№ 3: Фолкеркское колесо
Фолкеркское колесо: вращающийся мост
Мост Ксеркса из кораблей качался на волнах вверх и вниз, а также из стороны в сторону под действием течений, так что проходить по нему, должно быть, было очень неудобно. Нам не нравятся сооружения, которые заметно движутся: это нас пугает и кажется нам небезопасным. Но что делать, если мост спроектирован так, что он вращается? Многие мосты устроены так, что через них по воде могут проходить корабли, а один из моих любимых мостов сам переносит их с одной стороны на другую.
Кельтский двусторонний топор был грозным оружием – с обеих сторон у него были лезвия, так что в битве храбрый воин мог махать им и вправо, и влево с не менее смертоносным результатом. Как бы странно это ни казалось, этот боевой инструмент послужил прототипом самого классного и необычного проекта в мире – Фолкеркского колеса.
Когда-то в низменных каналах Шотландии кипела жизнь. Канал Юнион, открытый в 1822 году, шел из Фолкерка в Эдинбург. По нему в столицу доставляли уголь для обеспечения новых промышленных отраслей, которые строили в городе заводы. Канал Форт и Клайд (открытый в 1790 году) служил той же цели, только в Глазго – в те времена маленьком городке, который быстро превратился в промышленный центр Шотландии. Однако с развитием железных дорог в 1840-х годах эти каналы, как и многие другие, стали невостребованы, потому что ископаемые было быстрее перевозить на поездах. Постепенно каналы пришли в упадок – к 1930-м годам они были в таком состоянии, что часть системы каналов переполнилась. Прежняя транспортная артерия оказалась навсегда перекрыта – по крайней мере, так казалось.
В конце XX века архитекторы и инженеры решили возобновить работу каналов, создав водное сообщение между Глазго и Эдинбургом, особенно между каналами Форт и Клайд и Юнион.
Возобновление водного сообщения, которому было уже 200 лет, требовало экологического и экономического прогресса населенных пунктов. Это дело представляло несколько сложных технических задач, и в первую очередь мешал большой крутой склон, который нужно было преодолеть. Традиционный способ, с помощью которого строители каналов решали проблему склона, – сооружение шлюзов. Между верхней и нижней секциями канала сооружали длинный узкий коридор с высокими стенами и воротами с каждой стороны, которые блокировали воду. Шкиперы, поднимающиеся по каналу, заводили судно в этот коридор и закрывали нижние ворота. Затем они открывали затворы ворот на другом конце коридора, и в него поступала вода из верхнего канала. Постепенно коридор наполнялся, пока уровень воды не сравняется с верхним каналом. Тогда шкиперы открывали верхние ворота и свободно плыли дальше. Когда судно нужно было спустить, процесс повторялся в обратном порядке. Изначально на пути между Эдинбургом и Глазго нужно было целый день проходить 11 таких порогов, открывая и закрывая 44 пары ворот. Едва ли это легкая задача – да и ворота в любом случае с тех пор уже убрали. Поэтому инженерам пришлось хорошенько подумать.
Сегодня, если вы плывете на запад от Эдинбурга по каналу Юнион в сторону канала Клайд или в сторону Глазго, то в какой-то момент попадаете в место, где земля с одной стороны резко обрывается, а вы остаетесь болтаться на акведуке, который словно ведет в пустоту. Так заканчивается канал Юнион. В этом месте вы оказываетесь на своем судне в 24 метрах над землей – на высоте 8-этажного здания. Чтобы спуститься с этой высоты в нижний канал Форт и Клайд, нужно доверить судно объятиям невероятного инженерного изобретения – современной интерпретации кельтского топора.
Огромное вертикальное колесо (напоминающее колесо обозрения) 35 м в диаметре появляется перед судном. У этого колеса две лопасти в форме топоров, которые вращаются на 180°. В каждой лопасти находится своего рода «гондола»: большой сосуд, в котором умещаются два судна и 250 тысяч литров воды. Гидравлические стальные ворота блокируют воду из верхнего канала. Когда гондола колеса становится вровень с краем акведука, ворота в конце канала и ворота гондолы открываются, так что судно может заплыть прямо в гондолу. Затем ворота закрываются, и лопасти начинают вращаться.
Вы замечали, что, когда колесо обозрения вращается, сиденья тоже вращаются, так что пассажиры так и остаются сидеть вертикально. За весь поворот колеса, снизу вверх и сверху вниз, вы сами не переворачиваетесь. Аналогичным образом с помощью сложного механизма гондолы Фолкеркского колеса сохраняют горизонтальное положение, когда вращаются лопасти. Для одного поворота на 180° нужно совсем немного энергии – то же количество электричества, что потребовалось бы, чтобы вскипятить восемь чайников с водой. Все благодаря Архимеду и его знаменитому принципу, который гласит, что объект, погруженный в воду, вытесняет свой собственный вес. Например, если в одной гондоле будет судно, а в другой его не будет, то гондолы по-прежнему будут иметь одинаковый вес. Судно вытеснит из своей гондолы количество воды, соответствующее его собственному весу. Так как уровень воды в гондолах обеих лопастей одинаковый, нужна лишь минимальная мощность для преодоления инерции и вращения колеса, а затем лопасти вращаются по инерции, пока их не выключат. Фолкеркское колесо переправляет суда из верхней части бассейна в нижнюю (и наоборот) всего за пять минут, по сравнению с целым днем пути, который уходит на прохождение оригинальной системы шлюзов.
В мире несколько таких судоподъемников: например, Стрепи-Тье в Бельгии, Нидерфинов (старейший работающий судоподъемник в Германии) и еще один на электростанции «Три ущелья» в Китае (сейчас это величайший судоподъемник в мире, он поднимает суда вертикально на колоссальную высоту 113 м), но в наблюдении за Фолкеркским колесом и в катании на нем есть особое удовольствие. Возможно, оно пробуждает в нас воспоминания из детства, когда мы катались на колесе обозрения. Это служит примером того, как инженерный проект сочетает в себе эстетические качества и даже нотку ностальгии, которая отчасти сказывается на том, как мы воспринимаем этот объект.
Как-то вечером я читала книгу с включенным телевизором, и успокаивающий голос ведущего передачи наполнял гостиную, но я его не слушала. До тех пор пока не уловила слова «прочный материал» и «мост», – и в этот момент уши у меня навострились, как у кошки. Ведущий рассказывал об одном из самых продуктивных строителей мостов в мире – который, что удивительно, женского пола и живет на Мадагаскаре.
Размером она примерно с ноготь, у нее восемь волосатых ножек, а тельце напоминает по текстуре кору дерева, что, как позднее объяснил Дэвид Аттенборо, помогает ей маскироваться от хищников. Кроме того, у нее есть прядильный орган, который как раз и отвечает за ее блестящие инженерные навыки.
Древесный паук Дарвина (caerostris darwini) может построить мост длиной до 25 м (то есть в 1000 раз больше его самого) над рекой или даже озером. В отличие от большинства проектировщиков мостов, этой паучихе не нужно добираться с одного берега на другой. Она таким образом добывает себе пищу.
