Мечта из стали и тумана
Человеку всегда нужен мост. Не потому, что он любит архитектуру, а потому, что ему лень объезжать. В штате Вашингтон в начале XX века эта лень была особенно острой. Чтобы добраться из Такомы на Олимпийский полуостров, нужно было либо трястись несколько часов по длиннющей дороге вокруг залива Пьюджет-Саунд, либо уповать на паром, который ходил по своему, никому не ведомому расписанию. Путь в 107 миль на автомобиле можно было сократить до жалких восьми — если бы только кто-то догадался перекинуть ниточку стали через пролив Такома-Нэрроуз. Об этом мечтали с двадцатых годов, но, как водится, мечта упиралась в банальные вещи: бюрократию и деньги. Годы ушли на споры, согласования, поиски финансирования, и вот, наконец, в конце 30-х лед тронулся.
Настал звездный час инженерии. 1 июля 1940 года семь тысяч человек собрались на берегах пролива, чтобы с благоговением взирать на чудо. И это действительно было чудо. Третий по длине подвесной мост в мире, изящная, почти невесомая лента стали длиной 1810 метров, парящая над водой на высоте 60 метров. Его называли «самым красивым мостом в мире». Он не давил своей массой, как его старшие братья в Нью-Йорке и Сан-Франциско. Он был тонким, грациозным, словно нарисованным одним росчерком пера. Мечта сбылась. Путь на полуостров был открыт.
Правда, была одна маленькая особенность. Мост жил своей жизнью. Даже при слабом ветре его центральный пролет начинал плавно ходить вверх-вниз, словно дышащая грудь спящего гиганта. Местные жители, вместо того чтобы впасть в панику, отнеслись к этому с типично американским практичным юмором. Мост тут же получил прозвище «Галопирующая Герти». Поездка по нему превратилась в аттракцион, бесплатные американские горки. Люди специально приезжали, чтобы ощутить, как палуба уходит из-под колес. Это было весело, это было необычно. А чего бояться? Инженеры заверили, что конструкция рассчитана на ураганный ветер скоростью до 190 километров в час. Да и во время строительства мост без проблем выдержал землетрясение магнитудой 6,2. Так что легкие волнообразные движения — это просто забавная особенность, признак гибкости и прочности. Четыре месяца «Герти» весело галопировала, принося радость автомобилистам и прибыль казне. Никто и не подозревал, что этот галоп — предсмертная агония.
Гордыня, экономия и один упрямый инженер
Почему же «Герти» так странно себя вела? Чтобы это понять, нужно заглянуть за кулисы ее создания, где разворачивалась драма поинтереснее любого романа — драма человеческих амбиций, тщеславия и губительной экономии.
Главным конструктором моста был Леон Моисеев, звезда мостостроения первой величины, иммигрант из Риги, сделавший головокружительную карьеру в Америке. Он был не просто инженером, он был художником, теоретиком, пророком новой эры в строительстве. Моисеев был одержим идеей «теории прогиба». Суть ее, если говорить по-простому, сводилась к тому, что массивные элементы моста — дорожное полотно и несущие кабели — сами по себе создают достаточную жесткость, чтобы противостоять ветру. А значит, можно отказаться от громоздких, уродливых и, что самое главное, дорогих ферм жесткости под полотном. Можно строить мосты легкими, изящными и дешевыми. Теория была прекрасна. С одной лишь оговоркой: изначально она разрабатывалась для бетонных арочных мостов, а не для гибких, как струна, подвесных конструкций. Но кого волнуют такие мелочи, когда на кону красота и экономия?
Несмотря на свою громкую славу, мост через Такома-Нэрроуз был первым, где Моисеев выступал в роли главного, а не консультирующего проектировщика. И он решил явить миру свой шедевр. Вместо традиционной решетчатой фермы под дорожным полотном, которая позволяла ветру проходить насквозь, он спроектировал сплошные стальные балки высотой всего 2,4 метра. Это решение и придало мосту его знаменитую утонченность, но одновременно превратило его в гигантское крыло самолета, лежащее на боку.
Был, однако, и другой человек — Кларк Элдридж, ведущий инженер проекта от штата Вашингтон. Человек старой закалки, практик, который не доверял модным теориям и предпочитал проверенные решения. Его первоначальный проект был полной противоположностью творению Моисеева. Элдридж предложил построить мост с мощной, открытой фермой жесткости высотой 7,6 метра, с шестью усиливающими скобами на опорах. Это был бы надежный, прочный, но, увы, довольно приземистый и обыденный мост. А главное — он стоил 11 миллионов долларов.
И тут на сцену вышел Моисеев и заявил, что может построить мост гораздо красивее и всего за 6,4 миллиона. Для заказчиков, которые годами выбивали финансирование, выбор был очевиден. Чтобы получить деньги, Управление мостов штата было вынуждено нанять «восточных инженеров-консультантов», то есть Моисеева. Элдриджу, скрипя зубами, пришлось строить мост по чужому, вызывавшему у него серьезные опасения проекту. Он был главным инженером на стройке, но строил он не свою мечту, а чужую, как ему казалось, роковую ошибку. Он сумел отстоять лишь одну деталь: когда подрядчики заявили, что опоры по проекту Моисеева «построить невозможно», Элдридж использовал свой собственный, первоначальный проект опор. После катастрофы эти опоры оказались единственной частью моста, которая осталась невредимой.
Последний танец «Галопирующей Герти»
Утро 7 ноября 1940 года выдалось ветреным. Не ураган, а так, обычный штормовой ветер скоростью около 65-70 километров в час. Для «Герти» это была не более чем разминка. Но в этот день все пошло не так. Привычные плавные волнообразные движения внезапно сменились чем-то новым и пугающим. Мост начал не просто раскачиваться вверх-вниз, его центральный пролет стал скручиваться вокруг своей продольной оси. Одна сторона дорожного полотна взмывала вверх, в то время как другая проваливалась вниз. Амплитуда колебаний нарастала с каждой минутой.
На мосту в тот момент находилось несколько машин. Люди в ужасе выскакивали из автомобилей, пытаясь удержаться на ногах на бешено пляшущей палубе. Некоторые падали и ползли к спасительным опорам на четвереньках, цепляясь за бордюры. Фургончик Руби Джакокс перевернулся на бок. Единственным, кто остался в машине, был Леонард Коутсворт, местный репортер. Точнее, не он сам, а его кокер-спаниель Табби, оставленный в заглохшем автомобиле. Коутсворт пытался вернуться за собакой, но мост подбрасывало так, что он не смог даже открыть дверь машины.
Примерно в 11 часов утра, после часа нарастающей агонии, раздался оглушительный скрежет рвущегося металла. Несущие кабели лопнули, словно струны. Центральная секция моста, длиной почти 200 метров, скрутилась в последний раз и с грохотом рухнула в ледяные воды пролива. Вместе с ней на дно ушел и автомобиль Коутсворта с бедным Табби внутри. Удивительно, но в этой катастрофе не погиб ни один человек.
Вскрытие показало: пациент умер от аэродинамики
Крах «самого красивого моста» стал шоком для всей Америки. Как могло случиться, что творение одного из самых уважаемых инженеров, рассчитанное на ураганный ветер, развалилось от заурядного шторма? Расследование показало, что «Герти» погубило не столько сила ветра, сколько его ритм.
Первоначально все говорили о явлении резонанса — том самом, из-за которого солдатам запрещают идти в ногу по мостам. Предполагалось, что частота порывов ветра совпала с собственной частотой колебаний моста, и тот, раскачавшись, разрушился. Однако более позднее и тщательное исследование показало, что дело было в другом, куда более сложном явлении — аэроупругом флаттере.
Сплошные балки Моисеева, в отличие от решетчатых ферм, не пропускали ветер, а заставляли его обтекать конструкцию сверху и снизу. Это создавало подъемную силу, как на крыле самолета. Но поскольку мост был гибким, эта сила заставляла его край подниматься. Поднявшись, он менял угол атаки ветра, подъемная сила сменялась прижимной, и край моста устремлялся вниз. Пролетев нижнюю точку, он снова начинал подниматься, и цикл повторялся. При определенной скорости ветра эти колебания перестали затухать, а наоборот, начали усиливать сами себя. Мост вошел в автоколебательный режим. Он больше не просто реагировал на ветер, он сам генерировал разрушительную силу, черпая энергию из равномерного воздушного потока. Он сам себя раскачал и сам себя уничтожил.
История знала по меньшей мере десять случаев обрушения подвесных мостов из-за ветра еще в XIX веке, но инженеры того времени, не понимая физики процесса, пришли к простому выводу: мосты нужно делать толще и жестче. Моисеев, в своей погоне за изяществом, экономией и подтверждением собственной теории, этот горький опыт предков попросту проигнорировал.
Уроки катастрофы
Катастрофа моста Такома-Нэрроуз имела далеко идущие последствия. Она стала самым дорогим и наглядным провалом в истории инженерного дела, но одновременно — самым ценным уроком. Карьера Леона Моисеева была разрушена. Он больше не проектировал мосты и умер несколько лет спустя, по словам его коллег, с разбитым сердцем. Кларк Элдридж, наоборот, был полностью реабилитирован.
Но главное, инженеры по всему миру поняли, что мост — это не статичная конструкция, а аэродинамический объект, и что ветер — это не просто нагрузка, а сложная, коварная стихия. Началась эра аэродинамических исследований в мостостроении. Прежде чем строить новый мост, его модель теперь часами продувают в аэродинамической трубе, изучая, как она будет вести себя при разных ветровых условиях.
Новый мост через Такома-Нэрроуз был открыт спустя десять лет, в 1950 году. Он был построен на тех самых опорах, которые спроектировал Элдридж и которые единственные пережили катастрофу. И по своей конструкции он был поразительно похож на тот самый, первоначальный, отвергнутый проект Элдриджа — с мощной решетчатой фермой высотой в 10 метров.
А что же «Галопирующая Герти»? Ее обломки так и лежат на дне пролива, превратившись в один из крупнейших в мире искусственных рифов, ставший домом для морских обитателей. В 1992 году это подводное кладбище было включено в Национальный реестр исторических мест США, чтобы защитить его от охотников за металлоломом. Мрачный памятник человеческой гордыне, который научил инженеров смирению перед силами природы.
Военачальники - Истории о полководцах разных эпох
Дела монаршие - Все могут короли, все могут короли... Про любовь, войну, горе и радость монарших особ
Исторические курьезы - Разное забавное из истории нашего шарика