«Сборник статей по истории науки и технологии (Бюллетень 240 Смитсоновского института)»

Вряд ли аббат Боргези изначально намеревался подарить свои часы императрице в момент их создания, поскольку он почти наверняка упомянул бы о таком намерении в двух небольших томах, которые он опубликовал о них. Если он видел письмо, опубликованное анонимным математиком в конце 1768 или 1769 года, возможно, он решил сделать этот подарок во искупление чувства вины за количество времени, которое у него отняло создание этих механизмов. С другой стороны, точно так же возможно, что аббат Боргези направил экземпляры своих двух небольших томов к императорскому двору в Веену, и императрица выразила желание приобрести часы.

Аббат Товацци утверждает, что в 1780 году «часы, изобретенные им [Боргези], хранились в Австрии, в Вене, при императорском дворе, от которого изобретатель получал ежегодную пенсию в 400 флоринов». Никаких архивных записей дворца, касающихся этих часов, пока обнаружено не было, равно как и записей о выплате пожизненной пенсии аббату Боргези. Однако более тщательное исследование мебельного хранилища императорского двора может выявить сопутствующие документы. Из рассказа аббата Товацци следовало, что вторые часы были преподнесены императрице до публикации анонимного критического письма в 1768 или 1769 году. Он полагал, что именно зависть к изобретательности, славе и финансовой выгоде аббата Боргези побудила анонимного математика опубликовать свое письмо, ибо Товацци вопрошал: «Кто не встречал противодействия подобному чуду? Зависть еще не умерла и царствует всегда».

Эта последняя из упомянутых теорий о преподнесении подарка может оказаться наиболее правдоподобной. Некоторое подтверждение этому предположению можно найти в самих вторых часах. Многократное кольцо циферблата со множеством надписей гравировано и посеребрено относительно грубым способом, предположительно самим Бертолла. Однако главная плата циферблата, выполненная из позолоченной латуни, выгравирована с высочайшим мастерством одним из величайших мастеров этого искусства. Надпись под императорским габсбургским орлом относится к Францу I, императору Священной Римской империи. Вполне возможно, что, хотя аббат Боргези изначально не имел намерений дарить часы императору или императрице в момент их изготовления, позже он изменил свое мнение. Соответственно, он мог поручить мастеру-граверу — возможно, в Тренто или самой Вене — изготовить циферблатную плату такого качества, которое было бы достойно самого императора. Если это так, то было сделано вскоре после завершения часов, поскольку император скончался в августе следующего года. Быть может, к тому моменту, когда часы были готовы, император уже умер, и аббат Боргези вместо этого отдал часы Марии Терезии, не исправляя надпись.

Принятие часов императрицей и назначенная ему в награду пенсия составили бы немалую честь даже для одного из ведущих часовщиков Империи, но для скромного приходского священника в маленькой деревушке такое выдающееся имперское признание было поистине ошеломляющим. Возможно, как следствие этого, в следующие несколько лет в аббате Боргези произошла перемена. Его начала мучить совесть, и он стал задаваться вопросом, правильно ли он поступил, посвятив столько времени и размышлений своим часовым изыскам. В мыслях его воцарилось все возрастающее смятение. Не слишком ли много времени он потратил на механические штудии в ущерб своим церковным обязанностям? Если дело обстояло так, он совершил тягчайший грех.

Какими бы преувеличенными ни казались эти мысли, для священника средних лет они, несомненно, имели важнейшее значение. Его душевное волнение и смятение росли день ото дня, и вскоре это стало очевидным для окружающих. К июню 1779 года он полностью оказался во власти своей одержимости, и прихожане начали перешептываться между собой, что их пастыря терзает дьявол. Они ничем не могли ему помочь, и он все больше и больше погружался в свои переживания. Годы тянулись медленно, а пастырь становился все более рассеянным и истомленным угрызениями совести. [18]

Между аббатом Боргези и Бертолла, вероятно, продолжались контакты по крайней мере какое-то время после развития его болезни. Бертолла отошел от активной работы, но продолжал предаваться своим интересам в часовой мастерской настолько, насколько позволяли здоровье и преклонный возраст. Часы, изготовленные им в возрасте 80 лет, сохранились, их описание и иллюстрации приводятся в следующем разделе «Часы Бартоломео Антонио Бертолла». Наконец, 15 января 1789 года Бертолла скончался, и аббат Боргези остался один, лишенный общения, которым он наслаждался с пожилым мастером последние два-три десятилетия. Один из племянников Бертолла продолжал работать в мастерской мастера-часовщика, но какой-либо связи между молодым человеком и аббатом Боргези не наблюдалось.

Наконец, в 1794 году аббат Боргези полностью рассудком и был вынужден передать свои пастырские обязанности викарию. Остаток своих дней — восемь лет — он продолжал жить в плебании небольшой приходской церкви в Мечеле, где прошла большая часть его жизни; о его нуждах, несомненно, заботились прихожане, которым он уже не мог служить. В этот период, вплоть до своей смерти в возрасте 79 лет 12 июня 1802 года, аббат Боргези жил отрешенно, не замечая окружающих. Казалось, он удалился в иной мир — быть может, в ту вселенную, которую пытался воссоздать в своих вторых часах.

Часы Бартоломео Антонио Бертолла

Рис. 21.— Напольные часы работы Бертолла во Епископском дворце в Тренто, изготовленные для епископа Кристофоро Сиццо ди Норис. Часы с боящимся и репетирующим механизмом, а также с лунными фазами. (Предоставлено Национальным музеем науки и техники в Милане.)

Изобретательность, проявленная создателем часов Боргези, Бартоломео Антонио Бертолла, требует рассмотрения других сохранившихся примеров его работ. Наиболее важными из его часов являются, вероятно, часы в Епископском дворце в Тренто и еще одни, изготовленные для барона Клеса.

Те часы, что поныне хранятся в Епископском дворце, имеют чрезвычную высоту и помещены в богато украшенный узкий корпус из черного или проморенного под эбеновое дерево дерева высотой приблизительно от 9 до 10 футов. Верхняя часть корпуса украшена сложно резными и позолоченными рокайльными мотивами. Часовой механизм работает в течение одного года от одного завода, показывает и отбивает часы, а также отображает фазы луны. Часы оснащены будильником и могут повторять бой по требованию, отбивая количество прошедших часов и четверти. Циферблат из позолоченной латуни украшен тисненой серебряной растительной орнаментикой в углах, внутри часового кольца и в пределах прерванной арки. Над часовым кольцом выделяется выполненный в серебре герб покровителя, для которого были изготовлены часы, — Кристофоро Сиццо ди Нориса. Ди Норис был епископом Тренто на протяжении 13 лет, с 1763 по 1776 год.

Часы, которые Бертолла изготовил для барона Клеса, представляют собой высокие узкие напольные часы из эбенового дерева или проморенной под эбеновое дерево груши высотой приблизительно 9 с половиной футов. Убранство корпуса значительно более консервативно, чем у часов для Ди Нориса, однако черное дерево украшено серебряной отделкой и резными узорами по самому дереву. Циферблат декорирован серебряными завитками и угловыми орнаментами внутри и вокруг приподнятого часового кольца. Часы работают в течение одного месяца от каждого завода, имеют будильник, показывают и отбивают часы, а также отбивают четверти. Это великолепное часовое изделие до сих пор находится у потомков барона Клеса.

Согласно Пиппе, [19] при изучении сохранившихся часов работы Бертолла выявляются определенные особенности. Напольные часы отличаются узостью и высотой от 7 с три четверти футов до 10 с половиной футов. Корпуса имели столь чрезмерную высоту ради обеспечения наибольшего хода гирь для месячных и годовых механизмов, сконструированных Бертолла. Вместо обычной блочной системы для подвеса гирь он применил барабан, заводимый ключом в точке приводного колеса. Добавление промежуточного колеса увеличивало опускание гири.

Рис. 22.— Интерьер мастерской Бертолла с деталями потолка. (Предоставлено Национальным музеем науки и техники в Милане.)

Рис. 23.— Интерьер мастерской Бертолла, показывающий главный верстак и коллекцию инструментов часовщиков. (Предоставлено Национальным музеем науки и техники в Милане.)

Рис. 24.— Резец для улиток, использовавшийся Бертолла. Ныне в коллекции Национального музея науки и техники в Милане.

Рис. 25.— Интерьер мастерской Бертолла, демонстрирующий детали обшивки и напольный шкаф с рукописями Бертолла. (Предоставлено Национальным музеем науки и техники в Милане.)

Механизмы Бертолла были прочно изготовлены из хорошо прокованной латуни и железа. В своих часах он отдавал предпочтение анкерному спуску с отдачей, а также свободному анкерному спуску Грэма с секундным маятником. Спуск не всегда располагался в традиционном месте в верхней центральной части между платами. Бертолла изредка смещал маятник в сторону, в нижнюю часть механизма или же помещал его полностью между двумя другими небольшими платами. [20]

Он использовал все типы ударных механизмов боя, включая цилиндр музыкальной шкатулки, распространенный в часах Шварцвальда, а также систему с гребенкой и уликой. Чаще всего Бертолла применял часовой бой и полный бой (grand sonnerie). Он нередко использовал один молоточек на двух колоколах разного звучания в сочетании с гребенкой и уликой. Примером такого типа служат часы, созданные им в 80-летнем возрасте. Чтобы получить необходимую ось вращения молоточка, которая перпендикулярна плате при ударе по часам, он смещается в косое положение и сдвигает один из двух длинных штифтов в продолговатом отверстии.

Циферблатные пластины Бертолла в целом были выполнены качественно, с приподнятым или отдельным часовым кольцом, наложенным на латунную или медную пластину (например, медную тисненую [repoussé] и позолоченную с барочными мотивами), либо на гладкую латунную платину с угловыми украшениями в технике тиснения (repoussé), обычно серебряными, выполненными в рельефе и закрепленными. Гравировка часовых колец была превосходной. Стрелки были исполнены искусно из стали или просечной бронзы, изредка из тисненой меди; на стрелки из кованой стали наносилось золочение.

Рис. 26.— Пластина циферблата латунных карманных (фонарных) часов работы Бертолла, обнаруженная в его мастерской после его смерти. (Предоставлено Национальным музеем науки и техники в Милане.)

Рис. 27.— Механизм латунных карманных (фонарных) часов работы Бертолла. (Предоставлено Национальным музеем науки и техники в Милане.)

С течением времени домашняя мастерская Бертолла переходила из поколения в поколение внутри семьи. Неизбежно она претерпевала множество изменений, пока единственной первоначальной частью здания, оставшейся нетротронутой со времен Бертолла, не осталась его часовая лавка.

В последние несколько лет помещение мастерской было приобретено вместе с содержимым у потомков Бертолла и установлено в Национальном музее науки и техники в Милане в качестве экспозиции типичной мастерской часовщика XVIII века. Первоначальная мастерская была демонтирована в Моцениго-ди-Румо и полностью воссоздана в музее, включая стены, потолок и пол. Стеновые панели и деревянная отделка стен и потолка, сохранившиеся в неприкосновенности, выполнены из пиленого вручную пихтача с вырезанными вручную колоннами, наличниками и молдингами. В центре кессонированного потолка помещена небольшая картина. Оригинальные верстаки и комоды мастерской расставлены вокруг реконструированного помещения, а инструменты и оборудование Бертолла разложены так же, как это было изначально. Также выставлены другие инструменты и оборудование часовщиков из собрания музея. Приблизительно 40 процентов инструментов составляют подлинные предметы из мастерской Бертолла. Части часов и находящиеся в работе механизмы выставлены на верстаках так же, как во времена Бертолла. [21] Также в музее хранятся эскизы, обнаруженные в рукописях Бертолла, часть которых воспроизведена на следующих страницах.

Рис. 28.— Деталь стены мастерской Бертолла с регулирующими часами, созданными его племянником Алессандро Бертолла из Венеции. Обратите внимание на схемы колец и т. д., начертанные на обшивке. (Предоставлено Национальным музеем науки и техники в Милане.)

Рис. 29.— Настольные часы работы Бертолла из коллекции доктора Витторио даль Лаго из Бергамо. Циферблат указывает дни недели и месяца, названия месяцев и фазы луны. Часы отбивают часы и четверти с репетером. (Предоставлено синьором Луиджи Пиппой из Милана.)

В мастерской находятся двое завершенных часов работы Бертолла. Одни из них — это типичные для XVIII века итальянского стиля фонарные часы с гиревым приводом, латунным циферблатом, платами и стойками, анкерным спуском и боем. Циферблат выгравирован в обычном для Бертолла стиле барочного дизайна, а стрелки выполнены из просечной бронзы. Другие часы, связанные с именем Бертолла и найденные в мастерской, были изготовлены его племянником Алессандро Бертолла, который работал в Венеции после завершения обучения у своего дяди. Эти часы представляют собой регулятор с секундным маятником и центральной стрелкой на эмалированном циферблате. Первоначальный корпус не сохранился.

Рис. 30.— Схема колесной передачи часов, изготовленных Бертолла для Его Превосходительства Паоло Дона, с надписью «Проект № 1». (Предоставлено Национальным музеем науки и техники в Милане.)

Рис. 31.— Эскиз расположения маятника для неустановленных часов, найденный в мастерской Бертолла. (Предоставлено Национальным музеем науки и техники в Милане.)

Рис. 32.— Эскиз часов с боем, обнаруженный в рукописях Бертолла. (Предоставлено Национальным музеем науки и техники в Милане.)

Рис. 33.— Эскиз пятнадцатидневных часов с боем с надписью «Проект № 3», найденный в мастерской Бертолла. (Предоставлено Национальным музеем науки и техники в Милане.)

Рис. 34.— Пластина циферблата латунных фонарных часов, созданных Бертолла в возрасте 80 лет. (Предоставлено Национальным музеем науки и техники в Милане.)

Рис. 35.— Механизм латунных фонарных часов, изготовленных Бертолла в возрасте 80 лет, с деталями механизма и двойным колоколом. (Предоставлено Национальным музеем науки и техники в Милане.)

Одни из самых интересных часов Бертолла и, вероятно, последние созданные им были найдены в его мастерской. Этот прибор указывает часы, минуты и четверти с помощью единственной стрелки или указателя. Часы с гиревым приводом отбивают часы и четверти на двух колоколах с помощью одного молоточка. Часовое кольцо, припаянное к пластине циферблата, размечено по внешнему краю для минут и для четырех четвертей изнутри. Над его центром в пластине циферблата имеется полукруглое отверстие, через которое виден вращающийся диск, закрепленный позади пластины циферблата. Этот диск размечен часами и вращается справа налево, причем текущий час указывается выступом минутного кольца. Латунная пластина циферблата выгравирована простыми растительными узорами по углам и вокруг прерванной арки. Нет никакого сравнения между этим грубым и простым убранством и чрезвычайно тонким качеством гравировки на пластине циферблата часов Боргези, например. В центре пластины циферблата выгравировано следующее:

“Questo orologio l'ideai e lo feci nella mia avanzata età d'anni 80. Barto Anto Bertolla”

(Я задумал и изготовил эти часы в преклонном возрасте 80 лет. Бартоломео Антонио Бертолла.)

ПРИМЕЧАНИЯ

[1] Borghesi, Novissimum Theorico-Practicum Astronomicum Authoma Juxta Pariter Novissimum Mundi Systema…, pp. 8-9.

[2] Wenham, “Tall Case Clocks,” p. 33.

[3] Von Bertele, “The Development of Equation Clocks,” parts 1 through 5.

[4] Engelmann, Philipp Matthäus Hahn; Vischer, Beschreibung mechanischer Kunstwerke….

[5] Lloyd, Some Outstanding Clocks Over Seven Hundred Years, 1250-1950, pp. 116, 118, 120.

[6] San Cajetano, Praktische Anleitung für Künstler….

[7] Franch, La Valle di Non.

[8] Bonomi, Naturalisti, Medici e Tecnici Trentini, p. 16

[9] Ambrosi, Scrittori ed Artisti Trentini, pp. 132, 525.

[10] Ibid.

[11] Pippa, “Antonio Bartolomeo Bertolla,” pp. 22-23.

[12] Ibid., p. 22.

[13] Ibid., p. 23.

[14] Аббревиатуру «pLan» в надписи трудно интерпретировать. По мнению отца Ф. Х. Винтерса, S.J., она может означать «sit planetis» или «sit planetarum». Использование сокращения было необходимо во избежание добавления еще одной буквы I или M, что нарушило бы построение желаемого хронограммы. Буквально «sit planetis» означает «Да будет он вечным правителем милостью [или посредством] планет», тогда как «sit planetarum» переводится как «Да будет он вечным правителем планет». Отец Винтерс счел обе версии несколько преувеличенными и предположил, что наилучшим переводом может быть «Да здравствует император Франц I».

[15] Слово «Tempe» относится к Темпейской долине в Фессалии, по которой протекает река Пенеи. Она расположена между горами Олимп и Осса, между городом Лариса и морем. В мифологии рассказывается, что эти горы изначально были соединены, и Геркулес разделил их, чтобы река могла пройти между ними. Слово «Tempe» также используется для обозначения любого приятного места. Таким образом, надпись «Tempe indesinenter clausa, Scaturigo signata» в буквальном переводе означает «Темпе всегда закрытый, Запечатанный источник воды» или в вольном переводе — «Запертый сад, запечатанный колодец».

[16] «Phoebi» или Феб, именуемый Аполлоном, богом солнца; Phoebes или Диана, богиня луны, сестра Аполлона.

[17] Pippa, op. cit. (footnote 11), pp. 23-25.

[18] Perini, Statistica del Trentino, Biblioteca Communale del Trentino, vol. 2, p. 57 (cons. 6, carta 9); Tovazzi, Biblioteca Tirolese, pp. 406-407.

[19] Pippa, op. cit. (footnote 11), pp. 24-25.

[20] Piamonte, La Nauna Descritta al Viaggiattore.

[21] Esposti, “La Sala 'Innocente Binda' al Museo della Scienza e della Tecnica di Milano,” pp. 18-21.

Приложение. СВОДКА ПОЛНЫХ МЕХАНИЧЕСКИХ РАБОТ ПЕРВЫХ ЧАСОВ

[Переведено из раздела под названием «Synopsis Totius Operis Mechanici» в первой книге Франческо Боргези «Novissima Ac Perpetua Astronomica Ephemeris Authomatica Theorico-Practica…»]

I

Из трех подвижных указателей тот, который находится дальше всего от центра циферблата, снабжен стрелкой с каждой стороны и отмечен четырьмя сегментами круга. Непосредственно под ними расположены пять чисел, разделенных на дни настройки меры среднего синодического возраста луны, а также на знаки, градусы знаков и расстояния луны от солнца. Каждый из них за один оборот совершает один оборот вокруг солнечного диска, наложенного на средний синодический лунный диск, а также вокруг лунного диска. Верхние указатели тем временем на двух внешних наибольших орбитах непрерывно измеряют время принятым у немцев образом: средний указатель измеряет часы, а самый верхний — первые минуты [часов].

II

Внутри этих трех окружностей, перпендикулярно над их центром, находится малый указатель секунд минут. На каждую первую минуту времени, будучи самым быстрым из всех, он описывает наименьшую орбиту. Рядом с ним находятся два других, чуть больших круга, разделенных на 30 градусов, один [вращается?] справа, другой слева. Эти два указателя расположены таким образом, что тот, который вращается слева от наблюдателя, совершает свой период 12 раз за один средний солнечно-астрономический год. Тот, что [вращается] справа, аналогичным образом совершает свой цикл 12 раз за период одной средней синодической луны. Между ними помещена еще одна малая сфера, разделенная на 40 произвольных частей, шкала которой движется не автоматически, а вручную для ускорения или замедления хода времени или маятника.

III

По диагонали от сторон центра трех больших указателей вращаются шесть других указателей: три слева от одного центра и три справа от другого. Самый верхний из трех, находящихся справа от наблюдателя [и украшенных малым диском солнца], совершает свой цикл один раз за средний солнечно-астрономический год. Второй измеряет расстояние солнца от его апогея. Третий вращается 12 раз, при каждом лунном обороте от одного узла до того же [повторного] узла. Под острием самого верхнего указателя сначала располагаются вписанные месяцы года и дни каждого месяца, причем февраля назначается только 28 дней; затем знаки зодиака и их отдельные градусы. Круг, соответствующий среднему указателю, простирающийся через первое полугодие от апогея до нижнего перигея и возвращающийся через второе полугодие к верхним точкам апогея, показывает истинное уравнение или эксцентриситет солнца в сочетании с малым уравнением луны в сизигиях. [Эти уравнения] измеряются по геометрическо-астрономической пропорции для каждого расстояния солнца от его апогея или перигея в градусах и в достаточно малых частях градусов, с добавлением названия вверху на их надлежащих местах — должно ли прибавление быть сделано к среднему положению солнца или вычитание из оного, дабы можно было вычислить истинную долготу солнца. Нижнему указателю отведены три круга, из которых 30 градусов расстояния луны от ее узлов составляют больший. Средний круг основан на гипотезе средних неизменных диаметров (то есть солнца, луны и земной тени) и разделен на часы и четверти продолжительности. Последний круг разделен по тригонометрическим законам на дюймы величины лунных затмений. Между этими кругами расположен другой эксцентрический круг (черный с пятном), демонстрирующий тень земли, в которую погружается маленькая луна, несомая нижним указателем. При любых эклиптических полнолуниях явное число дюймов погружения некоторым образом воздействует на умы образованных людей, но также схема максимального затемнения воздействует на глаза самих неграмотных.

IV

Из трех указателей, вращающихся слева, самый верхний совершает свой цикл в пределах 12 часов, точно так же, как часовой указатель. Средний, с двумя указателями на диаметрально противоположных сторонах, несет отметки соединения и противостояния светящихся тел с движением, равным ходу солнца от лунного апогея или перигея. Нижний указатель, снабженный единственным указателем, обозначает движение луны от ее апогея или перигея. Под этими тремя указателями расположен общий круг, разделенный на 12 частей, каждая из которых дополнительно разделена на 30 частей по своей внешней окружности. Я сказал «общий круг», потому что по отношению к первому указателю деление представляет 12 часов, а двойное подразделение, представляющее двойной набор минутных делений часов, служит побудителем для любого времени по желанию. Ибо всякий раз, когда малый указатель достигает двенадцатого часа (будучи предварительно перемещен вручную туда, куда вы предпочитаете), маленький молоточек многократно ударяет в маленький колокольчик. Но если вы наблюдаете за вторым или третьим указателем, первое деление дает знаки, а подразделение знаков дает соответственно индивидуальные градусы расстояния солнца от лунного апогея или луны от ее апогея. К этому добавляются еще два внутренних круга от того же центра: к большему вписано уравнение центра луны в ее соединениях и противостояниях, а на меньшем — уравнение той же луны в ее четвертях, астрономически-геометрически пропорциональное расстоянию луны от ее апогея или перигея. В первом случае уравнение должно вычитаться из средней долготы луны при спуске от апогея к перигею; во втором случае — прибавляться к средней долготе луны при подъеме от перигея к апогею; и в третьем полукруге указателя, как предписывает рубрика, общая для обоих уравнений, добавляется вокруг центра.

V

Перпендикулярно под центром машины вокруг одного и того же центра переносятся два других указателя. Тот из них, который ближе к наблюдателю (неся в одной из двух диаметрально противоположных точек малый диск солнца, а в другой — диск луны), совершает ход, равный движению солнца от головы или хвоста дракона (Draco). Другой, простой конструкции, отмеченный маленькой луной, аналогичным образом обозначает движение луны от головы или хвоста дракона.

Непосредственно внизу находится больший круг, общий для обоих этих указателей, который разделен на 12 частей. Каждая из этих частей, в свою очередь, по внешней периферии дополнительно подразделяется на 30 частей, представляющих 12 знаков зодиака и отдельные градусы знаков расстояния солнца и луны от головы дракона.

На втором круге читается широта луны, измеренная в градусах и т. д. по тригонометрической шкале, по знакам и градусам расстояния луны от ее узлов, то есть от головы или хвоста дракона. Когда второй указатель спускается от головы дракона к хвосту, широта будет севернее солнечного пути, то есть эклиптики. С другой стороны, она будет южнее эклиптики, когда тот же указатель возвращается вверх от хвоста к голове дракона, как предписано заголовком, начертанным на третьем круге.

Наконец, на четвертом и последнем круге видны дополнительные первые минуты круга для приведения орбиты луны к эклиптике. Для более точного получения истинной долготы луны их необходимо вычесть из долготы луны, уже вычисленной в первом и третьем квадрантах круга второго указателя. С другой стороны, их следует прибавить к оной во втором и четвертом квадрантах, как отмечено в их соответствующих местах, согласно теории прямых восхождений.

Итак, перед вами [имеется] в окончательно завершенном виде изображение большого указателя, частично описанного ранее в этой книге.

Из двух точек этого указателя, перпендикулярно соответствующих центру этих окружностей, циркуль с неизменным раствором до окружности первого большего круга отчертил четыре сегмента круга. Два больших сегмента, равные между собой, при одном растворе относятся к солнцу, а два меньших при другом, также равные, — к луне. Один указатель предназначен для определения солнечных затмений, другой — лунных. Оба сегмента каждого деления, подобно маленьким крыльям указателя, простираются до пределов градусов расстояния луны от ее узлов, которым соответствует эта определенная широта. С одной стороны, эта широта точно равна радиусам земли, солнца и луны как пределам солнечных затмений; а с другой стороны, точно равна радиусам земной тени и луны как границам лунных затмений. Вершины последнего указателя, диаметрально ограниченные [противоположные], показывают возраст луны и ее среднее расстояние от солнца; один указатель, на котором восседает солнце, измеряет средние дни и градусы от полнолуния; другой, на котором восседает луна, измеряет средние дни и градусы от новолуния.

VI

Помимо уже упомянутых больших и малых указателей, все [из которых] вращаются в пределах периферии трех наибольших окружностей, в этих часах внутри тех же окружностей вращаются также шесть циферблатов, видимых через шесть отверстий фронтисписа. Первый из них, предназначенный для указания лунных фаз необычным методом (совершенно черный и украшенный знаками основных аспектов луны), непрерывно вращается изнутри вокруг центра машины и при новолунии полностью скрывает от глаз лик луны через круглое окошко. Он непрерывно отступает через первую половину круга до тех пор, пока во время полнолуния не возвращает луну, выглядывающую с полным сиянием. Вскоре снова, слишком медленно, чтобы это можно было заметить, он возвращается через другую половину круга, так что при следующем соединении весь лик луны оказывается покрыт завесой темноты, чтобы вновь быть открытым.

Остальные циферблаты приводятся в движение спонтанными скачками в установленное время. Первый из них через квадратное отверстие показывает день месяца; второй через другое отверстие показывает текущий день недели со знаками семи планет, которые, согласно древнему суеверию, управляют каждым днем недели (ныне в более истинной форме религии разделены Церковью на ферии и т. д.), а именно: солнца, луны, Марса, Меркурия, Юпитера, Венера и Сатурна, к которым я добавил номера ферий. Эти два маленьких циферблата переводятся ежедневно внезапным движением в полночь. Оставшиеся три меняются автоматически только раз в год, первого января.

Первый из этих циферблатов содержит пять маленьких ячеек, открывающихся из общего окна: в первой ячейке на краю циферблата обнаруживается воскресная буква (буква дня); во второй — круг солнца; в третьей — знак; в четвертом — индекс; и в пятой — дом планеты, управляющей годом. Второй циферблат показывает эпакты с золотым числом. Третий и самый последний показывает римский цикл.

Наконец, как указывают эпакта и воскресная буква в добавленной снаружи недвижимой таблице, определяются праздничные дни и другие переходящие события года, а именно: Пасха, четыре времени года, крестные ходы (рогации) и т. д.

VII

Но дабы различные движения указателей и различные начала делений не вызывали некоей утомляемости, было принято предосторожностью, чтобы все указатели по общему правилу двигались сверху направо от наблюдателя, и оттуда берут свое начало все арифметические деления кругов. И чтобы множество различных фигур не обманывало глаз, более крупные деления кругов были отмечены римскими цифрами, то есть заглавными буквами алфавита; другие в иных местах — цифрами разного цвета. Таким образом, движения указателей, распределение кругов и обилие чисел не только не тревожат глаза и разум, но напротив, чудесным образом радуют их.

VIII

Завершив краткое описание циферблата, указателей и их движений, я не без оснований задержался на удовлетворении желаний многих, кто хочет узнать хотя бы тот метод, с помощью которого по этому механизму можно вычислить истинное время новолуний, полнолуний и их эклиптик. Для большей ясности этих вопросов необходимо изъяснить их здесь подробнее.

Итак, при установке указателей астрономически-географически на долготу любого заданного региона и на среднее время — прошлое, настоящее или будущее — и при условии нормальной работы часов (как в настоящее время они идут уже целый год и более), луна окажется в соединении с солнцем на небесах. При исследовании уравнений на механизме солнце и луна будут обнаружены в одном и том же градусе долготы и в одной и той же части градуса. Также произойдет эклиптическое новолуние, то есть соединение с солнечным затмением или, вернее, с земным затмением. Это случится, если в тот момент обе вершины первого указателя, расположенные ниже центра часов, будут скрыты двумя сегментами круга, простирающимися от центра механизма через самый нижний указатель.

При этом затмение будет становиться все более и более значительным и, следовательно, видимым в большем числе регионов земли, чем глубже два указателя, обозначающие расстояние солнца от его апогея, скрыты в центре сегментов.

Однако происходит ли затмение в голове или в хвосте дракона, севернее оно или южнее, указывается малым диском солнца, прикрепленным к одному из двух указателей, скрытых сегментами круга. Если в этот момент маленький диск окажется в голове дракона, начертанной на плоскости циферблата, то солнце оказывается похищенным у земли и бесславно погребенным, так сказать, в огромной пасти дракона. Тогда… сами небеса окажутся содействовать скорбной помпе бессмысленного погребения в полной темноте, внезапно зажигая несчастные лампады неподвижных звезд. Однако если маленький диск занимает хвост дракона на механизме, то солнце на небесах также, словно освободившись от пут необъятного хвоста дракона, появится без труда.

Центр затмения пересечет полушарие земли к северу от солнечного пути, находясь всегда ближе к полюсу эклиптики пропорционально наклону диска на север. С другой стороны, если малый диск наклоняется к левому полукругу, то люди к югу от солнечного пути смогут насладиться зрелищем полного центрального затмения.

Но если маленький диск остается нейтральным (не склоняясь ни в одну сторону) и пребывает на половине пути между двумя секциями круга, то наибольшее солнечное затмение произойдет на экваторе, а те, кто живет вблизи полюсов эклиптики, не заметят и следа этого затмения. Причиной тому служит то, что половина экваториального диаметра неизмеримо превосходит даже наибольшие видимые полудиаметры солнца и луны, даже если брать за норму наименьший горизонтальный параллакс луны.

То, что было сказано об истинном новолунии, следует понимать пропорционально и в отношении истинного полнолуния. Ибо когда по отношению к уравнениям центров луна отстоит на механизме на полный полукруг от солнца (также и на небесах она будет поистине в противостоянии с солнцем), наступит истинное полнолуние. Подобным образом луна на небесах окажется в затмении, если в момент противостояния указатели малого указателя (о котором мы упоминали ранее), расположенного ниже центра часов, окажутся настолько удалены от брюха дракона, что будут вынуждены лежать под двумя меньшими сегментами круга, которые во всех полнолуниях всегда должны перемещаться от указателя синодической луны к области этого малого указателя. Фактически, чем ближе малые указатели подходят к середине сегментов, тем сильнее будет затмение.

Вы узнаете далее, что лунное затмение происходит в голове дракона, если диск маленькой луны, прикрепленный к другой точке малого указателя, поднят к голове дракона; наоборот, когда малый диск луны наклоняется к хвосту, затмение происходит в хвосте дракона.

Соответственно, когда вы наблюдаете маленькую луну указателя, наклоненную к тому или иному участку круга, точно так же и на небесах лунное затмение является лишь частичным, а северная или южная часть луны оказывается освещенной.

Текущее время подскажет, видно ли лунное затмение или нет. Поскольку эклиптическое новолуние приходится на дневное время, затмение будет невидимым, так как земля скрывает вид луны, находящейся под горизонтом. Но, наоборот, при отсутствии облаков затмение будет видно повсюду, если светящиеся тела находятся в эклиптическом противостоянии ночью.

Поскольку лунные затмения кажутся всем людям одинаковыми по величине и продолжительности, а начинаются и рассеиваются в один и тот же абсолютный момент времени, я решил раскрыть еще одну сторону этого зрелища на правой стороне центра циферблата (см. главу III выше). Там, во время истинного эклиптического полнолуния, как показывает стрелка третьего маленького указателя, вы можете определить часы и т. д. продолжительности и дюймы наибольшего потемнения. Маленькая луна, прикрепленная к указателю, представляет собой модель реально затмившейся луны.

IX

Таким образом, с помощью этой машины можно вспомнить солнечные и лунные затмения прошлого и предвидеть будущие. Действительно, если вручную ускорить стрелку основных минут, колесо которой передает движение остальным указателям и щитам, то циферблаты и отверстия предскажут год, месяц, день, час и т. д. любого будущего затмения. Я предвидел, что таким образом время будет развиваться слишком медленно и что колеса часов будут значительно изнашиваться от повторяющихся экспериментов (если, например, путем вращения стрелки основных минут, периоду которой соответствует всего один час, исследовать будущие эклиптики новолуния и полнолуния). Поэтому я позаботился о том, чтобы колесо, непосредственно передающее движение стрелке синодической луны, было встроено в механизм таким образом, чтобы при переключении любого внешнего указателя колесо смещалось со своего надлежащего положения; при желании его можно было быстро и с величайшей точностью вернуть на подобающее место.

Таким образом, поскольку тесное зацепление колес разъединено, вы можете продлить эксперимент на многие годы, даже на многие столетия. Вам нужно лишь вести рукой стрелку синодической луны по кругам, неизменно внимательно наблюдая, скрыты ли оба указателя маленького указателя сегментами круга при прохождении этой стрелки над маленьким указателем. Заметив это, посмотрите на стрелку, перемещаемую вручную, ибо если она перенесла солнечный диск наполовину между двумя большими сегментами круга в область скрытого маленького указателя, то вы узнаете, что это затмение будет солнечным. С другой стороны, вы узнаете, что это будет лунное затмение, если стрелка (перемещаемая вручную) перенесла луну, расположенную между двумя меньшими сегментами круга, в ту же область (то есть в скрытую часть круга). Солнечный и лунный диски поочередно откроют вам обстоятельства обоих затмений. Текущий год будет задаваться юлианским периодом, приводимым к любой желаемой эпохе и содержащимся в солнечном цикле, золотом числе и римском цикле. Месяц года, а также день месяца будут указываться стрелкой маленького указателя сначала на правой стороне часов. И то, что я сказал о будущих затмениях, следует в равной степени понимать и о прошлых затмениях, до тех пор пока стрелка, которую можно произвольно двигать в любую сторону, перемещается назад.

Наконец, хотя для перемещения стольких циферблатов использовалось 55 колес, все они приводятся в движение одним источником энергии, составляющим не более трети германского центнера, который, будучи подвешен на геометрической высоте пяти футов (примерно обычный рост человека), поддерживает всю машину в рабочем состоянии в течение ста дней и более.

Хотя машина по желанию отбивает часы и четверти часа и, следовательно, количество колес и остального оборудования, необходимого для этих функций, увеличивается, она не разрослась до громоздких размеров, как бы кто-то ошибочно ни воображал. Она не превышает объем обычных настенных часов; поистине она едва равна им.

Вся машина в рабочем состоянии весит не более 156 унций, хотя целиком изготовлена из стали или латуни и дополнительно утяжелена двумя колоколами и довольно крупной латунной циферблатной пластиной.

Разумеется, можно сказать еще многое, особенно о механическом устройстве колес, но, опасаясь излишне утомить моего любезного читателя выходом за рамки краткого изложения, я вынужден положить конец, хотя и неохотно, этому достаточно сокращенному объяснению работы. Я надеюсь доставить удовольствие гораздо большему числу людей, когда представлю ученому миру другую, совершенно новую автоматическую работу, более грандиозную, чем нынешняя. Она уже теоретически завершена во всех своих расчетах, но ее еще предстоит воплотить механически с самого начала, если только Бог, трижды Благой и Великий, благословит это начинание и милостиво дарует жизнь и здоровье, — Ему же во всем, от всего и через все да пребудут вся честь и слава во веки веков и далее.

БИБЛИОГРАФИЯ

При составлении материалов для этой работы использовались следующие труды. На них часто ссылаются в тексте в сокращенном виде.

Ambrosi, Francesco. Scrittori ed artisti Trentini. Trent: Giovanni Zippel, 1883.

Bonomi, L. Naturalisti, medici e tecnici Trentini. Trent: privately printed, 1930.

Borghesi, Francesco. Novissima ac Perpetua Astronomica Ephemeris Authomatica Theorico-Practica. Trent: Giovanni Battista Monauni, 1763(?).

—— Novissimum Theorico-Practicum Astronomicum Authoma Juxta Pariter Novissimum Mundi Systema. Trent: Giovanni Battista Monauni, 1764.

Engelmann, Max. Philipp Matthäus Hahn. Berlin: Verlag Fischer, 1923.

Esposti, Alfredo degli. La sala 'Innocente Binda' al Museo della Scienza e della Tecnica di Milano. La Clessidra (July 1960), anno 16, no. 7, pp. 18-21.

Franch, Leone. La Valle di Non. Trent, 1953.

Lloyd, H. Alan. Some outstanding clocks over seven hundred years, 1250-1950. London: Leonard Hill, 1958.

Mosna, Ezio. Trento. Trent, 1914.

Perini, Agostino (compilatore). Statistica del Trentino, Biblioteca Communale del Trentino. Vol. 2, p. 57 (cons. 6, carta 9).

Piamonte, Guiseppe. La nauna descritta al viaggiattore. Milan, 1829.

Pippa, Luigi. Antonio Bartolomeo Bertolla. La Clessidra (January 1961), anno 17, no. 1, pp. 22-25.

San Cajetano, David à. Praktische Anleitung für Künstler, alle astronomische Perioden durch brauchbare bisher noch nie gesehene ganz neue Räderwerke mit Leichtigkeit vom Himmel unabweichlich genau auszuführen, sammt Erweiterung der Theorie des neuen Rädergebäudes. Vienna: privately printed, 1793.

Tovazzi, Giangrisostomo. Biblioteca Tirolese. Vol. 2, art. 329, MS. 168, pp. 406-407. Trent, 1780.

Vischer, George F. Beschreibung mechanischer Kunstwerke, welche unter der Direktion und Anweisung M. Philipp Matth. Hahn, Pfarrers in Kornwestheim …. Stuttgart: Mezler, 1774.

Von Bertele, Hans. The development of equation clocks. La Suisse Horologere (1959-1961), parts 1 through 5.

Wenham, Edward. Tall case clocks. The Antiquarian Magazine (May 1927), vol. 8, no. 4, p. 33. [The Borghesi clock is illustrated only from a photograph of the Anderson Art Galleries in New York, and mislabeled "Astronomical Clock made in Jena, 1656, in elaborate mahogany case."]

Статья 35 — Примечание составителя

Сноски были перенесены в конец основного раздела статьи, а иллюстрации перемещены, чтобы исключить разрывы в абзацах. Незначительные ошибки пунктуации были исправлены без упоминания. Были исправлены следующие опечатки:

стр. 41 … Bertolla apparently wavered in … [В оригинале было 'waivered'.] стр. 45 … Assidvo proni donant di cvncta labori. [В оригинале было 'ronip'.] Сноска 4: Philipp Matthäus Hahn [В оригинале было 'Matthaus'].

Материалы Музея истории и технологии: Статья 36. Инженерный вклад Венделя Боллмана

Роберт М. Фогель

EARLY CAREER 80

THE BOLLMAN TRUSS 85

W. BOLLMAN AND COMPANY 91

FINAL USE OF THE BOLLMAN TRUSS 95

KNOWN BOLLMAN WORKS 99

BIBLIOGRAPHY 104

INDEX

Рисунок 1.— Вендель Боллман, дипломированный инженер (1814–1884). (Фото предоставлено доктором Стюартом Кристхилфом.)

Роберт М. Фогель

ИНЖЕНЕРНЫЙ ВКЛАД ВЕНДЕЛЯ БОЛЛМАНА

Развитие строительной механики всегда в равной степени зависело как от доступности материалов, так и от расширения теоретических концепций. Пожалуй, величайшим отдельным шагом в истории гражданского строительства стало внедрение железа в качестве основного конструкционного материала в XIX веке; оно быстро освободило мост и здание от оков технологии, основанной на ограниченной прочности каменной кладки и дерева.

Вендель Боллман, самоучка, инженер-строитель из Балтимора, первым разработал систему мостостроения из железа, которая последовательно применялась на американской железной дороге, став одним из пионеров, открывших современный период строительной механики.

Автор: Роберт М. Фогель — куратор отдела гражданского строительства в Музее истории и технологии Смитсоновского института.

Имя Венделя Боллмана дошло до наших дней исключительно в связи с фермой Боллмана, да и то в этом отношении оно известно лишь немногим пожилым инженерам-строителям и железнодорожникам. Можно сказать, что система ферм Боллмана наряду с системами Уиппла и Финка положила начало великой эпохе металлических мостов и тем самым напрямую — современному периоду гражданского строительства.

Мостовая ферма Боллмана, первый образец которой был построен в 1850 году, обладает чрезвычайно значимым отличием: это первая в мире мостовая система, в которой железо использовалось во всех основных несущих элементах и которая последовательно применялась на железной дороге.

Важность перехода от дерева к железу как конструкционному и мостостроительному материалу общепризнана, но полезно упомянуть определенные аспекты этого изменения.

Традиция каменного мостостроения никогда не достигала в этой стране такой прочности, какой она обладала в Европе, несмотря на ряд заметных исключений. Тому было несколько причин. С самого начала колонизации ощущалась нехватка капитала — условие, сохранявшееся до середины XIX века и исключавшее использование каменной кладки из-за чрезвычайно высокой стоимости труда и транспортировки. Еще более важным экономическим соображением была скорость, с которой необходимо было вести строительство железных дорог в их первые годы. В отличие от ранних английских и европейских железных дорог, которые неизменно проходили через густонаселенные районы и зоны промышленной активности и потому были обеспечены значительной финансовой отдачей едва ли не с момента укладки первого рельса, дорога Железная дорога Балтимор — Огайо и ее современницы столкнулись с совершенно иными коммерческими перспективами. Их основная деятельность заключалась не столько в операциях вдоль линии, сколько в перевозках между главными конечными пунктами, разделенными большими и по большей части безлюдными пространствами. Это означало, что доходы были крайне ограничены, пока линия не была практически завершена из конца в конец, а также означало, что начало возврата первоначальных инвестиций полностью зависело от скорости изысканий, земляных работ, прокладки туннелей и возведения мостов.

Рисунок 2.— Модель фермы Б. Х. Латроба, построенная в 1838 году через реку Патапско у Эллисвилла (ныне Дэниелс), штат Мэриленд. (Фото любезно предоставлено Железной дорогой Балтимор — Огайо.)

Потребность в скорости, общая нехватка капитала и тот простой факт, что все ранние железные дороги проходили через густо заросшие лесом районы, сделали дерево наиболее логичным материалом для мостостроения и других видов строительства, как временного, так и постоянного.

Использование дерева в качестве мостового материала возникло, конечно же, не с появлением железных дорог и не в этой стране. В густо заросших лесами европейских странах — в особенности в Швейцарии — со времен Возрождения существовала сильная традиция мостостроения из древесины, и вполне естественно, что часть этой техники вместе с колонистами и иммигрантами проникла в Новый Свет.

Дорожная сеть Америки была скудной примерно до того времени, когда начиналась сама эпоха железных дорог. Тем не менее к 1812 году вдоль восточного побережья существовало несколько прекрасных деревянных мостов с поистине замечательной конструктивной изощренностью и качеством изготовления.

Как раз перед появлением железных дорог возведение шоссейных мостов в этой стране начало превращаться из искусства в науку. А искусством оно было в руках группы квалифицированных, но не имевших специального образования мастеров-плотников и каменщиков, которые строили во многом на основе интуитивного чувства пропорций, напряжений и общего «соответствия вещей». Оно превратилось в точную науку под руководством небольшого числа людей, обученных сначала в научных и технических школах Европы, а примерно с 1820 года — в немногих существовавших тогда в Америке учебных заведениях, предлагавших техническое образование.

Растущее число подготовленных инженеров сначала повлияло на строительство шоссейных мостов не столько в отношении используемых материалов, сколько в способе их сборки. В мосте, спроектированном конструктором-самоучкой, дешевизна дерева делала вполне возможным рассчитывать сечения элементов, увеличивая их до такой степени, при которой не могло быть сомнений в их структурной надежности. Квалифицированный же инженер мог проектировать с позиции определения полной нагрузки с последующим расчетом каждого элемента в соответствии с приращением напряжения в нем и удельной несущей способностью материала.

К тому времени, когда железные дороги начали расширяться на Запад, накопился достаточный опыт работы с полудюжиной практичных систем деревянных ферм, разработанных к тому моменту, так что не возникало особых трудностей в преобразовании их в мосты, способные выдерживать первоначальные легкие рельсовые нагрузки.

Несмотря на присущие ей недостатки, древесина оказалась настолько универсальной, что почти идеально отвечала потребностям железных дорог в первые десятилетия их бурного расширения и, по сути, до сих пор ограниченно используется на Северо-Западе.

Ранние годы карьеры

Вендель Боллман родился в Балтиморе в 1814 году в семье выходцев из Германии. Его отец был пекарем, который в том же году участвовал в защите города от британцев. Образование Венделя примерно до 11 лет получалось более или менее традиционным путем в государственных и частных школах Балтимора. Затем он поступил на неформальное ученичество сначала к аптекарю в Шепердстауне, штат Вириджиния (ныне Западная Вирджиния), а затем к аптекарю в Харперс-Ферри. В 1826 или 1827 году он заболел и вернулся в Балтимор для лечения. С того времени его образование было полностью самоприобретенным.

Рисунок 3.— Шпренгельная балка.

Интересно отметить в свете его дальнейшей карьеры, что 4 июля 1828 года он маршировал вместе с другими мальчиками в процессии, которая была частью церемонии закладки краеугольного камня Железной дороги Балтимор — Огайо. Вскоре после этого он на короткое время поступил в ученики к плотнику, но когда работы поубавилось, устроился на работу в Б. и О. К тому времени полотно дороги было выровнено примерно на пять миль, но ни одного рельса еще не было уложено. Мальчику сначала поручили физическую работу, но он быстро продвинулся в помощники геодезиста и стремительно рос по службе по мере того, как осваивал геодезические приборы. Осенью 1829 года он участвовал в укладке первого пути. Поскольку его мать беспокоилась, чтобы он продолжил обучение плотницкому делу, весной 1830 года он ушел с железной дороги, чтобы снова поступить в ученики. Он закончил обучение, стал подмастерьем, помогал строить особняк плантатора в Натчезе и в 1837 году вернулся в Балтимор, чтобы начать собственный плотницкий бизнес. В следующем году во время строительства дома в Харперс-Ферри его попросили вернуться на Б. и О., чтобы восстановить части ее большого деревянного моста через Потомак, который после примерно года эксплуатации пал жертвой различных дефектов.

Рисунок 4.— Простая балка пролетом 50 футов с тремя независимыми системами шпренгелей. Использование Боллманом этого метода поддержки привело к разработке его мостовой фермы. На этом чертеже изображен временной пролет, использовавшийся после того, как деревянный мост в Харперс-Ферри был разрушен во время Гражданской войны. (В коллекции Балтимор и Огайо, Музей истории и технологии.)

Вскоре после реконструкции моста в Харперс-Ферри Боллман был назначен мастером мостов. Очевидно, что на основе своих практических способностей, подкрепленных теоретическими знаниями, приобретенными в результате интенсивного самообразования, он в конце концов стал помогать главному инженеру Бенджамину Х. Латробу в проектировании мостов. Позже он полностью взял эту работу на себя, поскольку внимание и таланты Латроба потребовались на изысканиях и прокладке линии между Камберлендом и Уилинг.

Рисунок 5.— Оригинальный патентный чертеж Боллмана, 1851 г. (В Национальном архиве, Вашингтон, округ Колумбия.)

Б. и О. достигла своего логического пункта назначения — Огайо (фактически Уилинг, штат Западная Вирджиния, на восточном берегу реки Огайо) — только в 1853 году. В годы, следовавшие за возвращением Боллмана на железную дорогу, проектирование мостов было для инженерного штаба занятием, уступающим по важности только трассировке самой линии. В этот период Боллман продолжал продвигаться по службе и принимать на себя все большую ответственность, и в 1848 году Латроб назначил его начальником пути. На этой должности он отвечал за все неподвижное имущество железной дороги, главным образом за полотно и его сооружения, включая, разумеется, мосты.

Признание способностей Боллмана соответствовало устоявшимся традициям Б. и О., долгое время известной как первая «инженерная школа» Америки, спонсировавшей множество ранних экспериментов с тяговым подвижным составом, путевым хозяйством и другими фундаментальными элементами железнодорожного строительства. Она предоставила возможности для реализации таким людям, как Найт, Райт, Уистлер, Латроб и Винанс.

Рисунок 6.— План моста в Харперс-Ферри в том виде, в каком он был построен Латробом. Второй путь на Винчестер был позже убран.

Из этих инженеров-строителей и механиков-пионеров некоторые имели профессиональное образование, но большинство были самоучками. Карьера Боллмана на Б. и О. представляет особый интерес не только потому, что он был, пожалуй, наиболее успешным представителем последней категории, но и потому, что он, вероятно, был также последним из них. Его можно назвать истинным представителем переходного периода между интуитивной и точной инженерией. Фактически его проектирование представляло собой сочетание этих двух методов. Постоянно используя математический анализ, он в то же время в большей или меньшей степени зависел от эмпирических методов. Годами сотрудники Б. и О. рассказывали истории о его сессиях в жестяном цехе главного ремонтного предприятия железной дороги в Маунт-Клэр в Балтиморе, где он строил модели мостов из обрезков металла, а затем испытывал их на разрушение для обнаружения слабых мест. Однако наиболее вероятно, что эти эмпирические исследования использовались исключительно для проверки математических расчетов.

Рисунок 7.— Недавняя модель винчестерского пролета Боллмана. Показаны только две из трех линий ферм. Модель основана на опубликованном Боллманом описании и чертежах конструкции. (USNM 318171; фото Смитсоновского института 46941.)

В период, когда Боллман начал проектировать (около 1840 года), в стране насчитывалось менее десятка людей, проектировавших мосты с помощью научно правильных аналитических методов, причем Уиппл и Роблинг были самыми известными в этой группе. К 1884 году, году смерти Боллмана, эпоха интуитивного проектирования была мертва уже с десяток лет или более.

Рисунок 8.— Переход Железной дороги Балтимор — Огайо через реку Потомак в Харперс-Ферри, около 1860 г. Железный «винчестерский пролет» Боллмана 1851 года виден в правой части деревянного сооружения Латроба 1836 года, составляющего основу моста. (Фото любезно предоставлено Национальным историческим парком Харперс-Ферри.)

Б. и О. во всех отношениях была поистине новаторским предприятием. Это была первая практическая железная дорога в Америке; первая, применившая американский локомотив; первая, пересекшая Аппалачи. Дух инноваций поощрялся директорами железной дороги с самого начала. Иначе и быть не могло в свете стихийной дерзости этого проекта.

Первые несколько крупных мостов за начальным пунктом линии на Пратт-стрит в Балтиморе были выполнены из довольно сложной каменной кладки, но это можно объяснить осознанием проектировщиками значимости железной дороги и их стремлением к долговечности. Однако упомянутые экономические факторы вскоре сделали очевидной необходимость отказа от этой системы, и в дальнейшем для большинства больших пролетов вплоть до Харперс-Ферри и далее применялось дерево. Из камня строились лишь самые мелкие водопропускные трубы и короткие пролеты, да и то только вблизи подходящих карьеров.

В дополнение к экономическим соображениям, побудившим компанию вернуться к древесине для крупных мостов, существовало несколько ситуаций, в которых каменная кладка оказывалась непригодной по практическим соображениям. Если бы каменные арки использовались в местах, где уровень железнодорожного полотна находился на относительно небольшом расстоянии над поверхностью пересекаемого потока, потребовалось бы множество коротких арок, чтобы избежать слишком пологой одиночной арки. В арочном строительстве: чем меньше сегмент круга, представляемый аркой (то есть чем положе арка), тем больше напряжение в кольце арки и возникающий горизонтальный распор на устоях.

Рисунок 9.— Косой мост Боллмана у Эллисвилла (ныне Дэниелс), штат Мэриленд, построенный в 1853–1854 гг. (Фото любезно предоставлено Историческим обществом Мэриленда.)

Опоры для многочисленных арок, необходимых для обеспечения оптимальной величины подъема относительно пролета, представляли бы собой опасное препятствие для течения воды во время паводка. Использование деревянных ферм позволяло преодолевать такие преграды в один или два пролета с максимум одной опорой в русле, избегая тем самым этой проблемы.

Основные деревянные мосты вплоть до Камберленда были спроектированы Латробом. Это были хорошие, прочные сооружения комбинированной конструкции, в которых в узлах использовалось определенное количество чугуна, а для некоторых растянутых элементов — кованое железо. Тем не менее они были скорее эмпирическими, чем эффективными, и по большей части не только грубо переразмеренными, но и отличались крайне сложным изготовлением и монтажом.