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

Рисунок 18.— Проходка тоннелей в мягких грунтах. Модель шахты XVI века в Музее истории и технологии была построена на основе иллюстраций из таких трудов, как «Bericht vom Bergwerck» Г. Э. фон Лехнейсса (1690 г.), а также более известных иллюстраций из De re Metallica.

Рисунок 19.— Последовательные стадии расширения железнодорожного тоннеля середины XIX века с использованием австрийской системы крепи. Модель Музея истории и технологии.

Рисунок 20.— Темский тоннель М. И. Брюнеля, 1825–1843 гг., первый тоннель, проложенный под водоемом. Модель Музея истории и технологии в масштабе 1/4" (Фото Smithsonian 49260-F.)

ТОННЕЛЬ ТАУЭР-САБВЕЙ

Рисунок 21.— Увеличенная деталь проходческого щита Брюнеля, вертикальный разрез. Показаны первые две и часть третьей из двенадцати рам. Слева видна законченная кирпичная обделка тоннеля, а справа — отдельные забойные доски и винты для поддержки забоя. Толкающие винты видны в верхней и нижней частях, упираясь в обделку. В каждой раме работали по три шахтера, один над другим. Модель Музея истории и технологии в масштабе 3/4" (Фото Smithsonian 49260-G.)

Различные изобретатели пытались усовершенствовать щит Брюнеля, осознавая принципиальную надежность щитового принципа. Практически все они отказались от прямоугольной секционной конструкции, примененной на Темском тоннеле, и взяли за отправную точку секционный щит кругового поперечного сечения, предложенный Брюнелем в его первоначальном патенте 1818 года. Джеймс Генри Грейтхед (1844–1896), которого по праву называют отцом современного подводного тоннелестроения, годы спустя предполагал, что Брюнель выбрал прямоугольную конфигурацию для реального использования как лучше приспособленную для секционного типа щита. Английский инженер-строитель Питер В. Барлоу в 1864 и 1868 годах запатентовав круглый цельный щит, который лег в основу щита, использованного им при строительстве небольшого тоннеля метро длиной 1350 футов под Темзой в 1869 году — первой работы, последовавшей за примером Брюнеля. Грейтхед, выступавший в качестве подрядчика Барлоу, был проектировщиком щита, фактически использованного в работе, но тот очевидно был навеян патентами Барлоу.

Сокращение множества деталей щита Брюнеля до единого жесткого узла дало колоссальное преимущество и стало достижением, возможно, равным самой концепции щитовой проходки тоннелей. Щит Барлоу — Грейтхеда был похож на насадку телескопа с заостренным круглым кольцом на передней части для облегчения проникновения в грунт. Диафрагма функционировала, как и забойные доски Брюнеля, противодействуя продольному давлению земли в забое, а цилиндрическая часть позади диафрагмы воспринимала радиальное давление свода и стен. Здесь также впервые была использована постоянная обделка, сформированная из чугунных тюбингов, — второе крупное достижение в практике проходки тоннелей в мягких грунтах. Тюбинги можно было не только устанавливать и скреплять болтами гораздо быстрее, чем укладывать каменную кладку, но, в отличие от свежей кладки, они могли немедленно воспринимать всю силу толкающих винтов щита.

Барлоу, воспользовавшись ошибкой Брюнеля, прорывавшегося слишком близко ко дну реки, поддерживал среднюю толщину напластования над тоннелем в 30 футов, проходя через слóй прочной лондонской глины, практически непроницаемой для воды. В результате этого в сочетании с преимуществами сплошного щита и быстро монтируемой чугунной обделки работы продвигались с темпом и легкостью, разительно контрастировавшими с Темским тоннелем, хотя, справедливости ради, следует вспомнить, что площадь забоя была гораздо меньше.

Глина оказалась достаточно прочной, чтобы ее можно было легко разрабатывать без поддержки диафрагмы, и обычно перед щитом работали три горняка, выкапывая глину и передавая ее назад через дверь в перегородке. В случае внезапной осадки или прорыва ее можно было закрыть. После выемки щит продвигался на 18 дюймов в выработанное пространство с помощью 6 винтов, а кольцо обделки длиной 18 дюймов скреплялось болтами с предыдущим кольцом под прикрытием перекрывающей задней юбки щита. Небольшое кольцевое пространство, оставшееся между внешней стороной обделки и глиной из-за толщины и зазора юбки (около дюйма), заполнялось жидким цементным раствором. Тоннель продвигался на 18 дюймов за каждую 8-часовую смену. Работы велись круглосуточно, и 900-футовый речной участок был завершен всего за 14 недель. [4] Вся работа была завершена почти без происшествий чуть менее чем за год, что стало замечательным показателем для второго в мире подводного тоннеля.

Рисунок 22.— Широковещательный листок, изданный после начала работ на Темском тоннеле, 1827 г. (Коллекции Музея истории и технологии.) Расшифровка текста представлена в «Заметках транскриптора» ниже.

Рисунок 23.— Вертикальный разрез через щит Брюнеля. Длинный рычаг (x) поддерживал деревянные кружала для кладки каменных арок обделки. (Лоу, «Мемуары о Темском тоннеле».)

Рисунок 24.— Тоннель под Темзой. Разрез через русло реки и тоннель после одного из прорывов реки. Осмотр повреждений с помощью водолазного колокола. (Бимиш, «Мемуары о жизни сэра Марка Изамбарда Брюнеля».)

Тауэр-сабвей первоначально эксплуатировался с цилиндрическими вагонами, которые почти заполняли 7-футовый ствол; вагоны тянулись кабелями, приводимыми в движение небольшими паровыми машинами в шахтах. Этот вид тяги ранее использовался в пассажирских перевозках только на эстакадной железной дороге на Гринвич-стрит в Нью-Йорке. Позже вагоны были заброшены как нерентабельные, и тоннель превратили в пешеходный путь (рис. 32). Этот небольшой тоннель, успешная проходка которого произошла исключительно благодаря мастерству Грейтхеда, стал предшественником современного подводного тоннеля. В нем впервые были применены два из трех элементов, ставших впоследствии незаменимыми для таких работ: цельный подвижный щит круглого сечения и сборная чугунная обделка.

Документация по этой работе гораздо скуднее, чем по Темскому тоннелю. Самым точным источником технической информации является краткий исторический очерк в классическом труде Коппертуэйта «Щиты для проходки тоннелей и применение сжатого воздуха при подводных работах», изданном в 1906 году. Коппертуэйт, успешный тоннельный инженер, сетует на то, что ему не удалось обнаружить ни чертежей, ни первоначальных данных об этом первом щите Грейтхеда, но он приводит его эскиз, подготовленный в конторе Грейтхеда в 1895 году, который, предположительно, является верным изображением (рис. 33). Модель Тауэр-сабвея была построена на основе этого и нескольких ксилографий рабочей зоны, появившихся в то же время в иллюстрированной прессе. На этой и соседней модели Бродвейского тоннеля Бича ось тоннеля расположена под углом к зрителю, проецируя ствол в витрину так, чтобы полный круг рабочего забоя был включен для создания более выразительного эффекта. Это стало возможным благодаря небольшой протяженности включенного в экспозицию участка.

Генри С. Дринкер, также тоннельный инженер и автор самого исчерпывающего труда по тоннелестроению из когда-либо опубликованных, подробно описывает проходку тоннелей в скальных породах вплоть до 1878 года. Его упоминание о том, что он называет «подводным тоннелестроением», крайне кратко. Тем не менее он проводит весьма интересное сравнение между первым Темским тоннелем, построенным Брюнелем, и вторым, построенным Грейтхедом 26 лет спустя:

FIRST THAMES TUNNEL SECOND THAMES TUNNEL

(TOWER SUBWAY)

Brickwork lining, 38 feet wide by 221/2 feet high. Cast-iron lining of 8 feet outside diameter.

120-ton cast-iron shield, accommodating 36 miners. 21/2-ton, wrought-iron shield, accommodating at most 3 men.

Workings filled by irruption of river five times. “Water encountered at almost any time could have been gathered in a stable pail.”

Eighteen years elapsed between start and finish of work. Work completed in about eleven months.

Cost: $3,000,000. Cost: $100,000.

Рисунок 25.— Поперечное сечение через щит после затопления. Такие катастрофы, а также непостоянство состава речного дна серьезно нарушили выравнивание отдельных секций щита. (Лоу, «Мемуары о Темском тоннеле».)

Рисунок 26.— Продольный разрез через Темский тоннель после засыпки мешками с песком для ликвидации прорыва в речном дне. Тоннель заполнен илом и водой. (Лоу, «Мемуары о Темском тоннеле».)

Рисунок 27.— Интерьер Темского тоннеля вскоре после завершения строительства в 1843 г. (Фото предоставлено Коллекцией изобразительных материалов Нью-Йоркской публичной библиотеки.)

Рисунок 28.— Темский тоннель, используемый Лондонским метрополитеном. (Illustrated London News, 1869 г.?)

Рисунок 29.— Установка тюбинга чугунной обделки в Тауэр-сабвее Грейтхеда, 1869 г. Сзади видна диафрагма или перегородка щита. Модель Музея истории и технологии в масштабе 1,5" (Фото Smithsonian 49260-B.)

БРОДВЕЙСКИЙ ТОННЕЛЬ БИЧА

Практически одновременно со строительством Тауэр-сабвея первый американский щитовой тоннель был проложен Альфредом Эли Бичем (1826–1896). Бич как редактор Scientific American и изобретатель, в числе прочего, удачной пишущей машинки еще в 1856 году был хорошо известен и уважаем в технических кругах. Он не был инженером-строителем, но озаботился насущной транспортной проблемой Нью-Йорка (даже тогда) и в качестве решения разработал планы скоростного тоннеля метро, который должен был протянуться на всю длину Бродвея. Он изобрел щит как дополнение к этой системе исключительно для того, чтобы разрешить прокладку тоннеля без нарушения движения транспорта на лежащих выше улицах.

Будучи также активным патентным поверенным, Бич наверняка знал и изучал существующие патенты на проходческие щиты, которые все до единого были британскими. В некоторых аспектах его щит напоминал щит, запатентованный Барлоу в 1864 году, но так и не построенный. Тем не менее работы над тоннелем Бича начались в 1869 году, настолько близко по времени к работам на Тауэр-сабвее, что маловероятно какое-либо влияние с той стороны. Бич и сам запатентовал щит в июне 1869 года — двухсекционную конструкцию, которая не имела никакого сходства с использованной. Его план метро был впервые представлен на выставке Американского института 1867 года в виде короткой фанерной трубки, через которую вентилятором продувался небольшой вагончик с плотной посадкой. Вагон перевозил 12 пассажиров. Предчувствуя оппозицию плану метро со стороны Таммани-холла, в 1868 году Бич получил хартию на прокладку небольшой трубы под Бродвеем для пневматической транспортировки почты и мелких посылок — план, который он отстаивал независимо от пассажирского метро.

ADVANCING THE SHIELD. FITTING THE CASTINGS.

Figure 30.—Contemporary illustrations of Tower Subway works used as basis of the model in the Museum of History and Technology. (Illustrated London News, 1869.)

Рисунок 31.— Выемка грунта перед щитом, Тауэр-сабвей. Это стало возможным благодаря жесткости встреченной глины. Модель Музея истории и технологии — передняя часть модели показана на рис. 29. (Фото Smithsonian 49260-A.)

Под этим тонким предлогом юридического разрешения секретные раскопки начались из подвала магазина одежды на Уоррен-стрит недалеко от Бродвея. Восьмифутовый в диаметре тоннель шел на восток на небольшое расстояние, делал поворот на 90 градусов и оттуда на юг под Бродвеем, заканчиваясь кварталом южнее под южной стороной Мюррей-стрит. Общая протяженность составляла около 312 футов. Работы велись ночью в строгой секретности, на саму проходку ушло 58 ночей. На терминале Уоррен-стрит был вырыт зал ожидания и установлен большой нагнетатель Рутс для движения единственного пассажирского вагона. План был аналогичен тому, что использовался с моделью в 1867 году: цилиндрический вагон входил в круглый тоннель лишь с небольшим зазором по окружности. Нагнетатель создавал избыточное давление в зале ожидания и зоне тоннеля позади вагона примерно в 0,25 фунта на квадратный дюйм, что приводило к тяговому усилию на вагон почти в тонну без учета утечек воздуха. Таким образом вагон проталкивался по своему пути, а возвращался обратно путем реверса всасывающих и нагнетательных патрубков нагнетателя для создания эквивалентного вакуума внутри тоннеля.

Рисунок 33.— Вертикальный разрез через щит Грейтхеда, использованный на Тауэр-сабвее, 1869 г. Первый цельный щит круглого сечения. (Коппертуэйт, «Щиты для проходки тоннелей и применение сжатого воздуха в подводных работах».)

Система открылась в феврале 1870 года и проработала около года. Бич в конце концов был повержен враждебным влиянием босса Твида, и проект был полностью заброшен. Спустя всего несколько лет была построена первая коммерческая эстакадная линия, но метро в Нью-Йорке не приобрело легитимного статуса вплоть до открытия линии компании Interborough в 1904 году. По иронии судьбы его маршрут пересекал Бродвей почти на всю длину острова.

Рисунок 32.— Интерьер завершенного Тауэр-сабвея. (Торнбери, «Старый и новый Лондон», 1887 г., т. 1, стр. 126.)

Щит Бича работал с безупречным успехом в этом коротком испытании, хотя рыхлый песчаный грунт, встретившийся на пути, по признанию всех, не был суровым испытанием его качеств. Диафрагма не использовалась; вместо нее поперек переднего проема щита располагалась серия из 8 горизонтальных полок с заостренными передними кромками. Выдающейся особенностью машины была замена винтов Брюнеля и Грейтхеда на 18 гидравлических домкратов, установленных по ее окружности. Они питались от единого ручного насоса, видимого в центре рисунка 34. Благодаря этому курс движения щита вперед можно было контролировать с удобством и точностью, недостижимыми при использовании винтов. Вертикальное и горизонтальное отклонение достигалось путем дросселирования подачи воды к определенным домкратам, которые можно было контролировать индивидуально, вызывая большее давление на одну часть щита, чем на другую. Эта система не изменилась за прошедшее время, за исключением, разумеется, замены создаваемого вручную гидравлического давления на механическое.

Рисунок 34.— Бродвейский тоннель Бича. Продвижение щита с помощью гидравлических домкратов, 1869 г. Модель Музея истории и технологии в масштабе 1,5" (Фото Smithsonian 49260-E.)

В отличие от проходки Тауэр-сабвея, выемка грунта перед щитом не производилась. Скорее, щит вдавливался домкратами в грунт на длину их хода, а попадавший внутрь материал поддерживался полками. Он счищался с полок и вывозился. Плунжеры домкратов затем втягивались, и внутри укрытия хвостового кольца щита монтировалась 16-дюймовая секция постоянной обделки. В нее упирались домкраты для следующего шага продвижения. На прямом участке использовалась каменная обделка, на кривом — чугунная. Место стыка показано на модели.

Рисунок 35.— Вертикальный разрез через щит Бича, использованный на Бродвейском тоннеле, с показанными горизонтальными полками (C), железным режущим кольцом (B), гидравлическими домкратами (D), гидравлическим насосом (F) и задней защитной юбкой (H). (Scientific American, 5 марта 1870 г.)

Рисунок 36.— Интерьер тоннеля Бича, показывающий чугунную обделку на изогнутом участке и пассажирский вагон с пневматическим приводом. Вид из зала ожидания. (Scientific American, 5 марта 1870 г.)

Увеличенные версии щита Бича использовались в нескольких тоннелях на Среднем Западе в начале 1870-х годов, но с тех пор и до 1886 года метод щитовой проходки по неясным причинам снова вступил в период забвения, не найдя применения по обе стороны Атлантики, несмотря на практически безоговорочное доказательство своей эффективности в руках Грейтхеда и Бича. Об этой работе осталось мало точной информации. Система пневматического транспорта Бича подробно описана в хорошо иллюстрированной брошюре, изданной им в январе 1868 года, в которой показана модель Американского института, а также описаны многие планируемые системы пневматической тяги, а также подземного и подводного тоннелестроения. Бич снова (предположительно) является автором единственного современного отчета о Бродвейском тоннеле, который появился в Scientific American после его открытия в начале 1870 года. В него включены хорошие виды тоннеля и вагона, щита в работе и, что наиболее важно, вид вертикального разреза через щит (рис. 35).

Интересно отметить, что оптические изыскания для поддержания курса, по-видимому, не использовались. В статье иллюстрировалось и описывалось ежедневное забивание ночью шарнирного железного стержня сквозь потолок тоннеля на улицу, двадцатью с лишним футами выше, для «проверки положения».

ПЕРВЫЙ ТОННЕЛЬ ПОД РЕКОЙ ГАДЗОН

Несмотря на окончательный успех Темского тоннеля Брюнеля в 1843 году, щит в том случае обеспечивал лишь умеренно надежную защиту из-за текучести грунта, через который велась проходка, и его склонности проникать в выработки через малейшее отверстие в защите щита. Говорят, что английский врач, проводивший физиологические исследования влияния высокого воздушного давления внутри водолазных колоколов на рабочих, рекомендовал Брюнелю в 1828 году ввести в тоннель атмосферу сжатого воздуха, чтобы вытеснить воду и поддержать рабочий забой.

Этот план был впервые официально описан сэром Томасом Кокрейном (1775–1860) в британском патенте 1830 года. Зная о проблемах Брюнеля, он предложил систему проходки шахтных стволов, горных выработок и тоннелей в водоносных материалах путем заполнения выработанного пространства воздухом под давлением, достаточно превышающим атмосферное, чтобы предотвратить проникновение воды и поддержать грунт. В этом описании, а также в описании шлюзов для прохода людей и материалов между атмосферой и зоной под давлением Кокрейн полностью изложил основные черты пневматической проходки в том виде, в каком они развивались с тех пор.

Рисунок 37.— Гигантский нагнетатель типа Рутс с двумя долями, используемый для движения вагона.

Рисунок 38.— Ночная проверка выравнивания Бродвейского тоннеля путем забивания шарнирного стержня до уровня улицы. (Scientific American, 5 марта 1870 г.)

В 1839 году французский инженер впервые применил эту систему при проходке шахтного ствола через водоносный слой. С тех пор проходка стволов, а несколько позже и строительство фундаментов быков мостов пневматическим методом стали почти обыденной инженерной практикой в Европе и Америке. Однако лишь в 1879 году система была опробована в тоннельных работах, причем, как и в случае со щитом десятью годами ранее, практически одновременно здесь и за рубежом. Первым применением стал небольшой речной тоннель в Антверпене высотой всего 5 футов. Этот проект был успешно завершен, опираясь исключительно на сжатый воздух для поддержки грунта, без использования щита. Значение этой работы нельзя назвать большим из-за ее скромного масштаба.

В 1871 году ДеВитт К. Хаскин (1822–1900), строитель шахт и железных дорог с западного побережья, заинтересовался пневматическими кессонами, которые тогда использовались для устройства фундаментов речных быков моста Идза через Миссисипи в Сент-Луисе. Очевидно, находясь в полном неведении относительно патента Кокрейна, он разработал аналогичную систему для проходки тоннелей в водоносных средах и в 1873 году предложил построить тоннель через ил под Гадзоном для организации железнодорожного сообщения между Нью-Джерси и Нью-Йорк-Сити.

Рисунок 39.— Пневматический тоннель Хаскина под рекой Гадзон, 1880 г. В машинном отделении слева вверху находились механизмы для подъема, выработки электроэнергии для освещения и компрессии воздуха. Шлюз виден в стене кирпичной шахты. Модель Музея истории и технологии в масштабе 0,3" (Фото Smithsonian 49260.)

Рисунок 40.— Художественное представление спасения шахтеров, убегающих в шлюз во время прорыва в тоннеле Хаскина.

Трудно было бы вообразить место, которое еще больше нуждалось в такой связи. Все линии с юга заканчивались вдоль западного берега реки, и колоссальный трафик — автомобили, грузы и пассажиры — перевозился на остров Манхэттен паромами и баржами с ошеломляющими неудобствами и огромными затратами. Строительство моста было и остается практически исключенным не только из-за ширины переправы, но и из-за равнинности обоих берегов. Для обеспечения достаточного навигационного просвета (без разводного пролета) потребовались бы непрактично длинные подходы для получения допустимо пологого уклона.

Хаскин сформировал тоннельную компанию и начал работы с проходки шахтного ствола в Хобокене на стороне Нью-Джерси. Через месяц работы были остановлены из-за судебного запрета со стороны, как ни странно, Делавэр-Лакаваннской железной дороги, опасавшейся за свои огромные инвестиции в терминальные и морские сооружения. Лишь в ноябре 1879 года запрет был снят и работы возобновились. Ствол был завершен, и в одной из стен был размещен шлюз, от которого должен был вестись собственно тоннель. План Хаскина заключался в том, чтобы не использовать щит, полагаясь исключительно на давление сжатого воздух для поддержания забоев и предотвращения проникновения воды. Воздух был подан в конце декабря, и началась первая крупномасштабная операция по пневматическому тоннелестроению. Сначала был предпринят один 26-футовый двухпутный ствол, но рабочий забой такого диаметра оказался неуправляемым, и его заменили двумя овальными трубами высотой 18 футов и шириной 16 футов каждая, рассчитанными на один путь. Работа шла с разумной легкостью, учитывая отсутствие прецедентов. Временный вход был сформирован из колец листового железа от шлюза до уровня подошвы тоннеля, в точке которой началась постоянная работа над северной трубой. Непосредственно позади выемки в забое монтировалась обделка из тонких листов котельного железа, служившая опалубкой для последовавшей за ней 2-футовой постоянной кирпичной обделки. Три стадии показаны на модели примерно в их правильном прогрессивном соотношении. Показано, как тоннель проходит под старой деревянной ряжевой перемычкой, используемой для стабилизации береговой линии.

Ил речного дна имел консистенцию шпатлевки и при хороших условиях образовывал надежный барьер между выработкой и рекой наверху. Он легко разрабатывался, а для удаления смешивался с водой и выдувался через трубку в шахту за счет более высокого давления в тоннеле. Около половины оставлялось в стволе для удаления позже. Базовая схема была работоспособной, но в процессе работы требовалась чрезвычайная точность в регулировании давления воздуха в рабочей зоне. [5] Вскоре выяснилось, что существует разница в 11 фунтов на квадратный дюйм между давлением воды в верхней и нижней частях рабочего забоя из-за 22-футовой высоты необделанного проема. Таким образом, поддерживать идеальный пневматический баланс внешнего давления по всему забою было невозможно. Приходилось находить среднее значение, в результате чего некоторое количество воды поступало снизу забоя, где давление воды было наибольшим, а некоторое количество воздуха выходило сверху, где давление воды было ниже давления воздуха. Требовалось постоянное внимание: несколько человек занимались исключительно наблюдением за поведением утечек и регулировали давление по мере изменения плотности грунта по ходу продвижения. Воздух подавался несколькими паровыми компрессорами на поверхности.

Шлюз позволял людям и припасам перемещаться туда и обратно между атмосферой и рабочей зоной без нарушения перепада давлений. Этот принцип демонстрируется на движущейся модели, встроенной в главную модель слева от шахты (рис. 39). Изменение давления внутри шлюзовой камеры для соответствия атмосфере или зоне под давлением, в зависимости от направления прохода, четко показано с помощью упрощенных клапанов и манометров, а также использования света разной плотности цвета. В тоннеле Хаскина шахтеров проводили через шлюз за 5–10 минут, чтобы избежать слишком резкого физиологического изменения.

Несмотря на осторожность, в июле 1880 года произошел прорыв из-за утечки воздуха не у забоя, а вокруг временного входа. Одна дверь шлюза заклинила, и двадцать человек утонули, что привело к расследованию, вызвавшему большую часть того недоверия, с которым инженерное сообщество относилось к Хаскину. Его способности и квалификация подверглись жесточайшим нападкам в технической прессе и с ее стороны. Имеются некоторые указания на то, что, хотя проект начинался с коллективом компетентных инженеров, они были оттолкнуты Хаскином в ходе работы, и по меньшей мере один из них вышел из проекта. Замечания Хаскина в свою защиту показывают, что некоторая часть критики была, несомненно, оправданной. И все же, несмотря на такую реакцию, фундаментальное достоинство метода пневматической проходки было продемонстрировано Хаскином и получило немедленное признание и свободное одобрение. В то же время стало очевидно, однако, что один лишь воздух не обеспечивает достаточно надежной поддержки для тоннельных работ большой площади в неустойчивом грунте, и это остается единственной крупной работой по подводному тоннелестроению, пройденной только с помощью воздуха.

Рисунок 41.— Расположение тоннеля под рекой Гадзон. (Leslie's Weekly, 1879 г.)

После аварии работы под руководством Хаскина продолжались до 1882 года, когда закончились средства. Было пройдено около 1600 футов северной трубы и 600 футов южной. Грейтхед возобновил операции со щитом для британской компании в 1889 году, но истощение средств снова привело к остановке в 1891 году. Тоннель был окончательно завершен в 1904 году и теперь используется как часть системы скоростного транзита Гудзона и Манхэттена, так и не предоставив искомый железнодорожный путь. Прекрасным документом по хаскинскому этапу работ является книга С. Д. В. Берра «Тоннелестроение под рекой Гадзон», изданная в 1885 году. Она полностью основана на материалах из первых рук и содержит чертежи большей части работ, включая вспомогательные аппараты. Интересно отметить, что в ней использовались электрическое освещение (дуговые, а не лампа накаливания) и телефоны, что, несомненно, было первым применением того и другого на тоннельных работах.

Рисунок 42.— Сент-Клерский тоннель. Вид передней части щита, показывающий метод выемки в прочных пластах. Использовалось электрическое освещение лампами накаливания. 1889–1890 гг. Модель Музея истории и технологии в масштабе 1" (Фото Smithsonian 49260-D.)

СЕНТ-КЛЕРСКИЙ ТОННЕЛЬ

Финальная модель серии мягких грунтов отражает, как и модель тоннеля Хусак для проходки твердых пород, окончательный выход в современный период. Хотя Сент-Клерский тоннель был завершен более 70 лет назад, он по своему методу строительства олицетворяет основные процедуры подводных работ в нынешние дни. Темский тоннель Брюнеля и усилия Хаскина под Гадзоном наглядно показали, что сами по себе и щитовая, и пневматическая системы проходки через текучие грунты имеют практические недостатки для тоннелей большой площади. Обратите внимание, что самые ранние успешные работы каждым из методов имели очень малую площадь, благодаря чему влияние неблагоприятных условий было значительно уменьшено.

Первым человеком, который осознал и воспользовался преимуществами, получаемыми от объединения этих двух систем, вполне закономерно стал Грейтхед. Хотя он прогнозировал этот метод ранее при проходке подземной Сити-энд-Саут-Лондонской железной дороги в 1886 году, он впервые свел вместе три фундаментальных элемента, необходимых для практического тоннелестроения в мягких водоносных грунтах: поддержку забоя сжатым воздухом во время строительства, подвижный щит и постоянную чугунную обделку. Этот союз действительно оказался счастливым: ограничения каждой системы практически идеально перекрывались качествами остальных.

Условия, царившие в 1882 году на терминале Великого трансконтинентального железнодорожного сообщения в Сарнии (Онтарио), как операционные, так и физические, были почти точно такими же, как те, что побудили предпринять строительство тоннеля под рекой Гадзон. Интенсивный трафик на этом жизненно важном американо-кандиском железнодорожном узле неудобно переправлялся паромами через широкую реку Сент-Клер, а состояние берегов и реки исключало строительство моста. В том же году железная дорога спроектировала тоннель — в то самое время, когда невзгоды Хаскина были в самом разгаре. Возможно, из-за этого отсутствия прецедентов для работы такого масштаба ничего не было предпринято немедленно. В 1884 году железная дорога организовала тоннельную компанию; в 1886 году были проведены испытательные бурения речного дна и начаты небольшие разведочные выработки с обоих берегов обычными методами шахтной крепи. Встреченные природный газ, плывун и вода вскоре остановили работу.

Рисунок 43.— Вид сзади на проходческий щит Сент-Клэр, показывающий монтажную стрелу, устанавливающую сегмент чугунной тюбинговой обделки. Три движения стрелы — осевое, радиальное и вращательное — приводились в движение вручную. (Фото Смитсоновского института 49260-C.)

Именно в это время президент железной дороги посетил строительные работы Грейтхеда на линиях Сити и Южного Лондона. Очевидный ответ на проблему Сент-Клэр крылся в успешном осуществлении этого проекта метрополитена. Джозеф Хобсон, главный инженер компании Grand Trunk и туннельного проекта, при проектировании щита, как говорят, искал чертежи щитов, использовавшихся при строительстве подземных дорог на Бродвее и под Тауэром в 1868–1869 годах, но, не сумев их отыскать, в некоторой степени полагался на небольшие чертежи из книги Дринкера. Не существует никакого объяснения тому, почему у него не было чертежей щита линий Сити и Южного Лондона, который использовался в тот момент, если не принимать во внимание довольно маловероятную возможность того, что Грейтхед сохранял его конструкцию в секрете.

Рисунок 44.— Открытие Сент-Клэрского туннеля, 1891 г. (Фото любезно предоставлено Библиотекой Детройта, исторический архив Бертона.)

Щит Хобсона следовал конструкции щита Грейтхеда так же точно, как и любой другой, имея диафрагму с закрывающимися дверями, однако в нем также использовалась модификация заостренных горизонтальных полок Бича. Тем не менее они функционировали скорее как рабочие площадки, а не как опоры для грунта. Машина имела диаметр 21 1/2 фута, что являлось беспрецедентным размером и почти вдвое превышало диаметр современного ей щита Грейтхеда. Она приводилась в движение 24 гидравлическими домкратами. На протяжении всего предварительного рассмотрения проекта наблюдалось ярко выраженное чувство осторожности, граничащее с тем, что казалось почти полным отсутствием уверенности в успехе. Начало работ из вертикальных шахт планировалось таким образом, чтобы в случае неудачи самого туннеля не потребовалось бы затрат на подходные работы. В апреле 1888 года шахты были заложены вблизи обоих берегов реки, но до достижения надлежащей глубины практически жидкая глина и ил потекли вверх быстрее, чем их успевали вынимать, и этот план был заброшен. После этого второго неблагоприятного старта были прорезаны длинные открытые подходные выемки, и работы наконец начались. Порталы были установлены в выемках, на расстоянии нескольких тысяч футов от каждого берега, и там началось непосредственное сооружение туннеля. Участки под берегами прокладывались без применения сжатого воздуха. Когда были достигнуты берега, в проемах возвели кирпичные перемычки со шлюзовыми камерами, и участок под рекой протяженностью около 3710 футов был пройден под давлением воздуха на 10–28 фунтов выше атмосферного. На большей части пути глина была плотной, и наблюдалась лишь незначительная утечка воздуха. Выяснилось, что лошади не могут выжить в сжатом воздухе, поэтому под рекой использовали мулов.

В плотной глине выемка грунта производилась на несколько футов впереди щита, как показано на модели (рис. 42). На забое работало около двенадцати шахтеров. Однако в определенных пластах встречавшаяся глина была настолько жидкой, что щит можно было просто продвигать вперед с помощью домкратов, заставляя грунт втекать через дверные проемы без выемки. После каждого продвижения домкраты втягивались обратно и возводилось кольцо сегментов чугунной обделки, как и в туннеле под Тауэром. Здесь впервые для установки сегментов, весивших около полутонны, была использована «монтажная стрела». Во всех отношениях работы продвигались с поразительной легкостью и при отсутствии эксплуатационных трудностей. Учитывая большую площадь сечения, ни один подводный туннель никогда не прокладывался с такой скоростью. Среднемесячный прогресс для американского и канадского забоев в сумме составлял 455 футов, а при максимальной эффективности в течение 24-часового дня в каждом забое можно было устанавливать 10 колец, то есть на длину 15,3 фута. 6000 футов туннеля были пройдены всего за год; два щита встретились лицом к лицу в августе 1890 года.

Переход завершился полностью. За работами пристально следовали технические журналы, и таким образом отчеты об их успешном завершении были доведены до сведения всей инженерно-строительной общественности. Будучи первым крупным подводным туннелем, завершенным в Америке, и первым в мире туннелем такого размера, который был способен пропускать полноразмерное железнодорожное движение, Сент-Клэрский туннель послужил развеиванию сомнений, окружавших подобные работы, и заложил основу для метода туннелестроения, который с тех пор изменился лишь в деталях.

Из восьми моделей только эта была построена под непосредственным руководством подлинных документов. В распоряжении Канадских национальных железных дорог находятся чертежи не только всех элементов щита и обделки, но и значительной части вспомогательного оборудования, применявшегося при строительстве. Такие материалы редко доходят до наших дней, и в данном случае это произошло лишь благодаря дальновидности железнодорожной компании, которая во избежание выплаты высокой нормы прибыли частному подрядчику в качестве компенсации за сопряженные с этим риски и неопределенность взяла подряд на себя и, следовательно, сохранила всю оригинальную чертежную документацию.

Хотя в настоящей работе инженерное искусство создания туннелей было всесторонне освещено с исторической точки зрения, полезно также задуматься о том, что достигнутые в туннелестроении успехи не устранили заметным образом элементы неопределенности, а лишь предоставили более надежные и эффективные средства противодействия их силам. По-прежнему предстоит сталкиваться с неожиданностями в виде скрытых потоков, геологических разломов, сдвигов пластов, неустойчивых пород и зон экстремального давления и температур.

БИБЛИОГРАФИЯ

Агрикола, Георгий. De re Metallica. [Англ. пер. Г. К. и Л. Х. Гувер (The Mining Magazine, Лондон, 1912).] Базель: Фробен, 1556.

Бич, Альфред Эли. Пневматическая почта. Нью-Йорк: The American News Company, 1868.

Бимиш, Ричард. Мемуары о жизни сэра Марка Изамбарда Брюнеля. Лондон: Longmans, Green, Longmans and Roberts, 1862.

Бурр, С. Д. В. Прокладка туннелей под рекой Гудзон. Нью-Йорк: John Wiley and Sons, 1885.

Коппертуэйт, Уильям Чарльз. Туннельные щиты и использование сжатого воздуха при подводных работах. Нью-Йорк: D. Van Nostrand Company, 1906.

Дринкер, Генри Стерджесс. Туннелестроение, взрывчатые составы и буровые станки. Нью-Йорк: John Wiley and Sons, 1878.

Латроб, Бенджамин Х. Отчет о туннеле Хусак (Балтимор, 1 октября 1862 г.). С. 125–139, прил. 2, в кн.: Отчет комиссаров по железной дороге Трой — Гринфилд и туннелю Хусак. Бостон, 1863.

Ло, Генри. Мемуары о Темзском туннеле. Квартальные статьи по инженерному делу Уила (Лондон, 1845–1846), т. 3, с. 1–25 и т. 5, с. 1–86.

Пневматический туннель под Бродвеем, Нью-Йорк. Scientific American (5 марта 1870 г.), с. 154–156.

Отчет комиссаров по железной дороге Трой — Гринфилд и туннелю Хусак его превосходительству губернатору и достопочтенному исполнительному совету штата Массачусетс, 28 февраля 1863 г. Бостон, 1863.

Сторроу, Чарльз С. Отчет о европейских туннелях (Бостон, 28 ноября 1862 г.). С. 5–122, прил. 1, в кн.: Отчет комиссаров по железной дороге Трой — Гринфилд и туннелю Хусак…. Бостон, 1863.

Сент-Клэрский туннель. Engineering News (серия статей с 4 октября по 27 декабря 1890 г.).

СНОСКИ

[1] Существуют два важных второстепенных метода прокладки подземных и подводных путей, ни один из которых не является подлинным методом туннелестроения. Один из них, имеющий древнее происхождение и применяемый в основном при строительстве неглубоких подземных дорог и коммуникационных тоннелей, представляет собой систему «открытого котлована» (cut and cover), при которой вырывается открытая траншея, а затем перекрывается сверху. В результате получается, по сути, туннель. Концепция другого метода была выдвинута в начале XIX века, но на практике применялась лишь в последние годы. Это «траншейный» метод, представляющий собой своего рода подводный эквивалент метода открытого котлована. В дне водоема выдрапливается траншея, в которую непрерывным рядам опускаются сборные секции труб большого диаметра. Затем стыки герметизируются водолазами, траншея над трубой засыпается грунтом, концы выводятся к порталам на суше, вода откачивается, и в результате образуется подземный проход. Мост-туннель через Чесапикский залив (1960–1964 гг.) является недавней крупной работой такого характера.

[2] В 1952 году по этому чертежу была создана успешная машина с твердосплавными роликами на вращающейся режущей головке для разрушения породы. Эта идея в своей основе здравая и имеет в определенных ситуациях преимущества перед традиционными системами бурения и взрывных работ.

[3] В 1807 году известный корнишский инженер Тревитик начал проходку небольшой крепежной штольни под Темзой размером 5 на 3 фута в качестве разведочного хода для более крупного транспортного туннеля. Из-за небольшой площади забоя он смог успешно продвинуться примерно на 1000 футов, но затем река прорвалась внутрь и остановила работы. Шахтные туннели также доходили до Ирландского моря и различных рек в угольных регионах Ньюкасла, но они находились настолько глубоко под поверхностью, что залегали в абсолютно монолитном грунте, и их едва ли можно считать подводными выработками.

[4] В отличие от туннеля Брюнеля, этот прокладывался с обоих концов одновременно, благодаря чему общий суммарный прогресс составлял 3 фута за смену, а не 18 дюймов. При идеальных условиях каждый щит мог обеспечивать максимальную скорость продвижения 9 футов в день.

[5] В идеале давление воздуха в рабочей зоне туннеля, сооружаемого с применением сжатого воздуха, должно точно компенсировать гидростатический напор внешней воды, который является функцией ее общей высоты над проемом. Если давление воздуха недостаточно, вода, разумеется, начнет поступать внутрь, а если оно очень низкое, возникает опасность полного обрушения неподкрепленных участков грунта. Если же давление воздуха слишком велико, оно превзойдет давление воды, и воздух пробьет себе путь наружу сквозь грунт через увеличивающиеся отверстия, пока весь внезапно не вырвется наружу в результате «прорыва» (blowout). После исчезновения сжатой атмосферы вода получает возможность хлынуть через то же отверстие, затопляя выработки.

Статья 41 — Примечание переписчика

Все очевидные опечатки исправлены. Несоответствия в форматировании и правописание приведены к стандарту. Абзацы, разделенные иллюстрациями, соединены заново.

Транскрипция текста на рисунке 22. Текст переписан с небольшими изменениями в части описания рисунка.

ОТКРЫТО ДЛЯ ПУБЛИКИ ЕЖЕДНЕВНО (кроме воскресений) с семи часов утра и до восьми часов вечера,

ТЕМЗСКИЙ ТУННЕЛЬ.

На рис. 1 показан поперечный разрез Темзы, а под ним — продольный разрез туннеля в том виде, в каком он будет по завершении строительства; с подъемами на уклонах, в которых они будут отделаны.

На рис. 2 показаны два арочных входа в туннель из шахты.

На рис. 3 изображен железный щит, и показан рабочий в каждом из отсеков.

Вход в туннель находится рядом с церковью Ротерхит и почти напротив Лондонских доков. Ближайшая пристань со стороны реки — Черч-Стейрс. Гринвичские и детфордские дилижансы, следующие по нижней дороге, отправляются каждый час от Чаринг-Кросс и Грейсчерч-стрит и проходят в непосредственной близости от строительных работ в Ротерхите.

Книги, касающиеся туннеля, можно приобрести на месте работ.

Публика может осматривать туннель ежедневно (кроме воскресений) с семи часов утра до восьми часов вечера за плату в один шиллинг с человека.

Крайний северный конец туннеля в настоящее время защищен прочной стеной, но посетители обнаружат сухой, теплый и посыпанный гравием променад почти до самого центра реки, блестяще освещенный масляным газом.

Вход осуществляется с Ротерхит-стрит по безопасной, удобной и пологой лестнице.

Г. Тэп и сын, печатники, Тауэр-Хилл, Лондон.

Материалы Музея истории и технологии. Статья 42. «Пионер»: легкий пассажирский паровоз 1851 года в Музее истории и технологии

Джон Х. Уайт

THE CUMBERLAND VALLEY RAILROAD 244

SERVICE HISTORY OF THE “PIONEER” 249

MECHANICAL DESCRIPTION OF THE “PIONEER” 251

FOOTNOTES

INDEX

Рисунок 1.— Паровоз «Пионер», построенный в 1851 году, изображен здесь отремонтированным и выставленным в Музее истории и технологии, 1964 г. В 1960 году паровоз был передан Смитсоновскому институту Пенсильванской железной дорогой через Джона С. Фэера-младшего. (Фото Смитсоновского института 63344B.)

Джон Х. Уайт

«ПИОНЕР»: ЛЕГКИЙ ПАССАЖИРСКИЙ ПАРОВОЗ 1851 года в Музее истории и технологии

В середине XIX века возник возобновленный интерес к легким паровозам с одной движущей осью, которые доказывали свою чрезвычайную эффективность на пассажирских перевозках. Эти локомотивы строились ограниченными сериями практически каждым известным производителем, и среди немногих сохранившихся находится 6-осный «Пионер», выставленный в Музее истории и технологии Смитсоновского института. Этот паровоз является подлинным представителем легкого пассажирского локомотива 1851 года и исторической реликвией середины XIX столетия.

Автор: Джон Х. Уайт — младший куратор отдела транспорта в Музее истории и технологии Смитсоновского института.

Паровоз «Пионер» представляет собой необычный локомотив и при первом осмотре может показаться непригодным для работы на американской железной дороге 1850-х годов. У этого локомотива всего одна пара движущих колес и нет бегунковой тележки — компоновка, которая сильно отличает его от чрезвычайно успешных стандартных 8-осных машин этого периода. Все шесть колес «Пионера» жестко закреплены на раме. Он имеет лишь половинный размер 8-осной машины 1851 года и примерно такой же размер, как паровоз типа 4—2—0, столь распространенный в этой стране примерно на 20 лет раньше. По своей общей компоновке он напоминает жесткий английский паровоз, который за годы до этого оказался непригодным для использования на дорогах США.

Эти возражения кажутся более значительными, чем есть на самом деле, поскольку «Пионер» и другие паровозы той же конструкции продемонстрировали выдающийся успех при использовании по прямому назначению — для легких пассажирских перевозок. Жесткая колесная база «Пионера» не создает проблем, так как при сравнении с базой 8-осной машины она оказывается примерно на четыре фута короче; а его малый размер не является проблемой, если учесть, что он не предназначался для тяжелой работы. Рисунок 2 представляет собой схематическое сравнение «Пионера» и стандартного 8-осного локомотива.

Поскольку свою эксплуатационную жизнь «Пионер» провел на Камберлендской долине железной дороге, для понимания истории службы этого локомотива необходим краткий рассказ о данной линии.

Выставки паровоза «Пионер»

«Пионер» является исторической реликвией с 1901 года. Осенью того года на локомотиве были проведены мелкие ремонтные работы, чтобы его можно было использовать в праздновании полуторавекового юбилея Карлайла, штат Пенсильвания. 22 октября 1901 года паровоз был готов к работе, но при приближении к Карлайлу у него лопнула медная дымогарная труба. Топку потушили, и «Пионер» был притолкал в город другим паровозом. В XX веке «Пионер» экспонировался на Выставке в честь столетия покупки Луизианы в Сент-Луисе, штат Миссури, в 1904 году, и на полувековом юбилее в Уилинг, штат Западная Вирджиния, в 1913 году. В 1927 году он присоединился ко многим другим историческим паровозам на «Ярмарке железного коня» Железной дороги Балтимор — Огайо, посвященной первому столетию этой компании. Примерно с 1913 по 1925 год «Пионер» также неоднократно появлялся на Фестивале цветения яблонь в Винчестере, штат Вирджиния. В 1933–1934 годах он экспонировался на Всемирной выставке в Чикаго, а в 1948 году — на Железнодорожной выставке в том же городе. В период с 1934 по март 1947 года он выставлялся в Институте Франклина в Филадельфии, штат Пенсильвания.

Камберлендская долина железная дорога

Камберлендская долина железная дорога (C.V.R.R.) была учреждена 2 апреля 1831 года для соединения рек Саскуэханна и Потомак посредством железной дороги, проходящей через Камберлендскую долину на юге центральной части Пенсильвании. Камберлендская долина с ее богатыми сельскохозяйственными угодьями и залежами железной руды представляла собой естественный маршрутизатор север-юг, издавна использовавшийся в качестве волока между этими двумя реками. Строительство началось в 1836 году, и благодаря ровному рельефу долины к 16 ноября 1837 года было проложено около 52 миль пути между Гаррисбергом и Чемберсбургом. В 1860 году через Франклинскую железную дорогу линия была продлена до Хагерстауна, штат Мэриленд. Лишь в 1871 году Камберлендская долина железная дорога достигла своей проектной южной конечной точки — реки Потомак, продлив путь до Пауэллс-Бенд, штат Мэриленд. В 1890 году линия вошла в Винчестер, штат Вирджиния, что увеличило протяженность путей Камберлендской долины железной дороги примерно до 165 миль. Дорога, которая в 1859 году установила связи с Пенсильванской железной дорогой, в 1919 году была объединена с этой компанией.

К 1849 году Камберлендская долина железная дорога находилась в плачевном состоянии: рельсы со стальной накладкой износились, и требовались новые паровозы. Капитан Дэниел Тайлер был нанят для руководства реконструкцией линии с переходом на Т-образный рельс, пологие уклоны и кривые. Тайлер рекомендовал назначить своего молодого друга Альбу Ф. Смита ответственным за модернизацию и приобретение нового подвижного состава. Смит рекомендовал Совету управляющих железной дороги 25 июня 1851 года, что «для пассажирских перевозок могут быть задействованы гораздо более легкие паровозы, чем те, что используются в настоящее время, и тем самым достигается большая экономия как в отношении топлива, так и в ремонте путей…» [1]. Смит вполне мог продолжить объяснение того, что дорога эксплуатирует 3- и 4-вагонные пассажирские поезда с паровозом весом около 20 тонн; общий вес составлял около 75 тонн, что равнялось неэкономичному мертвому весу в 1200 фунтов на пассажира. Поскольку скорость не являлась важным фактором (30 миль/ч считались хорошим средством), использование более легких паровозов улучшило бы соотношение мертвого веса к пассажиру и не привело бы к замедлению расписания.

Совет управляющих согласился с рекомендациями Смита и поручил ему «…осмотреть два паровоза, недавно построенных миссиром Вилмаром и находящихся ныне в [охране?] капитана Тайлера в Норвиче, и если, по его суждению, они соответствуют нашим нуждам… отправить их на дорогу» [2]. Смит осмотрел паровозы вскоре после принятия этой резолюции, поскольку они были на дороге к тому моменту, когда он представил следующий отчет [3] Совету 24 сентября 1851 года:

В соответствии с резолюцией, принятой на последнем заседании вашего органа относительно малых паровозов, построенных мистером Вилмаром, я направился в Норвич, чтобы испытать их мощность, пригодность или соответствие пассажирским перевозкам нашей дороги — и после столь тщательного испытания, какое допускали обстоятельства (поскольку оно проводилось на чужой, а не на нашей дороге), я убедился, что при некоторых необходимых улучшениях, которые не потребуют больших затрат (и в настоящее время производятся в нашей мастерской), паровозы будут выполнять работу нашей дороги не только удовлетворительным образом с точки зрения скорости и надежности, но с большей конечной экономией расходов, чем практиковалось ранее в этой стране.

Рисунок 2. — Схематическое сравнение паровоза «Пионер» (заштрихованный рисунок) с паровозом «Колумбия», стандартным 8-осным двигателем 1851 года. (Рисунок Дж. Х. Уайта.)

«Колумбия» Железная дорога реки Гудзон Машиностроительный завод Лоуэлла, 1852 г. Вес 27 1/2 тонн (только паровоз) Цилиндры 16 1/2 x 22 дюйма Диаметр колес 84 дюйма

Pioneer

Cumberland Valley Railroad

Seth Wilmarth, 1851

121/2 tons

81/2 x 14 inches

54 inches

После проведения вышеупомянутого испытания паровозов я изложил вашему достопочтенному президенту результат испытания вместе с моим мнением об их способности возить наши пассажирские поезда с требуемой скоростью, которое было решительно в пользу возможностей паровозов. Соответственно, он согласился, чтобы паровозы были немедленно отправлены на дорогу в соответствии с Резолюцией вашего Совета. Я незамедлительно распорядился отправить паровозы на самых выгодных условиях. Они прибыли на нашу дорогу в целости и сохранности в том состоянии, в котором были отгружены. Один из паровозов был поставлен на дорогу и, полагаю, работал таким образом, чтобы убедить всех, кто способен судить о его способности справляться с делом — хотя максимальная нагрузка паровозов не выполнялась из-за некоторых первоначальных дефектов, которые в настоящее время устраняются, как я заявлял ранее.

В течение десяти дней паровоз сможет регулярно ходить с поездом на дороге, где я смогу правильно оценить их достоинства.

Во время испытания малого паровоза в Норвиче произошла авария, причинившая ущерб примерно на 300 долларов, в каковой ситуации паровоз прибыл сюда и в настоящее время ремонтируется — стоимость ремонта будет представлена вашему Совету впоследствии. Что касается вины или ответственности лиц, причастных к аварии, а также вопроса об ответственности за ремонт — это вопросы на ваше усмотрение. Поэтому я оставляю этот вопрос до дальнейшего требования.

Расходы, неизбежно понесенные в ходе испытания паровозов, а также расходы по их транспортировке не включены в представленную здесь ведомость, общая сумма которых, вероятно, не превысит 400,00 долларов.

Эти два локомотива стали паровозами Камберлендской долины железной дороги «Пионер» (номер 13) и «Дженни Линд» (номер 14). Хотя Смит отмечает, что один из паровозов был поврежден во время инспекционных испытаний, Джозеф Винтерс, сотрудник Камберлендской долины, который утверждал, что сопровождал паровоз по пути в Чемберсбург во время их доставки, позже вспоминал, что оба паровоза были повреждены при транспортировке. [4] По словам Винтерса, поезд врезался в хвост «Дженни Линд», повредив как ее, так и «Пионер», причем авария произошла недалеко от Мидлтауна, штат Пенсильвания. «Дженни Линд» отремонтировали в Гаррисберге, а «Пионер», получивший менее серьезные повреждения, отвезли на ремонт в главные мастерские дороги Камберлендской долины в Чемберсбурге.

Рисунок 3.— «Пионер», около 1901 г., с изображением ящика для песка и большого лобового фонаря. Обратите внимание на фонарь на крыше будкой машиниста, используемый ныне в качестве головного света. (Фото Смитсоновского института 49272.)

Хотя остается мало сомнений в том, что эти локомотивы строились не по прямому заказу Камберлендской долины железной дороги, статья [5], появившаяся в журнале Railroad Advocate в 1855 году, приписывает их конструкцию Смиту. В статье рассказывается о паровозе типа 2—2—4, построенном для Мейконской и Западной железной дороги, и, в частности, говорится:

Этот паровоз спроектирован и построен в самых общих чертах на основе идей, воплощенных в некоторых небольших танковых паровозах, спроектированных А. Ф. Смитом, эсквайром, для дороги Камберлендской долины. Мистер Смит является страстным сторонником легких паровозов, и его новаторский стиль и пропорции локомотивов, построенных для него несколько лет назад Сетом Вилмаром в Бостоне, известны некоторым из наших читателей. Не зная всех обстоятельств, при которых эти паровозы работают на дороге Камберлендской долины, мы не рискнем повторять все, что слышали об их характеристиках; достаточно сказать, что они, как утверждают, делают больше в пропорции к своему весу, чем любые другие паровозы, находящиеся ныне в эксплуатации.

Автор считает, что утверждение журнала Railroad Advocate об авторстве Смита в отношении конструкции «Пионера» было перепутано с его разработкой паровоза «Утилити» (рис. 6, 7). Смит разработал этот паровоз с балансирными рычагами для вождения поездов через мост C.V.R.R. в Гаррисберге. Он был построен Вилмаром в 1854 году.

Рисунок 4. — Карта Камберлендской долины железной дороги в том виде, в каком она представала в 1919 году.

Рисунок 5.— Ранняя афиша Камберлендской долины железной дороги.

Согласно утверждениям Смита и Совета управляющих, приведенным на странице 244, «Пионер» и «Дженни Линд» не были новыми при покупке у их изготовителя, Сета Вилмара. Хотя они были недавнего производства, до июня 1851 года они, судя по всему, работали на дороге в Норвиче, штат Коннектикут. Следует упомянуть, что и Смит, и Тайлер ранее были связаны с Норвичской и Вустерской железной дорогой и, вероятно, узнали об этих двух паровозах благодаря прежним связям. Не исключено, что паровозы были куплены у Вилмара дорогой Камберлендской долины, которая в предыдущие годы приобрела у Вилмара несколько других локомотивов. По крайней мере один другой новоанглийский производитель локомотивов, Taunton Locomotive Works, имел практику производства паровозов в расчете на то, что найдется покупатель; если непосредственных покупателей не появлялось, паровоз сдавался в аренду местной дороге до тех пор, пока не совершалась продажа [6].

Касательно «Дженни Линд» и «Пионера» Смит отчитался [7] перед Советом управляющих на их заседании 17 марта 1852 года:

Малые танковые паровозы, которые были приобретены в прошлом году… и о которых я говорил в прежнем отчете как о проходящих в то время некоторые необходимые усовершенствования, с тех пор прошли честные испытания на предмет своей способности водить наши пассажирские поезда и доказали, что справляются с этой задачей.

Предлагавшиеся к выполнению улучшения завершены только на одном паровозе [«Дженни Линд»], который сейчас регулярно курсирует с пассажирскими поездами — стоимость ремонта и модернизации этого локомотива (поскольку именно он случайно сломался на испытаниях) составила 476,51 доллара. Второй паровоз в настоящее время находится в мастерской, еще не готов к работе, но будет готов в скором времени.

Рисунок 6.— Паровоз «Утилити» после переделки в 8-осный локомотив, около 1863 или 1864 года. Он был приобретен Карлайлской производственной компанией в 1882 году и эксплуатировался в последний раз в 1896 году. (Фото Смитсоновского института 36716F.)

Рисунок 7.— Паровоз «Утилити», спроектированный А. Ф. Смитом и построенный Сетхом Вилмаром в 1854 году, был создан для вождения поездов через мост в Гаррисберге, шт. Пенсильвания.

Рисунок 8.— Самая ранняя известная иллюстрация «Пионера», нарисованная А. С. Хуллом, главным механиком Камберлендской долины железной дороги в 1876 году. На ней изображен локомотив в том виде, в каком он представал в 1871 году. (Предоставлено Полом Вестахеффером.)

«Пионер» и «Дженни Линд» добились в работе такого успеха, что президент дороги Фредерик Уоттс упомянул об их характеристиках в годовом отчете Камберлендской долины железной дороги за 1851 год. Уоттс заявил, что, поскольку их пассажирские поезда редко состояли более чем из багажного вагона и двух пассажирских вагонов, легкие локомотивы «…оказались превосходно приспособленными к нашему делу». Вследствие этого Камберлендская долина железная дорога в течение следующих нескольких лет приобрела еще два локомотива аналогичной конструкции. Таковыми стали паровозы «Бостон» и «Энтерпрайз», также построенные Вилмаром в 1854–1855 годах.