميل، والحاجة المتزايدة بشكل عام إلى التوحيد القياسي في مواصفات التصنيع، أصبح هذا المعيار يهيمن على الصناعة البريطانية.

في الولايات المتحدة، تم استبدال نظام BSW عندما حلت البراغي الفولاذية محل البراغي الحديدية، ولكن كان لا يزال يستخدم لبعض أجزاء الألومنيوم حتى الستينيات والسبعينيات من القرن العشرين عندما حلت المعايير القائمة على النظام المتري، وهي البوصة الدولية، محل البوصة الأمريكية والبوصة البريطانية في الفترة من 1951 إلى 1964.

كان نظام اللولبة الموحد الأمريكي الخشن (UNC) يعتمد في الأصل على نفس الكسور الإمبراطورية تقريبًا. زاوية اللولبة الموحدة 60 درجة، ولها قمم مسطحة (بينما قمم ويتوورث مستديرة). من 1/4 بوصة إلى 1 1/2  بوصة ، تكون خطوة اللولبة متطابقة في كلا النظامين ، باستثناء أن خطوة اللولبة للبرغي ذي 1/2 بوصة هي 12 لولبة لكل بوصة (tpi) في نظام BSW مقابل 13 لولبة لكل بوصة في نظام UNC.  

يعتمد شكل خيط ويتوورث على مثلث أساسي بزاوية 55° عند كل قمة وقاع. تشكل أضلاعه زاوية جانبية Θ = 27.5° عمودية على المحور. بالتالي، إذا كانت خطوة الخيط p ، فإن ارتفاع المثلث الأساسي H = p / (2tan Θ ) = 0.96049106 p . مع ذلك، يُقطع سدس كل من الجزأين العلوي والسفلي من كل مثلث، لذا فإن العمق الفعلي للخيط (الفرق بين القطر الأكبر والأصغر) يساوي ثلثي تلك القيمة، أو h = p / (3tan Θ ) = 0.64032738 p . تُقلل القمم أكثر بتقريبها بقوس دائري 2 × (90° − Θ ) = 180° − 55° = 125°. يبلغ ارتفاع هذا القوس e = H sin Θ /6 = 0.073917569 p (مما يترك عمقًا مستقيمًا للجانب h − 2 e = 0.49249224 p ) ونصف قطر r = e /(1 − sin Θ ) = 0.13732908 p .

فيما يلي جدول أحجام الخيوط التاريخية، ويجب عدم الخلط بينها وبين خيوط G، المستخدمة فعليًا في أنابيب المعيار البريطاني  . على سبيل المثال، يبلغ قطر G½ (نصف بوصة) 20.955 ملم. ^{[ 9 ]}

لتبسيط الأمور، يتم استخدام مصطلح سداسي في هذا القسم للدلالة إما على رأس البرغي أو الصامولة.

تشير علامات مفاتيح الربط من نوع ويتوورث وBSF إلى قطر البرغي، وليس إلى المسافة بين سطحي الشكل السداسي (A/F) كما هو الحال في المعايير الأخرى. قد يحدث لبسٌ لأن كل شكل سداسي من ويتوورث كان في الأصل أكبر بمقاس واحد من حجم البرغي المقابل له من نوع BSF. يؤدي هذا إلى حالات يكون فيها، على سبيل المثال، مفتاح ربط يحمل علامة 7/16 BSF بنفس حجم مفتاح ربط يحمل علامة 3/8 W. في كلتا الحالتين ، يكون عرض فكي مفتاح الربط 0.710 بوصة ، أي المسافة بين سطحي الشكل السداسي، متساوياً.   

استخدمت بعض فروع الصناعة مثبتات ويتوورث ذات شكل سداسي أصغر (مماثل لمثبتات BSF من نفس قطر البرغي) تحت مسمى "AutoWhit" أو Auto-Whit ^{[ 13 ]} وتم اعتماد هذه السلسلة رسميًا من قبل جمعية معايير الهندسة البريطانية في عام 1929 كمعيار رقم 193، مع كون السلسلة "الأصلية" هي رقم 190 وسلسلة BSF رقم 191. ^{[ 14 ]}

خلال الحرب العالمية الثانية، شاع استخدام الشكل السداسي الأصغر حجمًا لتوفير المعدن ^{[ 15 ]} ، واستمر هذا الاستخدام بعد ذلك. لذا ، من الشائع اليوم العثور على مفتاح سداسي من نوع ويتوورث لا يتناسب مع المفتاح القياسي المُصمم له. وكما في المثال السابق، قد يحمل مفتاح ربط حديث علامة 7/16 ^BS للدلالة على أن حجم فكيه 0.710 بوصة ، وهو مصمم لاستخدام إما الشكل السداسي 7/16 BSW ⁽ الأحدث) أو 7/16 BSF . ^[ 16 ^{] [} 17 ^{] [ 18 ]}    

تُعرف مثبتات ويتوورث ذات السداسيات الأكبر وفقًا لمعيار BS 190 الآن بشكل عام باسم حجم "ما قبل الحرب"، على الرغم من أن هذا ليس صحيحًا تمامًا.

يتميز معيار اللولبة البريطاني الدقيق (BSF) بنفس زاوية اللولبة لمعيار اللولبة البريطاني ذي السن اللولبي (BSW)، ولكنه يتميز بخطوة لولبية أدق وعمق لولبي أقل. وهو أقرب إلى البرغي "الميكانيكي" الحديث، وكان يُستخدم في الآلات الدقيقة وفي مسامير الصلب.

استُخدم معيار الدراجات البريطاني القياسي ( BSC)، الذي حلّ محل معيار معهد مهندسي الدراجات (CEI)، في الدراجات الهوائية والنارية البريطانية. ويستخدم هذا المعيار زاوية لولبية تبلغ 60 درجة مقارنةً بمعيار ويتوورث الذي تبلغ 55 درجة، بالإضافة إلى خطوات لولبية دقيقة للغاية.

يُصنّف معيار لولب الجمعية البريطانية ( BA) أحيانًا ضمن معيار ويتوورث للمثبتات نظرًا لشيوع استخدامه في نفس الآلات. مع ذلك، فهو في الواقع معيار متري يستخدم زاوية لولب 47.5 درجة، وله مجموعة خاصة من أحجام الرؤوس. يبلغ قطر لولب BA 6  مم ( 0BA ) أو أقل، وقد استُخدم، ولا يزال يُستخدم، بشكل خاص في الآلات الدقيقة.

لا تزال زاوية ويتوورث 55° شائعة الاستخدام عالميًا حتى اليوم، وذلك في شكل 15 نوعًا من خيوط الأنابيب القياسية البريطانية المحددة في معيار ISO 7، والتي تُستخدم عادةً في أنظمة إمداد المياه والتبريد والهوائيات والهيدروليكية. يُشار إلى هذه الخيوط برقم يتراوح بين 1/16 و6، وهو مشتق من القطر الداخلي الاسمي (i/d) بالبوصة لأنبوب فولاذي صُممت هذه الخيوط من أجله. ولا تُشير هذه التسميات إلى قطر الخيط نفسه.

تشمل الخيوط الأخرى التي استخدمت زاوية ويتوورث 55 درجة خيوط النحاس الأصفر ، وأنابيب التوصيل القياسية البريطانية (BSCon)، وخيوط مهندسي النماذج (ME)، والنحاس القياسي البريطاني (BSCopper).

يستخدم خيط الأنابيب البريطاني القياسي ، المُستخدم على نطاق واسع (باستثناء الولايات المتحدة) ، والمُحدد في  معيار ISO 228 (المعروف سابقًا باسم BS-2779)، شكل خيط ويتوورث القياسي. حتى في الولايات المتحدة، تستخدم مكونات التبريد السائل لأجهزة الكمبيوتر الشخصية خيط G 1/4 من هذه السلسلة.

إن حامل الخيوط Leica المستخدم في كاميرات تحديد المدى وفي العديد من العدسات المكبرة هو 1 + 17 ⁄ 32 بوصة × 26 لفة لكل بوصة Whitworth، وهو نتاج تطوير شركة ألمانية متخصصة في المجاهر وبالتالي مجهزة بأدوات قادرة على التعامل مع الخيوط بالبوصات وبوحدة Whitworth. 

لقد كانت خيوط ويتوورث 5 ⁄ 32 بوصة هي خيوط ميكانو القياسية لسنوات عديدة، ولا تزال هي الخيوط المستخدمة من قبل شركة ميكانو الفرنسية . 

كانت مثبتات بوابات الحدائق تستخدم تقليديًا مسامير عربة ويتوورث ، ولا تزال هذه هي المعيار المستخدم في المملكة المتحدة وأستراليا.

صُنعت محركات موريس وإم جي البريطانية من عام 1923 إلى عام 1955 باستخدام خيوط مترية، مع رؤوس براغي وصواميل مصممة خصيصًا لمفاتيح ومآخذ ويتوورث. ^{[ 19 ]} في عام 1919، استحوذت شركة موريس موتورز على مصنع هوتشكيس الفرنسي للمحركات، الذي انتقل إلى كوفنتري خلال الحرب العالمية الأولى. كانت أدوات هوتشكيس الآلية ذات خيوط مترية، ولكن لم تكن مفاتيح الربط المترية متوفرة بسهولة في بريطانيا آنذاك، لذا صُنعت المثبتات بخيوط مترية ولكن برؤوس ويتوورث. ^{[ 20 ]}

في فيلم "سيارات 2" من إنتاج ديزني / بيكسار عام 2011 ، يكمن الدليل الأساسي لكشف هوية الشرير، السير مايلز أكسلرود، في استخدامه لمسامير ويتوورث. ورغم أن أكسلرود لا يشبه أي سيارة حقيقية تمامًا (بينما صُممت العديد من الشخصيات الأخرى على غرار سيارات حقيقية)، إلا أنه يبدو الأقرب شبهًا بسيارة رينج روفر كلاسيك الأصلية . في الواقع، استخدمت طرازات رينج روفر الأولى قطع غيار بمقاسات إمبراطورية، مع أن صورة محرك الشرير تكاد تكون مطابقة لمحرك روفر V8 سعة 3.5 لتر ذي غرفة احتراق واحدة (وهو تصميم تم شراؤه من بويك التابعة لشركة جنرال موتورز).

معايير الخيوط الأخرى:

• خيوط لولبية من الجمعية البريطانية (BA)
• خيط نحاسي وفقًا للمعايير البريطانية
• الدورة القياسية البريطانية
• خيط رفيع وفقًا للمعيار البريطاني (BSF)
• الأنابيب القياسية البريطانية (BSP)
• خيط لولبي متري ISO
• معيار الخيوط الموحد (UTS، بما في ذلك UNC وUNF وUNS وUNEF)

• أوبيرغ، إي.، جونز، إف. دي.، حسين، إم.، مكولي، سي. جيه.، رايفل، إتش. إتش.، وهيلد، آر. إم. (2008) دليل الآلات  : كتاب مرجعي للمهندس الميكانيكي، والمصمم، ومهندس التصنيع، والرسام، وصانع الأدوات، وفني التشغيل الآلي ، الطبعة 28، نيويورك  : دار النشر الصناعية، رقم ISBN 978-0-8311-2800-5، ص  1858–1860

• خيوط ويتوورث