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

Первым построенным в Америке каналом стал канал Санти, который дал Чарльстону через реку Санти водный путь в Колумбию, новую внутреннюю столицу Южной Каролины. Он был спроектирован в 1786 году и построен частной корпорацией за 750 000 долларов. Канал имел ширину 35 футов по поверхности, глубину 4 фута и длину 22 мили. На нем было 13 шлюзов из камня и кирпича с деревянными воротами. Основной объем работ выполнили рабы, треть из которых составляли женщины. Канал был открыт для судоходства в 1800 году, но еще 7 лет достраивался. Из-за нехватки воды в верхней части канала 5-мильный участок нередко пересыхал, однако канал продолжал использоваться до появления в 1850 году железной дороги. Строительством каналов занималась Потомакская компания Джорджа Вашингтона. Канал был спроектирован в 1785 году и впоследствии вошел в систему каналов Чесапика и Огайо. Желая исполнить великую мечту Джорджа Вашингтона, грезившего об империи за Аппалачами, инженеры построили акведук из девяти арок через Потомак в Джорджтауне и проложили тоннель длиной ⅗ мили через хребет за Кумберлендом, Мериленд. Наконец, потратив 15 миллионов долларов, канал Чесапик и Огайо в 1850 году был открыт до Кумберленда. Его длина составила 184 мили. Но он так никогда и не был доведен до Огайо и добрался только до начала национальной дороги. Движение по нему было совершенно неадекватным для таких огромных вложений. Железная дорога Балтимор – Огайо обрекла все предприятие на провал.

Энтузиасты канала Мидлсекс в восточном Массачусетсе планировали облегчить торговлю с Канадой. Он должен был пройти от Бостона до Челмсфорда, что на реке Мерримак, а потом на север через озеро Сунапи в Нью-Гэмпшире и верховья Коннектикута. Ближайшей целью была доставка дров, древесины и другой продукции Нью-Гэмпшира на бостонский рынок. Поскольку первая оценка относительной высоты рек Мистик и Мерримак оказалась неверной, директора компании призвали на помощь английского инженера Уильяма Уэстона (1753–1833), который тогда жил в Филадельфии. Работы начались в 1794 году и закончились в 1803 году. Расходы на строительство составили 600 000 долларов. Неквалифицированный труд стоил 8—10 долларов в месяц. Ширина канала на поверхности составляла 30 футов, глубина 4 фута. Было построено 7 деревянных акведуков над встретившимися реками и 20 каменных шлюзов длиной 90 футов и шириной 12 футов, три из них на шестимильном участке на северном конце канала, спускавшемся на 28 футов к реке Мерримак. В некоторых местах глубина составляла 20 футов. Баржи тянули две лошади со скоростью 3 мили в час. Они проходили всю длину канала за 12 часов. В своем докладе об американских дорогах и каналах в 1808 году Галатин обратил внимание на плот из древесины длиной 1 милю и весом 800 тонн, который протащили по участкам между шлюзами канала Мидлсекс два быка со скоростью 1 миля в час.

Постоянно требовались усовершенствования и ремонтные работы, а движение по каналу было недостаточное, чтобы заплатить за них, да еще и обеспечить дивиденды. Так продолжалось до 1819 года. Тогда основание текстильной промышленности в городе Лоуэлл, что в головной части канала у водопада Мерримак, привлекло грузы, которые ранее не ожидались, и принесло некоторую степень процветания. Однако хорошие времена для канала Мидлсекс оказались недолгими, и он не выдержал конкуренции с двумя железными дорогами между Бостоном и Лоуэллом. К 1846 году его практически перестали использовать. После этого какое-то время велись разговоры о возможности использования отдельных его частей для доставки воды в город Бостон. Но эта городская проблема была решена другими средствами. Сегодня даже следы его в Массачусетсе найти трудно.

Заслуживает упоминания другой канал в Массачусетсе, хотя его длина составляла всего две мили. Почти на всем протяжении он проходит через тоннель в горе, проложенный, чтобы обойти 50-футовый водопад на реке Коннектикут в районе Саут-Хэдли и Холиока. На этом маленьком канале шесть шлюзов, заменивших более раннюю наклонную плоскость. В 1805 году строители канала рассчитывали, что он поможет расчистить водный путь для путешествия от водораздела в Хартфорде, Коннектикут, до канадской границы. В проекте приняли участие голландские банкиры и понесли убытки. Попытки сделать реку Коннектикут судоходной для пароходов оказались тщетными. Река была совершенно ненадежной. Она часто мелела настолько, что путешественникам приходилось большую часть пути проделывать пешком по берегу, пока пароход пытался пройти по воде. В 1847 году канал Саут-Хэдли был принят энергетической компанией, которой Холиок обязан своим существованием как промышленный центр.

Канал Морриса был построен через холмы Нью-Джерси, чтобы соединить реку Делавэр с гаванью Нью-Йорка. Как предложил Галатин в 1808 году, такой канал обеспечивал защищенный путь для прибрежной торговли, которой приходилось огибать Кейп-Мэй в открытом море. Что касается местных перевозок, по нему везли антрацит из Пенсильвании, в районе Истона, к железным рудникам и печам севера Нью-Джерси. В то время как инженеры в других местах в основном использовали шлюзы, те, кто имел дело с холмистой территорией Нью-Джерси и Пенсильвании, предпочитали наклонные плоскости (рис. 8.4). Они веками использовались на Великом канале в Китае при подъеме в несколько футов. Несколько наклонных плоскостей были установлены в 1792 году, чтобы поднять 20-футовые баржи на Шропширском канале, что на западе Англии.

Рис. 8.4. Лодка канала Морриса на спуске

Озеро Хопатконг в Нью-Джерси было увеличено, чтобы дать воду для канала, проложенного поперек верхней части канала Морриса, расположенной на высоте 915 футов над уровнем моря. Чтобы преодолеть такую высоту, инженеры Джеймс Ренвик (1790–1863) и Джвид Бейтс Дуглас (1790–1849) использовали 23 обычных шлюза и 23 наклонные плоскости, или лодочные железные дороги с колеей 12½ фута, вдоль 100-мильного маршрута. Каждая плоскость поднималась в среднем на 63 фута на участках длиной от 500 до 1500 футов. Сначала использовались цепи, позже железные тросы. Проходя по каналу, баржа поднималась вертикально на 2134 фута. Энергию для ее подъема обеспечивали чугунные водяные колеса, вырабатывавшие в целом 704 лошадиные силы. Эти «шотландские турбины» действовали по принципу реакции от напора воды, впускаемой снизу, так что направленное вверх давление уравновешивало вес колеса, оси и передаточных механизмов и уменьшало трение в подшипниках. Энтузиасты называли канал Морриса, движение по которому было открыто в 1831 году, самым «крутым» из всех существующих. Несмотря на финансовые проблемы, изрядно обеспокоившие голландских инвесторов, он лучше выдержал конкуренцию с железными дорогами, чем большинство других каналов. Только 75 лет спустя он практически перестал использоваться. Теперь он стал принадлежностью истории. Одно турбинное колесо сохранили для наглядной демонстрации инженерного искусства прошлого века. При испытании под высотой столба воды 47 футов, лучшая скорость колеса была 87 оборотов в минуту, расчетная эффективность – 60 процентов.