Метеорология и геология для инженера

Поскольку в современном мире климатические изменения являются предметом спекуляций, инженер должен достаточно разбираться в погодных и климатических явлениях, чтобы, во-первых, оценить возможные риски катастрофических атмосферных явлений (торнадо, тайфуны, крупные наводнения, цунами и т. д.) и, во-вторых, чтобы самостоятельно оценивать климатические тренды, что имеет значении при проектировании таких долговременных сооружений, как атомные электростанции.

Геология является одной из критических дисциплин географического Знания, в этом смысле инженеру необходимо понимать ее основы — хотя бы, чтобы не проектировать вольфрамовые снаряды в Третьем Рейхе, не размещать атомные электростанции на Тихоокеанском побережье Японии, не строить сейсмоустойчивые школы и больницы непосредственно на геологическом разломе Сан-Андреас в Калифорнии (несмотря на большое количество прецедентов).

Для инженера — первое дело — усомнить аналоги и прототипы, взять их как «рамку», но не более того. История развития техники, общества и даже религий изобилует примерами, когда закрепилось и легло в прототип не лучшее, значимое и меняющее мир, а случайное, ангажированное, не отмеченное гениальностью персоны.

В сущности, инженеру нужно знать тектонику плит и представлять карту литосферных разломов, понимать особенности почв и грунтов, иметь разумные представления о сейсмике и оценивать геологический потенциал поверхности, то есть возможные запасы и виды полезных ископаемых. Хорошо бы, конечно, еще разбираться в земном магнетизме, но здесь пока не может толком помочь ни геология, ни физика Земли.

• В большинстве источников указывается, что из-за большой длины «Грейт Истерна» его нельзя было спустить обычным продольным методом — не хватило бы ширины реки. Именно поэтому выбрали поперечный спуск, невероятно трудоемкий, неудача которого и стала источником всех дальнейших злоключений судна. Однако, в литературе встречается

другая гипотеза. И.Брюнель хотел спустить корабль обычным способом, остановив его с помощью якорей. Он, однако, не учел свойств мягкого грунта: земля просела под тяжелым корпусом и искривило спусковое устройство. Исправить его не было никакой возможности, и к поперечному спуску прибегли от отчаяния. Как и всякая импровизированная экстраординарная мера, это решение приводило к неприемлемым рискам, но альтернативы уже не было.

• Гораздо большую беду вызвало незнание китайскими инженерами особенностей поведения лессового грунта при сейсмическом воздействии. 28 июля 1976 года в городе Таншане провинции Хэбэй произошло землетрясение магнитудой 8,2. Лессовый грунт «поплыл»: он начал вести себя, как не очень вязкая жидкость, в которой люди и сооружения просто тонули. У тех же, кто жил в отрытых в лессе пещерах, вообще не было шансов на спасения. По официальным китайским данным погибло 242.419 человек, однако средневзвешенные оценки дают оценку в 650.000, отдельные источники говорят о 800.000 погибших. Впрочем, и первая из приведенных цифр достаточно велика и превышает, например, население Исландии.

• Крупный геолог с советским еще опытом, выступая в 2005 году на коллегии Росатома, едко заметил: «Что вы мне здесь написали? В сейсмически пассивных районах выбор площадки для строительства атомной станции должен сопровождаться наблюдениями в течение месяца, а в зоне активной сейсмики должны быть обеспечены непрерывные наблюдений в течение трех лет. Это же полная безграмотность. На самом деле, если земля «дышит», то есть, мы находимся в зоне активной сейсмики, достаточно буквально одних суток, чтобы записать колебания, проанализировать их и оценить мощность и частотность землетрясений. А, вот, если территория сейсмически стабильна, нужно несколько лет, чтобы собрать хоть какую-то информацию, при этом априори гарантировать, что в таких зонах невозможно крупное землетрясение нельзя. Вы пишите инструкции, в которых все наоборот!»

• Бывают и случаи, когда плохое знание основ геологии оказывается полезным для реализации проекта (хотя и губительным для инженера, допустившего ошибку). Так, Панамский канал никогда не был бы построен, если бы Фердинанд Лессепс, кстати, юрист по образованию, разбирался бы в геологической структуре Панамского перешейка. Стоимость ошибки оказалась огромной: при бюджете в 150 миллионов долларов, проект обошелся в 700 миллионов долларов (в 1900 году, сейчас эта сумма оценивается по различным источникам от 19 до 26 миллиардов долларов, стоимость трех авианосцев класса «Нимиц»), стоил жизни не менее, чем 25.000 рабочих, привел к отделению Панамы от Колумбии, многим судебным процессам и политическим скандалам миррового масштаба и потребовал для своего осуществления более сорока лет. Тем не менее, в 1920 году канал вступил в эксплуатацию, сократил путь из Нью-Йорка в Сан-Франциско 22,5 тыс. км до 9,5 тыс. км, оказал неоценимое влияние на мировое судоходство и, вероятно, стал катализатором тех процессов, которые превратили США в творца современного миропорядка.

Колоссальный скандал вокруг Панамского канала коснулся великого инженера индустриальной эпохи Г.Эйфеля, который все понимал в конструкциях из мягкого железа и стали, в машинах и механизмах, но недостаточно — в экономике, очень мало в системе законов, определяющих жизнь французской демократии, и ничего — в геологии.

Гюстав Эйфель

Родился в 1832 г. в Дижоне. В 1855 г. получил диплом инженера в Центральной школе искусств и мануфактур в Париже специализировался на возведении стальных конструкций. До строительства Эйфелевой башни был известен своими импозантными стальными конструкциями для мостов, Понте де Дона Мария Пиа через Дору у Порту в Португалии, а также железнодорожного моста длиной 500 метров в Бордо, вокзалов в городе Будапешт. Он завершил также виадук де Гараби — железнодорожный виадук в южной Франции, — который вознёсся над долиной на высоте 122 метров и был в своё время самым высоким в мире. Принимал участие в строительстве железного каркаса для нью-йоркской статуи Свободы, в конкурсе на возведение Троицкого моста в Петербурге, в амазонской глубинке построил т. н. Железный дом.

Важным фактом является то, что Эйфель был инженером Панамского общества и поставщиком для него машин, изготовлявшихся на его машиностроительном заводе в Лёвалуа-Перрэ (близ Парижа). Разоблачения, касавшиеся Панамского общества, коснулись и его; его обвиняли в получении от Панамского общества 19 млн. франков за фиктивные работы. Преданный суду (1893 г.) вместе с отцом и сыном Лессепсами и другими причастными к делу лицами, Эйфель был приговорён к 2 годам тюрьмы и 20 000 франкам штрафа, но кассационный суд отменил приговор за истечением срока уголовной давности.

Разработал и воплотил в жизнь идею вращающегося купола обсерватории в Ницце, который, несмотря на вес в 100 т, легко приводится в движение одним человеком; усовершенствовал систему подвижных мостов и т. д.

Мировую известность Эйфелю принесло сооружение стальной решетчатой башни для Всемирной выставки 1889 г. в Париже. Эта башня высотой 300 м многие годы оставалась самым высоким сооружением в мире. Сооружение Эйфелевой башни продолжалось 26 месяцев, с 28 января 1887 г. до 31 марта 1889 г.  и обошлось налогоплательщикам в 6,5 млн. франков. За шесть месяцев работы выставки посмотреть «железную леди» пришло более 2 млн. посетителей. Сооружение имело такой успех, что к концу года удалось возместить три четверти всех затрат на строительство.

Примечательно, что позже Эйфеля заинтересовали вопросы аэродинамики. Для проведения экспериментов он использовал свою башню. В 1908 г. он построил первую современную аэродинамическую лабораторию, а в 1912 г. открыл еще одну в Отее под Парижем, оснащенную аэродинамической трубой. Эйфель издал несколько книг по аэродинамике, где привел характеристики различных моделей самолетов.

Умер в 1923 г. в возрасте 91 года.