Isambard Kingdom Brunel: Người kỹ sư Anh vĩ đại

by , under Uncategorized

ISAMBARD KINGDOM BRUNEL

NGƯỜI KỸ SƯ ANH VĨ ĐẠI

 

Nếu chúng ta cần phải có những anh hùng, và những cuộc chiến tranh để tạo nên họ, thì không có cuộc chiến tranh nào chói lọi bằng cuộc chiến với cái sai, không có anh hùng nào phù hợp để được ca ngợi, bằng người đã giành được CHIẾN THẮNG không đổ máu cho sự thật và lòng nhân từ.

Isambard Kingdom Brunel

 

Năm 2002 Đài BBC làm một cuộc thăm dò ý kiến toàn nước Anh về “100 những người Anh vĩ đại nhất”. Có lẽ như chờ đợi, Winston Churchill đứng đầu, cùng với công nương Diana (5 năm sau khi bà mất). Theo sau là Charles Darwin, William Shakespeare, và Isaac Newton ở hàng thứ 3, 4 và 5. Nhưng ai là nhân vật thứ hai? Đó chính là kỹ sư Isambard Kingdom Brunel. Wikipedia viết, ông là:

người được coi là “một trong những nhân vật tài trí và có nhiều sáng tạo nhất trong lịch sử kỹ thuật”, “một trong những người khổng lồ kỹ thuật thế kỷ 19”, và “một trong những nhân vật vĩ đại nhất của Cách mạng Công nghiệp, [người] đã thay đổi bộ mặt của cảnh quan nước Anh với những thiết kế đột phá và những công trình xây dựng sáng tạo tài tình của ông.” Brunel đã xây dựng các bến tàu, Đường sắt Great Western (GWR), một loạt tàu hơi nước bao gồm cả tàu hơi nước xuyên Đại Tây Dương đầu tiên bằng chân vịt, cùng nhiều cầu và đường hầm quan trọng. Các thiết kế của ông đã cách mạng hóa giao thông công cộng và kỹ thuật hiện đại.

Ông đã xây dựng dưới những con sông và xuyên qua những ngọn đồi, tạo ra những đường hầm dài nhất, những cây cầu lớn nhất và những con tàu tốc độ nhất mà thế giới từng thấy. Đây là con người cách mạng đã xây dựng nên nước Anh. Ở đây, người ta mới thấy tính chất cách mạng đích thực của giới kỹ sư như Henri Dyer, người được chính phủ Minh Trị mời làm hiệu trưởng đầu tiên Trường Đại học công nghệ Tokyo, từng nói. Chính những kỹ sư đã “làm chuyển động các sức mạnh mà các nổ lực của các nhà chính trị chống lại là vô ích; và cả tác động của quân đội và hải quân cũng không hiệu quả bao nhiêu, bởi vì các điều kiện kinh tế chung cuộc sẽ quyết định định mệnh của quốc gia” Dyer nói.

Cái tên Isambard Kingdom Brunel của ông xuất xứ từ bố ông Sir Marc Isambard Brunel vốn là người Pháp bỏ xứ tị nạn từ thời Cách mạng Pháp, và mẹ là người Anh có tên Sophia Kingdom. Marc và Sophia gặp nhau lần đầu ở Rouen những năm đầu thập niên 1790. Là một người theo chủ nghĩa bảo hoàng nổi tiếng, Marc đã phải chạy trốn khỏi Pháp sang New York và được bổ nhiệm làm Kỹ sư trưởng ở Thành phố New York năm 1796. Sophia ở lại Paris để hoàn thành việc học ngôn ngữ, bị buộc tội là gián điệp của Anh nên bị cho vào tù, và bà chỉ thoát chết sau khi Robespierre bị hạ bệ vào tháng 6, 1794. Họ tìm thấy nhau một lần nữa ở Luân đôn và kết hôn vào tháng 11, năm 1799. Sophia sau đó sinh hạ Isambard vào năm 1806 là đứa con thứ 3 sau 2 đứa con gái đầu.

Bố ông không giỏi kiếm tiền (một đặc điểm mà nhiều nhà tài chính cho rằng con trai ông thừa hưởng), nhưng là một kỹ sư tuyệt vời và một người thầy tuyệt vời của con trai của ông. Đến tám tuổi, cậu bé Brunel đã hiểu về hình học và vẻ đồ án. Ngay cả khi còn là một đứa trẻ, Brunel là một người “nghiện việc”. Ông được bố gửi sang một trường kỹ sư nội trú Pháp có tiếng, nhưng chuyện không thành, một phần vì lý do tài chính, một phần, Isambard cảm thấy mình bị đối xử như người nước ngoài. Ở tuổi 20, ông đã tham gia với bố thiết kết và xây dựng đường hầm vượt sông Thames chảy qua Luân đôn, cũng là đường hầm đầu tiên như thế.

 

A 19th-century man wearing a jacket, trousers and waistcoat, with his hands in his pockets and a cigar in mouth, wearing a tall stovepipe top hat, standing in front of giant iron chains on a drum.

Isambard Kingdom Brunel (1806-1859)

Đặc biệt cầu treo Clifton tại Vực Avon tại Bristol được thiết kế lúc ông mới 24 tuổi, tuổi sáng tạo của Isaac Newton:

A suspension bridge spanning a river gorge with woodland in the background

Cầu Royal Albert (1859) bắc qua sông Tamar tại Saltash, Anh, được thiết kế bởi Isambard Kingdom Brunel.

Brunel xây dựng nhiều chiếc tàu khủng, như SS Great Westen năm 1938 được thiết kế vượt Đại Tây Dương:

The Steamer Great Western of Bristol RMG A7626.jpg

Tiếp theo đó là tàu SS Great Britain với thân bằng sắt lớn nhất để vượt Đại Tây Dương được khánh thành năm 1843, một prototype cho các tàu hiện đại:

A crowd of people watch a large black and red ship with one funnel and six masts adorned with flags

SS Great Britain

Great Britain là con tàu sắt quy mô đầu tiên trên thế giới (trừ tàu có mình sắt của Hàn Quốc năm 1590), đã trở nên có ảnh hưởng trong thiết kế của nhiều tàu biển hiện đại. Ngày nay du khách vẫn có thể nhìn thấy chiếc tàu đã được hoàn toàn tân trang và bảo quản tại bến tàu ở Bristol được Brunel tạo ra để xây dựng nó.

Tiếp theo thành công, Brunel muốn xây dựng một chiếc tàu lớn hơn, thật sự là một “tàu khủng”, tàu ma-mút, ban đầu được gọi là Leviathan. Đó là tàu SS Great Eastern, được thiết kế để vượt Đại Tây Dương, được xem là tàu lớn nhất và nhanh nhất thế giới, có thể chở 4.000 hành khách từ Anh sang Úc mà không cần tiếp nhiên liệu (than), được hoàn tất năm 1858, một năm trước khi Brunel mất:

Great Eastern

An old photograph showing a large iron paddlewheel ship being launched sideways, with workmen thrusting large baulks of timber under a large drum of iron chains

Great Eastern trong xây dựng 1858

https://en.wikipedia.org/wiki/SS_Great_Eastern

 

Great Eastern cập cảng ở New York, 1860

Ảnh minh họa khoảng 1877

Phải cần đến gần 50 năm qua đầu thế kỷ 20 để một tàu khác có độ lớn gần với Great Eastern. Tuy nhiên, Great Eastern không phải là một thành công như Brunel mong muốn. Ngoài những sự chậm trễ xây dựng và ngân sách bị vượt quá, Great Eastern cũng không phải là một thành công về mặt kỹ thuật. Nó nặng nề và chậm chạp, hầu như không thể di chuyển khối lượng khổng lồ của mình ở tốc độ vừa phải, vì thế không hiệu quả, và không bao giờ được sử dụng cho mục đích to lớn ban đầu là phục vụ Đế chế để vận chuyển một lượng lớn hàng hóa và hành khách đến và đi từ Ấn Độ và Úc. Nó đã thực hiện một số lượng nhỏ các cuộc vượt Đại Tây Dương trước khi bị biến thành một con tàu đặt dây cáp điện báo xuyên Đại Tây Dương đầu tiên đang trong giai đoạn phát triển mạnh mẽ. Great Eastern phá bỏ vào năm 1889. Đó là cái kết đáng buồn cho một viễn cảnh huy hoàng.

Mặc dù các dự án của Brunel không phải lúc nào cũng hoàn toàn thành công nhưng chúng đặc biệt chứa đựng các giải pháp sáng tạo đầy cảm hứng cho các vấn đề kỹ thuật dài hạn. Có lẽ những thành tựu lớn nhất của ông – và cả những thất bại – là trong việc đóng tàu. Khi thương mại toàn cầu đang phát triển và các đế chế cạnh tranh nhau, nhu cầu vận tải đường biển phát triển biển trở càng trở nên cấp thiết. Tuy nhiên, người ta tin rằng một con tàu hoàn toàn chạy bằng hơi nước sẽ không thể chở đủ nhiên liệu cho chuyến đi và vẫn có đủ chỗ cho hàng hóa thương mại đủ khả năng kinh tế. Brunel thì nghĩ khác.

Làm sao ông tính toán được để xây dựng những chiếc tàu khổng lồ như thế về mặt kỹ thuật? Khoa học xây dựng tàu biển lúc đó hãy còn phôi thai.

Brunel dựa trên một lập luận tỷ lệ (scaling argument) đơn giản. Ông nhận ra rằng khối lượng hàng hóa mà một con tàu có thể chở tăng lên theo lập phương kích thước của nó (như trọng lượng), trong khi độ lớn của lực cản mà nó phải chịu khi nó di chuyển trong nước tăng lên như diện tích mặt cắt ngang của thân tàu và do đó chỉ là bình phương của các kích thước của nó.

Điều này giống như những kết luận của Galileo về cách sức mạnh của xà ngang và chân tay thay đổi theo trọng lượng cơ thể. Trong cả hai trường hợp, sức mạnh tăng chậm hơn trọng lượng tương ứng theo luật tỷ lệ %. Do đó cường độ của các lực cản thủy động lực học lên một con tàu so với trọng lượng của hàng hóa mà nó có thể chở giảm tỷ lệ thuận với chiều dài của con tàu. Hay nói cách khác: trọng lượng của hàng hóa của nó so với lực cản mà động cơ của nó cần phải vượt qua một cách có hệ thống càng tăng khi con tàu càng lớn. Nói cách khác, một con tàu lớn hơn cần ít nhiên liệu hơn để vận chuyển mỗi tấn hàng hóa so với một con tàu nhỏ hơn. Do đó, tàu lớn hơn tiết kiệm năng lượng hơn và tiết kiệm chi phí hơn tàu nhỏ hơn — một ví dụ tuyệt vời khác về nền kinh tế quy mô. (Xem G. West trong quyển sách Scale)

Phương trình Navier-Stokes về chuyển động chất lỏng mới hình thành, sau này sẽ có vai trò quan trọng trong việc đóng tàu và máy bay. Những người đóng tàu cho đến thới điểm khoa học chính thức ra đời và phổ biến, vẫn xây dựng tàu bằng kinh nghiệm. Nói như Kant, “có một khoa học nhưng chưa có Khoa học” (eine Wissenschaft aber nicht Wissenschaft). Đó là lộ trình tất yếu của khoa học.

Isambard Kingdom Brunel mất quá sớm, ở tuổi 53, vì đột quỵ ngay trên boong tàu, khi các cổ máy của Great Eastern chạy thử, và 10 ngày sau đó, 15 tháng 9 qua đời. Bố ông cũng mất vì đột quỵ. “Trước cái chết của ông, người ta đã mất đi vị kỹ sư vĩ đại nhất của nước Anh, người có tư duy độc đáo và sức mạnh thực thi lớn nhất, táo bạo trong các kế hoạch của mình, nhưng đúng”, Daniel Gooch, kỹ sư đồng nghiệp của Brunel viết. ‘Thế giới thương mại cho rằng anh ta ngông cuồng; nhưng mặc dù anh ấy là như vậy, những điều vĩ đại không được thực hiện bởi những người ngồi xuống và tính toán chi phí cho mỗi suy nghĩ và hành động.’ Năm năm sau khi ông qua đời, Brunel đã được trao một sự tôn vinh xứng đáng. Cầu treo Clifton Bristol đã hoàn thành.

 

Xem tiếp về ông: https://en.wikipedia.org/wiki/Isambard_Kingdom_Brunel

https://designmuseum.org/designers/isambard-kingdom-brunel#

Có nhiều quyển sách về vị kỹ sư thiên tài này:

https://www.amazon.com/Brunel-Built-World-Phoenix-Press/dp/0753821257/ref=sr_1_1?dchild=1&keywords=Isambard+Kingdom+Brunel&qid=1635039470&qsid=131-8411875-6903210&sr=8-1&sres=0753821257%2C0140117520%2CB07D2JP5JN%2CB00AQMLVGE%2C1848689632%2CB01ETYSZMM%2C0750963069%2CB07X7GDDX8%2C0002571854%2CB00DN5U7VG%2C0727700308%2CB06XWZ2GH2%2C1359877983%2C185285331X%2CB06XFFLRGZ%2CB0007JLBZ2&srpt=ABIS_BOOK

Việt Nam dường như chưa có quyển sách nào về ông. Một quyển sách như thế chắc chắn sẽ truyền cảm hứng mạnh mẽ cho giới trẻ và các sinh viên kỹ sư.

Xin xem thêm:

Nguyễn Văn Thắng: Phát minh đột phá có tác dụng chữa trị ung thư

Hideki Yukawa – Người lữ hành cô đơn

Nguyễn Xuân Xanh

Chủ nhật 24. 10. 2021