«Триумфы и чудеса XIX века: Истинное зеркало феноменальной эпохи»

Продолжая далее, вопросы, требующие исследования сельскохозяйственными опытными станциями, можно разделить на три основные группы в зависимости от того, относятся ли они к почве, к росту культур и растительности или к домашним животным и продуктам их жизнедеятельности.

I. Почва изучается:

(1) В ее разновидностях, встречающихся в различных частях фермы и штата.

(2) В ее физических свойствах, на которые влияют обработка почвы, дренаж, орошение и т. д.

(3) В ее химических свойствах, связанных с поддержанием плодородия посредством использования удобрений и иными способами.

II. В растительности и производстве культур некоторыми из объектов изучения являются:

(1) Разновидности, включая отбор и распространение новых сортов; устранение синонимов; сравнение штаммов разновидностей; получение улучшенных сортов и т. д., и т. п.

(2) Ботаническая патология, включая изучение ржавчины, головни, увяданий, гнилей, мучнистой росы и т. д.

(3) Борьба с вредными насекомыми.

(4) Лесоводство, включающее культивацию лесных деревьев для защиты от ветра, для получения древесины, орехов и сопутствующих продуктов.

III. При изучении животных некоторыми из проблем являются:

(1) Породы и их сравнительная ценность для различных целей.

(2) Корма и кормление для роста, получения мяса, молока и шерсти.

(3) Болезни животных, особенно контагиозного, эпизоотического или паразитарного характера.

Станции проделали ценнейшую работу в этих различных направлениях и внесли значительный вклад в внедрение улучшенных сортов злаков, кормовых культур и фруктов. Что касается именно пшеницы, нет никаких сомнений в том, что работа станций стала важнейшим фактором в достижении высоких урожаев, стимулируя фермеров к более тщательному сравнению сортов и методов культуры.

План покупки и испытания большинства так называемых новых разновидностей фруктов и зерна соблюдался некоторыми из станций, что позволяло фермерам и садоводам судить о том, будут ли такие разновидности превосходить уже культивируемые сорта. Частью работы станций было разоблачение мошеннических продаж фруктов, скота и удобрений. Много другой работы было и делается, но приведенные примеры показывают ценность проведенных исследований. Как уже отмечалось в другом разделе, сотрудники опытных станций принимают активное участие в работе институтов и посредством регулярного выпуска бюллетеней и своих годовых отчетов доносят ценную информацию до фермера во всех отраслях его труда. Во многих штатах они учредили курсы чтения для изучения природы, которые проводятся аналогично курсам Чтоктоквы.

В этой же связи следует отметить работу Бюро животноводства. Возможно, ни одна другая правительственная организация не делает столько для спасения фермеров от убытков из-за болезней скота и не просвещает их в такой же степени, как эта. Организация состоит из людей высочайшей научной подготовки, чья жизнь посвящена изучению болезней домашних животных и чья работа распространяется на испытание средств, инспекцию мяса, изучение зарубежных рынков и все, что относится к интересам животноводов. Никакая болезнь не может вспыхнуть в стадах скота ни в одной части страны без того, чтобы это бюро не было немедленно уведомлено об этом, и обученные чиновники отправляются для изучения всех обстоятельств, связанных с этим, и предотвращения, если возможно, превращения такой болезни в эпидемию. Несколько лет назад, когда контагиозная плевропневмония закрепилась в нашей стране, Бюро животноводства приступило к ее искоренению. Старый Свет был парализован масштабностью предприятия. Ветеринары в Англии и континентальной Европе смеялись над нами и считали нас подходящими пациентами для психиатрических больниц. «Разве она не была у них всегда? Она ежегодно обходится им в миллионы долларов убытков по скоту, однако они не смогли ее искоренить, и уж конечно мы не сможем сделать то, чего не могут европейские ветеринары». Они забыли, что мы — янки. Это стоило нам множества хороших твердых долларов, выражавшихся в крупных цифрах; но мы искоренили ее, и вот уже несколько лет «дядя Сэм» официально объявляет страну свободной от нее.

Другой работой, за которую взялось это бюро, было регулирование судов, на которых экспортировался скот, и они сократили потери так, чтобы сберегать от двух до трех миллионов долларов ежегодно при страховании экспортного скота. Принимаются всевозможные меры предосторожности для дезинфекции судов, на которых перевозился скот, и устанавливаются строгие правила, регламентирующие размер стойл, вентиляцию, количество скота, перевозимого на любом отдельном судне, и каждый момент, имеющий отношение к здоровью и комфорту животных.

Лишь после Гражданской войны в этой стране узнали о таком понятии, как сельскохозяйственный колледж, но благодаря действиям Конгресса были выделены весьма щедрые ассигнования, которые в большинстве штатов были дополнены решениями законодательных собраний штатов, и сельскохозяйственный колледж был открыт в каждом штате Союза. Вначале было много критики, и, без сомнения, было совершено немало ошибок теми, кому была поручена эта работа; но теперь, когда прошло поколение, фермеры стали лучше понимать цели этих школ, а ученые были подготовлены для выполнения этой работы; и эти люди разошлись по другим направлениям, таким как уже описанные, и сделали возможными те блестящие достижения, на которые уже намекалось в написанном. Преподаватели и должностные лица этих колледжей были чрезвычайно доброжелательны ко всему, что могло помочь фермерам, и находятся с ними в тесном контакте; они оказывают содействие в работе местных, областных и национальных организаций, а в большинстве штатов ведут работу опытных станций через своих профессоров и выпускников; и во многих из них были учреждены курсы лекций практических фермеров. Несомненно, они становятся все более полезными с течением лет, и их созидательная сила постоянно возрастает.

ИТОГИ.

Что приобрело сельское хозяйство, точнее говоря, в каких направлениях продвинулся вековой прогресс? Краткое резюме казалось бы подходящим завершением этой главы:

(1) Поразительный прогресс в методах и средствах транспортировки и, как следствие, открытие рынков мира.

(2) Знание химического состава почвы и управление ею в русле поддержания плодородия.

(3) Приспособления для облегчения труда и сокращения процессов при производстве и сборе урожая.

(4) Возросшие знания о растениях — об их росте и культивации, их питательных свойствах и сочетании этих свойств при кормлении наших домашних животных, благодаря чему мы можем снизить себестоимость продукции за счет раннего созревания животных и поддержания крепкого здоровья.

(5) Возросшее понимание ценности и силы организации и сельскохозяйственной литературы в содействии практическому образованию для выполнения обязанностей на ферме.

(6) В увеличении домашнего уюта и более высоком идеале жизни, а также осознание того факта, что работа на ферме должна быть подчинена жизни на ферме, ибо «душа больше пищи, и тело — одежды».

(7) Ни в одной другой стране земного шара нет столько земледельцев, владеющих собственными домами, и, как следствие, нет страны, где было бы столько патриотизма. Когда Мэтью Арнольд посетил Соединенные Штаты, ничто из увиденного не восхитило его больше, чем прекрасные фермы с их удобными жилищами и надворными постройками и свидетельствами высокой культуры и плодородия. Но одна вещь озадачила его — отсутствие домов для арендаторов, и он спросил: «Где живут люди, которые обрабатывают эти фермы?» Когда ему ответили, что в большинстве случаев фермеры сами являются своими арендаторами, он едва мог выразить свое удивление.

(8) Принц Кропоткин из России, путешествовавший по этой стране и уделявший особое внимание состоянию сельского хозяйства, говорит в своем резюме: «Американское сельское хозяйство представляет собой впечатляющее зрелище; не в пшеничных полях далекого Запада, которые вскоре уйдут в прошлое, а в развитии рационального сельского хозяйства и сил, способствующих этому. Прочтите описание сельскохозяйственной выставки в небольшом городке в Айове, где 70 000 фермеров со своими семьями разбивают лагеря в палатках во время ярмарочной недели, учатся, познают, покупают, продают и наслаждаются жизнью. Вы видите национальный праздник и чувствуете, что имеете дело с нацией, в которой сельское хозяйство находится в почете. Или прочтите публикации десятков опытных станций, чьи отчеты издаются тысячами и рассылаются по всей стране, и читаются фермерами, и обсуждаются на бесчисленных фермерских собраниях, и вы почувствуете, что американское сельское хозяйство — это реальная сила, исполненная жизни, которая больше не боится гигантских ферм и не нуждается, подобно ребенку, в том, чтобы плакать о защите».

Будущее сельского хозяйства в этой стране представляется безопасным, и никакой другой класс людей не может смотреть в будущее с большим доверием, чем те, кто обрабатывает землю.

ПРОГРЕСС В ГРАЖДАНСКОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ\n\nАвтор:\nУОЛТЕР ЛОРИНГ УЭББ, дипломированный инженер,\nпомощник профессора гражданского строительства Пенсильванского университета.

I.\nВВОДНЫЙ ОБЗОР.

Если мы широко определим гражданское строительство как искусство созидания, то зарождение этого искусства столь же старо, как и выход человека из дикости. Дикарь, выдалбливающий деревянное бревно ради создания каноэ, делает первый шаг в искусстве судостроения; а когда он строит хижину, сколь бы грубой она ни была, чтобы заменить в качестве жилища выдолбленную природой пещеру, он делает шаг ближе к тем триумфам строительной индустрии, которые удовлетворяют потребности, удобства и эстетические стремления человека. С этой точки зрения гражданское строительство так же старо, как и древнейшие искусства и науки. Гражданское строительство не только является древним искусством, но когда археолог указывает на некоторые из шедевров строительной конструкции, которые буквально скрыты от глаз обломками веков, и описывает старые дороги, которые разрушительные силы природы, трудившиеся столетиями, так и не смогли уничтожить, естественно предположить, что во многих чертах гражданское строительство сегодняшнего дня — лишь копия древней работы или, по крайней мере, что реальный прогресс был сравнительно невелик. Можно утверждать, что мосты очень стары, что каналы, маяки и дороги предшествуют христианской эре и что даже древние египтяне знали, что земля круглая, и сделали грубый расчет ее диаметра. Но будет показано, что даже в этих случаях произошел колоссальный скачок — не только в характере и масштабе проделанной работы, но и в другой особенности гражданского строительства, упускаемой из виду довольно часто, а именно в экономии труда и материалов. Гражданское строительство определялось как искусство делать хорошо с одним долларом то, что любой неумеха может сделать как-нибудь с двумя долларами. Это определение, хотя и весьма вольное и одностороннее, тем не менее содержит важнейшую истину. Если благодаря усовершенствованным методам канал или мост можно построить за одну треть или половину того, что это стоило бы при использовании старых методов, то мир продвинулся вперед, получив возможность иметь два или три канала или моста при тех же трудозатратах, которые ранее потребовались бы для возведения одного. Когда мы добавляем к этому колоссальное улучшение качества — улучшение, которое ранее было бы невозможно при любых затратах, — продвижение мира едва ли можно измерить каким-либо стандартом. Общеизвестный факт, что многие инженерные сооружения, заслуженно считавшиеся шедеврами во время их постройки, теперь могли бы быть заменены гораздо лучшей конструкцией за сравнительно малую часть их первоначальной стоимости. Это утверждение относится не только к очень древним сооружениям, но даже к некоторым великим инженерным творениям последней половины этого века. Часть подобных реконструкций действительно имела место, что иллюстрирует трубчатый мост Виктории в Монреале или подвесной мост Реблинга у Ниагарского водопада, описываемые ниже. Фактически прогресс в гражданском строительстве в девятнадцатом веке складывается главным образом из тех колоссальных успехов, которые были достигнуты во второй его половине. Не следует утверждать, что эти недавние конструкции дешевле, потому что «теперь все дешевле». Общая шкала заработной платы выросла, а общая стоимость строительства снизилась лишь потому, что усовершенствованные методы работы сократили объем труда, необходимого для получения готового строительного материала из сырья и возведения этого материала в конструкцию. Поэтому, рассматривая в деталях строительство великих шедевров этого века, мы не должны упускать из виду колоссальный прогресс в общих методах работы, который позволил иметь все эти сооружения, столь способствующие процветанию мира, со столь сокращенными затратами труда.

Полное обсуждение векового прогресса в гражданском строительстве потребовало бы трактата обо всей современной практике, равно как и описания почти всех существующих великих инженерных шедевров, однако рамки этой статьи абсолютно исключают возможность даже краткого обсуждения всех ветвей науки, не говоря уже о детальном описании всех примеров. Следовательно, дальнейшее обсуждение будет ограничено теми отраслями, в которых прогресс оказался наиболее заметным даже для не искушенного в науке читателя, причем этот прогресс проиллюстрирован краткими заявлениями относительно наиболее типичных конструкций.

II.\nМОСТЫ.

Мало того, что существуют свидетельства использования мостов простейших форм с доисторических времен, инженерный мир неоднократно удивлялся открытиям в полуварварских землях, где явно не было никаких научных знаний о мостостроении, моста, который в своем механическом анализе представляет собой грубый пример какого-либо из более сложных типов, используемых ныне. Но эти мосты всегда невелики и возводятся с полным пренебрежением к той экономии строительства, которая является одним из величайших триумфов современного мостостроения, будучи излишне прочными в одних частях при их слабости в других. К началу этого века не существовало ни одного моста из кованого железа или стали. Не принимая пока в расчет каменные арки, все остальные мосты изготавливались из дерева — за исключением нескольких мостов из чугуна, построенных в конце XVIII столетия. Но чугун непригоден для деталей, требующих прочности на разрыв; кроме того, трудно отливать очень крупные детали с какой-либо уверенностью в их однородности. Лучшие из существующих примеров чугунных мостов суть те, что выполнены по арочной схеме; однако они весьма тяжелы по отношению к своей реальной прочности и в настоящее время обошлись бы гораздо дороже стальных мостов равной прочности, уступая им при этом. Таким образом, грандиозный прогресс в мостостроении в течение этого столетия заключается в развитии строительства стальных мостов, и ниже будет приведено краткое описание нескольких мостов, представляющих основные типы.

BROOKLYN SUSPENSION BRIDGE.

Бруклинский мост.\n— Подвесной мост между Нью-Йорком и Бруклином является крупнейшим мостом своего рода из существующих и до сооружения моста через Ферт-оф-Форт обладал самым длинным пролетом из всех когда-либо построенных. Каждый настолько привык к этой грандиозной конструкции, что будут сделаны лишь несколько утверждений, которые могут дать лучшее представление о беспрецедентной проблеме, вставшей перед великим инженером Джоном А. Реблингом. Глядя на исключительно изящный дизайн башен, легко забыть, что большая часть конструкции каждой башни скрыта от глаз. Низ основания пирса со стороны Нью-Йорка находится на 78 футов ниже среднего уровня прилива и простирается на площади длиной 172 фута и шириной 102 фута. Давление, оказываемое кессоном на свое основание, составляет около 114 000 тонн, или 6,5 тонны на квадратный фут. Эта великая площадь, находящаяся на 354 фута ниже парапета башен, представляет собой поверхность, состоящую отчасти из коренной породы и отчасти из материала столь плотного, что вбить в него железный стержень оказалось почти невозможным. Там, внизу, под илом, вне всякой опасности размыва, далеко ниже глубины, на которой устрашающий древоточец (teredo navalis) может уничтожить древесину в кессонах, эти пирсы покоятся на неподвижном фундаменте и являются непреходящим памятником человеческого мастерства. Полотно моста поддерживается четырьмя кабелями, каждый из которых содержит 6300 проволок. Предполагается, что каждая проволока подвергается напряжению около 570 фунтов и имеет предел прочности при разрыве 3400 фунтов. Утверждение, что каждый кабель тянется с силой 3 591 000 фунтов, дает лишь слабое реальное представление — столь же слабое, как и утверждение о том, что для его разрыва потребовалось бы усилие более чем в 21 000 000 фунтов. И таких кабелей четыре! Главный пролет с учетом веса кабелей весит около 5000 тонн. Некоторые интересные факты, касающиеся кессонов под пирсами этого моста, будут приведены под заголовком «Кессоны».

THE NIAGARA RAILWAY ARCH.

Ниагарская железнодорожная арка.\n— Железнодорожный подвесной мост, построенный г-ном Джоном А. Реблингом через Ниагарское ущелье в 1853–1855 годах, справедливо считался памятником мастерству великого инженера, памятником мировому прогрессу; и все же столь стремительным был прогресс в искусстве мостостроения, что это грандиозное сооружение уже стало достоянием прошлого и ныне заменено другим мостом, который лучше отвечает возросшим требованиям. Дело было не в том, что мост Реблинга являлся инженерной неудачей, а в том, что значительное увеличение веса и длины поездов теперь требует гораздо более прочного моста. Перед инженером, проектировавшим стальную арку, которая теперь заменила подвесной мост, стояло несколько грозных условий. Во-первых, по старому мосту шло интенсивное железнодорожное движение. Прекращение железнодорожного движения даже на несколько дней — серьезное дело. Если же продлить этот срок на несколько месяцев, последствия окажутся слишком серьезными, чтобы с ними мириться. И таким образом возникла необходимость спроектировать и возвести арку так, чтобы обе конструкции занимали один и тот же участок, не мешали друг другу и не препятствовали движению поездов. Это поразительный, почти немыслимый триумф строительного мастерства, что было достигнуто так, что «ни один поезд не задержался, а движение по дорожному полотну прекращалось лишь примерно на два часа ежедневно, пока монтировалась верхняя система настила». Вторым жестким требованием была необходимость возведения арки без каких-либо «подмостей» внизу. Разумеется, не представлялось практичным подвешивать различные элементы арки во время строительства со старого моста, поскольку он не был рассчитан на такую нагрузку. Невозможно было бы и устанавливать подмости в глубоком и быстром течении реки Ниагара. И потому возникла необходимость сделать каждую половину моста самонесущей, по мере того как она выступала над бушующим потоком на расстояние около 275 футов от устоев, до тех пор пока два выступающих плеча не соединились бы в центре. Иллюстрация не показывает независимости арки от старого моста. Если бы старого моста там не было (что фактически и было так в отношении обеспечиваемой им поддержки), независимость этих плеч, протянувшихся над рекой, была бы более очевидной. Добавьте к этим суровым условиям поразительный факт, что возведение этой великой арки началось 17 сентября 1896 года, а испытание моста состоялось 29 июля 1897 года (всего 315 дней спустя), и перед нами один из величайших триумфов инженерного искусства, какой только можно вообразить.

Виадук через реку Пекос.\n— Первоначальное расположение железной дороги Галвестона, Гаррисберга и Сан-Антонио включало участок протяженностью около 25 миль, эксплуатация которого была крайне затруднена из-за очень крутых уклонов и резкой кривизны. После нескольких лет изучения и изысканий была найдена линия, которая позволяла сэкономить 11,2 мили расстояния, 378 футов подъемов и спусков и 1933 градуса кривизны, к тому же будучи свободной от оползней, угрожавших старому направлению в ряде мест. Но огромные экономические преимущества в эксплуатационных расходах могли быть получены лишь ценой почти беспрецедентного сооружения — виадука длиной 2180 футов, который пересекал реку Пекос на высоте 320 футов и 10½ дюймов над уровнем воды. В Европе есть два моста, переброшенных через очень глубокие ущелья в виде арок, которые выше над водой, чем этот виадук, но в таких случаях глубина ущелья не имеет инженерного значения. Имеется также виадук для узкоколейной железной дороги в Боливии длиной 800 футов и высотой 336 футов от рельсов до воды. Но виадук Пекос построен для пропуска движения стандартно-колейных поездов над долиной шириной почти в полмильи, на такой высоте, что движущийся по нему поезд кажется миниатюрным. Каменные башни на иллюстрации выглядят небольшими, но они построены на высоту более 50 футов над обычным уровнем воды, чтобы учитывать возможные паводки. Самые длинные «стойки» имеют высоту 241 фут 0¾ дюйма. При возведении моста не использовалось никаких «подмостей». «Кран-установщик» (traveler), показанный на иллюстрации, имел стрелу длиной 124 фута 6 дюймов. Завершив строительство на одной стороне реки (включая половину «подвесного» пролета непосредственно над рекой), кран был разобран, погружен на платформы и перевезен по железной дороге на расстояние почти 40 миль, чтобы достичь другой стороны долины. Затем строительство продолжалось как прежде, пока две половины подвесного пролета не сошлись в центре. Работы по возведению начались 3 ноября 1891 года, а 20 февраля 1892 года (всего 108 дней спустя) две половины подвесного пролета были соединены. Какая-то часть этого времени была даже потеряна из-за ненастной погоды и неизбежных задержек. Этот легкий метод строительства в виде «паутины» для пересечения очень высоких долин был изобретен американскими инженерами, причем первым заметным примером его стало сооружение виадука «Кинзуа» на Нью-Йоркской, Лейк-Эри и Западной железной дороге, имеющего длину 2050 футов и высоту 302 фута над водой — показатели, которые лишь незначительно уступают приведенным выше.

THE FIRTH OF FORTH BRIDGE. GENERAL VIEW.

Форт-Бридж. — Следующий тип мостов, который следует рассмотреть, представлен крупнейшим в мире мостом — «консольным» переходом через залив Ферт-оф-Форт в Шотландии. Экономичная конструкция мостов такого типа, основанная на соответствующих механических принципах, является достижением не только этого столетия, но и его второй половины. Тем не менее, мы можем найти иллюстрации этого фундаментального принципа в каменных перемычках египетского храма, в грубом деревянном мосту, построенном индейцами в Канаде недалеко от линии Канадской тихоокеанской железной дороги, и в мосту, возведенном более двухсот лет назад в Тибете и обнаруженном в 1783 году лейтенантом Дэвисом из состава английского посольства при дворе Тешу-ламы. Принцип действия этих мостов очень наглядно показан на фотографии, сделанной во время строительства Форт-Бриджа.

PECOS RIVER VIADUCT.

Этот мост соединяет две части Шотландии, которые ранее были разделены морским рукавом, пересечь который можно было только с помощью утомительной паромной переправы. Даже эта переправа часто прерывалась из-за тумана или сильных штормов, которые так часто возникают в проливе. Распространенность сильного ветрового давления потребовала особого внимания к этой особенности, и самые тщательные испытания влияния ветра на конструкцию моста, когда-либо проводившиеся, стали частью предварительных работ. Эстуарий на протяжении почти пятидесяти миль нигде не сужается менее чем до двух миль, за исключением этого места, где его ширина составляет немногим более одной мили, с дополнительным преимуществом в виде острова Инчгарви, расположенного почти в центре русла. Глубина канала с обеих сторон составляет около двухсот футов, что исключило бы размещение опоры в любом месте, кроме этого острова, который, будучи сложенным из базальтовой трапповой породы, обеспечил достаточное основание на сравнительно небольшой глубине под поверхностью. Чтобы обеспечить максимальную жесткость, совместимую с экономией веса, «вертикальные колонны» башен были расставлены на расстоянии 120 футов друг от друга у основания, но всего на 33 фута в верхней части. Высота башен составляет 330 футов. Как показано на иллюстрации, размеры поперечного сечения консолей быстро уменьшаются как по ширине, так и по высоте, так что, хотя вес стали на погонный фут у башен составляет 23 тонны, в центре он составляет лишь немногим более двух тонн на фут. Конструкция исключительно жесткая.

Изображение любого гигантского сооружения, особенно если оно хорошо сбалансировано, совершенно не дает адекватного представления о размерах его составных частей. Трудно осознать по иллюстрации, что четыре трубчатые «вертикальные колонны» на каждой главной опоре имеют по двенадцать футов в диаметре у основания — достаточно большие, чтобы в них мог въехать «экипаж с четверкой лошадей», если бы они были уложены горизонтально. В главных пролетах было использовано более 50 000 тонн стали. Общая стоимость всего сооружения составила более 3 200 000 фунтов стерлингов (16 000 000 долларов).

Каменные арки. — Девятнадцатому веку почти нечего предъявить в плане развития каменных арок. Механическая теория их напряжений, пожалуй, понятна сейчас лучше, чем когда-либо, и крупнейшая из существующих каменных арок (арка Кабин-Джон с пролетом 220 футов, по которой проходит Вашингтонский акведук через ручей) является образцом американской работы этого столетия. Но не следует забывать, что более пятисот лет назад в Треццо, Италия, была построена гранитная арка с пролетом 251 фут. К сожалению, эта арка была разрушена в 1427 году. Одна из самых замечательных существующих арок была спроектирована и построена «необразованным» каменщиком в Понтипридде, Уэльс, в 1750 году. Тщательный анализ ее напряжений — о которых проектировщик, вероятно, ничего не знал — показывает, что «линия сопротивления» проходит почти точно через центр арочного кольца. Самый высокообразованный инженер наших дней не смог бы сделать лучше. С другой стороны, развитие теории было продемонстрировано успешным строительством чрезвычайно смелого проекта моста на железной дороге Бурбонне во Франции. Пролет составляет 124 фута, а подъем — всего 6,92 фута. Проект был сочтен настолько смелым, что перед его окончательным принятием была построена и испытана модель арки. Расширению использования каменных арок, особенно очень больших размеров, несомненно, препятствует их чрезмерная первоначальная стоимость по сравнению со стоимостью стальной конструкции равного пролета и прочности. Поскольку каменная арка обычно считается более красивой, чем стальной мост, эстетический элемент часто требует строительства каменных арок в общественных парках в тех местах, где металлическая конструкция была бы более экономичной. Значительное снижение стоимости стали за последние несколько лет, обусловленное усовершенствованными процессами производства, как правило, делает стоимость стального моста, даже с учетом надлежащих расходов на техническое обслуживание, ремонт и обновление, более низкой, чем у каменной арки, если только пролет не является коротким.

III. КЕССОНЫ.

Использование сжатого воздуха для удержания воды, которая естественным образом просачивалась бы через почву в глубокий котлован, — идея сравнительно недавняя. В 1839 году французский инженер М. Триже выдвинул идею погружения железного цилиндра на глубину двадцати метров через плывун в долине реки Луары, чтобы добраться до ценного месторождения угля, которое, как было известно, находилось под рекой. В верхней части цилиндра была построена камера с дверями, которую сейчас называют шлюзом. Чтобы войти в цилиндр, нижняя дверь, открывающаяся вниз, закрывалась, и когда воздух в камере достигал атмосферного давления, открывалась верхняя дверь, также открывающаяся вниз. После входа в камеру верхняя дверь закрывалась, и нагнетался воздух до тех пор, пока давление не сравнивалось с давлением в цилиндре внизу, которое также было давлением, необходимым для удержания воды от проникновения в котлован. Затем можно было открыть нижнюю дверь и войти в рабочую камеру. Чтобы выйти, требовался обратный процесс в обратном порядке. Это был первый пневматический кессон, когда-либо погруженный, хотя подобные планы предлагались и даже патентовались в Англии за несколько лет до этого. Идея была по сути нынешним планом, но процесс был усовершенствован и расширен. Требуемое давление по существу равно давлению, создаваемому весом столба воды, высота которого равна глубине основания кессона ниже уровня воды. В случае с мостом через Сент-Луис дно кессона было опущено на 109 футов 8,5 дюймов ниже уровня воды, что потребовало давления воздуха около 47 фунтов на квадратный дюйм в рабочей камере. Такое давление опасно для тех, кто в нем работает. Люди буквально «живут быстро». Большое напряжение легко переносится, но за ним следует соответствующее истощение после выхода из кессона. Те, у кого есть болезни сердца или кто был ослаблен предыдущими излишествами, подвержены серьезному воздействию — обычно в форме паралича, который врачи специально назвали «кессонной болезнью». На мосту в Сент-Луисе при работе на наибольших глубинах люди работали только четыре часа в день, двухчасовыми сменами. Также были предусмотрены условия для того, чтобы они могли помыться, отдохнуть и выпить горячего кофе после выхода из рабочей камеры. Здоровые люди, соблюдавшие эти и подобные меры предосторожности, не страдали от необратимых последствий работы.

ТОРЖЕСТВЕННОЕ ОТКРЫТИЕ СУЭЦКОГО КАНАЛА.

Процессия судов в канале, 16 ноября 1869 года.

Кессоны подвесного моста между Нью-Йорком и Бруклином — самые большие из когда-либо построенных, и простое описание некоторых пережитых там событий выглядит довольно драматично. Под таким давлением воздуха пламя свечи возвращается, если его задуть, поэтому опасность пожара внутри деревянных кессонов стала очень серьезной. Однажды вечером в одном из кессонов был обнаружен пожар, предположительно вызванный тем, что рабочий на время прислонил свечу к деревянному потолку, пока искал свой котелок с обедом. Когда его обнаружили, стало ясно, что огонь выжег полость в сплошном деревянном потолке, и подача сжатого воздуха быстро превращала эти бревна в массу раскаленных углей. Для этой чрезвычайной ситуации были предусмотрены две трубы, способные подавать полуторадюймовые струи воды, и эти две струи были направлены на огонь как можно быстрее. Всю ночь продолжалась борьба. В 4 часа утра, когда вода выливалась из отверстия полости так же быстро, как ее подавали из шланга, казалось, что полость должна была быть полностью затоплена, а пожар потушен. Чтобы убедиться в полном прекращении пожара, были сделаны бурения, которые показали, что огонь проложил себе путь вдоль отдельных бревен, особенно тех, которые были «жирными» от смолы, и что четвертый слой потолка все еще представлял собой массу горящего дерева. Тогда было решено, что кессон необходимо затопить, что и было сделано путем закачки 1 350 000 галлонов воды. После затопления кессона на два с половиной дня его откачали и осмотрели работу. Потребовались услуги восемнадцати плотников, работавших день и ночь в течение двух месяцев, чтобы устранить ущерб, причиненный этим пожаром.

Когда бруклинский кессон находился на двадцать пять футов ниже уровня воды, встреченные валуны стали настолько большими, что потребовалось проведение взрывных работ. Но взрывные работы внутри кессона до этого момента были непроверенным экспериментом. Опасались, что люди могут пострадать; что их барабанные перепонки могут лопнуть от внезапного взрыва в этом замкнутом пространстве под высоким давлением воздуха; что может произойти «прорыв», то есть сжатый воздух может внезапно вырваться мимо краев, и тогда приток воды утопит людей. Сначала выстрелили из пистолета, постепенно используя более тяжелые заряды; затем был произведен небольшой взрыв. Ободренные отсутствием возникших осложнений, взрывы постепенно увеличивали, пока наконец не стали использовать такие мощные взрывы, как требовалось, при этом люди просто переходили в соседнюю камеру, чтобы избежать летящих осколков; и сразу стало заметно увеличение темпов продвижения: кессон опускался на двенадцать-восемнадцать дюймов в неделю вместо прежних шести.

Кессоны моста через залив Ферт-оф-Форт в Шотландии являются примерами большого развития идеи кессона. Пневматический кессон Триже в 1839 году имел только один шлюз, через который должны были проходить люди, вынутый грунт и строительные материалы для облицовки и т. д. Этот план означал медленную и дорогостоящую работу. Кессоны Бруклинского моста были огромным улучшением по сравнению с этим планом, как с точки зрения экономики, так и безопасности. В Форт-Бридже кессоны были сделаны почти полностью из железа, что позволило избежать опасности пожара, который едва не разрушил кессон Бруклинского моста. Неосторожное или преждевременное открытие дверей шлюзов, которое однажды едва не привело к серьезному несчастному случаю на бруклинском кессоне, было сделано невозможным благодаря очень сложной системе блокировки. Эффективность аппаратуры для удаления вынутого грунта из камеры со сжатым воздухом также была значительно повышена. Вместо газа или свечей использовалось электрическое освещение.

«Замораживающий процесс». — Этот процесс упоминается здесь из-за аналогии его цели с целью пневматических кессонов — проходка шахты через чрезмерно мягкий влажный грунт. Процесс очень недавний, он был изобретен доктором Ф. Х. Петчем из Пруссии в 1883 году. До настоящего времени он использовался лишь в очень немногих случаях, но там, где он применялся, он достигал результатов, которые были практически недостижимы обычными методами. Очень краткое описание одного случая его использования объяснит общую идею. В течение многих лет инженеры терпели неудачу в своих попытках пройти шахту через 107 футов плывуна на шахте Центрум недалеко от Берлина, Германия. Доктор Петч погрузил шестнадцать труб по кругу вокруг предполагаемого места расположения шахты и за тридцать три дня сумел создать замороженную кольцевую стену толщиной шесть футов, внутри которой была легко произведена выемка грунта и шахта была соответствующим образом облицована. Замораживание осуществляется путем циркуляции замораживающей жидкости (хлорида кальция) через трубки. После завершения строительства шахты трубы можно освободить от ледяной стены, просто пустив по ним горячую жидкость вместо холодной. Затем трубы можно извлечь неповрежденными и использовать снова — соображение, имеющее немалое преимущество. Процесс недешевый. Он редко, если вообще когда-либо, будет использоваться там, где применимы более распространенные методы; но для проходки через очень мягкие и влажные грунты это часто единственный возможный метод.

MANCHESTER SHIP CANAL.

IV. КАНАЛЫ.

История фиксирует строительство судоходного канала через Суэцкий перешеек еще в 600 году до н. э.; он продолжал использоваться около 1400 лет, а затем был заброшен. Он был очень маленьким; все следы его сейчас полностью утрачены. Достоверные записи о нем очень скудны, и они служат лишь для того, чтобы показать глубокую древность идеи канала. Таким образом, прогресс девятнадцатого века в этой области заключается в колоссально больших масштабах выполненных работ, в решении великих сопутствующих проблем и в совершенствовании методов работы, которые сделали возможными эти великие сооружения. Ограничения этой статьи полностью запрещают даже краткое описание всех великих каналов, которые были построены в течение этого столетия, и поэтому она должна быть ограничена несколькими утверждениями относительно более важных и типичных сооружений. Можно подумать, что никакое обсуждение каналов девятнадцатого века не было бы полным без упоминания проектов Никарагуанского и Панамского каналов. Но эти грандиозные работы, которые затмят все подобное, что когда-либо видел мир, еще не стали свершившимися фактами. Двадцатый век будет в самом разгаре, прежде чем путешествие «вокруг Горна» станет ненужным. Успешное завершение одного из этих каналов, весьма вероятно, настолько снизит спрос на другой, что его строительство будет отложено на неопределенный срок. Эти каналы далее рассматриваться не будут.

Суэцкий канал. — Это великое сооружение позволяет сократить примерно на 3750 миль длину рейса из Западной Европы в Индию. По сравнению с некоторыми другими великими каналами мира его строительство было легким. Общая длина между конечными пунктами составляет около 101 уставной мили, из которых около девяти миль не потребовали никаких земляных работ; еще шестнадцать миль потребовали лишь незначительных земляных работ, чтобы сделать канал достаточной глубины через существующие сухие впадины, называемые «озерами»; а остальные семьдесят шесть миль выемки грунта были прорезаны главным образом через мягкий аллювиальный грунт. Только в одном месте глубина выемки достигла пятидесяти или шестидесяти футов, и здесь же был единственный случай скальной выемки. Даже эта порода (гипс) была настолько мягкой, что часть ее была вынута паровыми экскаваторами. Было удалено около 80 000 000 кубических ярдов материала. Если бы этот материал был погружен на вагоны, перевозящие по двадцать пять кубических ярдов каждый, составлен в поезда по двадцать вагонов в каждом, и поезда были бы выстроены из расчета пять на милю, то потребовалось бы 32 000 миль таких поездов, чтобы перевезти вынутый материал. Работы фактически начались в 1859 году. Вице-корей Египта первоначально согласился предоставить необходимых рабочих, и одно время таким образом было занято около 30 000 человек. При смене администрации в Египте новый вице-корей отказался предоставлять местных рабочих, и тогда стало необходимо ввозить рабочую силу из Европы и дополнять этот недостаточный и дорогостоящий запас рабочей силы очень большими дноуглубительными машинами, или паровыми экскаваторами, которых использовалось около шестидесяти. Задача обеспечения водой огромной армии рабочих была инженерным подвигом немалого значения и стоимости, так как весь маршрут проходит через засушливую пустыню. Поэтому была построена система водоснабжения, берущая начало в Каире, на Ниле, и распределяющая воду по всей длине канала. Во второй половине 1869 года воды Красного и Средиземного морей были соединены, большие засушливые впадины превратились в великие озера, и океанские суда поплыли через то, что было пустыней. Канал имеет глубину 26 футов, ширину по дну 72 фута, борта имеют переменную крутизну в зависимости от характера материала, в результате чего ширина по верху варьируется от 190 до 328 футов. Хотя он недостаточно глубок для самых больших судов, находящихся в эксплуатации, он может вместить основную массу океанских перевозок, включая военные корабли. Общая стоимость этой работы, включая волноломы, маяки и т. д. в каждом конечном пункте, составила приблизительно 20 000 000 фунтов стерлингов, или 100 000 000 долларов.

ПОЛНАЯ СКАЛЬНАЯ ВЫЕМКА. ЧИКАГСКИЙ ДРЕНАЖНЫЙ КАНАЛ.

(Глубина 35 футов.)

В отличие от большинства каналов, Суэцкий канал не имеет шлюзов. Первоначальный план Панамского канала не включал шлюзы, но пересмотренный план предусматривал их, чтобы избежать чрезмерных земляных работ. Схема Никарагуанского канала обязательно включает шлюзы. Вода для Суэцкого канала поступает непосредственно из морей, которые он соединяет. Канал со шлюзами обязательно требует достаточного водоснабжения из какой-либо реки или пресноводного озера. Если бы Суэцкий канал был построен на более высоком уровне, чем Средиземное и Красное моря, снабжался бы водой из Нила и, следовательно, был бы построен с соответствующими шлюзами на каждом конце (как это фактически рекомендовали некоторые инженеры), стоимость строительства, а также постоянные расходы на техническое обслуживание были бы значительно выше его фактической стоимости. И поэтому тот факт, что канал удалось построить без шлюзов и без обеспечения водоснабжения, был огромным преимуществом, которое способствовало продвижению предприятия.

Манчестерский канал. — Этот канал общей длиной всего тридцать пять с половиной миль превратил город Манчестер, Англия, из внутреннего города в морской порт. Фактическая выемка грунта началась в ноябре 1887 года, и ровно через шесть лет весь канал был заполнен водой. Он имеет глубину 26 футов и ширину по дну от 120 до 170 футов, что дает большую пропускную способность, чем у Суэцкого канала или предлагаемого Панамского канала. Некоторые из величайших трудностей возникли из-за необходимости обеспечения существующих каналов и железных дорог, которыми так переполнена эта оживленная часть Англии. Пожалуй, самым интересным инженерным подвигом был разводной мост, несущий канал герцога Бриджуотерского в Бартоне. Этот небольшой канал, первоначально имевший глубину всего четыре с половиной фута, здесь пересекает реку Ирвелл. Это справедливо считалось великим инженерным подвигом, когда Джеймс Бриндли построил канал в восемнадцатом столетии так, что он пересекал реку по виадуку. Водный путь, пересекающий водный путь на виадуке, был тогда новой идеей. Но этот старый канал был построен значительно выше желаемого уровня Манчестерского канала, и все же, конечно, не настолько высоко, чтобы под ним могло пройти судно с мачтами. Поэтому потребовался разводной механизм. В довершение ко всему, поскольку водоснабжение небольшого канала было несколько ограничено, считалось очень нежелательным терять корыто воды (примерно 200 000 галлонов) каждый раз, когда открывался разводной механизм. Позволить этой воде стечь в резервуар, а затем перекачать ее обратно, заняло бы слишком много времени, не говоря уже о расходах. Поэтому мост должен был поворачиваться вместе с корытом, полным воды. Для этого требовались ворота на каждом конце разводного пролета, а также на концах канала на каждом устое. Эти ворота были сравнительно простыми; но сложной проблемой было обеспечить водонепроницаемое соединение между концами разводного корыта и соответствующими концами канала. Изменения температуры, а также многие другие соображения исключали возможность создания даже достаточно плотного соединения путем поворота разводного пролета до плотного прилегания к устоям. Желаемый результат был достигнут путем размещения на каждом конце разводного пролета очень короткой U-образной конструкции, имеющей то же поперечное сечение, что и поперечное сечение корыта, и имеющей скошенные концы, соответствующие скосам на концах корыта. Эти скошенные концы облицованы резиной. Чтобы открыть разводной пролет, ворота закрываются, вода между воротами на каждом конце (сравнительно небольшое количество) сливается и теряется, U-образные клинья поднимаются, и разводной пролет становится свободным для поворота. Клинья приводятся в действие гидравлическими цилиндрами.

AN “ATLAS” POWDER BLAST UNDER A TRAVELING CABLEWAY. CHICAGO DRAINAGE CANAL.

Чикагский дренажный канал. — Вероятно, для многих будет сюрпризом узнать, что этот «дренажный» канал имеет большее поперечное сечение на участках «земляных работ», чем любой существующий судоходный канал, и уступает только на скальных участках Манчестерскому каналу. Город Чикаго получает водоснабжение из озера Мичиган. «Водозаборная» труба сначала располагалась сравнительно недалеко от берега. По мере роста населения города и увеличения объема сточных вод было замечено, что водоснабжение становится загрязненным. Река Чикаго, в которую сбрасывались сточные воды, стала настолько зловонной, что запах был невыносимым. Тот факт, что этот запах был очень очевиден, вероятно, имел большее значение для продвижения и осуществления принятых мер по облегчению ситуации, чем гораздо менее очевидное, но очень опасное загрязнение водоснабжения. Удлинение водозаборной трубы до точки в нескольких милях от берега с помощью туннеля (что само по себе было выдающимся инженерным подвигом) лишь отсрочило время, когда водоснабжение снова было бы фатально загрязнено, если бы сточные воды продолжали течь в озеро. Соответственно, было решено утилизировать сточные воды путем сброса их в искусственный канал, где они могли бы разбавляться водой из озера Мичиган, и оттуда переходить из водораздела Великих озер в водораздел Миссисипи. Уровень озера Мичиган настолько высок, что не было проблем с получением необходимого уклона, а водораздел между бассейнами настолько низок, что глубина необходимой выемки на вершине не была пугающей. Но зачем нужен такой большой канал? Требовалось, чтобы сточные воды были разбавлены, чтобы не стать оскорбительными для жителей региона, через который должен проходить канал. Закон, на основании которого были разрешены работы, требовал, чтобы поток составлял 600 000 кубических футов в минуту, а минимальная ширина по дну канала должна была составлять 160 футов. Согласно хорошо известным законам гидравлики, было видно, что глубокий канал будет иметь большую пропускную способность на единицу выемки, чем очень широкий мелкий канал. Это особенно верно для участков самой глубокой выемки, поскольку выемка выше ватерлинии вообще не добавляет ничего к пропускной способности потока. Принятые участки требовали глубины воды 22 фута. Боковые стенки в скале практически вертикальны, ширина канала составляет 160 футов по дну и 162 фута по верху. В земляных работах поперечное сечение больше, чем в скале, что снижает скорость потока и опасность размыва берегов. Ширина канала по дну составляет 202 фута, ширина на уровне воды — 290 футов, а откосы бортов — 2 горизонтально к 1 вертикально.

Очень дорогостоящей особенностью этой великой работы была необходимость строительства отводного канала для реки Дес-Плейнс на всем протяжении той части речной долины, которую занимает канал. Нехватка места запрещает дальнейшее обсуждение этой особенности. Канал дренирует воду в реку Дес-Плейнс в месте, где уклон реки настолько велик, что никогда не будет опасности того, что сильный западный ветер или необычное понижение уровня озера Мичиган могут вызвать течение воды на восток.

Работы на канале были начаты только после многих лет обсуждений, планирования, законодательных актов, судебных разбирательств и ожесточенного сопротивления со стороны различных интересов, которые считали себя в той или иной степени ущемленными. Но работы были фактически начаты в июле 1892 года. Расчетная выемка грунта составляла приблизительно 40 000 000 кубических ярдов — около половины объема Суэцкого канала; но длина составляет всего 29 миль по сравнению со 101 милей для Суэцкого канала. Общая стоимость оценивалась в сумму более 27 000 000 долларов. 22 августа 1900 года Комитет Конгресса по рекам и гаваням одобрил работу в той мере, в какой она была завершена.

V. ГЕОДЕЗИЯ.

Возможно, многие, кто читал о недоверии всей Европы, когда путешествия мореплавателей в пятнадцатом и шестнадцатом веках впервые продемонстрировали шарообразность Земли, будут удивлены, узнав, что это знание было получено почти двумя тысячами лет ранее, а с тех пор было забыто. Эратосфену, греку, принадлежит честь первого измерения (около 230 года до н. э.) размеров Земли, которое, будучи очень грубым и неточным, использовало тот же фундаментальный принцип, что и сейчас используется геодезистами. Но приспособления тех древних греков и арабов, которые позже продолжили эту работу, были чрезвычайно грубыми. Даже в шестнадцатом и семнадцатом веках, когда французы, англичане и голландцы очень усердно работали над этой проблемой и постепенно получали результаты, которые все ближе и ближе подходили к тем, которые сейчас известны как правильные, приспособления для измерения углов были настолько грубыми и неточными, что можно было лишь утверждать, что Земля сферическая, с диаметром около 7900 миль. Семнадцатый век почти закончился, когда Пикар впервые использовал паутинные нити для определения «линии коллимации», или истинной линии визирования, в телескопе. Это ознаменовало новую эру в методах работы, но восемнадцатый век был уже наполовину пройден, когда было впервые авторитетно доказано, что Земля не является сферой, а более точно является «сплюснутым сфероидом» — такой фигурой, которая получилась бы при сплющивании сферы у полюсов. Некоторое представление о точности работы, проделанной даже на этом этапе, можно получить, если учесть, что вычисленное сплющивание настолько незначительно, что если бы у нас была идеальная копия Земли, уменьшенная до диаметра 12 дюймов, сплющивание составило бы менее 1/25 дюйма — почти незаметно даже для тренированного глаза. Самая высокая гора на такой сфере была бы значительно меньше 1/100 дюйма в высоту.

Нынешнее удивительное состояние науки обусловлено большими улучшениями, которые были сделаны в конструкции и использовании инструментов для измерения углов и «базисных стержней»; а также развитием математической теории и вовлеченных процессов, в частности «метода наименьших квадратов». В качестве иллюстрации точности, достижимой при создании теодолитов, автор недавно провел тщательное испытание ошибки центрирования одного из этих инструментов для измерения углов. Конечно, прямое измерение невозможно. Результат основан на длинной серии наблюдений, которые при объединении в соответствии с определенными математическими принципами дают желаемый результат. Таким образом, ошибка была вычислена как сорок две миллионные доли дюйма. Чтобы понять, что имеется в виду, когда угол измеряется с «вероятной ошибкой» в несколько сотых долей секунды дуги, следует помнить, что одна секунда дуги на круге диаметром 10 дюймов составляет менее 1/40000 дюйма. Точность, достигнутая при измерении базисных линий, нелегко осознается непрофессионалом. Инженер осознает практическую невозможность измерить линию дважды и получить точно такой же результат до самой мелкой единицы измерения. Поэтому посвященные способны оценить достижение измерения базисной линии длиной более девяти миль с «вероятной ошибкой» менее одной пятимиллионной части ее длины. Слова «вероятная ошибка», как они использованы выше, имеют научно точное значение, но они могут быть восприняты непосвященными как представление меры достигнутой точности.

Примерно к концу прошлого века великий математик Лаплас заявил, что результаты съемок, которые были сделаны к тому времени, несовместимы с теорией о том, что форма Земли является точно формой сплюснутого сфероида. Эта форма потребовала бы, чтобы экватор и все параллели широты были истинными кругами, а все меридиональные сечения были равными эллипсами. Лаплас показал, что расхождения между фактически полученными результатами и результатами, которые требовала бы теория, слишком велики, чтобы их можно было считать просто неточностями в проделанной работе. С расширением в течение этого столетия великих геодезических съемок, проводимых различными правительствами мира, появилось все больше доказательств того, что меридиональные сечения Земли не равны, что равносильно утверждению, что экватор не является идеальным кругом. Это привело к следующему этапу, который заключался в доказательстве того, что форма Земли может быть более точно представлена «эллипсоидом», чем сфероидом, то есть, что каждое сечение Земли является эллипсом. Было сделано несколько расчетов для определения длины и расположения главных осей такой фигуры. Но эти расчеты считаются неудовлетворительными, потому что появились доказательства того, что истинная форма Земли не может быть представлена даже эллипсоидом. Эта фигура симметрична выше и ниже экватора. Есть основания полагать, что южное полушарие Земли немного больше северного, и что форма Земли ближе к «овалоиду» — фигуре, обычное куриное яйцо является преувеличенным примером которой.

Все вышеперечисленные формы: сфера, сфероид, эллипсоид и овалоид — это геометрические формы, которые с возрастающей точностью представляют истинную форму Земли, но даже эта возрастающая точность не объяснит расхождения и нерегулярности, которые были обнаружены в различных местах и которые нельзя объяснить на основании неточной работы. Геодезисты были вынуждены прийти к выводу, что истинная форма Земли не является правильной геометрической формой, а является «геоидом», то есть похожа на Землю и ни на что другое, если не допустить преувеличенного сравнения, что она «похожа на картофелину». Следует понимать, что слова «форма Земли» не относятся к фактической поверхности гор, долин или океанского дна, а к фактической поверхности океана и к поверхности, которую принял бы свободный океан, если бы он мог проникнуть в сердце континентов. Поразительную точность проделанной работы можно оценить, если учесть, что различия между «геоидом» и более точными математическими формами — это расстояния, которые следует измерять в футах, а не в милях. Для многих целей достаточно точно считать Землю сферой. Для некоторых очень точных работ необходимо считать ее сфероидом. Более точные формы имеют мало или вообще не имеют утилитарной ценности, и огромное количество работы, затраченное на эти исследования, было обусловлено жаждой человека к знаниям как таковым — обусловлено тем же энтузиазмом, который продвигает науки в областях, которые лишь расширяют знания человека о мире, в котором мы живем.

VI. ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ.

Достижения инженерного мастерства в области мостов, каналов, туннелей и т. д. были велики, но их эффект незначителен по сравнению с социальной революцией, которая была создана изобретением и развитием железных дорог. Железные дороги этой страны представляют собой стоимость около 12 000 000 000 долларов — одну шестую часть национального богатства. В их платежных ведомостях числится около 850 000 сотрудников — 1/28 часть работающего населения. Они содержат, прямо или косвенно, около 5 000 000 человек. Они собирают годовой доход в размере около 1 200 000 000 долларов, что превышает стоимость совокупных продуктов золота, серебра, железа, угля и других минералов, пшеницы, ржи, овса, ячменя, картофеля и табака, произведенных всей нацией. Такой колоссальный социальный институт требует специального обсуждения, и он будет рассмотрен отдельно под заголовком «Эволюция железной дороги».

VII. ТУННЕЛИ.

Туннели имеют чрезвычайно древнее происхождение, если под туннелями мы понимаем все искусственные подземные выемки. С доисторических времен естественные пещеры использовались в качестве мест захоронения, и, следуя этой практике, туннели и искусственные каменные камеры вырубались царями и правителями в Фивах, Нубии и Индии в периоды настолько древние, что мы называем изучение их истории археологией. И не ограничивались древние туннели гробницами. Вавилоняне строили туннели через материал настолько мягкий, что для поддержания работы приходилось использовать облицовку из кирпичной кладки. Римляне построили туннель длиной более трех с половиной миль для осушения вод озера Фучино. Около 30 000 рабочих были заняты на этой работе в течение одиннадцати лет. Девятнадцатый век вряд ли может похвастаться работами, которые представляют собой большее количество труда (измеренное в простых днях работы), чем некоторые из этих древних памятников конструктивного мастерства, но шедевры этого столетия — это работы, которым значительно помогли и которые даже стали возможными благодаря трем современным изобретениям: бурильным машинам со сжатым воздухом, современным взрывчатым веществам и процессу сжатого воздуха, используемому в подводных работах. Прогресс в методах туннельной съемки столь же велик и почти столь же важен. Прогресс в проходке туннелей обязательно медленный, потому что рабочий забой настолько мал, что там могут работать лишь несколько человек одновременно, и скорость продвижения зависит от них. В качестве иллюстрации: хотя туннель Мон-Сени относится ко второй половине этого столетия, первый взрыв был произведен в 1857 году, однако в течение первых четырех лет использовалось ручное бурение, когда средний прогресс составлял около девяти дюймов в день. Затем было принято машинное бурение со сжатым воздухом, когда скорость продвижения увеличилась в пять раз. Изобретение пневматических буров одновременно решило две трудности: (1) Сжатый воздух обеспечивает чрезвычайно удобную и безопасную форму энергии, которая позволяет бурить отверстия гораздо быстрее, чем это возможно вручную. (2) Сжатый воздух после выполнения своей работы выпускается в туннель и, таким образом, обеспечивает постоянную подачу свежего воздуха. Необходимость вентиляции часто требовала строительства и эксплуатации дорогостоящих вентиляционных установок. Добавьте к этим улучшениям освещение туннеля, даже во время строительства, электрическими лампами, которые не потребляют кислород, и сравнение между древними и современными методами становится особенно заметным. До изобретения взрывчатых веществ твердую породу иногда разбивали, разводя костры рядом с породой, а затем, когда порода становилась очень горячей, резко охлаждая ее водой. Внезапное сжатие раскалывало породу. Вентиляцию пытались осуществлять, размахивая веерами у входов в туннели. С факелами и кострами, потребляющими драгоценный кислород, и без эффективной вентиляции удивительно, как эти ранние туннели были построены. Методы сжатого воздуха для подводных работ будут упомянуты в специальном случае. Основные принципы уже были описаны в разделе о кессонах.