Самые большие колонны выточить на токарном станке не удалось. 5

Всем желаю бодрости, здоровья и полезных свершений :о)

Продолжаю публиковать материалы, касающиеся достижений технического прогресса вековой давности в области обработки камня (каменотёсного дела) на примере заокеанского континента. А конкретно, сегодня речь о том, каким макаром вытачивали колонны для главного собора нью-йорского епископата на гигантском токарном станке, и во что всё это вылилось. Но прежде помещаю документальное видео, где на третьей минуте можно видеть, как действовал токарный станок с клиновидным диском.

Аналогичные "резаки" - клиновидные диски были установлены на токарном монстре, спроектированном и изготовленном для обточки колонн собора. Они не резали камень, а надавливали на гранит и открашивали кусочки с его поверхности.

Диск в сборе

Как сообщалось в Iron Age:

В комментариях под предыдущей статьёй состоялось выяснение, как же именно станок "резал" гранит:

Видимо, предыдущие статьи были прочитаны без вникания в суть сказанного :о) Я повторю.

Здесь слово "поворачивают" правильнее было перевести "обтачивают" (недосмотрела)

"Клинообразное действие" - действие, подобное действию клина - то есть, разкалывающее. Напомню простой закон механики: клин передаёт нагрузку, переводя часть прилагаемой силы в силу раздвигающую (разщепляющую, разкалывающую). Токарный монстр работал по тому же принципу. Скришнот из ролика выше:

В другом видео был совсем кратко показан момент обточки небольшой колонны

Обратите внимание, запечатлён момент простаивания диска в то время, как заготовка крутится с постоянной скоростью. То есть диск вращался и давил (с определённым уклоном) на гранит только при соприкосновении с ним.

Вернёмся к токарному монстру

Спроектированный и запатентованный Э. Р. Чейни и Х. А. Спиллером из Бостона, станок был изготовлен компанией Philadelphia Roll and Machine из Филадельфии. Изготовление гиганта было начато в декабре 1899 года, а в мае 1900 года он был сдан в карьер Виналхайвена, где монтаж и настройка велись под руководством мастера механического цеха Дж.У. Бурна. Благодаря рекламе и интересу публики к операции изготовления колонн для собора, станок сделался очень известным. О нём писали ещё во время его изготовления.

О конструкции станка и всяческих деталях, типа марки "железа" и резьбы болтов можно узнать из другой статьи в Machinery опубликованной в апреле. Мы также узнаём следующее:

После наладки в станок поместили первую заготовку, вырубленную в ходе напряжённой недели в августе того же года. И заверте...

Токарная обработка первой колонны. Слева на заднем плане видны каменотёссы, трудящиеся над заготовкой. Фото George P. Merrill

До сего момента ничто не предвещало большого Краха

Из того же бюллетеня "Граниты штата Мэн" можно узнать о печальной судьбе, постигшей заготовки для токарных колонн, аккуратно извлечённые из массива хребта и бережно подготовленные для станочной обточки работниками карьера.

PL. XIII, B показывает токарный станок с первой полноразмерной колонной в нём и тремя другими, изначально подготовленными для него.

"Предполагалось, что каждая из них будет цельной, но поскольку направление разлома в каменоломне и архитектурные принципы требовали, чтобы длинные оси колонн были вырезаны под прямым углом к разлому, нагрузка в большом токарном станке пришлась на самую слабую часть камня. Однако, когда первый камень, помещённый в токарный станок, сломался с длинным диагональным изломом, стало очевидно, что главная трудность заключалась в том, что камень был подвергнут слишком большой деформации кручения в результате приложения вращательной силы только с одного конца. Поэтому возникла необходимость сделать каждую колонну из двух секций, длиной около 26 футов."

Накал победных ожиданий сменился разочарованием. В октябрьском номере Machinery коротенькую заметку опубликовали в разделе Notes and comment:

На сайте "Божественный камень", посвящённом каменной кладке собора, говорится:

"Сделать колонны в виде единых (цельных) блоков оказалось невозможным. Первые три, поставленные в токарный станок, после того, как на них была затрачена значительная работа, сломались под собственным весом. Концы гранитных колонн были закреплены в больших патронах или планшайбах. Поэтому весь вес колонны приходился на эти две плиты, разположенные на разстоянии почти 60 футов (18,29 м) друг от друга. В результате возникла проблема: первый камень сломался посередине."

О том, как именно произходила катастрофа, было практически литературно написано в одном из очерков книги "Популярная механика", скришнот которого я уже приводила в одной из давних моих статей. Вчера я (в очередной раз) убедилась, что качество вольного перевода моего несколько лет назад было много хуже, чем нынче, причём, настолько, что впору переписывать ранние статьи. Потому снова перевела часть публикации Guy E. Mitchell "Гигантские колонны за последние 10.000 лет", где говорится о колоннах для собора Св. Иоанна Богослова. Получилось понятнее, чем раньше :о)

Я так понимаю, что о нескольких днях работы "над ней с дюжиной мужчин" говорится лишь относительно шлифовки до блеска, а не о всём процессе обточки от извлечения блока до готового изделия.

О ручной и механической обработке

Колонны изготавливались в массовом порядке, большие и среднего размера колонны обрабатывались именно вручную. Работа эта производилась на многих карьерах и недоумения ни у кого не вызывала. Посмотрите, мастера какого уровня работали в Виналхейвене:

Слева идёт вырезание капители

До внедрения в строительство таких материалов, как бетон, сталь и стекло, камнем одевали практически все "величественные" сооружения растущих городов Америки. Карьеры в конце 19 века переживали бум, ибо после ряда крупных пожаров, изпепеливших деревянные кварталы больших городов (например, Чикаго), власти и деловые круги пришли к выводу, что строить надо надёжно и несгораемо.

Изобретение станков с клиновидными дисками владельцами каменных карьеров было встречено на ура, а потому многие карьеры обзаводились небольшими токарными станками, подобными тому, что показан в видеоролике выше. Их посредством резко возрастала скорость изготовления и уменьшалась себестоимость изделий (колонн, урн, ваз и пр.). Обработка мрамора и гранита велась не только в карьерах. Многие камнерезные мастерские находились непосредственно в городах, вырезая нужное из привозных блоков. Так что станки были возтребованы.

Полагаю, что теперь стало понятным, почему за тем, как разворачивались события с выточкой столь великих по размерам и по весу колонн собора св. Иоанна Богослова, с интересом наблюдали. О станке-монстре много писали. И, ясен пень, неожиданное разрушение колонн, обточенных и снятых со станка, было шоком не только для заказчиков собора.

Поиски выхода из незавидного положения

Проектировщик токарного станка сказал, что всему виной пропорции колонны, и что при проектной длине (монолита), чтобы выдержать собственный вес, колонна должна была иметь диаметр восемь футов (2.44 м, а колонны по проекту были диаметром шесть футов - 1.83 м). Также было указано, что в некоторых местах каменоломни проходит шов (соединение пластов), из-за чего некоторые камни приходится резать поперёк (гранитных волокон). Чтобы избежать повторения ломки монолита, были предприняты различные попытки уменьшить изгибающее напряжение в середине заготовки, но они не увенчались успехом.

Кроме того, гениальными изобретателями было предложено множество других способов, как получить колонны из морского гранита на токарном станке. Один из самых многообещающих заключался в том, чтобы установить колонну на торец в центре вращающегося стола и обтачивать её с помощью инструментов, перемещающихся по неподвижной вертикальной станине. Хотя с механической точки зрения этот план был вполне приемлем, стоимость 75-футовой (почти 23-х метровой) устойчивой башни для поддержки камня от прогиба и переноса токарных инструментов (вдоль монолита) была нецелесообразной. Простое приведение в движение каменной глыбы весом около 300 тонн было задачей, к которой нельзя было относиться легкомысленно.

"Никаких монолитных колонн!"

В конце концов, карьер настоял на том, что монолитные колонны невозможны, и у Попечительского совета не было другого выхода, кроме как согласиться и, скрепя сердце, внести изменение в первоначальный проект: колонны будут уже не цельные, а состоять из двух частей. Согласно новому проекту, нижняя часть - иметь длину тридцать восемь футов (11,58 м) и весить 90 тонн, верхняя - длину 17 футов (5.18 м) и вес 40 тонн. Диаметр колонн оставили на уровне 6 футов.

Для выполнения всего контракта потребовалось три года работы. Один огромный монолит, незавершённый и никогда не изпользовавшийся, лежит сегодня рядом со старой дорогой Сэндс на Виналхейвене. (согласно Islands of Maine : where America really began by Caldwell, Bill)

Кстати, фотоснимков было сделано очень много. Фотографам приходилось добираться из города Винальхейвена к карьеру по суше или на лодке не менее пяти миль. Пара фотографий, сделанных с противоположных ракурсов в одно время:

(продолжение следует)

Предыдущие статьи:

Обработка мрамора-гранита в конце 19 века. 1

Как в Штатах добывали и обрабатывали мрамор и гранит в конце 19 века. 2

Зачем возводились "неподъёмные" соборы и ставились рекорды великолепия. 3

Самые большие колонны, которые попытались выточить на гранитном станке. 4