Кто изобрел лифт?
Лифт был изобретен не каким-то одним человеком, эта идея развивалась на протяжении длительного времени. Механизмы, действующие по принципу лифта, использовались уже много веков тому назад.
Древние греки поднимали предметы, используя блоки и лебедки. Блок – это колесо с желобом, по которому скользит веревка. Лебедка – это механизм с более широким колесом или барабаном, к которому прикреплен конец веревки. При повороте барабана рукоятью веревка наматывается или разматывается с барабана. Когда веревка пропущена через блок, она может поднимать или опускать груз.
В XVII веке был изобретен «летающий стул». Он был предназначен для подъема людей на верхние этажи зданий и приводился в движение системой гирь и блоков. Стул и его механизм находились вне здания. Однако «летающий стул» широкого применения не нашел.
В первой половине XIX века лифт уже существовал, но использовался, главным образом, для подъема грузов. Позже стал использоваться паровой двигатель, чтобы поворачивать барабаны этих подъемников.
Больше всего люди боялись, что удерживающие лифт веревки могут лопнуть, и лифт обрушится вниз. Но когда Илайша Отис изобрел средства безопасности, исключающие аварии, лифты стали очень популярны. Тогда же для подъема и опускания кабин начали применять гидравлические подъемники, в которых используется жидкость под высоким давлением.
Электрический лифт, которым мы пользуемся по сей день, был изобретен немецким инженером Вернером фон Сименсом.
Как устроен теплый пол?
Специалисты давно установили, что человек чувствует себя комфортно, если температура воздуха у него под ногами на 5 °C выше, чем вверху, над головой.
Однако традиционное радиаторное отопление дает противоположный эффект – более теплый воздух поднимается вверх, к потолку.
Применение утепленного пола исключает образование конвекционных тепловых потоков и обеспечивает равномерный нагрев помещения.
На сегодняшний день разработаны 3 системы подогрева полов: электрическая, водяная и гиперкаустическая. При электрической системе на «черный» пол (основу будущего покрытия) укладывается система, состоящая из электропроводящих панелей. Они соединяются между собой и подключаются к обычной электросети. Иногда вместо панелей используют специальные кабельные нагреватели. После испытаний нагревательные элементы закрывают выравнивающим покрытием, а затем настилают «основной» (чистый) пол. При использовании напольных покрытий их можно разместить и непосредственно на выравнивающей подложке.
Водообогреваемые полы имеют более сложную технологию монтажа. Но они намного дешевле электрических. Их установка начинается с укладки гидроизолирующих полос, которые устилают теплоизоляционным материалом, верхняя поверхность которого покрыта фольгой.
Поверх теплоизоляции размещают нагреватель – особую металлополимерную трубу.
Схема укладки зависит от площади помещения и размещения тепловых сетей. Количество труб обусловлено предполагаемым температурным режимом. Трубы секций не соединены, что исключает протечки под полом.
Смонтированную систему подсоединяют к так называемому распределительному шкафу. Сверху трубы прикрывают слоем тонкой полиэтиленовой пленки, а на ней размещают выравнивающую подложку.
Чаще всего для ее изготовления используют особый состав бетона, который надежно защищает трубы от возможных повреждений. Чистый пол кладут на застывший бетон. Температура подаваемой воды для водообогреваемого пола должна достигать 95 °C. Такую температуру центральное отопление не обеспечивает, поэтому эту проблему решают с помощью специальной подводки от отопительного котла. В систему подачи горячей воды встраивается термостат, который автоматически перекрывает подачу воды, если ее температура превышает заданную норму.
Обычно водообогреваемые полы заполняются не водой, а антифризом. Он не замерзает и не допускает осадка в трубах. При использовании обычной воды систему необходимо снабдить специальным фильтром.
Еще более сложной по монтажу считается гиперкаустическая система, функционирование которой обеспечивают короба с циркулирующим в нем горячим воздухом, т. е. не выходя в отапливаемое помещение, по замкнутому контуру. Для них также требуется выравненная поверхность «черного» пола. Короба соединяются со специальными воздухонагнетателями.
Система воздушного подогрева пола эффективна в начале и в конце отопительного сезона, когда температурные значения атмосферного воздуха близки к нулю. При более низких температурах гиперкаусты не столь надежны.
Если сравнивать применение полов с подогревом с обычным отоплением, то эффективность первых находится в прямой зависимости от размеров помещения. Они незаменимы для обогрева больших площадей, в которых необходимо поддерживать определенный температурный режим. Например, нагреваемые полы устанавливают в музеях, где необходимо сократить конвекционные потоки воздуха.
Применение полов с подогревом в качестве дополнения к основному отоплению позволяет сэкономить не менее 20 % энергоресурсов.
Почему строят дома на сваях?
Человек строит свайные дома там, где он не может жить на земле. Почему так происходит?
В некоторых местах жить на земле слишком опасно, например, там, где хищные животные бродят по ночам. В других районах люди живут на болотах, где нельзя построить устойчивые дома.
Есть на земле и такие народы, вся жизнь которых проходит на воде. Это прежде всего жители стран Юго-Восточной Азии, где реки являются единственным путем передвижения, проходящим через густые и негостеприимные джунгли. В этих условиях дома на сваях являются надежной защитой против врагов и наводнений.
В наши дни подобные дома являются редкостью. Они сохранились только в Центральной Африке, на Новой Гвинее, в Юго-Западной Азии и в Индонезии.
Во время археологических раскопок ученые иногда находят здания, возведенные на сваях, и в других частях мира. Оказалось, что они часто строились на неустойчивом грунте, например на песке. Этот способ используется и в современных конструкциях, только вбиваются не деревянные, а бетонные сваи. Но и в наше время инженеры еще не создали неразрушающиеся со временем сваи.
Какими были первые небоскребы?
Повсюду в наши дни, там где есть большие города, существуют высотные здания, которые можно было бы назвать небоскребами. Нет причины употреблять это слово для обозначения всех больших зданий, это название дается только очень высоким домам и сооружениям.
Библия сообщает нам о попытках построить такое высокое здание, которое не могли бы залить воды любого потопа. Это, конечно, Вавилонская башня. В средние века люди, жившие на севере Европы, начали строить великолепные соборы. Мастера учились оформлять камень в остроконечные шпили и летящие опоры, чтобы поддерживать потолки. Добавлялись высокие сферические купола, чтобы придать соборам более величественный и загадочный вид.
В течение столетий эти соборы стояли как самые высокие сооружения в мире. Это не случайно. Еще не были открыты новые материалы и способы строительства, чтобы строить более высокие сооружения.
В XIX веке, когда города стали перенаселены, ценность земли возросла. Чтобы построить большее количество помещений на небольших участках, стало необходимо воздвигать более высокие здания. Когда был изобретен гидравлический подъемник, стало возможным поднимать людей и грузы на высоту 20-го этажа. Возникла другая проблема. Стены первого этажа должны были достигать 2 метра в толщину, чтобы удерживать вес всего здания. Чтобы воздвигать небоскребы, нужны были новые материалы.
С течением времени были созданы 3 сооружения, состоящие из железа и стали, чтобы в безопасности удерживать огромный вес. Это Хрустальный Дворец в Лондоне, Эйфелева башня в Париже и Бруклинский мост в Нью-Йорке. Архитекторы начали экспериментировать со зданиями, имеющими стальной каркас.
Первым небоскребом в США стало здание страховой компании в Чикаго, воздвигнутое в 1883 году.
Можно ли построить дом из стекла?
Летом 1851 года удивленные жители Лондона могли наблюдать, как на их глазах всего за несколько недель на лужайках Гайд-парка выросло странное сооружение. Оно сияло в лучах солнца и было так красиво, что вскоре получило название «Хрустального дворца».
Автором уникального сооружения был не профессиональный архитектор, а простой садовник Джозеф Пакстон. Он служил у герцога Девонширского в имении Чаттсворт. Чтобы уберечь от мороза тропические растения, привезенные герцогом из английских колоний, Пакстон построил оранжерею.
Он разработал оригинальную конструкцию, основу которой составлял металлический оконный переплет, способный выдерживать большие нагрузки. Металлический каркас делал ненужным возведение дорогостоящих каменных стен. В имении герцога Пакстон построил просторную оранжерею, в которой не только стены, но и крыша были сделаны из стекла.
Узнав о том, что в Лондоне объявлен конкурс на проект павильона для промышленной выставки. Пакстон послал туда рисунок своей оранжереи. Вначале проект Пакстона показался настолько неожиданным, что его автора даже сочли сумасшедшим. Но герцогу удалось убедить членов комиссии взглянуть своими глазами на сооружение Пакстона.
Приехав в Девоншир, члены королевской комиссии были поражены. Они наглядно убедились в правоте Пакстона. Вскоре он получил предложение представить проект выставочного павильона. Почему же устроители выставки поверили никому не известному садовнику? Оказалось, что проект Пакстона был по крайней мере в 10 раз дешевле любого другого.
Так всего за несколько недель из заранее заготовленных конструкций был собран стеклянный павильон длиной 70 метров и высотой около 30. Он простоял более 80 лет, пережил автора и только в 1936 году был разрушен пожаром.
Когда впервые были использованы кирпичи?
Если бы вас попросили назвать долговечный строительный материал, изготовленный человеком, то, скорее всего, вы назвали бы кирпич. Кажется, так оно и есть: кирпич способен пережить гранит, известняк и даже железо!
Кирпич – вполне современный строительный материал. Он используется во всем мире. Но в то же время кирпич – ровесник цивилизации! Вавилоняне и египтяне изготовляли и использовали кирпичи для строительства еще за 3000 лет до начала нашей эры. По материалам археологических раскопок можно сделать вывод, что кирпич был известен еще и раньше.
Изготовление кирпичей в древности было очень тяжелой работой. Материалом для их изготовления служила глина или глинистые сланцы, а затем их обжигали при высокой температуре. Глина разминалась и перемешивалась с водой без применения каких бы то ни было механизмов: ее размешивали работники босыми ногами. В сырую глину для большей прочности добавлялась рубленая солома. Затем смесь служила для изготовления вручную различных по форме кирпичей, после чего они выкладывались на солнце для просушки.
Такой способ применялся на протяжении многих лет, пока не выяснилось, что обжигание глины на огне увеличивает прочность кирпичей и делает их гораздо устойчивее к сырости. Добавлять солому больше не требовалось.
Кирпичи, высушенные на солнце, для Англии были бы непригодны, но в жарких ближневосточных странах такие кирпичи оказались настолько долговечными, что некоторая часть кирпичей из построек древнего Вавилона сохранилась до наших дней.
Для чего придумали цемент?
В строительном деле успех всегда зависит от прочности возводимой постройки. Чем прочнее будут скреплены отдельные кирпичи или камни, тем прочнее станет и вся кладка. Прочнее кладка – значит, и стены можно сделать потоньше, затратить на них меньше материалов и вяжущего раствора. Быстрее затвердеет раствор – скорее будет закончена стройка.
Для получения простейшего вяжущего вещества брали куски известняка и в течение нескольких часов прожаривали их в горячем пламени.
Полученный материал заливали водой и получали гашеную известь. Добавив в нее песок и воду, изготавливали пастоообразный вяжущий раствор. На таком растворе возведены почти все постройки раннего Средневековья, как на Западе, так и на Востоке.
Однако раствор из песка и гашеной извести имел один существенный недостаток – он очень медленно твердел. Бывали случаи, когда приходилось ждать по нескольку лет, прежде чем стены приобретут необходимую прочность.
Кроме того, известь была непригодна для использования в сырых местах, поскольку вода могла ее размягчить. Поэтому было предпринято немало попыток увеличить прочность известкового раствора. В странах Востока в раствор добавляли верблюжье молоко, а на Руси – творог, отруби или яичные желтки.
Одновременно строители искали новые, более прочные вяжущие вещества. И, как это часто бывает, неустанные поиски привели к открытию.
При гашении извести часто бывало так, что в ней оставались твердые комья, упорно не желавшие гаситься. Долгое время их просто выбрасывали, но однажды попробовали размолоть в порошок. Оказалось, что этот порошок – прекрасное вяжущее вещество. Оно оказалось прочнее извести и гораздо быстрее твердело. Но главным его свойством оказалась невозможность химической реакции вещества с водой. Этому материалу и дали имя цемент.
Позже химики установили, что при соединении цемента с водой образуется своего рода клей. В течение нескольких часов он превращается в кристаллы, а через 3–4 недели становится очень прочным и твердым.
Меняя соотношение воды и компонентов, входящих в цемент, можно получать цемент различной прочности, что создало практически неограниченные возможности для бетонного строительства.
Кто построил первый мост?
Чтобы ответить на этот вопрос, мы должны обратиться к доисторическим временам, так как всегда и везде человеку нужно было искать способ пересекать встречавшиеся на его пути ручьи и реки.
Вероятно, сама природа предоставила человеку первый мост, когда поперек какого-то ручья упало дерево. Человек мог сам построить мост, использовав эту идею. Наверное, долгое время использовались именно такие деревянные мосты, прежде чем какой-то доисторический инженер не придумал насыпать посреди ручья камни и перекинуть бревна от них к берегам.
Так получился простой балочный мост с одной несовершенной опорой. Следующим шагом при строительстве моста через широкий неглубокий ручей было сооружение нескольких опор и соединение их с помощью бревен или каменных плит.
Два бревна укладывались рядом и на них в качестве настила клались поперечины. В результате получался деревянный балочный мост, очень похожий на те, что до сих пор строятся через небольшие ручьи в сельской местности. Более крупные балочные мосты сейчас строятся на железных, а самые мощные – стальных балках.
Пролеты моста не должны быть слишком длинными, но там, где необходимые опоры могут быть построены, можно строить мост любой длины. Поэтому многие длинные железнодорожные виадуки являются именно балочными мостами.
У любого моста две основные части – пролетное строение и опоры, на которых он держится.
Опоры моста должны быть прочными, так как если они осядут или будут смыты водой, весь мост может рухнуть. Сегодня инженеры обычно стремятся установить опоры моста как можно глубже, а это часто связано с огромным объемом земляных работ. Например, при сооружении моста Идз через Миссисипи в городе Сент-Луис (штат Миссури) опоры были вкопаны ниже уровня воды на 40 метров, а для моста через залив между Сан-Франциско и Оклендом – даже на 70 метров!
Кто построил первый маяк?
Можете ли вы представить себе шоссе, где нет никаких предупредительных знаков, сообщающих о повреждениях, перекрестках, поворотах, близлежащих городах и центрах? Естественно, и морские пути требуют точно таких же знаков, и маяк является одним из них. Его свет показывает морякам путь в порт, с его помощью они могут определить свое положение в море, его свет предупреждает корабли об опасных рифах и скалах.
Первые маяки были небольшими башнями, на вершине которых стояли металлические корзины с горящим деревом или каменным углем. Вероятно, они стали появляться, как только люди стали выходить в море, т. е. тысячи лет тому назад. Никто точно не знает, когда они появились. Но точно известно, что в VII веке до нашей эры существовал маяк, стоявший на мысе Сигеум около Геллеспонта. Самым известным маяком древних времен был мраморный маяк Фарос в Александрии, в Египте, названный в честь острова, на котором он стоял. Сегодня его стоимость оценивалась бы в 1 000 000 долларов; он был признан одним из семи чудес света. В III веке до нашей эры огонь, блиставший на его вершине, указывал кораблям путь в Александрию.
Римляне построили много известных маяков, например в Булони, на территории современной Франции, который работал до XVII века. Их маяки были маленькими и плохо построенными по сравнению с современными.
Когда маяк может быть построен на суше, его конструкция довольно проста, и он стоит не слишком дорого. Но когда он строится на скале, которую постоянно захлестывают волны, или на зыбучих песках, или на отмелях, должны быть решены трудные инженерные задачи.
Башня маяка может быть построена из твердого камня, например гранита, или облицована камнем, или состоять из железобетонной конструкции.
Когда и для чего появилась каланча?
В древней Москве, застроенной в основном деревянными домами, пожары представляли огромную опасность.
Вот почему в конце XVIII века над зданиями полицейских частей были построены высокие башни, названные пожарными каланчами. На каждой из них круглосуточно дежурил дозорный, внимательно наблюдавший за расстилавшейся перед ним частью города.