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

Рис. 6.7. Часть водопроводной станции Лондонского моста

Подобных сомнений относительно эффективности и механики городского водоснабжения нет, когда речь заходит о лондонской системе, которую Питер Морис построил при королеве Елизавете. Где он родился, в Нидерландах или в Германии, в точности неизвестно, да и не имеет значения. Морис имел большой опыт в поднятии воды из расположенных в низинах источников на высоту. Он знал, как использовать силу приливов, которые толкали воду через узкие арки Лондонского моста (рис. 6.7). Его подливные колеса генерировали энергию мощностью более 100 лошадиных сил и приводили в движение поршневые насосы, перекачивавшие более 4 миллионов галлонов воды ежедневно через 12-дюймовый трубопровод на высоту 128 футов. Как и в Аугсбурге, вода под действием силы тяжести стекала из резервуаров по свинцовым трубам к жилищам людей. Система водоснабжения Мориса поражала воображение горожан, но воды все равно оказалось недостаточно, чтобы остановить великий пожар 1666 года, так же как современное водоснабжение доказало свою неадекватность в Чикаго, Сан-Франциско, Бостоне и других городах. За свою службу городу Морис и его наследники получили 500-летний арендный договор с годовой платой всего 10 шиллингов, право использовать пять арок Лондонского моста и необходимую землю. Его наследники пользовались всеми привилегиями и выполняли все обязательства, пока в 1822 году система не была ликвидирована актом парламента. Сколько состояний было сделано на этой аренде или утрачено в процессе выполнения работ, является интересной исторической информацией для обеих сторон в споре об использовании частной собственности в общественных работах.

Хью Мидделтон (1560–1631), богатый ювелир и инженер-самоучка, друг сэра Уолтера Рэли, в 1608–1613 годах потратил свое состояние на постройку акведука, чтобы поставлять более 13 миллионов галлонов чистой воды в Лондон. Король Иаков не слишком заинтересовался проектом, но выделил ссуду, покрывшую более половины расходов на строительство, – почти 2,5 миллиона долларов. Вода поставлялась из источников в районе Вэра, Хартфордшир, по 60 водопропускным трубам и 160 мостам в канал шириной 18 футов и глубиной 5 футов, стекала по сельской местности на протяжении примерно 40 миль со средним уклоном не более 3 дюймов на милю. Джон Стоу, внимательно наблюдавший за строительством, писал, что глубина рва (в некоторых местах) достигала 30 футов, если не больше, а в других местах воду необходимо было поднять над долиной в желобе между парой холмов, и этот желоб все время опирался на деревянные арки. Некоторые из них были зарыты в землю очень глубоко и поднимались над ней на высоту более 23 футов.

Водохранилище Мидделтона размещалось в районе Ислингтона, и оттуда вода стекала по 58 трубам из ильма или свинца в город. Дома, сдаваемые за 15 или 20 фунтов в год, имели трубы меньшего диаметра, по которым вода поступала непосредственно в помещение. Многоквартирные дома, как правило, имели общий насос. В какой-то момент Джон Стоу, вероятно, был прав, заявляя, что Лондон снабжается водой лучше, чем любой другой город в мире. Тем не менее многие лондонцы были вынуждены пользоваться колодцами, часто загрязненными утечками из сточных ям и прочими отходами. Система Мидделтона, расширенная и усовершенствованная, является частью лондонской системы водоснабжения и сегодня. Одно время она включала 400 миль деревянных труб. Джон Смитон, британский механик и инженер-строитель, в 1776 году снабдил ее паровым двигателем, а в 1787 году паровая машина Уатта обеспечила более высокое давление. Вскоре после 1810 года деревянные трубы были повсеместно заменены чугунными.

Рис. 6.8. Насосы Линтлаера на парижском Пон-Неф, 1608 г.

Париж зависел от древних акведуков из далеких источников для снабжения общественных фонтанов на близлежащих площадях, аббатств и приоратов питьевой водой. По большей части воду брали из Сены. Генрих IV, вдохновленный примером Лондона, в 1608 году нанял фламандского инженера, чтобы эффективнее использовать реку. Жан Линтлаер установил 16-футовые водяные колеса под Новым мостом – Пон-Неф (рис. 6.8), чтобы снабжать водой Лувр и Тюильри. Эти насосы, получившие название «самаритян», использовались до 1813 года, когда Наполеон приказал их убрать, потому что на реке стали устанавливать паровые насосы. В 1624 году Мария Медичи, мать Людовика XIII, желая получить более приятную, если не более безопасную, питьевую воду, приказала построить акведук Аркёй. По нему доставлялась вода из источников Рунгис, что в 8 милях к югу. Вода поступала в Люксембургский дворец и сады королевы, и некоторая часть отводилась для 14 общественных фонтанов.

Рис. 6.9. Машина Суалема в Марли, подающая воду в Версаль, 1682 г.

Достижением гидравлической инженерии во Франции были водопроводные сооружения Марли (рис. 6.9), построенные для Людовика XIV в 1682 году фламандским инженером Реннекеном Суалемом (1645–1708). Они должны были обеспечить поставку воды для садов Версаля. Было потрачено более 80 миллионов французских ливров – больше 4 миллионов фунтов стерлингов – на машины, которые могли поднимать не больше воды, чем один крупный английский пожарный насос 1744 года, стоимость которого не превышала 10 000 фунтов. В Марли было построено 225 насосов тремя ступенями вдоль ¾-мильного склона от реки. Еще 25 насосов работали на Сене. 14 подливных колес обеспечивали энергию. Они были соединены с насосами на склоне цепями или соединенными между собой тягами, которые оглушительно лязгали и дребезжали. На протяжении первого участка длиной 3/ 8мили было в общей сложности 500 клапанов, которые внесли свой вклад в общую утечку. Стоимость технического обслуживания и ремонта, вероятно, была заоблачной. По английским оценкам, в 1749 году она составляла 25 000 фунтов в год. Эффективность оставалась низкой. Утверждают, что 95 процентов тратилось на движение тяг и цепей. Но машина действительно поднимала воду на 533 фута из Сены в резервуар в Версале. Она работала до 1804 года.

Сооружения Марли важны для инженерии, несмотря на сложность механизмов и низкую эффективность. Суалем использовал чугунные трубы – насколько известно, это было впервые в истории. Чугун доселе применялся исключительно для пушек. Процесс изготовления железных труб был сравнительно хорошо отработан, но оставался дорогостоящим. Людовик XIV, однако, не жалел средств для красот Версаля. По-видимому, он не сомневался, что Франция может себе позволить чугунные трубы для королевских садов. Мария-Антуанетта впоследствии прославилась подобным отношением к простому люду, заявив, что, если у народа нет хлеба, пусть ест пирожные. В Америке использование чугунных труб началось только после 1817 года. К тому времени производство стало настолько экономичным, что они стали повсеместно быстро заменять деревянные.