Здравствуйте, уважаемые читатели!
Некоторые (не буду перечислять поимённо) мнящие себя исключительными особами, прозревшими при просмотрах видеороликов и вынужденными существовать и претерпевать тяготы неприятия от поклонников "официальной истории", судя по всему полагают, что сами-то родились они уже с усами и с бородой, не проходя процесс развития и становления от поры младенчества до взрослой жизни. По факту они сначала учились ползать, потом стоять и ходить. Это определено законами развития мира нашего. А поскольку изобретения - плод работы социума, то они также возникают, развиваются и внедряются по тем же законам.
И-за возникшего аврала, вынужденно буду пока в начале каждой статьи вывешивать следующее обращение к вышеозначенной публике
Возьмём для примера сооружение Александровской колонны. Могли бы без развившегося кораблестроительства доставить монолит из Питерлакса в Питер? А без существовавшего, почти что промышленных масштабов, производства пиломатериалов, гвоздей, болтов и прочего металла, пошедшего на блоки полиспастов, орудия каменотёсов, чертёжных инструментов и шаблонов, чугунных деталей кабестанов, да и много ещё чего, что было использовано, могли бы построить Исаакий, Казанский собор и вообще сам Питер? Ответ "да" имеется только у немогликов, откидывающих всё это в своих версиях создания объектов.
Те, кто на вещи смотрит резво, прекрасно понимают, что для каждого шага вперёд должны быть позволяющие условия и своя опора. Опора для шагов по лестнице - ступенька. Вот про эти самые ступеньки прогресса сегодня и будет перевод статьи Виктора Пикероса - доктора, инженера дорог, каналов и портов, профессора университета в области строительной техники - La ingeniería en los siglos XVII y XVIII, la revolución científica y tecnológica
Инженерное дело XVII и XVIII веков, научно-техническая революция
В XVII и XVIII веках абсолютные монархии Европы предприняли масштабную реформу коммуникаций и того, что сегодня назвали бы общественными работами. Дороги, судоходные каналы, порты, плотины и ирригационные каналы продвигались как средство улучшения торговли. А поскольку требовалась структура, способная контролировать, устанавливать иерархию и дисциплину, что усиливало роль государственного служащего на службе государства возникла квазивоенная государственная организация.
До середины XVIII века крупномасштабные строительные проекты поручались военным инженерам. Появление артиллерии и развитие укреплённых городов, в рамках так называемой осадной войны, привели к созданию в составе армий автономного рода войск, называемого Инженерным корпусом. Военная инженерия включала в себя такие задачи, как составление топографических карт, определение местоположения, проектирование и строительство дорог и мостов, а также строительство фортов и доков. Однако, для обозначения инженерных работ, проводимых в невоенных целях, в XVIII веке стал использоваться термин «гражданское строительство» или «дорожное строительство».
В XVI веке для надзора и проектирования дорожной сети Франции Генрих IV учредил Управление «Великого вождя Франции». В 1691 году Людовик XIV способствовал развитию технического корпуса «офицеры инженерного дела» (les officiers du Génie) со специальной подготовкой, особенно для строительства укреплений. Эти специалисты впоследствии были задействованы в различных гражданских областях. Вскоре стала очевидной необходимость специальной подготовки этих офицеров и корпуса военных инженеров. В 1672 году в Нанте была основана школа кораблестроения. Существовала также традиция подготовки ремесленников в религиозных школах, таких как школы, управляемые иезуитами (Дом искусств и ремесел в Тононе, 1599 год; или Руанская школа 1706 года).
При правлении Людовика XIII и Людовика XIV (параллельно с упадком Испании) Франция процветала. Самым выдающимся инженером был маршал Себастьян Ле Престр де Вобан (1633–1707), построивший вдоль границ более 300 укреплений. Хотя по этой теме он и не написал отдельной книги, его учения были опубликованы посмертно в книге «Истинный метод фортификации», которая в XVIII веке стала самым распространённым трудом такого рода.
О бастионных системах фортификации имеется подборка на канале. Например, про время появления "звёздочек"
В 1712 году важным событием стало создание Корпуса гражданских инженеров для инспекции мостов и дорог, что ознаменовало разделение гражданских и военных инженеров во Франции. В 1741 году гражданские инженеры также были назначены ответственными за торговые порты, а в 1747 году была основана школа, ответственная за подготовку этих инженеров, — École des Ponts et Chaussées (Школа мостов и дорог). Профессора этой школы, часть из которых пришли из области военной инженерии, писали трактаты и книги по механике материалов, машиностроению и гидравлике, систематизируя технические знания того времени. В течение 40 лет руководил этой школой Жан Р. Перроне* (1708–1794)
(*) По проекту Перроне в Питере было построено семь мостов через Фонтанку.
Филипп V, с приходом в Испанию Бурбонов, стремился создать инженерный корпус, как это сделал Вобан во Франции. С этой целью в 1709 году он поручил генерал-лейтенанту Хорхе Просперо де Вербуму* (Jorge Próspero de Verboom) организовать инженерный корпус. Этот период знаменует собой определённый подъём, достигший своего пика при абсолютистской политике Карла III (1759-1788). В течение XVIII века в Испании более или менее систематически велось поддержание дорожной сети, и даже прокладывались новые маршруты. Именно в этот период были заложены основы коммуникационной структуры, с шестью радиальными линиями, исходящими из Мадрида. В конце XVIII века Корпус военных инженеров отделился от группы инженеров, уже занимавшихся гражданскими работами. В 1799 году было создано Генеральное управление почт, дорог и гостиниц, а вместе с ним и Корпус гражданских инженеров Королевства. Вторым его генеральным инспектором был Агустин де Бетенкур-и-Молина (1758-1824). Остальная часть истории создания Школы гражданских инженеров и ее развития описана в предыдущей статье, где мы кратко рассмотрели предпосылки возникновения профессии.
(*) О Вербуме, как строителе "звёздных генераторов", я узнала, когда раскапывала "закопанную" Барселону, остатки которой вдруг обнаружили доблестные наши потописты :о) Тогда же, появилось желание написать о появлении и распространении инженерных учебных заведений. Про Вербума, таки, написала, а до институтов так руки и не дошли. Наконец-то и их время пришло.
(нужно бы для Барселоны отдельную подборку сделать)
В XVIII веке европейские правительства находились под властью абсолютизма. Встреча этих просвещенных деспотизмов с социально-политической философией Просвещения способствовала триумфу разума, который, в частности, бросил вызов установленному порядку и привел к независимости Соединенных Штатов (1776) и Французской революции (1789).
В XVIII веке основной геотехнической проблемой было проектирование подпорных стен, что при строительстве укреплённых городов представляло собой сложную задачу. Военные инженеры писали трактаты с эмпирическими правилами, основанными на характеристиках местности. Готье (1717) и Белидор (1729) изложили анализ предельного равновесия для объяснения силы давления на стену, хотя и с ошибочной концепцией: линия скольжения соответствовала естественному уклону. Оба инженера написали трактаты о строительных методах, которые использовались в школах.
До промышленной революции строительная деятельность практически не продвигалась вперёд: основы строительных технологий были известны, но из-за отсутствия необходимых вспомогательных средств проекты осуществлялись ценой расточительных затрат человеческих усилий. До конца XVI века единственными доступными строительными инструментами были блоки, катки, блоки и тали и т. д. Для последующего развития инженерного дела исключительным был XVII век. К концу века произошло решающее событие: человечество научилось преобразовывать тепловую энергию в механическую работу, что ранее было немыслимо. Но для этого открытия предстояло сделать множество других: необходимо было «открыть» атмосферу (Галилео, Торричелли и Вивиани) и атмосферное давление (Паскаль). : Решающее значение для последующего развития «пожарной машины», как её тогда называли, имела разработка цилиндра с подвижным поршнем - первого воздушного насоса, который в 1672 году изобрёл Отто фон Герике. Оставалось лишь перемещать поршень с помощью тепловой энергии.
В 1690 году француз Дени Папен представил конструкцию парового двигателя, состоящего из вертикального цилиндра из тонкого листового металла с подвижным поршнем внутри. Но первый пригодный для использования паровой двигатель был построен в 1711 году в Англии Томасом Ньюкоменом (Newcomen), который в целом следовал принципу Папена. Двигатель Ньюкомена был усовершенствован Джеймсом Уаттом, который в 1763 году подарил человечеству поршневой двигатель, остававшийся до появления двигателей внутреннего сгорания единственным значимым тепловым двигателем. Уатту часто частично приписывают первоначальное изобретение, наряду с Сэвери и Ньюкоменом. Во время эксперимента в 1782 году он обнаружил, что «конь пивоварни» (“caballo de cervecería”)* развивает 33 000 фут-фунтов (около 44 700 джоулей) в минуту, что равно 1 лошадиной силе. Эта эквивалентность используется и сегодня.
(*) Концепция мощности возникла в результате развития парового двигателя после Первой промышленной революции. В то время, чтобы сравнить эффективность парового двигателя с эффективностью традиционных лошадей, было введено понятие «лошадиная сила». Например, в 1702 году Томас Сэвери писал: «Двигатель, способный выполнять работу, эквивалентную работе двух лошадей одновременно, потребовал бы постоянного содержания от 10 до 12 лошадей для выполнения той же работы». Эта концепция была принята Джеймсом Уаттом. В экспериментах, проведенных в 1782 году, Уатт обнаружил, что «пивоварная лошадь» может производить 32 400 фут-фунтов (43 929 джоулей) работы в минуту. В следующем году Уатт и Мэтью Болтон стандартизировали это значение до 33 000 фут-фунтов (44 742 джоулей) в минуту, или 745,7 джоулей в секунду. Это стало старейшей единицей измерения мощности. В 1993 году Р.Д. Стивенсон и Р.Дж. Вассерсуг опубликовали в журнале Nature результаты измерений и расчетов пиковой и устойчивой мощности лошадей, отметив, что пиковая мощность за несколько секунд может достигать 14,88 лошадиных сил (11,10 киловатт), а устойчивая мощность составляет приблизительно 1 лошадиную силу (0,75 киловатт) на лошадь.
Хотя промышленная революция обычно датируется периодом между 1750 и 1850 годами, наиболее значительные изменения произошли в середине этого периода. Паровой двигатель, наряду с методом рафинирования железа, открытым Генри Кортом, обеспечил источник железа для машин и электростанций, работающих на нём. Паровозы Уатта получили широкое распространение примерно в 1750 году, а к 1825 году появились первые локомотивы, оснащённые более совершенными, лёгкими и мощными двигателями, которые вместо атмосферного пара использовали пар высокого давления. В 1804 году Ричард Тревитик первым успешно запустил паровоз на рельсах. Позже он продемонстрировал, что, если уклон не слишком крутой, гладкие колеса могут двигаться по гладким рельсам. Один из локомотивов Тревитика был выставлен на кольцевой железной дороге в Лондоне в 1808 году, но сошел с рельсов и перевернулся. За его демонстрацию было заплачено так мало шиллингов, что его так и не вернули на рельсы.
Джордж Стефенсон, после работы ковбоем, служил кочегаром на паровозе, а позже – смотрителем насосной станции. В возрасте тридцати двух лет он построил свой первый паровоз, а затем настойчиво выступал за внесение поправок в закон, принятый в 1821 году, о разрешении использования паровых двигателей вместо лошадей на железной дороге, которая должна была пройти от Стоктона до угольной шахты Уиллоу-Парк. Он использовал рельсы шириной колеи 1,42 м, которые ранее использовались для конных повозок. Эта ширина колеи до сих пор является самой распространённой в мире. Как известно, после развития железнодорожных систем в Европе и Америке инженерные достижения следовали одно за другим с постоянно возрастающей скоростью. Первая половина двадцатого века принесла невероятное количество инженерных прорывов, настолько, что нет сомнений в том, что катализаторами большей части этого прогресса стали две мировые войны.
Пароходы и железные дороги, объединение науки и техники, инженерное образование и промышленное развитие — всё это породило последствия промышленной революции. Таким образом, происхождение первых промышленных построек можно отнести ко второй половине XIX века, когда начался процесс индустриализации, связанный с горнодобывающей промышленностью, металлургией, железными дорогами и становлением капитализма. Таким образом, истоки первых промышленных сооружений можно отнести ко второй половине XIX века, когда начался процесс индустриализации, связанный с горнодобывающей промышленностью, металлургией, железными дорогами и подъёмом финансового капитализма.
Паровой двигатель радикально изменил существовавшие до этого заводы, которые основывались на водяных или ветряных мельницах. С этого момента заводы могли располагаться практически где угодно. Развитие заводов повлекло за собой потребность в больших количествах топлива, которое также обеспечивало бы достаточную теплотворную способность для выплавки железа. Решением проблемы стал уголь. Начали разрабатываться машины, которые произвели революцию в методах строительства и транспорта. Серьёзное изменение в мире строительства явил паровой двигатель, поскольку он позволил впоследствии проектировать вспомогательные машины, которые быстро были введены в эксплуатацию, такие как сваебойные машины, земснаряды, железные дороги и так далее.
Именно в Англии Джон Смитон (1718-1785) проявил себя как инженер-строитель, проектируя мосты, порты, каналы и дренажные сооружения. В 1754 году он посвятил себя в основном строительной инженерии, основав в Англии среди своих помощников школу мысли, которая впоследствии стала основой рационализированной инженерии. Смитону приписывают изобретение первого гидравлического цемента, который он использовал в 1759 году при строительстве маяка Эддистоун. Этот инженер для обозначения своей профессии в 1750 году первым ввёл термин «гражданский инженер», чтобы подчеркнуть, что его роль не была военной. В 1771 году небольшая группа инженеров, которых часто приглашали для предоставления в проектах портов и каналов экспертных знаний, образовала Общество гражданских инженеров, чтобы собрать и обменяться опытом инженеров, строителей, подрядчиков и юристов в сфере общественных работ. Это общество в 1818 году было преобразовано в Институт гражданского строительства, положив начало специализации в инженерии.
В XVIII веке инженерия в целом и прикладная инженерия в частности нашли отражение в работах Якоба Бенсона. В его работах описываются различные виды вспомогательного строительного оборудования, включая сваебойные машины, лебёдки для забивки камней, а также гидравлические машины и насосы. В этом же столетии впервые был применён метод предварительного нагружения: чтобы вызвать некоторую осадку до начала строительства, участок будущего сооружения предварительно нагружался. Однако, по-видимому, основные принципы этой процедуры были неизвестны.
В 1783 году английский архитектор Уайатт, по-видимому, без явного намерения, впервые применил частично плавающую фундаментную конструкцию: за счёт строительства подвалов, вес выкопанной земли составлял не менее 50% веса здания. Этот метод, использовавшийся в начале XIX века, был вскоре забыт и вновь появился только в конце 1920-х годов.
Основной особенностью кессонной фундаментной конструкции является то, что она строится на поверхности земли или на уровне воды, а затем опускается на требуемую глубину. Первый зафиксированный случай применения кессонов относится к работам по устройству фундаментов моста Тюильри, построенного в 1685 году. Сначала была подготовлена и углублена река; затем кессон, представлявший собой просто баржу, наполненную камнями, был опущен на место, где должен был располагаться один из опорных столбов. Затем каменная кладка, составлявшая опоры, через воду была опущена и установлена на эти примитивные закрытые кессоны. В 1738 году Лабели использовал деревянные кессоны с отсеками для фундаментов Вестминстерского моста.
Первый в мире чугунный мост* был построен в Англии в 1779 году Абрахамом Дарби через реку Северн в Коулбрукдейле, Шорпшир, и до сих пор находится в хорошем состоянии. Он имеет пролёт 30 м и весит 378 т; каждая полукруглая арка была отлита из двух частей. Использование этого конструкционного материала также имело место в промышленных зданиях, таких как прядильная фабрика в Солфорде (Боултон и Уатт, 1801) и Хрустальный дворец на Всемирной выставке в Лондоне (Джозеф Пакстон, 1851).
(*) Хорошее состояние объясняется реставрацией, выполненной в 20 веке. Про этот мост у меня тоже есть статья. Ссылку вставлю позже
Первое крупномасштабное использование взрывчатки при прокладке туннелей произошло около 1680 года во время строительства канала Лангедок, для туфового участка длиной 150 м с поперечным сечением 6,60 x 8,70 м². В XVIII веке в Англии были построены важные горнодобывающие туннели, такие как туннели в Харекасле, длина которых превышала 2500 метров.
(будет продолжение)