Гром-камень, Вибекинг, Боргнис и... Карбури.

Всем желаю здравствовать! 

В 18-19-х веках об этой операции упоминали не только авторы детских книг

и не только свидетели, но и ведущие специалисты - инженеры и механики. Несколько из таких упоминаний мне встретилось на днях при поиске информации о кабестанах. Сначала сообщаю об их авторах, дабы вы могли прочувствовать весомость и значимость этих специалистов в технических кругах. Затем привожу доморощенный перевод (курсивом), не забывая почаще писать свою любимую буковку "З" :о)

Карл Фридрих фон Вибекинг

Carl Friedrich von Wiebeking (взято из Википедии) - немецкий архитектор, гидротехник и геодезист

Карл Фридрих фон Вибекинг - с 1788 года служил главным инженером-гидротехником Пфальца в герцогстве Берг. с 1802 года служил 3 года в качестве имперско-королевского советника по строительным вопросам в Вене, был также королевским генеральным директором всей баварской водной, мостовой и дорожной промышленности. К заслугам Вибекинга также относится строительство 25  крупных дорог в Баварии между 1805 и 1817 годами. Вибекинг поучаствовал в деле внедрения и развития деревянных клеенных конструкций.

На гравюре изображено сооружение арочного моста

Он спроектировал 40 больших деревянных мостов, построенных между 1806 и 1813 годами, с широкими пролётами, которые позволяли бы речным судам безпрепятственно проходить и были менее уязвимы для дрейфующего льда и дерева. Бамбергский мост через р. Регниц 1809 года был самым большим деревянным арочным мостом своего времени с пролётом 72 метра. Изображение моста отсюда.

Бамбергский мост на реке Регниц в Германии (табл. XL) является примером метода строительства, введённого Вибекингом. Он был построен в 1809 году и обладает самым широким пролетом, выполненным по его принципу.

Итак, Карл Фридрих был очень известным и грамотным инженером. Он написал несколько томов по теории и сооружению гидротехнических сооружений, в одной из этих книг детально описывает транспортировку гром-камня. Но сначала мне встретилось сделанное им краткое упоминание этой возхитившей специалистов операции, опубликованное в 1826 году. Впрочем, дабы не перегружать ваше внимание, привожу только полное описание, найденное, благодаря акоротенькой отсылке: "Если вас интересуют подробности этой операции, вы найдёте их описание во втором томе моего издания "Wasserbaukunst", стр. 473-478.". К сожалению, в оцифрованном томе картинок не было. Нашлись они в другом месте.

Так, в альбоме Вибекинга на листе №36 в правом нижнем углу разположены картинки, относящиеся к транспортировке.

Видно, что он изпользовал пластины из книги Карбури, но при этом дал свои обозначения. В дальнейшем привожу фрагменты пластин Карбури (как более чёткие), на которых красным добавляю обозначения Вибекинга.

§115: Для перемещения камня, на котором стоит статуя Петра Великого в Петербурге, граф Карбури изпользовал шары, помещённые в желоба, и шкивы, приводимые в движение шпилем (вертикальным воротом, по-немецки - земляной лебёдкой - Erdwiner, название "кабестан" перешло к нам от французов - Взор). Он описал эту необычную процедуру в работе под названием: "Relation des travaux et des moyens mechaniques pour transporter a Petershourg un rocher de trois millions livres pesant, destine a servir de base a la statue equestre etc." (вообще-то, полное название таково: "Памятник, возведённый во славу Петра Великого, или описание работ и механических приёмов, изпользованных для перевозки в Петербург камня весом в три млн, предназначенного служить основанием для конной статуи этого императора, с физическим и химическим изследованием камня" - Взор).

Фрагмент пластины 81 из альбома Вибекинга (показана фигура 29)

Для сравнения пластина 5 Карбури:

После того как в болоте в двадцати верстах от Петербурга был найден затонувший кусок скалы (фиг. 29. пластина. 84) шириной 27 футов (8.23 м), высотой 21 фут (6.4 м) и длиной 24 фута (7.32 м), было решено привезти его в Петербург, чтобы он послужил основанием для этой статуи. Поскольку он весил тридцать тысяч центнеров, его перевозка на такое разстояние должна была стать важным и грандиозным мероприятием!

Особенность заключалась в том, что начинать нужно было с самой тяжёлой операции, а именно с извлечения скалы из болота, в которое она была погружена. Сначала по всему периметру на разстоянии 14 саженей (29.9 м) от камня была снята земля; и далее из этой ямы была выкопана наклонная поверхность шириной 100 саженей.

Для того чтобы вынуть камень из углубления, его нужно было поставить на твёрдое основание и, следовательно, перевернуть. Поэтому для него была сделана свайно-шпальная решётка (буква М на фрагменте ниже), в которой сваи, погружённые в грунт, были размещены на разстоянии двух футов (61 см). Для неё была выбрана ширина 24 и длина 44 фута (7.32 х 13.41 м). Также камень нужно было поднять с противоположной стороны, следовательно, и там он должен был иметь надёжное основание (опору). На данном конце, вплотную к нему, но там, где прочность камня была наибольшей, была возведена свайно-шпальная решётка, изогнутая по кривой линии, такого же размера, как и первая.

Фрагмент пластины III из книги Карбури

Теперь в скалу, выше на фиг. 29 g, были вставлены четыре прочных железных кольца толщиной 1,5 дюйма (3.8 см) и столько же шкивов, из которых каждый имел по три блока, в которых тяговый канат (лопарь) был толщиной 2 дюйма (5.08 см). Лебёдочные шкивы были соединены с четырьмя шпилями.

Прежде применения этих шкивов, к скале, на упомянутую арочного вида решётку поместили 12 рычагов длиной 55 футов (16.76 м), каждый из них состоял из трёх мачтовых деревьев, плотно стянутых вместе и в 6 точках скреплённых 10-ю витками каната длиной 6 футов (1.83 м). Толщина каждого из этих мачтовых деревьев достигала 18 дюймов (46 см) на конце и 12 дюймов (30 см) на вершине; там, где такой рычаг был подведён под скалу, их было два на фут, а у вершин - на 8 футов. Его также обматывали канатом (рис. 30). К такому рычагу крепился шкив g, который соединялся с другим - b. Он был прикреплён к пирамидальным строительным лесам (пирамидальным рамам для подъёма), рис. 24 и 30, которые состояли из трёх стоек, сходящихся вверху. Если эти 12 рычагов, у которых было столько же пирамидальных рам, нужно было занести под скалу, то их подтягивали с помощью каната и шкива h, висевшего в верхней части рамы.

Фигура 30 у Вебекинга. Красным указаны его обозначения

Короткий конец рычага, опиравшийся на балки, лежащие горизонтально друг над другом, имел длину 2 фута (60 см), а другой конец — 53 фута (16,15 м). Для разкачивания камня у каждой лебедки а, рис. 30, было задействовано по три человека, которые опускали рычаг f с помощью блока и талей. Чтобы эти подмости не могли просесть и сдвинуться, их ставили на горизонтальную решетку и на деревянные подмости шириной в несколько футов, которые приподнимались выше по мере поднятия камня.

В землю в косом направлении были вбиты сваи, от которых к шпалам подмостей шли канаты, посредством чего они удерживались на месте. В то же время на другой стороне скалы 144 человека приводили в движение четыре кабестана, так что при каждой операции приложения силы камень поднимался на 3/4 фута (23 см). Когда его почти опрокинули, прикрепили ещё 6 шпилей, причём диаметрально первым. Если бы камень захотели бросить непосредственно на решётку, он бы вдавил её в землю посредством своего падения и последующего сотрясения; поэтому на решётку уложили слой мха и сена толщиной шесть футов (1.83 м), а на него опустили камень. За четыре дня это ложе сжалось с точностью до четырёх дюймов (10 см), и эта масса была настолько твёрдой, что пуля из дробовика на двадцать шагов не могла пробить её."

На этом месте от текста Вибекинга переключаюсь к описанию этой же операции, сделанному другим автором.

Джузеппе Антонио Боргнис

Портрет Джузеппе Антонио Боргниса (1781-1863)

Джузеппе Антонио Боргнис родился 15 апреля 1781 года в Краведжии (муниципалитет в провинции Оссола, Италия). А поскольку отец его был парижским банкиром, Джузеппе рос в хорошо обезпеченной семье и получил хорошее образование. С детства проявлял особый интерес к математическим дисциплинам и в дальнейшем, получив диплом инженера, занял должность морского инженера в Венеции, где приобрёл столь ценный опыт, что в 1809 году написал книгу о машинах. Это обезпечило ему хорошую репутацию, и возможность учиться в Политехнической школе в Париже. В этот период он углубил свои знания в области проектирования машин, как в теоретических изследованиях, так и в практическом применении. Он развил взгляды Монжа и предложил собственную классификацию разнообразия механизмов для применения в машинах [она не всеми была принята, да и продержалась недолго]. Кстати, в тот период времени механики пытались выработать принципы классификации, ибо всяческих механизмов, как и машин очень быстро становилось всё больше и больше. А что вы хотели? - технический прогресс :о) Такие попытки предпринимались в различных науках. Например, Дмитрий Менделеев несколько позже также предложил свою систему хим.элементов.

Развивая более подробно свои взгляды, Боргнис опубликовал десять книг с 1818 по 1823 год, по конструкциям и применению механизмов и промышленных машин, как практическую реализацию своей новой классификации для общего представления. Его книги с теоретическими и практическими соображениями изпользовались вплоть до 20-го века в качестве справочного руководства. После возвращения в Италию он получил должность профессора механики в университете Павии, где благодаря своей репутации и дальнейшей деятельности в 1848 году стал также ректором. Он был известным профессором прикладной математики и архитектуры, гражданского транспорта, так как объединял свои интересы и деятельность в теории и инженерных проектах, во время первого периода промышленной революции по всей Италии, хотя сам находился на северо-востоке Австро-Венгерской империи. Историк Дональд Кардуэлл считает его книгу «Theorie de la Mecanique Usuelle» одним из величайших инженерных учебников начала 19 века.

Итак, книгу Боргниса обнаруживаем по этой ссылке:

Traité complet de mécanique appliquée aux arts, contenant l'exposition méthodique des théories et des expériences les plus utiles pour diriger le choix, l'invention, la construction et l'emploi de toutes les espèces de machines; : Borgnis, J.-A.

"Полный трактат по механике в применении к искусствам, содержащий методическое изложение наиболее полезных теорий и экспериментов для выбора, изобретения, конструкции и использования всех видов машин"

55. Иногда для приложения самых значительных усилий применяются большие рычаги. Г-н Карбури изпользовал таковые в памятной операции по перемещению и транспортировке огромного камня, который сейчас служит основанием конной статуи Петра Великого. Сначала его нужно было перевернуть, потому что его форма была такова, что то, что было в ширину, должно было быть в высоту. Чтобы ничего не терять на трение, М. Карбури решил применить только обычный рычаг первого рода (см. фиг. 1, пл. VI, где представлен один из изпользованных им рычагов).

Он сделал треугольные пирамиды, основания которых были выполнены из кусков дерева квадратом в 2 дециметра; на углах они были связаны железными наугольниками и имели четыре паза для принятия стоек пирамиды, квадратом всего 0,16 метра. Каждый рычаг состоял из трёх мачт, которые уменьшались в размерах от одного конца к другому. Наибольший диаметр этих деревьев составлял от 5 до 6 дециметров, а длина их составляла около 22 метров. Г-н Карбури утверждает, что каждый из этих рычагов мог поднять около 100 000 метрических фунтов (45359,24 кг). Для их изпользования один конец каната прикреплялся к вороту пирамиды (Т), а другой конец, после совершения необходимых оборотов каната на полиспасте, прикреплялся к одному из концов рычага (L).

Всё было устроено таким образом, лебёдка была повернута, и (таким способом) конец рычага был поднят на вершину пирамиды; после этого маневра большой конец рычага был подведён вперёд под скалу и на точку опоры, которая находилась очень близко к ней; затем верёвки разположили на блоках так, чтобы верхний конец рычага лебёдкой притягивался вниз, что можно было сделать, только подняв (рычагом) груз или сломав рычаг.

Основание пирамиды, прочно закреплённое на земле опорными сваями, находилось очень далеко от движущей силы (точки приложения усилий к камню - Взор) и очень близко к подвижной (концу рычага, где был прикреплён шкив полиспаста), поэтому на каждую пирамиду для этого манёвра было достаточно трёх человек, и те же люди с помощью железных рычагов могли легко заставить (сами) пирамиды продвигаться к скале, когда один из углов поднимали, чтобы изменить её положение.

При перевозке обелиска из Ватикана, чтобы отсоединить и поднять его с прежнего пьедестала, вместе с сорока шпилями Доменико Фонтана также изпользовал четыре огромных рычага длиной 70 пальм (palmes), что соответствует 16 метрам.

Когда корабль спускают в море, если он не соскальзывает сам по себе, как только перерезается удерживающий трос и судно освобождается от всех своих стоек, импульс этой огромной массе придают два больших рычага длиной от 14 до 16 метров, на концах которых с помощью прикреплённых к ним тросов действуют иногда двести человек. "

К этому трактату мы ещё вернёмся, говоря о кабестанах и о шариках. А пока предлагаю узнать об этой операции от самого

Карбури

Она описана в главе V.

"О средствах, которые я изпользовал, чтобы опрокинуть скалу или изменить её положение.

Самые разумные возражения, которые были сделаны против моего проекта и моей модели, касались трудностей, которые возникнут при перемещении этой массы, извлечении её из углубления и размещении на предложенной мной машине. Я чувствовал это тем лучше, что не было ни крана, ни чего-либо подобного, что могло бы подойти для этого маневра. Я был сторонником простоты в машинах, чтобы перенять те, которые были бы очень сложными. Убедившись, что для приведения в движение такие тяжести, как скала, необходимо ничего не терять на трение, (поэтому) я решил изпользовать только обычный рычаг, называемый людьми искусства рычагом первого рода. Невозможность перемещения камня вручную такими длинными и такими тяжёлыми рычагами, какими я их себе представлял, я попытался компенсировать с помощью какой-нибудь машины, настолько простой, насколько мог. Я сделал из ели треугольные пирамиды, как показано на четвёртой пластине, фигуры 1 и 2. Их основание (фиг.1) было сформировано из кусков дерева, которые имели сечение квадратом 7 дюймов (45,16 кв.см): они были закреплены на своих углах железными уголками и имели четыре паза, которые должны были принять стойки пирамиды, высота которой представлена на втором рисунке. Ширина стоек составляла всего пять дюймов (13 см).

Из этих стоек три сплачивались (на верху) вокруг железом, а самая маленькая служила только для того, чтобы нести ворот, показанный на рисунке, и на котором был закреплён канат. Три шкива, представленные в пирамиде по высоте, придавали (в зависимости от способа запасовки тягового каната) каждому из рычагов все необходимые движения: вверх и вниз, как на втором рисунке, или вниз и вверх, как на третьем рисунке.

Слева запасовка каната для установки рычага под камень, справа - для нажатия на конец рычага

Я сформировал каждый рычаг из трёх мачт или из трёх видов жердей, которые уменьшались в размерах от одного конца к другому, как деревья. Наибольший диаметр каждого из этих деревьев, на том конце, который был самым толстым, составлял от пятнадцати до восемнадцати дюймов (38-46 см) в диаметре, а их длина была около шестидесяти пяти футов (19.8 м). Каждый из этих рычагов мог поднимать около двухсот тысяч фунтов (90.7 тонн).

Для его применения один из концов каната укрепляли на вороте; после того, как канат оборачивали вокруг блоков, показанных на фиг. 3, другой его конец закрепляли на одном из концов рычага, обозначенного буквой L. Когда всё было устроено таким образом, ворот T поворачивали, и таким образом конец рычага поднимали к вершине пирамиды.

После этого первого манёвра большой (толстый) конец рычага заводился вперёд под камень и на точку опоры, которая находилась очень близко к нему, как видно на третьей пластине, фиг. 2, H. Затем канаты размещали на блоках таким образом, что верхний конец рычага оттягивался лебёдкой вниз, что можно было сделать только подняв груз или сломав рычаг. Основание пирамиды было прочно закреплено на земле сваями, как видно на первой фигуре, точки опоры находились очень далеко от движущей силы и очень близко к подвижной, для этого манёвра было достаточно трёх человек на каждую пирамиду; и те же люди с железными рычагами могли легко передвигать пирамиды к камню, когда один из его углов поднимался, чтобы изменить её положение."

(продолжение следует)