Isambard Kingdom Brunel

Brunel'in projeleri her zaman başarılı olmasa bile, çok uzun süre çözülemeyen mühendislik problemlerine çözüm olabilecek yaratıcı yöntemler içerir. Kısa süren kariyeri boyunca, gemi seferine elverişli derenin altından geçen ilk tünele asistanlık etmek ve pervane ile çalışan, okyanusta gidebilen ilk demirden yapılmış gemi olan SS Great Britain'in -1843 tarihinde inşa edilmiş en büyük gemidir- inşası gibi mühendislikle ilgili birçok "ilk"e imza atmıştır.

Brunel, çok iyi inşa edilmiş bir demir yolunun standartlarını, dikkatli yapılmış araştırmaları sayesinde kademe ve kıvrımları en aza indirerek belirledi. Bunu yapmak için pahalı inşa teknikleri kullandı. Yeni köprüler ve viyadüklerin yanı sıra 3.2 Kilometre uzunluğundaki Box Tunnel adlı tüneli inşa etmiştir. Bu demir yolunun tartışmalara sebep olan bir özelliği ise; yolcu konforunu arttıran, ancak maliyeti çok yükselten ve zaman içerisinde bir gereklilik hâline gelen diğer demir yolları ile bağlanma sırasında problemlere sebep olan 1.435 mm (daha sonraları standart ölçü olarak anılacaktır) yerine 2,140 mm olarak belirlenmiş ray açıklığıydı. Demiryolu Mevzuatı (Ölçü) Yasası 1846'nın bir sonucu olarak, bu açıklık Büyük Batı Demiryolu boyunca standart açıklığa çevrilmiştir.

Brunel, Birleşik Krallık'ı şaşırtacak bir teklif sunmuş, demir kaplama gemiler kullanarak Büyük Batı Demiryolu'nu Kuzey Amerika'ya kadar uzatmayı teklif etmiştir. Tasarlayıp inşa ettiği üç gemi ile gemi inşaat mühendisliğinde devrim yaratmıştır.

Brunel, 2002 yılında, BBC'nin halka açık "En Büyük 100 Britanyalı" anketinde ikinci sıraya yerleşti. 2006'da, doğumunun iki yüzüncü yıl dönümünde, Brunel 200 adı altında büyük bir izlence programı ile hayatı ve çalışmaları kutlanmıştır.

German kökeninden gelen ve "parlak demir" anlamına gelen "Isambard" adı aynı zamanda babasının (Marc Isambard Brunel) günlük hayatta kullandığı ikinci adıdır. İkinci adı olan "Kingdom" ise annesinin (Sophia Kingdom) soyadıdır. Soy adını da yine babasından almıştır.

Sekiz yaşına geldiğinde Brunel, klasik bilgiler öğreneceği Hove kasabasındaki Dr. Morrell Yatılı Okulu'na gönderildi. Doğuştan bir Fransız olan babası çocukluğunda Fransa'da alma fırsatı bulduğu yüksek kaliteli eğitimi Brunel'ın da alması gerektiğine karar vererek, Brunel'i 14 yaşında önce Normandiya'da bulunan Cean Koleji'ne, daha sonra Paris'te bulunan Lycée Henri-Quatre orta okuluna kaydettirdi. Brunel 15 yaşına geldiğinde babası 5,000 Sterlin'den fazla borcu olduğundan Borçlular hapishanesine gönderildi. Umutsuzca geçen üç aydan sonra Marc, Rusya Çarlığı'ndan bir teklif beklediğini duyurdu.Worth, Martin (1999). Sweat and Inspiration: Pioneers of the Industrial Age, p. 87. Alan Sutton Publishing Ltd. ISBN 978-0-7509-1660-8. Önemli bir mühendisini kaybetmekle karşı karşıya kalan devlet, Ağustos 1821'de Marc'ın cezasını kaldırarak, Birleşik Krallıklar'da kalması şartı ile borcunu ödeyeceği 5,000 Sterlin'i verdi. Brunel 1822'de Henri-Quatre orta okulundaki eğitimini tamamladıktan sonra babası onu ünlü École Polytechnique mühendislik okuluna aday olarak gösterse de, Brunel okula girmek için yetersiz gördüldü. Brunel daha sonra önemli bir saatçinin ve mektuplarında Brunel'ın potansiyelini öven horolojist (saat bilimci) Abraham-Louis Breguet'ın yanında çalıştı. 1822 yılının sonlarına doğru çıraklığını tamamlayan Brunel, İngiltere'ye döndü.

Brunel uzun yıllar boyunca Thames Nehri'nin altına yapılacak olan tünelin projesinde tünelcilerle birlikte derenin bir kıyısından diğerine giden yatay şaft üzerinde, en tehlikeli koşullarda asistan mühendis olarak çalıştı. Yatırımcısı Thames Tünel Şirketi olan projenin şef mühendisi ise Babası March idi. Rotherhithe'te bulunan nehir yatağı alaşımı çoğu zaman aşırı su emmiş çözeltiden ve gevşek çakıllı zeminden biraz daha fazlasıydı. March Brunel tarafından ustaca hazırlanmış bir tünel ilerleme siperi sayesinde işçiler çökmelerden korunsa da, birkaç işçinin öldüğü ve genç Brunel'in de sakatlanmasına sebep olan iki şiddetli sel baskını vakası sebebi ile proje uzun periyotlarda ertelendi. 1828'de vuku bulan ikinci vakada, kıdemli madencilerin birçoğu ölürken Brunel da ölümden kıl payı kurtuldu. Ciddi manada yaralanan Brunel, sağlığına kavuşmak için altı ayını harcadı. Olay tünel yapımının yıllarca durdurulmasına sebep oldu.

Brunel'ın hatırlanmasının en büyük sebeplerinden biri de şüphesiz Bristol'daki Clifton Asma Köprüsüdür. İnşa edildiği tarihte en uzun köprü olma unvanını taşıyan 210 metre uzunluğundaki köprü Avon Nehri'nin yaklaşık olarak 61 metre üzerinden geçmektedir. Brunel, Thomas Telford önderliğindeki komiteye dört adet tasarım önerdi ancak Telford bunların tamamını reddetti ve yerine kendi tasarımını önerdi. Halkın yükselen itirazları organizasyon komitesini daha sonra Brunel tarafından kazanılacak yeni bir yarışma düzenlemeye mecbur kıldı. Bundan sonra Brunel kayınbiraderi politikacı Benjamin Hawes'a bir mektup yazdı: "Dünyanın bu kısmında bulunduğumdan beri, başardığım bunca mükemmel işten sonra, sanırım dün en güzelini başardım. Bu kadar hassas bir konuda kavga eden 15 erkek arasında oy birliği ürettim—Tadına bak".

Clifton Köprüsüne dair çalışmalar 1831'de başladı ancak Bay Charles Wetherell'ın Clifton'a gelmesi ile başlayan Kraliçe Meydanı Ayaklanmaları sebebi ile ertelenmek zorunda kalındı. Ayaklanmalar yatırımcıların kaçmasına sebep olduğundan, proje için para kalmadı ve projeden vazgeçildi. Brunel köprünün bitişini görecek kadar yaşamadı ancak İnşaat Mühendisleri Enstitütüsündeki meslektaşları ve sevenleri güzel bir anıt olacağını düşünerek yeni para kaynaklarını bir araya getirip tasarımı ıslah ettiler. Çalışmalar 1862'de tekrar başlatıldı ve Brunel'in ölümünden beş yıl sonra, 1864'te tamamlandı. 2011 yılında tarihçi ve biyografi yazarı Adrian Vaughan tarafından Köprünün tasarımcısının Brunel olmadığı, köprünün nihai halinin Brunel'in tasarımından azımsanamayacak kadar farklı olduğu öne sürüldü. Clifton Asma Köprüsü günümüzde hala ayaktadır ve üzerinden her yıl 4 milyon araç geçmektedir.

Brunel kendi demiryolu projesi için Plymouth yakınlarındaki Saltash kasabasındaki Tamar Nehri'nden geçen Muhteşem Albert Köprüsü ve Somerset Köprüsü (Bridgwater yakınlarında bulunan, alışılmadık bir biçimde lamine edilmiş ahşap iskeletli köprü), Windsor Demiryolu Köprüsü ve Berkshire Eyaleti'ndeki Thames üzerinden geçen Maidenhead Demiryolu Köprüsü de dahil olmak üzere birçok köprü tasarladı. Sonuncu köprü dünyadaki en düz, en uzun kemer köprüdür. Bugünün trenleri Brunel'ın yaşadığı zamanın trenlerinden 10 kat daha ağır olsa da köprü hala ana hat trenlerini batıya taşımaya devam etmektedir.

1845 yılında Londra'da Charing Cross İstasyonu yakınlarında Thames nehrinden geçen, asma üst geçit Hungerford Köprüsü açıldı. Ancak 1859 yılında köprü yeni bir demiryolu köprüsü ile değiştirilmiştir. Bu köprünün asma bağları Clifton Asma Köprüsü'nü tamamlamak için kullanılmıştır.

Demiryolu inşaatı kariyeri boyunca, ancak özellikle maddiyata ihtiyaç duyulan, birçok vadi geçilmesi gereken Güney Devon ve Cornwall Demiryolları'nın inşasında Brunel sağlam viyadükler yapmak için, tahta kullanımını yüksek tutmuştur. Üzerinden yıllar geçtikçe, viyadüklerin ana materyali olan ve elde edilmesi artık ekonomik olmayan cıva klorid ile doyurulmuş Baltik Çam nedeni ile bu viyadükler değiştirilmek zorunda kalınmıştır.

Brunel, parlamento tarafından Hamoaze Ağzı'nı geçmek için tren feribotu kullanılmasını teklif ettiği orijinal planı reddedildikten sonra, Cornwall Demiryolu için 1855 yılında Muhteşem Albert Köprüsünü tasarladı. Köprü, yüksek bahar gelgitleri sebebi ile 139m ve 30m yükseklikteki iki ana açıklık ve çok daha kısa 17 açıklıktan oluşmaktadır. Prens Albert tarafından açılan köprü, Brunel'ın öldüğü yıl tamamlandı.

Büyük Batı Demiryolu'nun inşası sırasında Brunel tarafından yapılan birçok köprü, demiryoluna elektrik bağlanacağından tellerin geçirilmesi için yeterli alan olmaması gerekçesiyle yıkılma tehlikesi ile karşı karşıya.

Brunel'ın gençlik döneminde, demiryolları yük taşımacılığında önemli bir araç olarak yerini almaya başlamıştı. Bu Brunel'i demiryolu köprüsü mühendisliği de dahil olmak üzere, demiryolu mühendisliği konusunda etkiledi.

1833 yılında, Thames Tüneli tamamlanmadan önce Brunel, Londra'yı Bristol'a, daha sonra Exeter'a bağlayacak ve Muhafazakâr İngiltere'nin harikalarından biri olan Büyük Batı Demiryolu'nun şef mühendisliğine terfi etmişti. (Şirket 1833 yılında halka açık bir toplantı sırasında kurulmuştur ve parlamento kararı ile 1835 yılında anonimleştirilmiştir.) Yolcuların Londra Paddington'da aldıkları tek bir biletle Güney Galler, Neyland'deki terminalde Büyük Batı Demiryolundan Büyük Western buharlı gemisine aktarılarak Londra'dan New York'a yolculuk yapmaları Brunel'in vizyonu sayesinde mümkün olmuştur. Londra ile Bristol arasındaki güzergâhın uzunluğunu, sırf incelesin ve güzergâh için kullansın diye Isambard Kingdom Brunel'ı kürek çekerek Avon Nehrinin içlerine götüren Osborne Clarke avukatlık ofisinden avukatı Jeremiah Osborne da dahil olmak üzere birçoklarının yardımları ile gözlemlemiştir.

Brunel tartışmaya yol açacak iki karar almıştı: Yüksek hızlarda üstün performans sağlayacağına inandığı 2,140 mmlik geniş hatlı demiryolu; ve Marlborough Downs'ın kuzeyinden -Gloucester ve Oxford'a potansiyel bağlantısı bulunan ancak kayda değer hiç şehir bulunmayan bir alan- geçerek Thames Vadisini takip edip Londra'ya giden güzergâh. Geniş hatlı demiryolunun tartışmaya sebep olmasının sebebi, neredeyse o zamana kadar yapılan tüm İngiliz demiryollarının standart genişlik kullanıyor olmasıdır. Brunel bunun sebebinin dünyanın ilk yolcu demiryollarını yapan George Stephenson'ın yolcu demiryollarını yapmadan önce maden demiryollarında çalışırken kullanılan ölçüleri yeni işine taşımasından başka bir şey olmadığını söylemiştir. Brunel yaptığı hesaplamalar ve test sürüşleri ile geniş hatlı demiryolunun hem sarsılmayan, konforlu yolculuk deneyimi hem de yüksek hız için optimum genişlik olduğunu kanıtladı. Bu genişlik aynı zamanda daha geniş alt taşıyıcı, yani daha fazla nakliye imkânı demekti.

Brunel'ın Thames Tünelindeki çizim deneyimi sayesinde Büyük Batı Demiryolu Ivybridge gibi yükselen viyadükler, özel olarak tasarlanmış istasyonlar, inşa edildiği tarihte dünyanın en uzun tüneli olan Box Tüneli gibi büyük tüneller de dahil olmak üzere birçok etkileyici başarıyı da kapsayacak şekilde inşa edildi. Öyle ki, Brunel'ın doğum gününde Box Tüneli'ne kadar uzanan yolun her zaman doğan güneş ile ışıklandırılacak şekilde bilinçli olarak konumlandırıldığına dair bir anektod dahi vardır.

Brunel tarafından kendi spesifikasyonlarına göre sipariş edilen ilk grup lokomotifler (Kuzey Yıldızı lokomotifi hariç) istenen sonucu vermedi ve 20 yaşındaki Daniel Gooch (daha sonra Bay Daniel olarak anılır) lokomotif amirliğine atandı. Brunel ve Gooch, lokomotif çalışması için Londra'dan gelen aşamalı yükselişin Bath şehrindeki Avon vadisine doğru dik bir düşüşe geçtiği Swindown şehrini seçtiler.

Brunel'ın başarıları, zamanın teknik zekaya sahip ingilizlerinin hayal güçlerini tetikledi ve bu sayede Brunel kısa süre içerisinde bulunduğu ülkede çok önemli bir isim hâline geldi.

Başarısız da olsa, Brunel'in teknik buluşları kullandığı bir diğer proje "atmospheric caper", Büyük Batı Demiryolu'nun Exeter'den Plymouth'a kadar uzanan güney uzantısında, teknik olarak South Devon Demiryolu (SDR), trenleri lokomotif yerine Samuda'nın patentli sistemi "atmospheric traction" ve "Clegg" ile hareket ettirdiği demiryoludur. Bu yolda trenler demiryolunun ortasına yerleştirilen borulardan, sabit pompalar vasıtası ile hava emilerek hareket ettiriliyordu.

Exeter'den Newton'a (Newton Abbot) kadar tren yolu bu prensiple tamamlanmış, kare bacalı Pompalama istasyonları her iki milde bir oturtulmuş ve trenler saatte ortalama hız ile hareket etmiştir. Seviye bölümlerinde on beş inçlik (381 mm), dikey rampalarda yirmi iki inçlik (599 mm) borular kullanılmıştır.

Atmosferik çekim gücü teknolojisi, vakum borularını tıkamak için deri kapaklara ihtiyaç duyuyordu. Vakumlar, deride bulunan doğal yağları dışarı çekti ve böylece deri suya karşı dayanıksız hale geldi. Dayanıklılığını kaybeden deri çürümeye başladı. 1847 kışında donarak besleme malzemelerini kırdı. Bunun üzerine yumuşaklığını koruması için deriye -fareleri cezbeden- donyağı tatbik edildi. Kapaklar fareler tarafından yenince vakumlar ancak bir yıl çalışmaya devam edebildi. 1847'den (Deneme sürüşleri Eylül Ayında başlamış, Şubat Ayı'nda hizmete alınmıştır) 10 Eylül 1848'e kadar. Mazı tozu ve demir oksidin reaksiyonu sonucunda valflerin çürümesi bardağı taşıran son damla olarak kayıtlara geçmiş, valf boylu boyunca perçinlerinden kurtulmuş ve tahmini değiştirme maliyeti olan £25,000 çok yüksek addedilmiştir.

1835'te, Büyük Batı Demiryonu açılmadan hemen önce Brunel, Bristol'den kalkacak botlar vasıtasıyla Atlantik Okyanusu'nu aşarak New Yorka ulaşmak suretiyle ulaştırma ağını genişletmeyi teklif etti. Bu amaçla Thomas Guppy Büyük Batı Buharlı Gemi Şirketi'ni kurdu. Yalnızca buharla çalışan bir geminin bu gibi uzun seyahatlerde kullanılmasının ticari olarak elverişli olup olmadığı çok ihtilaflıydı. 1830'ların başlarındaki teknolojik gelişmeler —Kaynatıcıların tuzlu suda temizlenmek için durmaksızın çalışmasını sağlayan yüzey yoğunlaştırıcıların bulunması da dahil- uzun seyahatleri daha mümkün hale getirdi. Ancak genel kanı bir geminin yolculuk için yeterli yakıtı taşıyıp aynı zamanda ticari kargo için gerekli boşluğa sahip olamayacağı yönündeydi. Brunel Beaufoy'un deneysel kanıtlarını kullandı ve bir geminin taşıma kapasitesinin boyutlarının kübüyle, geminin hareketi sırasında suyun sebep olduğu direncin ise boyutlarının karesiyle orantılı olarak arttığı teorisini geliştirdi. Bu büyük bir geminin hareketinin küçük bir gemiye oranla daha az yakıta ihtiyaç duyacağı anlamına gelebilirdi. Teoriyi test etmek için Brunel Büyük Batı Buharlı Gemi Şirketi'ne ücretsiz olarak yardım etmeyi teklif etti. Bunun üzerine şirket kendisini yapı komitesine atayarak ilk gemisini Great Western tasarlama yetkisi verdi.

İnşa edildiğinde, 'Great Western' 71.93 m boyu ve 76.2 m omurga uzunluğuyla dünyadaki en uzun gemiydi. İnşaatında ana madde olarak odun kullanılmıştır. Ancak Brunel civata dişleri ve Demir köşegen güçlendirmeler kullanarak geminin omurgasının gücünü dengelemiştir. Buhar gücüyle çalışan vapur çarklarına ek olarak gemiye dört adet yelken direği koyulmuştur. 'Great Western' ilk seferini Bristol'de bulunan Avonmouth'tan, New York'ta bulunan Bristol'e 8 Nisan 1838'de yapmış, güvertesinde kömür, kargo ve yedi yolcu taşımıştır. Brunel, geminin montajı sırasında çıkan bir yangın sırasında yaralanarak bu ilk geçişi kaçırmış, çıkan yangın sebebi ile suya indirilmesi ertelendiği için 'Great Western' atlantik okyanusunu yalnızca buhar gücü ile geçen ilk gemi olma fırsatını kaçırmıştır. Dört günlük avantajına rağmen rekabet eden diğer gemi Sirius, yalnızca bir gün önce yolculuğunu, mürettebat kabin mobilyası, yedek depoları ve bir direğini yakılarak, tamamlamıştır. Diğer taraftan 'Great Western' 15 gün 5 saat sonra hedefine vardığında, yakıtının üçte biri hala duruyordu. Bu başarı aynı zamanda Brunel'in hesaplarının doğru olduğunu da göstermiştir. Great Western'' ticari transatlantik buharlı gemi servisinin mümkün olduğunu kanıtlamış, Büyük Batı Vapur Şirketinin 1838'den 1846'a kadar Bristol - New York arasında düzenli seferler yapmasına olanak sağlamıştır. Atlantik okyanusunu 64 kez geçmiş, batıya doğru 13 gün, doğuya doğru ise 12 gün 6 saat sürede tamamladığı seferleriyle mavi kurdeleyi elinde tutmuştur. Ticari olarak da yeterince başarılı olan servis bir kız kardeş ihtiyacı doğurmuş, bu geminin tasarımı yine Brunel'den istenmiştir.

Brunel itici pervane kullanan gemilerin vapur çarkı kullananlardan daha iyi olduğuna ikna olmuştu. İtici pervaneler ile yapılan buharlı gemi testlerinden sonra, 1843'te suya indirilen Büyük Britanya için yaptığı 98 metrelik tasarıma altı büyük bıçaklı bir pervane dahil etti. Odun yerine metal, rüzgâr ya da kürek yerine motor, vapur çarkı yerine ise pervane kullanılarak inşa edilen Great Britain, ilk modern gemi olarak kabul edilir. O atlantik okyanusunu geçen ilk demir kaplı pervaneli gemidir. İlk seferini Ağustos - Eylül 1845 arasında Liverpool ile New York arasında yapmıştır. 1846'da Dundrum, County Down açıklarında batan Büyük Britanya daha sonra kurtarılarak Avustralya Servisinde hizmete alınmıştır. Şu anda Bristol'de tamamen korunmuş halde ziyarete açık şekilde sergilenmektedir.

1852'de Brunel Hindistan ve Avustralya'ya sefer yapması için üçüncü bir gemi tasarımı daha yaptı. Orijinal unvanı Leviathan olan The Great Eastern, neredeyse 210 metreye varan uzunluğu, mümkün olan en lüks teçhizatı ve 4,000'den fazla yolcu kapasitesiyle zamanında yapılan gemiler içinde en son teknoloji olanıydı. Londra'dan Sydney'e ve oradan da geriye aralıksız seyahat için tasarlanan Great Eastern (Zira zamanın mühendisleri Avustralya'da hiç kömür rezervi olmadığının farkına varamamıştı) 20. yüzyılın başlarına kadar inşa edilen en büyük gemi olma unvanını korumuştur. Gemi, Brunel'in diğer birçok hırslı projesi gibi, teknik birçok problem yaşayarak bütçesini aşıp takviminin gerisinde kaldı. Pahalı ve gereksiz teknolojilerden biri olmakla itham edilen geminin zamanının yıllarca ötesinde bir proje olduğu da öne sürülmüştür.

Londra'da inşa edilen gemi, asıl amacı olan yolcu taşımada meydana gelen bir sorundan dolayı, kendisine kalıcı transatlantik faks kablosu döşeme projesinde önemli bir rol buldu. Döşenen faks kabloları, Avrupa ve Kuzey Amerika arasında sürekli iletişimi mümkün kılmıştır.