Подземные технологии: Made in London

Подземные технологии: Made in LondonВ прошлом выпуске «Пульса» мы рассказали о древней истории покорения человеком подземного пространства. Используя примитивные технологии и ручной труд, наши предки создавали впечатляющие своим размахом подземные сооружения – храмы и святилища, многокилометровые каналы, соединенные с подземными реками, и даже целые системы подземных городов, в которых могли жить и трудиться десятки тысяч жителей.

Сегодня историки сходятся во мнении, что были три основные причины, которые побудили наших предков создавать эти сооружения:

1) религия (сакрализация земли и вера в подземных богов);
2) защита и оборона от врагов и чувствительных климатических изменений;
3) аккумуляция и рациональное использование жизненно необходимых водных ресурсов.

С развитием нашей цивилизации, ростом мирового населения и появлением новых технологий перед Homo Sapiens стали возникать все новые вызовы, решить которые должен был уже новый, качественный скачок под землю.

Пробки имперской столицы

К началу XIX века в Великобритании начался период бурного строительства железных дорог.

Магистральные линии железнодорожной сети туманного Альбиона сходились в столице империи – Лондоне. К этому времени за его пределами уже было построено шесть конечных железнодорожных вокзалов: Кингс-Кросс, Юстон, Бишопсгейт, Паддингтон, Лондон Бридж и Ватерлоо.

Стремительно возраставшее население британской столицы, одного из крупнейших городов мира, молниеносно увеличилось до двух с лишним миллионов человек, и в городе сложилась тяжелейшая транспортная ситуация, граничившая с коллапсом.

Еще больше она усложнилась тем, что вследствие стремительного развития железнодорожного транспорта, вызванного недавней промышленной революцией, сотни тысяч жителей лондонских пригородов – рабочих и чиновников стали ездить на работу в центр Лондона, из-за чего транзитный поток через город резко возрос.

Подземные технологии: Made in LondonЕдинственным общественным средством передвижения в те времена были омнибусы – многоместные повозки на конной тяге. Но основной пассажиропоток все же приходился на медленные небольшие экипажи и конных извозчиков.

Подземные технологии: Made in LondonВозникла ситуация, когда на и без того загруженных центральных улицах стали возникать огромные заторы. В самом сердце Британии началась, образно говоря, транспортная аритмия, угрожавшая не только экономике крупнейшей мировой империи, но и самому ее политическому управлению. Нужно было срочно что-то делать.

Подземные технологии: Made in LondonРешение этой проблемы нашел (а если быть точным – позаимствовал у природы) выдающийся гений викторианской эпохи – инженер Марк Брюнель. Именно он создал изобретение, во многом изменившее мир. Стоит отметить, что сделано оно было буквально за пару десятков лет до того, как озвученные проблемы стали повесткой дня.

Брюнель родился во Франции. В 1793 году, вскоре после Великой французской революции, прервавшей его работу, спасаясь от равенства и братства, он решил уплыть подальше – в Нью-Йорк.

Но через 5 лет передумал (история умалчивает подробности) и направился в Британию с надеждой там, в технологическом раю тогдашнего мира, проявить свои незаурядные способности. Путешествие через Атлантический океан в то время занимало несколько недель (это в лучшем случае!). Было достаточно времени, чтобы поразмыслить над новыми идеями.

Подземные технологии: Made in London
Сэр Марк Изамбард Брюнель (1769 – 1849)

Озарение не заставило себя ждать.

Морской червь и технический прогресс

По пути в Англию Брюнель наблюдал, как корабельный червь (терединид, из семейства морских двустворчатых моллюсков) прогрызает себе путь в твердой дубовой доске. Брюнель обратил внимание, что лишь голова моллюска покрыта твердой раковиной. С помощью зазубренных краев этой раковины червь буквально «просверливал» дерево. Продвигаясь все глубже, он покрывал стенки своего тоннеля гладким защитным слоем извести.

Подземные технологии: Made in LondonСразу по прибытии в Ливерпуль, не теряя времени и взяв за основу принцип, подсмотренный у червя, Брюнель спроектировал первую в мире типовую металлическую конструкцию для прокладки подземных тоннелей – проходческий щит. Потенциально это изобретение могло перевернуть все принципы подземного строительства, известные на тот момент, а главное – в десятки раз ускорить его темпы. Прошли еще годы инженерных экспериментов, прежде чем изобретение приняло свой законченный вид.

Подземные технологии: Made in LondonНадо отметить, что Брюнеля в этом смысле по праву можно назвать одним из отцов бионики – междисциплинарного направления инженерии, которое стоит между биологией и техникой и ищет инженерно-технические решения, опираясь на анализ строения живых существ. (Более подробно мы писали об этом в предыдущих выпусках – pulse-uk.org.uk/featured/zare-robototehniki/ и pulse-uk.org.uk/featured/pezomuha-eshhe-bionicheskih-robotov/)

Подземные технологии: Made in LondonВо фронтальной части сконструированного «механического моллюска» был расположен поворотный диск с винтообразной поверхностью, внешне напоминавший щит воина (так и появилось название). Вращаясь, диск буквально срезал грунт и таким ходом продвигался все глубже. (Во всех современных метро-буровых щитах действует тот же принцип.)

Подземные технологии: Made in LondonПодземные технологии: Made in LondonЩит проталкивался под землей домкратами, рабочие убирали землю, конструкция предохраняла от обвала породы. Углубляясь в землю, рабочие укрепляли тоннель надежной кирпичной кладкой.

Патент был получен только в 1818 году, и к нему прилагался механический прототип корабельного червя, но уже приспособленный для бурения подземных тоннелей большого диаметра. Таким был прадедушка всех будущих механизированных агрегатов по созданию подземных тоннелей.

Брюнель понимал: чтобы привлечь внимание публики и популяризировать свое изобретение, ему необходимо осуществить большой и амбициозный проект.

В 1814 году как победитель Наполеона в Лондон был почетно приглашен российский император Александр I. Ему были представлены самые выдающиея деятели Британии, в том числе инженеры и промышленники. В их числе оказался и уже зарекомендовавший себя Марк Брюнель. Результатом этой встречи стал контракт на создание переправы через Неву в Санкт-Петербурге (от Васильевского острова до Адмиралтейской стороны). К началу 20-х годов был спроектирован проект в двух вариантах: мостовой и тоннельный. Последний рассматривался как приоритетный.

Но, к сожалению, изобретение великого инженера не удалось воплотить в России. Александр скончался перед самым стартом работ, а сменивший его Николай I не проявил никакого интереса к внедрению новейших инженерных разработок в своем отечестве и отменил контракт.

Подземные технологии: Made in LondonЛишившись поддержки, инженер переработал все чертежи уже применительно к Темзе и стал добиваться разрешения на строительство у парламента. Парламент дал добро.

В 1825 году, когда свинцовая картечь погасила декабрьский вооруженный мятеж русских офицеров, восставших против Николая, на берегу Темзы тоннелепроходческий щит Брюнеля метр за метром стал прокладывать путь к новой эпохе.

Подземные технологии: Made in LondonВ процессе работ происходили аварии, тоннель затапливался, гибли рабочие. Из-за проблем с финанированием строительство несколько раз приостанавливалось. Открытие состоялось 25 марта 1843 года.

Длина тоннеля под Темзой составила 396 метров, ширина 11 м, а высота – 6 м. Залегал он на глубине 23 метров от поверности воды.

Сразу после открытия уникального сооружения через тоннель под Темзой прошли более 15 тысяч горожан.

Первоначально по нему ходили пешеходы, и только в 1869-м в тоннеле проложили рельсы городской железной дороги.

За свои заслуги Брюнель был удостоин рыцарского титула и избран на должность вице-президента Королевского лондонского общества наук.

Развивая идею: начало метро

Изобретение французского эмигранта стало той технологией, которая сделала возможным то, что впоследствии будет названо метро, убедительно продемонстрировав современникам всю надежность и удобство подземного транспорта.

Благодаря относительно простой, но эффективной конструкции проходческого щита к концу XIX века стало реально прокладывать тоннели в самой неблагоприятной почве и на большой глубине. Поскольку в своем сечении подземные тоннели имели округлую форму, лондонцами они были прозваны «Tube» – «труба».

Подземные технологии: Made in LondonСама концепция метро в том виде, в котором она известна нам сегодня, была предложена коллегой Брюнеля – Карлом Пирсоном в 1845 году, который впервые и ввел понятие «подземный поезд». В этом же году он предложил свой проект Королевской комиссии по вопросам железных дорог. Тоннель Брюнеля срочно надо масштабировать и расширять на весь город! – уверял Пирсон. Комиссия согласилась.

Транспортный коллапс назревал. «Нет времени на раскачку», – подумали английские депутаты, и через 10 лет специальным парламентским актом было утверждено начало строительства первой подземной железной дороги, которая была названа «Метрополитен рейлуэй».

Подземные технологии: Made in LondonЛиния «Метрополитен» открылась для пассажиров 10 января 1863 года, и в первый же день на ней проехались 30 тысяч человек.

Подземная линия длиною 3,5 км состояла из семи станций, но и это смешное по сегодняшним меркам расстояние поезд проходил за полчаса.

В том же году было принято решение о прокладке вокруг Лондона кольцевой линии протяженностью 30 км.

Подземные технологии: Made in LondonЛондонское метро стало одним из величайших инженерных свершений своей эпохи, первой в мире паровой и электрифицированной подземной железной дорогой.

Она способствовала быстрому расширению Лондона и предотвратила транспортный коллапс, последствия которого, несомненно, сказались бы на всей империи.

В дальнейшем, как мы знаем, строительство подземки шло стахановскими темпами, а технология, примененная лондонцами для решения своих транспортных проблем, стала активно перениматься другими странами. Вот лишь неполный список подземных первопроходцев:

1868 г. — Нью-Йорк
1869 г. — Афины
1875 г. — Стамбул
1892 г. — Чикаго
1893 г. — Ливерпуль
1896 г. — Будапешт
1897 г. — Бостон
1900 г. — Париж
1902 г. — Берлин

Подземные технологии: Made in LondonПодземные технологии: Made in LondonВ России, уже советской, первая линия московского метрополитена была открыта лишь 15 мая 1935 года. Между прочим, в год, когда «новатор угольной промышленности» Алексей Стаханов вручную добыл рекордные 227 тонн угля.

Подземные технологии: Made in LondonКто знает, как развернулись бы события, если бы тогда, в далеком 1825 году, русский царь Николай I пригласил бы инженера и изобретателя Марка Брюнеля в Петербург и позволил ему реализовать амбициозный проект подземного тоннеля под Невой. Проект, который наверняка дал бы толчок к развитию технологий и в самой Российской империи. Возможно, это была бы уже совсем другая история…

Дмитрий Бурлуцкий