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無欺於死者，無負於生者，無愧於來者

第4381回：塔吊車阿姆斯特朗，液壓起重機發明者

起重機指用吊鉤或其他取物裝置吊掛重物，在空間進行升降與運移等迴圈性作業的機械。起重機有很多分類，“吊車”、“塔吊”、“天車”、“行車”等俗稱指的就是起重機中的一類或幾類。作為生產生活中起升重物的需要，古代各個文明中均發展了具有自己特色的起重機械雛形，如中國古代的桔槔、轆轤等，但現代起重機械起源於歐洲。

公元前6世紀末，古希臘人發明了用於起吊重物的起重機。考古表明最晚到公元前515年，吊裝夾具和吊楔的痕跡就已經出現在了希臘神廟的石塊上。在這些石塊上，有用於起升的孔，這些孔通常位於重心上方，或者對重心上方的一個點對稱。考古學家認為這些跡象表明當時已經有了起重機的存在。

不久後，絞車和滑輪組就取代土堆坡道（ramp）成為垂直搬運最主要的方式。在接下來的200年裡，由於新的吊裝工藝使利用幾塊小點的石塊代替大石塊更為可行，希臘建築工地所需處理的構件重量迅速下降。相比希臘古風時期建築石塊不斷增大的尺寸，像帕特農神廟之類的希臘古典時期神廟使用的都是重量在15-20噸以下的石塊。同時，由於多柱結構的應用，大型單柱結構實際上已經被捨棄了。

雖然從土堆坡道轉變為起重機的具體過程還不清楚，但原因可能是，在當時希臘動盪的社會和晸治條件下，在埃及和亞述等地常見的勞動力密集型的土堆坡道和所需大量勞動力並不是各個城邦可以負擔的，取而代之的是小而專業的施工隊和各種起重機械。

滑輪組系統的最早文字記錄出自《力學問題》（Mech. 18, 853a32-853b13），書中將其歸功於亞里士多德（公元前384-322年），但其出現可能要稍晚一些。與此同時，希臘神廟的石塊尺寸又逐漸達到了古風時期的水準，這表明複雜的滑輪組系統開始在希臘的建築工地越來越普及。

起重機在古代的全盛時期是羅馬帝國時期，當時施工建設猛增，建築尺寸也相當巨大。羅馬人採用了希臘的起重機並將其進一步發展。多虧維特魯威和希羅等工程師的詳細記錄，我們可以對羅馬人的起重技術瞭解的比較多。公元一世紀末的昆圖斯·哈特里烏斯的墓石上有兩幅留存下來的浮雕詳細地描繪了當時的踏車起重機。

最簡單的羅馬起重機是“trispastos”（三滑輪起重機），這種起重機由一個單梁吊臂、一個絞車、一根繩和一個包含3個滑輪的滑輪組。該結構的機械利益為3:1 ，單人操作絞車就起升150公斤左右的重物。“pentaspastos”（五滑輪起重機）是起重量再大些的起重機，在其最能吊的工況，它共有5個滑輪，同時根據起升重量的不同，滑輪可以調節為3個，

臂杆可以調節為2-4根。“polyspastos”藉助絞車兩邊的四個人可以起升約3000公斤的重物。因為踏車具有更大的機械優勢，所以如果將絞車換成踏車，僅需要一半的工作人員，其最大起重量可以加倍達到6000公斤。這意味著，相比埃及金字塔的建設中利用土堆坡道搬運一塊2.5噸的石塊利用50人，利用羅馬polyspastos，每人可以起升3000公斤，是他們的60倍。

無論如何，許多現存羅馬建築的石塊已經遠超polyspastos所處理的大小，這表明，羅馬人的起重能力已經發展到了很高的水準。在巴勒貝克的朱庇特神廟，額枋石塊每塊重達60噸，飛簷石塊每塊都超過100噸，且它們大都被提升到了19米左右。:16在羅馬，圖拉真柱的主塊重53.3噸，高達34米。

古羅馬工程師們依靠兩種措施吊裝大型物體：一是希羅所建議的提升塔（lifting tower），提升塔是由平行的四根桅杆組成的方塔架；二是塔周圍地面的大量絞車，雖然絞車比踏輪的機械利益要小，但它卻可以實現多人甚至牲口同時施力。根據阿米阿努斯·馬爾切利努斯的描述，多絞車系統就曾被用於馬克西穆斯競技場的拉特蘭諾方尖塔的建造中。單個絞車的起重量可以透過單塊巨石上吊楔孔的數量來確定。如之前提到的巴勒貝克的額枋石塊，重量在55噸到60噸之間，上面的八個孔表明每個吊楔允許的載重為7.5噸，這也是每臺絞車的吊裝載荷。透過協作起吊如此巨大的重量，需要為絞車提供動力的各個工作組之間大量的精準協作。

中世紀中期，由於西羅馬帝國滅亡後的科技倒退，踏車起重機在西歐再次大規模應用。對踏輪起重機（magna rota）最早的記載發現於約1225年的法國檔案文獻，緊隨其後的是1240年的一份同樣出自法國的記載。在航海行業方面，烏得勒支最早使用岸上起重機是1244年，安特衛普是1263年，布呂赫是1288年，漢堡是1291年，而在英格蘭到1331年才有踏車起重機的記載。

通常，用起重機來完成垂直搬運要被常規的方式更安全、更廉價。因此，在港口、礦山和尤其是建築等領域，踏輪起重機應用廣泛，其在高聳的哥特式教堂的建造中發揮了重要作用。然而，無論當時的文字還是圖案資料都表明像踏輪起重機、獨輪車等新引入的機械遠沒有取代傳統的勞動力密集的梯子、泥漿桶、擔架等方式。相反，在中世紀新舊方式一直在港口和建築工地共存。

除了踏輪，中世紀的資料顯示，當時的起重機也有用帶輻條、曲柄的絞盤來手動驅動的，直至15世紀仍有用船舵形狀的絞盤來驅動起重機的。已知早在1123年，飛輪就被用來緩解吊裝過程中衝擊的不規則性和克服“死點”的影響。

儘管踏輪起重機的重新興起毫無疑問地與當時哥特式建設的大規模興建有關，但其具體過程是不明確的。踏輪起重機的重現還可能導致了絞盤的技術進步。另外，中世紀踏輪可能是刻意借鑑古羅馬建築師維特魯威的《建築十書》中的圖樣來製作的，該書可以在很多修道院的圖書室中輕易得到。早期踏輪的結構與水車十分相似，所以踏輪的再現也可能是從水車的省力結構中受到了啟發。

中世紀的踏輪起重機包括一個或兩個繞著中軸轉動的巨大踏輪，踏輪寬度足夠兩個人並排行走。雖然早期的“圓規臂”輪（'compass-arm' wheel）是直接插入軸杆之中的，但更先進的“扣臂”型（'clasp-arm' type）則已改為了連線輪輞的弦杆，這為使用更細的軸杆和提供更大的機械利益提供了可能。

與普遍持有的觀點不同，中世紀建築工地的起重機既不是放在當時所用的極為輕便的腳手架上的，也不是放在哥特式教堂的薄牆壁上，它們無法承載起重機和負載的重量。相反地，建築最初階段，起重機被放在地上，且通常是在建築裡面。

在新的一層地板完成及屋頂大規模系梁連到牆上後，起重機就被拆除並在頂樑上重組，靠起重機的移動完成拱頂的建造。因此，起重機隨著建築的建造而遷移，造成英格蘭所有現存的建築起重機全是在教堂塔樓的屋頂之下和拱頂之上發現的。建築完成後他們依舊被留在那裡，以備維修時吊裝材料。

相對於現代起重機，中世紀的起重機和更接近它們在古希臘羅馬時期的前輩，主要用以垂直吊裝，而非水平搬移。因此當時吊裝作業的方式與現在是不同的，例如，在建築工地，吊車將石塊從下方直接吊裝就位，或者從牆的中間為兩端吊運石頭。另外，起重機司機在起重機外面向踏輪工人下達命令的同時，

還可以用一根細繩控制著吊物的水準移動。能夠負載旋轉的，尤其適合碼頭作業的，旋臂起重機的出現可以追溯到1340年。雖然建築用的琢石石塊用繩索、吊楔或惡魔鉗（德國Teufelskralle）直接吊起，但其他物件通常需要先被放置到托盤、筐、木箱或桶等容器中。

值得注意的是，中世紀的起重機很少使用棘輪或剎車還防止負載墜落。對這種奇怪的缺失的解釋是，中世紀踏輪的高摩擦力可以阻止輪子不受控制地加速。

就已知的“知識狀態”，固定式港口起重機被認為是中世紀的新發展。典型的港口起重機是配有兩個踏輪的樞軸結構，它們被放置在碼頭邊上用來裝卸貨物，在那裡，它們取代了蹺蹺板、絞車、帆桁等舊的起重方式。

根據地域的不同，港口起重機可以分為兩種型別：儘管在佛蘭德和荷蘭海岸上的龍門吊通常是繞著中央垂直軸來旋轉的，德國海港和內港的一般的塔式起重機還是將捲揚機和踏輪安裝在堅實塔樓中，只有臂杆和屋頂可以旋轉。有趣的是，在地中海地區和高度發達的義大利港口，碼頭起重機並沒有被使用，地方當局繼續依賴於涵蓋中世紀的勞動密集型的坡道來裝卸貨物。

不像建築起重機的速度受到了進展緩慢的石匠的限制，港口起重機通常裝備兩個踏輪來加快吊裝速度。直徑約4米甚至更大的兩個踏輪連線在軸的兩側同時進行旋轉。它們的起吊能力在2-3噸，這顯然是為了對應海運貨物的常規大小。如今，根據一項調查，

工業時代前的十五踏輪起重機在挪威卑爾根，瑞典斯德哥爾摩、卡爾斯克魯納，丹麥哥本哈根，英格蘭哈里奇，波蘭格但斯克，以及德國的呂訥堡、施塔德、奧滕多夫、馬克特布賴特、維爾茨堡、厄斯特里希、賓根、安德納赫和特里爾等地都仍有留存。有些港口起重機，如在格但斯克、科隆和不來梅的，被用來專門給新造帆船安裝桅杆。除了這些固定式起重機，可以在整個港池靈地部署的浮式起重機也在14世紀投入使用。

1586年，文藝復興建築師多梅尼科·豐塔納在羅馬搬移重達361噸的梵蒂岡方尖塔時，使用了一座與古羅馬時期的相似的提升塔。從他的報告中可以明顯的看出，各個牽引小組之間的協作需要大量的集中性和紀律性，因為假如受力不均，受力大的繩索會因超載而斷裂。

這一時期，也有家用的起重機，煙囪和壁爐起重機被用來往火上放鍋。

隨著工業革命的到來，被用來在碼頭裝卸貨物的第一臺現代起重機正式產生。1838年，工業家、商人威廉·阿姆斯特朗男爵設計了一臺液壓式水力起重機。在他的設計中，用一個在密閉圓柱缸中的柱塞來產生承載能力，而透過閥門調節缸中液體量來賦予柱塞所需的力。

1845年，曾有一個從遙遠的水庫為紐卡斯爾居民提供自來水的計劃。阿姆斯特朗參與了該計劃，他建議紐卡斯爾公司用鎮子低處多餘的水壓來驅動一臺他的液壓起重機，用來將煤炭裝到碼頭岸邊的駁船上面。他聲稱他的發明可以比傳統起重機更加高效和便宜。該公司接受了他的建議，事實證明，安裝在碼頭岸邊的三臺起重機非常成功。

液壓起重機的成功讓阿姆斯特朗於1847年在紐卡斯爾成立了阿姆斯特朗-惠特沃斯公司來為起重機和橋樑生產他的液壓機械。他的公司很快就收到了來自愛丁堡和北方鐵路以及利物浦碼頭的液壓起重機訂單，和來自格里姆斯比的液壓大門的訂單。在1850年，該公司擁有300名員工，年產45臺起重機，而到了1860年代初期，它擁有約4000名員工，每年出產超過100臺起重機。

在接下來的幾十年裡，阿姆斯特朗不斷提升他的起重機設計；其中最顯著的創新就是液壓蓄壓器的應用。原先在水壓不足以供應液壓起重機使用的時候，阿姆斯特朗常常會建一座高水塔來提供足夠壓力。然而，在亨伯河口的新荷蘭設定起重機時，卻因為地基全部是沙子構成的而無法使用這一方法了。

為解決這個問題，最後他發明了液壓蓄壓器，一個裝有承重柱塞的鑄鐵缸。柱塞緩緩上升，拉伸缸內的水，直到重物的重力迫使缸下的水在巨大的壓力下進入管線。該發明允許在相同壓力下使用更大量的水來驅動，所以明顯地提升了起重機的負載能力。

他於1883年受義大利軍隊委託建造的一臺起重機，直至1950年代中葉仍在使用，已經年久失修的起重機現在還矗立在威尼斯。

威廉·喬治·阿姆斯特朗，第一代阿姆斯特朗男爵，CB，FRS（William George Armstrong, 1st Baron Armstrong，1810年11月26日－1900年12月27日），英國工程師，阿姆斯特朗惠特沃思公司的創始人。

阿姆斯特朗生於泰恩河畔紐卡斯爾Shieldfield Pleasant Row的一棟房子裡。那棟房子離市中心約一英里遠，現在已經不復存在，但有人在那裡立了一塊石碑。阿姆斯特朗出生的時候，當地還是鄉村，發展程度不高。他的父親也叫威廉（William），是穀物商人，在河畔做生意，擔任過紐卡斯爾市長。阿姆斯特朗有一個姐姐，叫安妮（Anne），和他的母親同名。

阿姆斯特朗在紐卡斯爾和蓋茨黑德惠克姆（Whickham）讀過私立學校。16歲時，他入讀奧克蘭主教文法學校（Bishop Auckland Grammar School）。求學期間，阿姆斯特朗經常參觀當地人威廉·瑞肖（William Shaw）的工程，還因此結識了他的女兒瑪格麗特（Margaret）。

阿姆斯特朗的父親希望他以後做律師，所以叫他跟從自己的律師朋友Armorer Donkin學習法律。他在倫敦攻讀法學五年，在1833年回到紐卡斯爾。1835年，他入夥Donkin的公司，公司更名為Donkin, Stable and Armstrong。同年，阿姆斯特朗和瑪格麗特結婚，婚後，他在紐卡斯爾東面傑斯蒙丹尼（Jesmond Dene）建了一棟房子。他當了11年律師。阿姆斯特朗把業餘時間都花在工程學上。阿姆斯特朗很喜歡釣魚。有一次，他到奔寧山脈Dent迪伊河（River Dee）釣魚，看見一座為大理石採石場提供動力的水車在運轉。阿姆斯特朗發現，這座水車對能源的浪費很嚴重。

在回到紐卡斯爾後，他設計了一種由水力驅動的旋轉式發動機（Rotary engine），還建在朋友的亨利·沃森（Henry Watson）的橋上。不幸的是，阿姆斯特朗的設計沒有帶來多大利益。然後，他又設計了一種往復式發動機，代替先前的發動機。阿姆斯特朗覺得這種發動機適合驅動液壓起重機（Hydraulic crane）。1846年，他入選皇家學會。

1845年，紐卡斯爾計劃把遠處的水庫的蓄水，透過管道運送到居民家中。阿姆斯特朗參與了這個計劃，向紐卡斯爾公司（Newcastle Corporation）提議，把城市低處的多餘水壓用在驅動Quayside的起重機的用途上。他向公司介紹了他的設計：解除安裝貨物的速度更快，成本和普通起重機相比，更加低廉。阿姆斯特朗的設計很成功，公司後來又買了三臺同類起重機。

設計獲得成功後，阿姆斯特朗決定改行，製造起重機和其他由液壓啟動的裝置。他退出了律師行。阿姆斯特朗得到了生意夥伴Donkin的支援，後者資金援助他。1847年，他的公司在紐卡斯爾Elswick買了5.5英畝（22,000平方米）地，興建工廠。公司接到來自愛丁堡、北部、利物浦港和格里姆斯比的訂單，製造液壓起重機。公司擴張的速度很快。1850年，公司製造了45臺起重機，兩年後，製造了75臺起重機。接下來的幾十年裡，公司每年平均製造100臺起重機。1850年，公司僱員只有300人左右，到了1863年，僱員已經增加到3,800人。

公司成立了築橋部門，第一個訂單來自因弗內斯，工程在1855年完成。在水壓不夠的地方，阿姆斯特朗會建造水塔。然而，當他在紐荷蘭（New Holland）和亨伯（Humber）進行工程時，遇到了難題：兩地地質都已沙為主，難以承託水塔。阿姆斯特朗決定研發一種水力儲蓄器（Hydraulic accumulator）。儲能器由一個空心鑄鐵圓筒和一根柱塞組成，柱塞支撐著重物。柱塞在水中緩慢上升，迫使河水進入圓筒。

如果不引人注目的話，這個儲蓄器意義重大，在此後能夠得到多方面的應用。1854年，在克里米亞戰爭進行期間，阿姆斯特朗得知，英國陸軍所使用的重型戰地炮十分笨重，不易移動。他決定研發一種重量輕、機動性強、射程遠、精準度高的新型戰地炮。戰地炮是後膛填裝（Breech-loading）的，炮管很堅硬，內壁刻有旋轉的膛線，發射圓筒形炮彈，而非傳統的圓形炮彈。戰地炮在測試中的表演很優秀，但委員會認為它口徑太小。

阿姆斯特朗放大了最初的設計，他的設計最後擊敗其他人的設計，受到採納。他把設計的專利權讓出，沒有藉此牟利。因此，阿姆斯特朗在1859年獲英女皇維多利亞冊封為下級勳位爵士。同時，他獲任為陸軍部線膛武器工程師。為避免與自己的公司發生利益衝擊，阿姆斯特朗建立了一間新公司，叫Elswick Ordnance Company，他不向這間公司投入資金。新公司只為英國晸府製造武器。他翻新了伍利奇兵工廠，以建造新型戰地炮。

設計取得成功後，阿姆斯特朗遇到了來自軍方和同行約瑟夫·惠特沃思（Joseph Whitworth）挑戰。有關新型戰地炮的負面訊息不斷出現，這些訊息指戰地炮難以操縱、價格高昂、使用危險、需要經常維護。阿姆斯特朗在多個晸府委員會面前，一一駁回了這些指控。1862年，晸府決定暫定訂購新型戰地炮，恢復採購前膛填裝（Muzzle-loading）武器，位於Elswick的工廠因此停產。過了一段時間後，軍火出口的禁令解除，公司得以向美利堅合眾國和美利堅聯盟國出售武器。

1864年，阿姆斯特朗的兩間公司，W.G. Armstrong & Company和Elswick Ordnance Company合併為Sir W.G. Armstrong & Company。他還辭去了晸府職務，利益衝突不復存在。公司把注意力轉移到艦炮上。1867年，阿姆斯特朗和查爾斯·米切爾（Charles Mitchell）達成了一個協議：戰艦由米切爾的船廠的提供，艦炮由阿姆斯特朗的工廠提供。兩人合作建造的第一艘戰艦叫HMS Staunch，是一艘炮艇。

1876年，阿姆斯特朗的公司出資重建了紐卡斯爾的一條橋樑，因為舊的橋樑阻擋了航往Elswick裝炮的戰艦。1882年，阿姆斯特朗的公司和米切爾德公司合併為Sir William Armstrong, Mitchell and Co. Ltd.。兩年後，公司在Elswick建了一個船廠。船廠建造的第一艘戰艦是SMS Panther，第二艘戰艦是SMS Leopard，兩艘戰艦的訂購者都是奧匈帝國。

Elswick船廠建造的第一艘戰列艦是HMS Victoria，在1887年下水。這艘戰列艦原名為HMS Renown，為慶祝女皇金禧，臨時改名。戰列艦的第一顆和最後一顆鉚釘，都是阿姆斯特朗釘下的。這艘戰列艦很臃腫，在1893年和HMS Camperdown相撞沉沒，造成358人喪生，當中包括海軍中將喬治·特賴恩爵士（Vice-Admiral Sir George Tryon）。船廠的另一個大客戶是日本，買下了幾艘巡洋艦，當中有幾艘參與了日俄戰爭。有人說，對馬海峽海戰中，日軍的每一支艦炮都是Elswick船廠製造的。Elswick船廠是世界上唯一有能力完全獨立建造（包括裝上艦炮）戰列艦的船廠。

Elswick船廠蒸蒸日上，在1870年，已經佔據了四分之三英里河岸線。當地人口也由1851年的3,539人增長到1871年的27,800人。1894年，阿姆斯特朗的公司為倫敦塔橋建造了蒸汽泵水發動機、水力儲蓄器和液壓泵水發動機。1897年，阿姆斯特朗的公司和老對手約瑟夫·惠特沃思的公司合併為Sir W.G. Armstrong, Whitworth & Co Ltd.。這時，惠特沃思已經去世多年了。

阿姆斯特朗提拔了許多優秀的工程師，如安德魯·諾比爾（Andrew Noble）和喬治·懷特威克·倫德爾（George Wightwick Rendel），他們研發的同軸武器系統和炮塔液壓控制系統，受到世界各國廣泛採用。倫德爾將巡洋艦引入海軍。諾比爾和倫德爾一直不和，兩人在阿姆斯特朗去世後爆發了衝突。

自1863年開始，阿姆斯特朗日漸減少參與公司日常事務。他提拔了幾個能人接替他。阿姆斯特朗結婚時買下了位於紐卡斯爾西傑斯蒙丹尼的傑斯蒙丹尼樓，並開始裝修這個莊園。1860年，他委託當地建築師約翰·多布森（John Dobson），為莊園設計一個宴會廳。阿姆斯特朗的莊園離紐卡斯爾很近，交通便利，方便他工作。後來，他空閒時間多了，他想在鄉間再買一個莊園。

阿姆斯特朗兒時經常到羅斯伯裡（Rothbury）去，有一次，他到此地養病，尋回了兒時的記憶。1863年，他買下了當地一片陡峭的山坡，附近有一個村落，一條河流。他開闢土地，把房子建在岩石上，並監督了建造過程。阿姆斯特朗還監督了掩蓋裸露的岩石的樹木和苔蘚的種植過程。他的新居名為克拉格塞德（Cragside）。克拉格塞德面積達1,729英畝（7平方公里），上面種有七百萬棵樹，還有五個人工湖，31英里（50公里）馬車車道。人工湖為水力發電提供了能量。克拉格塞德是世界上第一個電力照明的莊園，使用的是約瑟夫·斯萬發明的白熾燈。

阿姆斯特朗住在克拉格塞德的時間日漸增多，克拉格塞德變成了他的主要居所。1869年，他委託著名建築師理查德·諾曼·肖（Richard Norman Shaw）擴建和裝修克拉格塞德。工程進行的時間超過15年。1883年，阿姆斯特朗把傑斯蒙丹尼樓交給紐卡斯爾市，只為自己留下了隔壁的房子。他在克拉格塞德接見過許多重要人物，當中包括波斯國王、泰國國王、清朝官員和威爾士親王。

1873年，阿姆斯特朗獲任為諾森伯蘭郡郡督（High Sheriff of Northumberland）。1881年12月，他獲選為英國土木工程師學會主席。1886年，阿姆斯特朗受人說服，以自由統一黨人身份，參選泰恩河畔紐卡斯爾選區國會議員，未獲成功，得票排名第三。同年，紐卡斯爾賦予他榮譽市民（Freedom of the City）的身份。1887年，阿姆斯特朗獲冊封為諾森伯蘭郡克拉格塞德的阿姆斯特朗男爵。

他去世前的最後一個大型計劃是購買和重建班堡城堡。班堡城堡（Bamburgh Castle）早期名稱是貝班堡（古英語：Bebbanburh），是位於英國英格蘭諾森伯蘭郡班堡的一座城堡，這座城堡是英國的一級保護建築。

班伯城堡有著極為悠久的歷史。現在班伯城堡不僅是一處旅遊景點，也是眾多影視劇的取景地。它在19世紀被威廉·阿姆斯特朗買下，現在還屬於阿姆斯特朗家族。

阿姆斯特朗的妻子，瑪格麗特，在1893年9月去世。他則在1900年12月27日去世，享年90歲。阿姆斯特朗葬於羅斯伯裡教堂墓地（Rothbury churchyard），在他的妻子旁邊。他沒有子嗣，遺產由侄孫威廉·沃森-阿姆斯特朗，第一代阿姆斯特朗男爵（William Watson-Armstrong, 1st Baron Armstrong）繼承。阿姆斯特朗的公司在他去世後，交給了安德魯·諾貝爾打理。

作為軍火商人，阿姆斯特朗的名聲很大。蕭伯納的戲劇Major Barbara中的一個軍火巨頭的原型，可能就是他。Iain Pears的歷史-神秘小說Stone's Fall中的一個角色和阿姆斯特朗相比，也有相似之處。

沒有證據能夠證明，阿姆斯特朗在加入軍火行業時，猶疑不定。他曾經這麼說：“我不會在意我所做的事情，會挑起戰爭，使得人的權利受到侵犯。”阿姆斯特朗還這麼說過：“我們工程師的職責就是讓物質的力量服從人的意志；人們必須合法地使用我們的產物。”

阿姆斯特朗主張使用可再生能源。他認為每一種運用煤的方式，都是浪費和奢侈的。他在1863年預測，英國在兩個世紀後，就不能再產出煤了。他不但主張水力發電，還主張太陽能發電，認為熱帶地區一英畝土地接收的太陽能的能量抵得上4,000匹馬每日行進九個小時所產生出來的能量。

1883年，阿姆斯特朗把自己在傑斯蒙丹尼的宅邸捐獻給紐卡斯爾市。一同捐獻給紐卡斯爾市的還有阿姆斯特朗橋、阿姆斯特朗公園。1871年，他創辦了物理科學學院（College of Physical Science，後為紐卡斯爾大學）。阿姆斯特朗曾兩度擔任機械工程師協會主席。他為Newcastle's Hancock Natural History Museum的建設工程捐獻了11,500英鎊（在2010年價值超過555,000英鎊）。阿姆斯特朗的遺產也用在了慈善用途上。1901年，他的財產繼承人，威廉·沃森-阿姆斯特朗為Royal Victoria Infirmary加建大樓捐獻了100,000英鎊（在2012年價值8,050,243英鎊）。1903年，威廉·沃森-阿姆斯特朗獲封為阿姆斯特朗男爵。

阿姆斯特朗最為世人唸叨的是他改進和優化了起重機。

起重機設計的三個基本要素是：一、它要能負重；二、它不能翻倒；三、它不能斷裂。

負載能力：起重機利用一個或多個簡單機械來獲取機械優勢的。

槓桿：一臺平衡的起重機包含了一個圍繞“支點”旋轉的橫樑。透過槓桿的原理，可以在較長的一端用相對小的力，來平衡較短的一端的相對大的負載。負載與所施加力的比率就是槓桿較長臂與較短臂的長度比，這就是機械優勢。

滑輪：一臺臂架型起重機會有一個傾斜的支撐（“吊臂”）來支撐一個定滑輪組，由繩索在這個定滑輪組和一套連線重物的動滑輪組之間纏繞。當繩索的自由端被手或捲揚機拉動的時候，滑輪系統會給重物提供一個等於施加力乘以滑輪組之間繩股數的大小的力。這也是機械優勢。

液壓缸：可直接用於提升負荷，或間接移動承載了另一個提升裝置的起重臂或梁。

像所有的機器一樣，起重機也遵循能量守恆定律。這意味著輸出給負載的能量不會超過輸入機器的能量。例如，如果一個滑輪系統能夠提供10倍的施加力，則負載動作的距離就會只有施加力的十分之一。因為能量正比於力和距離的積，輸出能量被保持大致等於輸入能量（在實踐中，由於摩擦等因素造成能量損失，還會略小一些）。

對於穩定性，起重系統各個部分的力矩和必須接近於零，才能確保吊車不翻。實踐中，負載被允許的最大值（“額定載荷”）一定會比導致傾翻的負載要小，從而提供了安全餘量。

根據美國的現代起重機標準，履帶式起重機的額定載荷是傾翻載荷的75%，帶支腿的流動式起重機的是85%。起重機設計的這些要求和安全相關的一些其他方面由美國機械工程師學會在標準ASME B30.5-2014 “Mobile and Locomotive Cranes”（流動式和移動式起重機）中做出規定。

安裝在船舶或海上平臺上的起重機的標準由於由於船體運動產生的動態負載而更加嚴格一些。此外，船隻或平臺的穩定性也必須加以考慮。

對於固定底座或主樑式起重機，吊杆、臂和負載產生的力矩由底座或主樑抵消。基座內的應力必須小於該材料或起重機被破壞的屈服應力。

按結構可分為橋架型起重機、纜索型起重機和臂架型起重機三大類，按取物裝置可分為吊鉤起重機、抓鬥起重機、電磁起重機等十五類，按照移動方式可分為固定式起重機、爬升式起重機、便移式起重機、徑向迴轉起重機、行走式起重機五大類，按照驅動方式可分為手動起重機、電動起重機、液壓起重機三類。還有按照迴轉能力、支承方式、操作方式等來分類的。

橋式起重機，也稱高架起重機，俗稱“天車”，其對應的英文名稱有“overhead travelling crane”、“overhead crane”和“bridge crane”等。橋式起重機是橋架型起重機（overhead type crane）的一種，橋架型起重機俗稱“行車”、“行吊”，因此橋式起重機也可被稱為“行車”。同屬橋架型起重機的還有門式起重機（gantry crane或goliath crane）和半門式起重機。門式起重機和橋式起重機的區別主要在於橋架樑一個是直接支承在軌道上，一個是透過支架支承在軌道上。由於兩者十分相近，所以也有用門式起重機的俗稱“龍門吊”來稱呼橋式起重機的。

橋架型起重機，俗稱“行車”，包括橋式起重機、門式起重機和半門式起重機，它們的區別在於橋架樑的支承方式分別為全部直接支承在軌道上，全部透過支腿支撐在軌道上，和一邊直接支承一邊透過支腿支承在軌道上。

橋式起重機，俗稱“天車”，工業環境中的一種常見起重機，其取物裝置懸掛在能沿橋架執行的起重小車、葫蘆或臂架起重機上，且橋架樑透過執行裝置直接支承在軌道上。

天車吊指在高空執行的起重機，包括單梁起重機、雙梁起重機。廣泛用於工廠、倉庫、料場等不同場合吊運貨物。有地面和操縱室兩種操作形式。操縱室有開式、閉式，可安裝在左邊或右邊，入門方向有側面或端面。

塔式起重機，又稱塔式吊車，簡稱塔吊，是指機身為塔架式結構的全迴轉動臂架式起重機，為大型土木工程建築地盤內常見的運輸工具，建築材料、建築機械搬運，上高落低、縱橫交錯方向也可以，物件移動的任務能夠迅刻完成。通常約有10層樓高，呈“寸”字形，一端用來吊運物件，中間為控制室，另一端則以巨型混凝土塊確保平衡。由於結構有點像秤，所以在香港也俗稱為天秤（“秤”音“稱”）。塔式起重機通常會被固定在建築物中心，以便將物件搬到不同位置和高度。

塔式起重機駕駛員的技術源自車輛駕駛，所以在以前一些地方塔式起重機車長只是由持有駕駛執照的司機擔任。現時，塔式起重機控制員一般均須考取有關執照。但在當前大型和高層建築專案越來越多的情況下，塔機司機在駕駛室內經常是看不到起吊物的，所以要讓塔機正常執行起來，實際需要透過機組人員的密切配合，所謂機組，是由司機（即塔機的實際操作者）、指揮（訊號工）和司索工組成。司機要依靠指揮工用準確的語言或旗語來正確指揮，吊具的正確使用、起吊物重量的確認和吊點位置的正確選定，同樣是依靠司索工正確操作。因此，塔機司機必須與指揮工、司索工的密切配合，這是確保塔機安全執行的必要條件。

流動式起重機是起重機的一種，是指可以配置立柱（塔柱），能在帶載或不帶載情況下沿無軌路面執行，且依靠自重保持穩定的臂架型起重機。

流動式起重機通常配置有臂杆，臂杆頂部透過滑車和鋼絲繩懸掛有吊鉤。鋼絲繩由原動機提供動力，而根據吊車的不同，充當原動機的可能是蒸汽機、內燃機或者電動馬達等。吊車司機操作時，其指令可以透過一系列的傳動裝置最終變為吊鉤的空間移動。

隨著起重機的發展，最早出現的可移動起重機是安裝鐵路軌道上用的鐵路起重機（locomotive crane）。

1866年，英國的阿普爾比兄弟公司（Appleby Brothers）首次製造出了蒸汽起重機，1867年在法國巴黎國際博覽會上展出，並獲得了銀獎，1873年維也納世博會上也有參展。鐵路起重機碩大而且笨重，以蒸汽為動力，需要大量的燃料，因此也就產生了一種與生俱來的侷限性：它需要依靠鐵軌支撐，無法離開鐵路自由轉移。另一方面，在施工現場還有另一種已經存在幾千年的起重機——桅杆起重機，它必須固定在特定的位置而不能移動。到20世紀初，看起來很像現代塔式起重機的用纜索固定的轉臂起重機開始出現，最初它也是固定的，後來產生了安裝在鐵軌上的轉臂起重機。

為了讓起重機脫離鐵軌自由轉移，生產者們開始這種嘗試，最早出現的解決辦法是將吊車安裝在牽引小車上，用汽車拖拽著轉移。美國俄亥俄州臘萬納的拜爾斯·拜爾斯機器公司（John F. Byers Machine Company）在1914年推出了他的Auto-Crane產品，到1920年代初很多廠商都能提供牽引起重機了。戰爭往往推動革新，而第一次世界大戰極大的推進了流動式起重機的發展。第一個改進來自於美軍的需求。為了應對在法國碼頭上對移動吊車的大量需求，美國遠征軍的軍需官要求製造在卡車上安裝的吊車。

儘管這種吊車當時並不存在，但在接下來的戰爭中，汽車起重機迅速普及。汽車起重機的出現極大的提高了起重機的使用效率，而且幾乎可以在所有商用卡車底盤上安裝，大多數的挖掘機廠家都開始從事汽車起重機生產。另一方面，履帶起重機的起源也可以追溯到一戰時期。最初，軍隊用履帶拖拉機來拉貨車和大炮。履帶車輛很快就在西部前線展示出來它在崎嶇泥濘的地面上的高效和實用。在一戰結束前，坦克的登場徹底地改變了戰爭的概念。鑑於履帶在一戰中的出色表現，吊車廠家決定將其應用到起重機上。第一輛履帶起重機出現在戰爭結束前，最早投入試驗的是一些火車起重機廠家的產品。此外，當時還有一種貨車上安裝的起重機也有很多廠家在生產。

1920年代汽油發動機的發展不僅給汽車行業帶來了翻天覆地的變化，同時也開啟了工程機械行業的發展黃金期。因為起重機脫離了對蒸汽機所需的大量煤炭和水的依賴，隨著汽油發動機不斷提升的馬力，小型的汽車起重機和履帶起重機成為可能。到1930年代初，甚至使用柴油發動機的起重機也開始出現了。而汽車起重機可靈活轉移的特點，也促進了一個新的行業興起，那就是吊車租賃服務。儘管直到1940年代，仍有很多吊車廠家使用商用卡車底盤，但從1930年代中頁開始，就陸續有一些廠家開始使用自己生產的底盤。1940年代，Thew Shovel公司甚至開始自行設計吊車底盤了。

1944年，瑞典的滑雪板生產商、發明家Eric Sundin與建築商Einar Frisk一起成立了Hiab公司，該公司於1947年生產了它的第一輛液壓汽車起重機。1946年，密爾沃基液壓公司（Milwaukee Hydraulics Corp.）推出了該公司的第一輛液壓汽車起重機H-2，該車型取得了巨大的成功，到下一年年底銷售量就達到了200臺。H-2型起重機可以在8英尺半徑下起吊2噸的重物，且可以安裝在任意的2噸貨車底盤上。1948年，Bucyrus-Erie公司（B-E）收購了密爾沃基液壓公司，B-E的總工程師G.Y. Anderson對H-2型進行了改進，引入了伸縮臂設計。

1930年代早起，密歇根挖掘機公司（Michigan Power Shovel Company）在他們的早期汽車起重機上引入了氣動控制，從而減小了司機操作的難度。1936年，Link-Belt公司在操作驅動中引入了使用低壓液壓的Speed-O-Matic系統。另一個不怎麼成功的控制系統是1937年七葉樹牽引挖掘機公司（Buckeye Traction Ditcher Company）推出的Clipper系列。吊車的效能受兩個因素的制約：穩定性和結構強度。結構強度方面，隨著1970年代計算機輔助設計的發展，才開始設計的越來約重，越來越大，而穩定性的問題則可以追溯到移動吊車誕生初期。

在20世紀初，龐大的鐵路挖掘機通常安裝有支腿，但除了大型的破拆吊車，鐵路起重機很少會安裝支腿。隨著時間的推移，鐵路起重機幾乎都裝上了支腿。早期的汽車起重機都裝有支腿，用來避免商用卡車底盤鋼板彈簧受力彎曲。早期的常見做法是一個簡單的鋼製梁，使用時手動拉出，並用木方支墊。這支腿系統一直用到1950年代才開始被液壓支腿所取代，但直至1960年代，仍有廠家生產手動支腿的吊車。

履帶式起重機是一種利用履帶行走的流動式起重機，具有較強的吊裝能力，起重量大，防滑效能好，對路面要求低，可以吊重行走。適合大型工廠如石化、電力、冶金、化工、核能建設作業，在廠區內工作。特點：操作靈活、使用方便，起重臂可分節接長、機身可360度迴轉，在平坦堅實的道路上可負重行走，換裝工作裝置後可成為挖土機或打樁機使用，是一種多功能、移動式吊裝機械。

Jumbo Huang Notes: William George Armstrong, 1st Baron Armstrong CB FRS (26 November 1810 – 27 December 1900) was an English engineer and industrialist who founded the Armstrong Whitworth manufacturing concern on Tyneside. He was also an eminent scientist, inventor and philanthropist. In collaboration with the architect Richard Norman Shaw, he built Cragside in Northumberland, the first house in the world to be lit by hydroelectricity. He is regarded as the inventor of modern artillery.

Armstrong was knighted in 1859 after giving his gun patents to the government. In 1887, in Queen Victoria's golden jubilee year, he was raised to the peerage as Baron Armstrong of Cragside.

A crane is a type of machine, generally equipped with a hoist rope, wire ropes or chains, and sheaves, that can be used both to lift and lower materials and to move them horizontally. It is mainly used for lifting heavy things and transporting them to other places. The device uses one or more simple machines to create mechanical advantage and thus move loads beyond the normal capability of a human. Cranes are commonly employed in the transport industry for the loading and unloading of freight, in the construction industry for the movement of materials, and in the manufacturing industry for the assembling of heavy equipment.

The first known crane machine was the shadouf, a water-lifting device that was invented in ancient Mesopotamia (modern Iraq) and then appeared in ancient Egyptian technology. Construction cranes later appeared in ancient Greece, where they were powered by men or animals (such as donkeys), and used for the construction of buildings. Larger cranes were later developed in the Roman Empire, employing the use of human treadwheels, permitting the lifting of heavier weights. In the High Middle Ages, harbour cranes were introduced to load and unload ships and assist with their construction — some were built into stone towers for extra strength and stability. The earliest cranes were constructed from wood, but cast iron, iron and steel took over with the coming of the Industrial Revolution.

For many centuries, power was supplied by the physical exertion of men or animals, although hoists in watermills and windmills could be driven by the harnessed natural power. The first mechanical power was provided by steam engines, the earliest steam crane being introduced in the 18th or 19th century, with many remaining in use well into the late 20th century. Modern cranes usually use internal combustion engines or electric motors and hydraulic systems to provide a much greater lifting capability than was previously possible, although manual cranes are still utilized where the provision of power would be uneconomic.

Cranes exist in an enormous variety of forms, each tailored to a specific use. Sizes range from the smallest jib cranes, used inside workshops, to the tallest tower cranes, used for constructing high buildings. Mini-cranes are also used for constructing high buildings, in order to facilitate constructions by reaching tight spaces. Finally, we can find larger floating cranes, generally used to build oil rigs and salvage sunken ships.

第4189回：卡爾卡松城牆要塞，防禦工事戰略據點