Сидней Уитингтон - История инженерного дела. Важнейшие технические достижения с древних времен до ХХ столетия

Ранние китайские инженеры строили каналы для перевозок внутрь страны. При жизни Конфуция в V веке до н. э. началось строительство Великого канала, который венецианский путешественник Марко Поло видел почти достроенным в 1290 году. Он протянулся на 860 миль от Ханчжоу на реке Янцзы на север к Тяньцзиню. Для того чтобы поднимать лодки с одного уровня на другой, китайцы веками использовали одно и то же приспособление – наклонную плоскость, оборудованную катками и лебедками, приводимыми в движение мускульной силой человека. У римлян баржи, предназначенные для перевозки по системе каналов, мулы перетаскивали через Понтийские болота. Но римляне довольствовались путешествиями по рекам и морю, потому что имели свободный выход к воде, как греки, и не испытывали острой необходимости в перетаскивании тяжестей внутрь территории. Римляне построили несколько небольших каналов в Англии, Нидерландах и Северной Италии. Однако все они, вероятнее всего, были предназначены для ирригации и осушения, а не для перевозок.

Император Карл Великий, очевидно, был первым монархом в Западной Европе, пожелавшим построить канал для судоходства. Он вынашивал идею соединить Дунай с Рейном. Работы начались осенью 793 года, и император лично со всей свитой явился, чтобы увидеть это начало собственными глазами. Канал должен был стать таким же важным в его имперском плане торгового и военного контроля, как и мост через Рейн. Идея была грандиозной, а попытка ее претворения в жизнь оказалась неудачной. У Карла Великого и его строителей было слишком мало инженерных знаний. Весьма сомнительно, что они обладали информацией о соответствующих уровнях воды в двух речных системах. Они не смогли справиться со сложной местностью. Некоторое время вели земляные работы, но довольно быстро их свернули из-за болотистой почвы, постоянных дождей и зыбучих песков. Строители были уверены, что им мешают злые силы, возможно, даже сам дьявол. Иначе как объяснить, почему за ночь пески поглощали весь грунт, вынутый за день. Да и окрестные монахи были против строительства и постоянно заявляли об этом. По ночам строителей преследовал ужасный шум, крики и смех. Трудно сказать, был Карл Великий испуган или раздражен, однако проект он свернул. Сегодняшний канал между Рейном и Дунаем начали строить уже в начале Второй мировой войны.

После неудачной попытки Карла Великого прошло много лет, прежде чем начались другие работы по строительству каналов, заслуживающие внимания. Только в самом конце XII века стали предприниматься некоторые шаги в этом направлении. А тем временем основные усилия инженеров

были направлены на реставрацию римских каналов для ирригации, осушения и водоснабжения. Затем в Южной Франции и Северной Италии практически одновременно начались работы. В 1171 году граф Тулузский даровал епископу Кавайона право повернуть воды реки Дюранс для мукомольных мельниц. Епископ, в свою очередь, позволил жителям региона использовать отработанную воду на своих полях. Это привело к сооружению множества боковых каналов от главного. Так появилась ирригационная система для общины.

В Италии инженеры задумали канал Навильо-Гранде, чтобы он нес воды и лодки из Тичино через 30-мильную равнину в Милан. Строительство началось в 1179 году и завершилось в 1258 году. Таким образом, альпийские реки Сен-Готарда и Симплона, которые текли из озера Маджоре, были повернуты, чтобы сделать город Милан процветающим. По этому каналу в 1438 году перевезли бело-розовый мрамор для внутренней отделки Миланского собора. Чтобы построить эффективный канал, требовалось нечто большее, чем простое восстановление римских сооружений. Необходимы были дамбы и другие приспособления для регулирования потока и поддержания одинаковой глубины, так же как относительно постоянного уровня на длинных участках. Какими были эти приспособления, мы не знаем. Итальянские слова sostegno, или поддержка, и conca, или палата, описывающие эти приспособления, предполагают какие-то барьеры или ворота. В любом случае в это время началось создание современного шлюза (рис. 5.9).

Рис. 5.9. Ранний камерный шлюз

Средневековые инженеры строили тоннели в крепостях и замках, но нет никаких свидетельств проведения таких работ на строительстве каналов до самого начала XVII века. Иными словами, они продолжали придерживаться римского метода использования огня и воды для выемки скальных пород и кирки и лопаты в других местах. Роджер Бэкон (1214–1294), английский философ и естествоиспытатель, любивший размышлять о будущем науки, в 1248 году писал о порохе: «Возьмите 7 частей селитры, 5 частей древесины ореха (древесного угля), 5 частей серы… и с этой смесью вы можете получить яркую вспышку и громовой шум, если знаете прием. Вы можете сами провести эксперимент и узнать, пишу ли я для вас чепуху или чистую правду». Заметим, что писал он как имея соответствующие свидетельства, так и без оных. А Альберт Магнус, известный немецкий теолог, философ и естествоиспытатель, доминиканец, преподававший в Париже, по-видимому, знал тайную формулу в 1250 году. Появление пушки датируется XIV веком. Однако нет свидетельств того, что порох использовался при прокладке тоннелей или других земляных работах до XVII века.

Драги в гавани Бостона июльским утром 1945 года всасывали тонны глины и гравия с морского дна, чтобы заполнить промежуток между двумя островами и расширить городской аэропорт. Их черпаки, приводимые в действие электричеством, отправляли в 30-дюймовую трубу массы грунта, который под давлением перемещался на расстояние мили до берега. Средневековые инженеры были бы впечатлены сочетанием гидравлической инженерии с электрическими двигателями.

Некоторые гавани, такие как Остия, порт Рима, были заброшены из-за заиливания, и у инженеров не было способов их очистить. Также следует отметить, что большинство судов имели такую маленькую осадку, что их было довольно легко вытащить на берег. В Средиземном море, учитывая отсутствие приливов, не было острой необходимости в глубоководных гаванях и пристанях. Но бездеятельность не была всеобщей. Доступ к морю становился нужным. Жители английского Бристоля, после того как лондонцы отвернули реку в сторону для постройки моста, выкопали траншею, чтобы дать реке Фрум (Фром) более широкий канал от места ее слияния с рекой Эйвон. Они начали трудиться над созданием этого глубоководного бассейна в 1239 году и закончили в 1247 году. Городу это стоило 5000 фунтов, огромные деньги для того времени. Из этой большой усовершенствованной гавани отправлялись в плавание многие английские исследователи, купцы, колонизаторы и пираты.