Опыт неудачной обточки колонн как стартовая позиция для изобретателей. 6

Здравствуйте, уважаемые читатели! 

Продолжаю описывать историю, которая чуть более века назад интересовала очень многих людей.

Кратко о том, что произошло, в июле 1903 года писал Reporter v.36 (стр.35):

Когда первый вал был установлен на токарный станок, процесс пошёл так гладко, что подрядчики были в восторге. Токарный станок работал день и ночь, и колонне оставалось всего несколько часов до завершения, когда однажды поздно вечером огромная глыба гранита внезапно разкололась надвое и упала на землю. В результате этого несчастного разделения компания потеряла не только ценную каменную глыбу, но и часть годовой работы, в которой были постоянно заняты многие рабочие. Второй ствол так и не дошёл до процесса полировки, так как он переломился, будучи в процессе округления формы. Тем временем подрядчики выяснили, что разрушение первой колонны произошло из-за сильного скручивания, и когда третья заготовка была водружена на станину токарного станка, были приняты дополнительные меры предосторожности для более облегчения вращения камня в центральном моменте. Однако, несмотря на это, третья попытка также не увенчалась успехом: камень переломился на токарном станке под действием гигантских резцов.

На этом месте я прощаюсь с теми,

кто, встретив изпользуемую не по правилам любимую мою буковку "З", прекращает чтение статьи :о)

Более любознательных информирую о том, что оказалось оцифровано уже очень много публикаций, в том числе и те, что были в специальных журналах, например, в Stone. v. 25 1902-03. p.544

Перевожу лишь часть (и ещё раз напоминаю, что перевод не от профи):

Токарная обработка больших гранитных колонн.

Опубликованная в февральском номере журнала статья о токарной обработке гранитных колонн для собора Святого Иоанна Богослова привлекла большое внимание читателей STONE. Напомним, что для изготовления этих огромных колонн из отдельных блоков камня был изготовлен специальный токарный станок, стоивший огромных денег. Однако это не оправдало ожиданий, так как несколько колонн сломались в токарном станке, не дождавшись завершения. После этого подрядчик выразил неверие в возможность обработки таких огромных каменных масс с помощью машин, и попечители собора согласились на замену монолитных колонн двухчастными. Предложения, которые были сделаны на этих страницах для поворота колонн, основанные на мнениях различных каменщиков, не встретили всеобщего одобрения. Однако были представлены другие планы, и мы с удовольствием приводим их. Мистер 0. H. Lemon из Массачусетской компании по производству памятников предположил, что правильное решение всей трудности, вероятно, будет найдено в обтачивании колонн в вертикальном положении. Он считает, что в конструкции вертикального токарного станка будет меньше механических трудностей, чем в изготовлении станка, способного обрабатывать такую массу, подвешенную между центрами в горизонтальном положении. Что касается фактической обработки, то не было бы никакой разницы в том, с какой лёгкостью можно было бы резать камень, но если бы камень находился в вертикальном положении, то на него не оказывалось бы никакой нагрузки, кроме давления дисков.

Этот же план отстаивается в следующем интересном письме мистера Ходжсона, ценного внештатного автора этого журнала: Редактору журнала STONE.

Как редактор строительного журнала, я получил из разных мест ряд писем, в каждом из которых автор с большой долей уверенности заявлял, что если бы ему был предоставлен контракт на токарную обработку колонн, заказанных для собора Святого Иоанна Божественного, он мог бы выполнить эту работу без каких-либо проблем. Ни в одном случае авторы не описывали свои методы выполнения работы - если они вообще у них были, - поэтому я мало доверял их словам.

Из других журналов для иллюстрации сказанного:

Я не сомневаюсь, что колонны можно было бы обтачивать на всю длину, если бы для этого были предусмотрены соответствующие приспособления; но горизонтальный токарный станок - это не та машина, на которой это можно сделать. Колонна любой разумной длины, скажем, до 75 футов, может быть выточена на вертикальном токарном станке по принципу гончарного круга. Каменная масса должна стоять вертикально на вращающемся диске с соответствующим расстоянием, верхняя часть удерживается соответствующим устройством, которое также вращается и находится в центре на одной линии с нижним вращающимся диском. Режущее устройство может быть прикреплено к раме токарного станка и сконструировано таким образом, чтобы его можно было перемещать по желанию в любых направлениях.

Конструкция токарного станка такого рода не представляет непреодолимых механических трудностей, так как любой опытный инженер-механик может за короткое время разработать детали станка. Станина, конечно, должна быть стальной и достаточно прочной, чтобы поперечные балки сверху можно было изпользовать как кран для подъёма, опускания и регулировки необработанного камня, а также для обработки колонны в готовом виде.

Поворот колонны в вертикальном положении окажется простым делом. Вертикальная токарная обработка железа, стали и дерева производилась сотни раз, как на больших, так и на малых валах, и может быть выполнена с одинаковым результатом на камне.

Токарный станок может быть сконструирован так, что вместо массы будет вращаться инструмент, если это будет сочтено желательным: в этом нет большой конструктивной сложности.

Коллингвуд. Ом. Фаро. Т. Хонксокс. "Редактор "Нэшнл билдер".

Такой была реакция на статью в Stone. v. 25 1902-03. на стр. 329. Далее вольный перевод:

После нескольких попыток, каждая из которых закончилась плачевно, Совету попечителей собора было объявлено о невозможности изготовления монолитных колонн такого размера, и было получено согласие Совета на изготовление колонн из двух секций. Эта уступка была сделана на основании заявления подрядчика о том, что неоднократные изпытания показали, что блок гранита такой длины и диаметра для обточки на токарном станке не может поддерживаться только на концах, не сломавшись от собственного веса. Если бы можно было опереть на какую-то опору среднюю часть, нагрузка значительно уменьшилась бы, но, по природе вещей, казалось непрактичным дать прочную опору такого рода камню, который сравнительно груб, когда его помещают в токарный станок. Принимая во внимание все эти факты, было объявлено, что попечители согласились на то, чтобы фусты (стволы) были сделаны из двух частей, одна длиной 36 футов, а другая - 18 футов. Пока заказаны только три колонны. Они стоят около 16 000 долларов каждая, и предполагается установить их по подписке как памятники выдающимся людям.

Когда в этих столбцах (журнала) появилось сообщение о том, что попытки обточить монолит неоднократно терпели неудачу и что на смену ему, скорее всего, придут колонны из двух частей, STONE получил сообщение от уважаемого корреспондента, который выразил мнение, что эта новость ошибочна. Письмо, написанное джентльменом, который был связан с некоторыми из самых важных архитектурных работ в этой стране, было следующим: "За весь наш опыт мы никогда не слышали, чтобы большая колонна была сделана из двух частей, то есть с соединением посередине. Мы не думаем, что именно это сделано с этими колоннами. Мы совершенно уверены, что все они будут сделаны из одной части или более чем из двух. Большой стык посередине - слаб, и выглядит слабо. Хотя вполне уместно сделать её из трех частей, или пяти частей, или шести барабанов, я не знаю ни одного хорошего архитектурного примера, где большая колонна была бы сделана из двух частей".

Из вышеизложенного видно, что единственная ошибка, которая была допущена, заключалась в утверждении, основанном на публичном объявлении, что колонны будут состоять из равных частей, то есть с соединением посередине; в то время как нижняя часть должна быть длиной 36 футов, а верхняя - 18 футов. Хотя такое разделение может устранить видимость слабости, вопрос в том, обезпечит ли оно желаемую прочность. Общепринятая теория физики гласит, что столб из двух частей не даст такого сопротивления нагрузке сверху, как столб из трёх или более частей. По этой причине, а также из эстетических соображений, мы считаем, что если монолитные колонны невозможны, то разумнее либо возводить колонны барабанами, либо, что предпочтительнее, делать их из трёх секций. Но, возможно, стоит разсмотреть вопрос о монолитных колоннах несколько подробнее. Учитывая опыт подрядчика, мы должны признать, что новый токарный станок, который так широко описывался и изображался в технической прессе этой страны и Европы, совершенно не справляется с тем, что от него ожидалось. Гранит, из которого будут изготовлены колонны, является одним из самых прочных и лучших камней, найденных в этой стране. Поэтому можно признать, что блоки, добытые в карьере, были без изъянов. Остается вопрос, можно ли так укрепить блок, чтобы он мог выдержать на токарном станке собственный вес; можно ли поддерживать его в центре во время точения, и, наконец, нельзя ли изготовить монолитные колонны каким-либо другим способом, кроме точения.

С самого начала необходимо понять, что данная дискуссия не является критикой подрядчика, который, несомненно, приложил все усилия для выполнения пожеланий архитектора. Она просто вызвана желанием найти решение наболевшей проблемы в камнеобработке. В Америке постоянно ведутся грандиозные строительные проекты, и неприятно признавать, что наши камнерезы не могут воплотить в жизнь идеи архитекторов. То, что призыв к созданию монолитных гранитных колонн такого размера не был экстравагантным замыслом, доказывает тот факт, что в настоящее время существуют ещё более крупные колонны, изготовленные, как мы покажем позже, с помощью грубых приспособлений, применявшихся несколько поколений назад. Камень отнюдь не является негибким, как склонна считать широкая публика, и безопорный блок, удерживаемый только центрами, разположенными на расстоянии более 54 футов друг от друга, сломался, потому что преодолена упругость камня, сопротивление цементирующего материала, который удерживает частицы вместе. Если бы блок можно было сделать жестким, то вопрос в том, сломается ли он под действием простого веса, остаётся открытым. Один из методов, предложенных журналу одним из практичных каменщиков, заключается в том, что в блоке после добычи камня по центру от конца до конца просверливается керн. Через это отверстие, размер которого может быть любым, можно пропустить прочную стальную трубу, а промежутки между внешней поверхностью трубы и гранитом заполнить каким-либо цементирующим составом. Это позволило бы не только преодолеть природную гибкость камня, но и значительно уменьшить его вес и, возможно, увеличить прочность.

Метод, предложенный для придания опоры центру цельного блока, пока он находится в токарном станке, был также сделан практиком. После того как ствол будет грубо обструган, вручную вырезается полоса в центре его в соответствии с готовыми (проектными) размерами. Вокруг неё сооружается вращающийся на шарикоподшипниках круговой каркас, который обеспечивает необходимую опору. Затем заготовку обтачивают и обрабатывают с обоих концов, а когда концы будут отполированы, ствол колонны поддерживают на роликах, покрытых войлоком, а центральный (ранее поддерживавший) каркас снимают, и камень под ним обрабатывают и полируют. Поначалу эти методы могут оказаться дорогостоящими, но все экспериментальные работы требуют больших затрат. После определения правильного метода можно без проблем приступать к дальнейшим работам любого масштаба.

Остаётся альтернатива - нарезать колонну в основном вручную, изпользуя токарный станок только для чистовой обработки и полировки. Если сначала придать заготовке нужную форму, то в токарном станке её можно легко поддерживать с помощью роликов на шарикоподшипниках. Мы уже упоминали о том, что каменотёсов былых времён не пугали монолитные столбы любого размера, и они умудрялись вытачивать их с помощью грубых приспособлений, от которых мы уже не зависим. Яркие примеры такого рода можно найти в Санкт-Петербурге, где собраны сложные и красивые образцы работ из гранита, мрамора, порфира, малахита и лазурита.

Исаакиевский собор был начат в 1819 году и закончен в 1858 году. Он выполнен в форме греческого креста с четырьмя главными входами. Каждый вход украшен портиком, поддерживаемым монолитными столбами из полированного гранита высотой шестьдесят футов и диаметром семь. Огромный купол этой церкви, покрытый медью и покрытый золотом, также поддерживается тридцатью огромными колоннами из полированного гранита. Некоторые из других колонн в интерьере выполнены из цельного малахита, но большая часть представляет собой полые железные трубы, на поверхности которых очень точно установлен камень.

Собор Казанской Богоматери в Санкт-Петербурге выделяется во всем архитектурном мире великолепием внутренней колоннады. Эта церковь также построена в форме креста, над которым возвышается купол. Начинаясь от четырёх колонн, поддерживающих купол, колоннада тянется к алтарю и трём дверям, что в конце креста. Всего 56 этих колонн - огромных монолитов из богатого красного финского гранита. В то время как Санкт-Петербург может иметь два собора, украшенные десятками великолепных монолитных гранитных колонн, жаль, что Нью-Йорк, возводя лучшую церковь, когда-либо построенную на этом континенте, вынужден довольствоваться колоннами из двух частей.

(продолжение следует)

Предыдущие статьи этой серии:

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

Самые большие колонны выточить на токарном станке не удалось. 5