简介
作为19世纪最伟大的英国工程师之一,伊桑巴德王国布鲁内尔(1806-1859)修建了25条铁路线、100多座桥梁,其中包括5座吊桥、8个码头和码头系统、3艘船和一座预制陆军野战医院。
布鲁内尔的同事丹尼尔·古奇(Daniel Gooch)写道:“在他去世时,英国最伟大的工程师都失去了,他是一个思想最有独创性、执行力最强、计划大胆但正确的人。”商业界认为他很奢侈;但是,尽管他是这样,伟大的事情并不是由那些坐下来计算每一个想法和行动的代价的人来完成的。”
有其父必有其子
布鲁内尔是工程史上最有创造力和最多产的人物之一,他出生于他的职业领域。 他的父亲马克·伊桑巴德·布鲁内尔(Marc Isambard Brunel,1769-1849)是工业革命的伟大工程师之一,也是机械生产的先驱。马克出生于法国,曾在机械制图发明家加斯帕德·蒙格(Gaspard Monge)手下的鲁昂大学学习,但在法国大革命期间逃到美国,并于1796年成为纽约市的总工程师。 1799年,他前往英国,一部分是为了与他在法国索菲亚王国结识的英国情人团聚,另一部分是为了向皇家海军展示他新发明的制造船舱的机器,该机器很快安装在朴茨茅斯。
马克一到英国,就嫁给了索菲亚,发明了许多机械设备,包括针织机和船用蒸汽机,还设计了泰晤士河隧道,这是世界上第一条河下的人行隧道。过去的尝试都失败了,但马克在观察了一只船蛆的行为后,发展出了在隧道盾构下建造隧道的想法。船蛆的头部被包裹在最坚硬的树林中。
1806年,他们的儿子伊桑巴德·布鲁内尔出生在波特西。马克确保这个男孩接受了理论教育和实际工程学徒训练。伊桑巴德在切尔西和霍夫上学,但由于最好的数学教育是在法国进行的,他被派到那里学习,1820年在卡昂学院学习,然后在巴黎的莱西·亨利四世学习,在那里他还与著名钟表师路易斯·布雷盖的家人住在一起,并在他的工作室里呆了一段时间。
从伦敦到布里斯托尔
1822年,布鲁内尔回到伦敦,第二年为他的父亲工作,当时他正在为西印度洋的波旁岛(现为雷乌尼岛)设计吊桥。他为马克工作了五年,主要是作为泰晤士河隧道的常驻工程师。1828年,一场洪水摧毁了隧道的大部分,工程暂停。 布鲁内尔在洪水中受了重伤,被送往布里斯托尔疗养。在那里,他被鼓励参加设计横跨埃文峡谷的克利夫顿大桥的比赛。三年后,评委宣布他为冠军,布鲁内尔开始在桥上工作。 它成为了他最著名的作品之一,尽管在他有生之年,建筑是断断续续的,最终由于资金不足而被放弃,该项目在他去世后才恢复并完成,以纪念他,并按照修改后的设计建造。 他还受命改善布里斯托尔市码头的条件,并取得了相当大的成功。1833年,布鲁内尔被任命为大西部铁路的总工程师。随着执业范围的扩大,他于1835年搬到了杜克街18号的大房子里,后来又增加了17号。1836年,布鲁内尔与玛丽·霍斯利结婚后,他们住在楼上,布鲁内尔的办公室就在那里,而生意则在楼下进行。
铁路
连接布里斯托尔和伦敦的大西部铁路的设计占用了他的大部分时间。布鲁内尔精力充沛,认真负责,从路线和轨道到车站建筑和装饰细节,他参与了项目的各个方面。他不得不与其他工程师一较高下,为该项目做宣传,并提出了一项大胆的高速铁路提案,斯蒂芬森的机车可以以60英里/小时而不是35英里/小时的速度行驶。 他认为,通过开发一条轨距更宽的轨道——7英尺¼英寸,比当时标准的4英尺8½英寸(1435mm)——车厢的重心将更低,从而使发动机的驱动轮更大,列车运行更快。 布鲁内尔的计划备受争议,他为实施这一计划进行了艰苦的斗争:当GWR董事会试图迫使他与一名联合工程师合作时,他甚至威胁要辞职。宽轨距最终用于大西部铁路、康沃尔铁路和较小的线路,但1845年皇家委员会认为它比广泛使用的4英尺8½英寸的“窄”轨距低成本效益,该轨距将被用作国家标准轨距,宽轨距铁路逐渐被取代。
布鲁内尔在设计GWR的伦敦终点站帕丁顿站时也同样雄心勃勃,他于1849年负责重建该站,以容纳1851年伦敦大展的人群——尽管该站直到1854年才开放。 他被要求建造一个灵活的无柱覆盖空间,以满足铁路未来的需求,并在尤斯顿超越GWR的主要竞争对手大北方铁路(Great Northern railway)的伦敦终点站。在一个新铁路被视为现代性的极致和省级城镇未来繁荣源泉的时代,公众对布鲁内尔大胆的GWR计划的兴趣非常浓厚。
受约瑟夫·帕克斯顿(Joseph Paxton)水晶宫设计的启发,布鲁内尔雇佣了同样的承包商,福克斯、亨德森和;为帕丁顿建造一座三跨钢铁和玻璃结构,长700英尺,宽240½英尺,中心跨度102½英尺,南跨68英尺,北跨70英尺。它由189根锻铁拱肋和12根支撑耳堂屋顶的对角线组成,69根相同的铸铁柱分三排竖立。
我们很难理解像今天的大西部或康沃尔铁路这样的新铁路建设的规模和复杂性。布鲁内尔的天赋之一是明白,如果乘客要充分欣赏铁路的浪漫,其工程必须是隐形的。 火车应该以如此明显的轻松漂浮在风景上,以至于乘客不会注意到他们是在爬山还是涉水。为了实现这一目标,布鲁内尔和他的团队设计了许多高架桥、隧道、堤防和海防。 其中许多隧道在布鲁内尔时代是相当了不起的工程壮举,至今仍在使用并受到高度赞赏,如梅登黑德铁路桥(Maidenhead Railway Bridge)及其当时前所未有的宽平拱,以及箱形隧道(Box Tunnel),该隧道耗费了近100名工人的生命,是1841年竣工时最长的铁路隧道。在布鲁内尔设计的南德文郡铁路上,达利斯海堤段因其迷人的风景而成为该国最著名、最著名的路段之一,但同时也是最脆弱、维护成本最高的路段之一。
可以说,他最大的挑战——也是最大的成就——是在康沃尔铁路上,他在那里设计了皇家阿尔伯特大桥,以跨越塔玛尔河最窄的1100英尺(Saltash)处,同时允许帆船在下方通过足够的高度。 布鲁内尔的解决方案是一座带有单轨轨道的两跨弓弦吊桥。两个主跨中的每一个都是锻铁管拱,其轮廓为抛物线形式。悬挂链组以悬链线曲线悬挂在管道的每一侧,管道的上升等于链条的倾斜,这抵消了拱的向外推力,并有助于创建一个力都包含在结构内的系统。 为了给帆船在桥下航行创造足够的空间,布鲁内尔提议建造一个中心码头和两个跨度,每个跨度465英尺,后来减小到455英尺,在平均高水位以上有100英尺的净空。
布鲁内尔于1852年完成了他的设计,并很快开始施工,直到1859年才完工。主要有两个困难。第一个是在河的中间建造码头,布鲁内尔通过设计一个大的圆柱体来漂浮,并作为一个围堰来解决。第二个是主桥的抬高。它们建在德文郡的前滩上,漂浮到位。康沃尔码头首先修建,并一次顶起三英尺,以便将陆地码头上的砌砖工程和中央码头上的铁制品安装在下方。
布鲁内尔在19世纪40年代被任命为多个地区铁路的工程师,但尽管他的铁路项目非常耗时,但他在其他项目上投入了大量的时间和精力,尤其是1855年设计的一座1000张床位的预制野战医院,将运到伦基奥伊的克里米亚战争中,以及一系列轮船。
三艘大船
在从事大西部铁路的工作时,布鲁内尔说服他的董事们采纳了他的大胆建议——建立一条从布里斯托尔到纽约的跨大西洋轮船服务,作为铁路服务的自然延伸——并委托他为此设计和建造船只。SS Great Western号是一艘木桨轮船,1837年在布里斯托尔下水,它是第一艘用蒸汽横渡大西洋的轮船,但由于四天前驶离的对手轮船的打击,三个小时后就错过了。然而,SS大西部号证明了跨大西洋蒸汽航行的可行性,并成为其他客轮的成功典范。 六年后,大胆创新的SS大不列颠号作为第一艘用铁建造并配备螺旋推进器的大船出海。
到了19世纪50年代初,布鲁内尔决定建造一艘足以运载往返澳大利亚所需全部煤炭的蒸汽船,以解决加油问题。这艘蒸汽船的形状是SS大东号,一艘排水量超过30000吨的巨轮。她有两个桨轮和一个螺旋桨,这样她就可以在印度胡格利河的浅水区工作,那里的螺旋桨不会完全浸没。
党卫军大东区由约翰·斯科特·拉塞尔(John Scott Russell)在狗岛的米尔沃尔(Millwall)建造,用300多万个铁铆钉固定30000块熟铁板。这个项目充满了财政困难。大大低估了成本的斯科特·拉塞尔破产了。
当建筑工程重新开始时,布鲁内尔面临着让他的巨轮下水的问题。她不得不侧着身子下水,21个液压装置迫使她下水——这一过程耗时近三周。 由于无法为前往澳大利亚的航程提供资金,“大东方”号的船主让她参加了跨大西洋航行,但她太大了,无法与专为这条航线设计的小型轮船竞争。作为一名电缆铺设工,她经历了短暂但成功的职业生涯——尤其是1866年铺设了第一条横跨大西洋的电缆——之后,她在米尔福德海文(Milford Haven)躺在生锈的地上,1884年以26200英镑的价格出售,作为一个浮动音乐厅。 四年后,她以16000英镑的价格被卖给了一家拆船公司,花了两年时间才分手——是计划的两倍。
布鲁内尔没有活着看到大东方的灭亡。在她建造的早期,他得了重病,并于1858年被他的医生下令出国旅行。1859年5月6日,也就是阿尔伯特王子开放皇家阿尔伯特桥的几天后,他返回了英国,但身体状况仍然很差。 9月5日,他因心脏病发作而晕倒在大东方号的甲板上,两天后,他病得无法与这艘大船一起踏上驶向泰晤士河的处女航。他于9月15日去世,享年53岁。
Enduring Fame
很少有工程师能在其作品的规模和范围上与布鲁内尔的成就相提并论——从SS大东方号当时最大的轮船,到皇家阿尔伯特号最精巧的铁路桥。 诚然,他的成就离不开他的同事、助手和许多体力劳动者的贡献,布鲁内尔本人也并非十全十美。 他的一些作品尽管具有技术优势,却给股东带来了严重的财务困难。尽管如此,在他去世时,他作为一名杰出工程师的声誉已经牢固确立。他在肯萨尔格林公墓举行的葬礼不仅有杰出的工程师参加,还有数千名铁路工人表示敬意。
布鲁内尔在英国广播公司2002年进行的一项全国民意调查中名列第二,该调查要求英国公众选出有史以来最伟大的英国人,如今布鲁内尔仍然是一位著名人物。2006年,为纪念他诞辰200周年举行了庆祝活动,并为此发行了两枚特别的2英镑硬币和六枚特别邮票。 由肯尼斯·布拉纳(Kenneth Branagh)饰演的布鲁内尔甚至出现在2012年夏季奥运会的开幕式上,象征着工业时代先锋的大胆和进取。
图片来源
(肖像)伊桑巴德王国布鲁内尔号和大东方号发射链,罗伯特·霍利特,©伦敦维多利亚和阿尔伯特博物馆。
大东方(车轮和链条鼓),罗伯特·霍利特,©伦敦维多利亚和阿尔伯特博物馆。
《大东方:泰晤士河中部的高地》,罗伯特·霍利特,©伦敦维多利亚和阿尔伯特博物馆。
Hats©伦敦维多利亚和阿尔伯特博物馆。
亨格福德桥的照片,约1845年。Leonard Bentley,维基共享媒体。
马克杯©伦敦维多利亚和阿尔伯特博物馆。