Чем горячее становилось железо, тем больше примесей загоралось, а эта реакция, в свою очередь, еще сильнее нагревала железо, в результате чего загоралось еще больше примесей. Такой позитивный цикл создавал чистое расплавленное железо.
Теперь можно было работать с чистым железом, и Бессемеру легко удалось добавить в него нужное количество углерода, чтобы создать сталь. До этого изобретения запредельные затраты на производство стали позволяли использовать ее только для изготовления ножей и кухонной утвари, а также пружин, и на этом все. Бессемер преодолел эту невероятную преграду.
Он представил свою работу на совещании Британской ассоциации в Челтнеме в 1856 году. Процесс изготовления стали вызвал большой резонанс, так как он позволял производить ее в шесть раз дешевле, чем все остальное. Бессемер получал десятки тысяч фунтов от заводов по всей стране за право использовать его процесс в производстве. Но тот факт, что он не понимал химии процесса, чуть его не погубил.
Когда другие производители попытались воспроизвести его метод, у них ничего не вышло. Они разозлились на него за то, что потратили уйму денег на лицензию, и подали на него в суд, а ему пришлось вернуть им все деньги. Следующие два года он пытался разобраться, почему процесс прекрасно проходит в его кирпичной печи, но не получается в других. Наконец он разгадал секрет: в железе, которое он использовал, была очень незначительная примесь фосфора. А его коллеги использовали железо с высоким содержанием фосфора, которое, очевидно, не проявляет подобных свойств в кирпичной печи. Бессемер стал экспериментировать с печами и пришел к выводу, что ответ кроется в замене обычного кирпича на известковый.
Однако недоумение и финансовые потери, которые вызвал оригинальный процесс Бессемера, привели к всеобщему недоверию, так что на этот раз ему уже никто не поверил. Наконец он решил открыть свой собственный завод в Шеффилде для массового производства стали. На опровержение подозрений ушло еще несколько лет, а потом заводы начали изготавливать сталь в промышленных масштабах. К 1870 году 15 компаний производили 200 тысяч тонн стали в год. Когда Бессемер умер в 1898 году, во всем мире производилось уже 12 миллионов тонн стали в год.
Сталь высокого качества преобразила железнодорожную сеть, потому что рельсы теперь стало можно производить быстро и дешево, а служили они в десять раз дольше, чем железные рельсы. В результате начали строиться более крупные, тяжелые и скорые поезда, и в транспортных артериях закипела новая жизнь. Благодаря более низкой стоимости сталь начали применять в строительстве мостов и зданий, которые выросли до небес.
Без бессемеровской стали я не смогла бы спроектировать пешеходный мост Нортумбрийского университета, основанный на способности стали выдерживать силу растяжения. Этот мост – мой первый проект, к которому я приступила сразу после окончания университета. Я все так же ясно помню первый день на работе, когда я ехала в переполненном метро на Ченсери-лейн в Лондоне, и как толпа спешащих на работу пассажиров в офисных костюмах буквально подхватила меня и вынесла на станцию. Я волновалась, нервничала и ощущала себя в деловой одежде очень неловко, шагая по тротуару к месту назначения – пятиэтажному офисному зданию, облицованному белым камнем.
Моим новым начальником стал Джон, стройный мужчина среднего роста, с прямыми короткими темными волосами, в очках без оправы и со страстной любовью к крикету (до которой мне, хоть я и выросла в Индии, было очень далеко). Мы заполняли документы, и процесс этот иногда оживляли его ироничные и забавные замечания. Однако я умолчала о том, что сегодня мой 22-й день рождения. Затем он показал мне эскиз нового пешеходного моста, который собирались построить в Ньюкасле. Уверенные отметки карандаша показывали, что на восточном конце моста высокая башня будет поддерживать три пары тросов. Тросы, в свою очередь, будут поддерживать основное полотно моста. Чтобы уравновесить нагрузку, которую вес моста оказывает на эту башню, сзади ее будут держать еще несколько тросов. Мы сидели там с Джоном и рассматривали эти рисунки, и я тихонько ликовала. Как по мне, так это лучший подарок на день рождения, который только может получить девушка. Меня просто переполняли эмоции, оттого что моим первым проектом станет такая элегантная и необычная постройка. И, помимо очаровательной эстетики этого моста, в нем было несколько нюансов, которые делали его в моих глазах еще прекраснее.
Этот мост – вантовый. Есть еще один известный пример мостов такого типа – Виадук Мийо во Франции. Его слегка изогнутое полотно поддерживают семь столбов, от которых расходятся тросы, образуя паруса и создавая впечатление, что мост парит в 270 метрах над долиной реки Тарн. У вантовых мостов одна или несколько высоких колонн, к которым крепятся тросы. Полотно стремится вниз под воздействием гравитации, а тросы тянут его наверх и таким образом постоянно испытывают силу растяжения. Сила растяжения передается от тросов колонне. Колонна, в свою очередь, испытывает силу сжатия, которая передается в основание моста. Основание распределяет силы и передает их земле.
Рабочий эскиз пешеходного моста Нортумбрийского университета руки Джона Паркера
Для свежеиспеченного инженера проектирование тросов моста Нортумбрийского университета (которые, кстати, толщиной с мой кулак) стало настоящим вызовом. Если взять металлическую линейку и представить, что это стальное полотно, а три пары резинок приладить вместо тросов, то окажется, что их нужно натягивать со строго определенной силой, чтобы они все пришли в одинаковое растяжение и равномерно поддерживали линейку. Если слишком сильно натянуть резинки с одной стороны, то полотно опрокинется набок. Если слишком сильно натянуть пару резинок в середине, то мост выгнется вверх. А теперь представьте, что это может произойти и с настоящим большим мостом.
Виадук Мийо во Франции – элегантный пример вантового моста
В специальных компьютерных программах я создала трехмерную модель тросов, идущих под мост, и тросов, натянутых между полотном и мачтой. Затем я смоделировала воздействие гравитации. Кроме того, я учла вес всех людей, которые будут находиться на этом мосту, притом что они могут собираться группами то в одной, то в другой части моста. Например, во время Большого северного забега, когда атлеты пробегают по трассе под мостом, толпы болельщиков теснятся с одной стороны моста, встречая их, а потом переходят на другую сторону, чтобы посмотреть, как они убегают. Мне нужно было продумать «вероятностную нагрузку», и я смоделировала людей, которые образуют разные группы на разных сторонах моста. Независимо от того, где стоят люди, тросы должны сохранять растяжение, чтобы поддерживать полотно. Если тросы потеряют растяжение, то станут гибкими, и полотно потеряет поддержку. Чтобы этого не произошло, я искусственно добавила тросам растяжения.
