ПЕРВЫЙ ИНЖЕНЕР РОССИИ
Инженер - фр. ingenieur, от лат. ingenium
- способность, изобретательность
170 ЛЕТ СО ДНЯ РОЖДЕНИЯ ВЫДАЮЩЕГОСЯ РУССКОГО ИНЖЕНЕРА, УЧЁНОГО ВЛАДИМИРА ГРИГОРЬЕВИЧА ШУХОВА.
16(28) августа 1853 г.
По совету отца Владимир поступает в Императорское московское техническое училище. (сейчас МГТУ имени Н.Э. Баумана). В те годы оно было учебным заведением, где предоставляли возможность получить фундаментальную физико-математическую подготовку, приобрести глубокие знания по другим теоретическим дисциплинам и одновременно овладеть прикладными ремеслами, столь необходимыми инженеру-практику. Учебные программы здесь составлялись на основе учебных и практических курсов Петербургского института корпуса инженеров путей сообщения - самого передового учебного заведения Европы.
В 1876 г. В. Шухов с отличием и золотой медалью заканчивает училище. В знак признания его выдающихся способностей он был освобожден от защиты дипломного проекта. Академик П.Л. Чебышев делает молодому инженеру-механику лестное предложение о совместной научной и педагогической работе в университете. Однако Владимира Григорьевича больше привлекают не теоретические исследования, а практическая инженерная и изобретательская деятельность. Он отказывается от предложения, и в составе научной делегации в порядке поощрения командируется Советом училища для ознакомления с достижениями промышленности в Америку на Всемирную выставку, проводимую в честь празднования столетия независимости Соединенных Штатов.
Инженерная деятельность
Поездка в Соединенные Штаты сыграла определяющую роль в жизни В.Г. Шухова. На выставке он познакомился с Александром Вениаминовичем Бари, который уже несколько лет жил в Америке, участвовал в строительстве главного и других зданий Всемирной выставки, заведуя всеми «металлическими работами», за которые получил Гран-При выставки и золотую медаль. Вернувшись из Америки в 1877 г., В.Г. Шухов поступил на работу в чертежное бюро Управления Варшавско-Венской железной дороги в Петербурге. Летом этого же года А.В. Бари с семьей возвращается в Россию, оставаясь гражданином Северо-Американских штатов. В 1880 г. А.В. Бари основал в Москве свою строительную контору и котлостроительный завод, пригласив В.Г. Шухова на должность главного конструктора и главного инженера.В.Г. Шухов согласился и А.В. Бари получил молодого (25 лет), не обремененного предрассудками инженера с блестящими характеристиками, порядочного, свободно владеющего тремя языками (английский, французский, немецкий), приятной внешности и отличного воспитания.
Труды по развитию нефтяной промышленности России
Владимир Григорьевич Шухов был автором проектов и техническим руководителем строительства первых российских нефтепроводов, нефтеперерабатывающего завода с первыми российскими установками крекинга нефти и стал одним из разработчиков технологий нефтяной промышленности и трубопроводного транспорта.Шухов предложил перекачивать нефть по трубам аналогично воде, разработал проект, а затем в качестве главного инженера руководил строительством первого российского нефтепровода Балаханы-Чёрный Город, который был в 1879 г. выстроен для нефтяной компании «Братья Нобель».
Первый в России нефтепровод Балаханы-Чёрный город, построенный по заказу «Товарищества нефтяного производства братьев Нобель» по проекту и под техническим руководством инженера Владимира Шухова.
Апшеронский полуостров, район Баку. Около 1878 г.
Итоги своих теоретических расчетов Шухов обобщил в работе «Трубопроводы и применение их в нефтяной промышленности», вышедшей в 1881 г. Эта книга стала настольной для первого поколения строителей российских нефтепроводов.
Параллельно строительству первых нефтепроводов компания «БраНобель» построила 130 цилиндрических стальных резервуаров по проекту Шухова. Склепанный из стальных листов, каждый такой резервуар вмещал 300 тыс. пудов нефти, и если бы его строили на твёрдом фундаменте, то под весом почти 5 тыс. тонн нефти его распёрло бы изнутри и срезало бы заклепки. Шухов ставил свои нефтехранилища на песчаную подушку. Под давлением нефти дно резервуаров прогибалось, и они, хотя этого не было видно со стороны, приближались по форме к яйцу. Заклепки держались. Более идеальной формы хранилища для жидкости при максимуме прочности и минимуме материала, потраченного на оболочку, чем яйцо, в природе нет.
Толщина стенок резервуаров была непостоянной: у основания, где давление нефти было наибольшим, они были значительно толще, чем наверху. Сам Шухов об этом в своей книге «О расчёте нефтяных резервуаров» писал: «резервуар с переменной толщиной стенок имеет наименьший вес при условии, что объём всего железа дна и покрытия равен объёму всего железа в стенках, необходимого для восприятия растягивающих усилий в поясах»
Начало трассы трехкилометрового нефтепровода в Батуми, построенного по проекту Шухова от резервуарной нефтехранилищной станции. На снимке четыре цилиндрических резервуара Шухова. 1886 г.
Проекты первых российских магистральных трубопроводов Баку-Батуми (883 км, 1907 г.) и Грозный-Туапсе (618 км, 1928 г.) также принадлежат Шухову.
В середине 80-х годов XIX века по проектам Шухова на верфях Царицына (ныне Волгоград) и Саратова стали строиться первые русские речные танкеры-баржи, которые собирались с использованием стандартизированных секций.
В ноябре 1891 г. было запатентовано одно из, пожалуй, наиболее значительных изобретений Шухова, разработанное им совместно с С.П. Гавриловым. Это промышленный процесс получения автомобильного бензина с использованием непрерывно действующей установки термического крекинга нефти. Данное устройство представляло собой специальную печь с трубчатыми змеевиковыми нагревателями, испарителем и ректификационными колоннами.
Интересно отметить, что в 1923 г., когда в Москву приехала делегация компании «Синклер Ойл», Шухов, сравнив свой патент 1891 г. с аналогичными американскими документами 1912-1916 гг., доказал, что американские крекинг-установки не являются оригинальными, так как повторяют его разработки. Американцы убедились в том, что проект У. Бартона представляет собой всего лишь несколько измененный вариант промышленной установки В.Г. Шухова. После серии судебных процессов, состоявшихся в США, было подтверждено первенство В.Г. Шухова в изобретении крекинг-установки.
Международный патентный суд в Гааге, состоявшийся в 1923 г., также признал В.Г. Шухова и С.П. Гаврилова единственными изобретателями термического крекинг-процесса.
Завод «Советский крекинг» конструкции Шухова-Капелюшникова в Баку (1934 г.)
Шухов и развитие военной техники России
Весом вклад Шухова и в военную технику. Одним из первых военных заказов в начале Первой мировой стало проектирование и сооружение ботопортов - больших судов, предназначенных служить воротами доков, где производился ремонт поврежденных кораблей. Конструкция оказалась удачной. Следующим заказом стало конструирование плавучих мин. И эту задачу удалось быстро решить: непреодолимой преградой для неприятельских кораблей сделались минные поля из мин системы Шухова. А шуховские боны для швартовки подводных лодок получили самую высокую оценку военных моряков.
Мины системы Шухова для отправки на морские базы. 1915 г.
Шуховские платформы не имели этих недостатков: они давали возможность перейти из походного в боевое положение всего за 20-30 минут. Для них не было непоражаемых точек пространства. И перевозились они одной запряжкой из четырех лошадей: круглые платформы соединялись осью. Получалась огромная двуколка. На неё грузили все остальные части сразу двух установок.
В 1914-1916 гг. промышленность ставит на поток серии плавающих мин, платформ, мощных ворот для закрытия сухих доков конструкции Шухова. О том, с какой тщательностью это делалось, говорит пример с минами, а их Шухов создал более сорока типов. А кроме того, приспособление для обезвреживания оторвавшейся мины, два типа минных якорей. Графическая часть заказа составила более полутысячи чертежей разного формата. Тысячами оценивалось количество испытаний. Два инженера и группа чертежников едва успевали осуществлять идеи и расчёты Шухова, нередко обходившегося без сна.
Главное дело инженера Шухова
Шухов был одним из ярких представителей так называемой «железной архитектуры», возникшей в середине XIX столетия.Ибо еще 1891-1893 гг. на Красной площади в Москве было построено новое здание Верхних торговых рядов с шуховскими покрытиями, столь изящными и легкими, что снизу они казались паутиной с врезанными в нее стеклами. Такой эффект давала изобретенная Шуховым арочная ферма, в которой традиционные достаточно массивные раскосы и стойки были заменены тонкими лучевыми затяжками, работающими только на растяжение - самый выгодный для металла вид нагрузки.
Детали интереснейшей работы Шухова над проектом перекрытия Верхних торговых рядов поведал его сын Сергей:
«Отцом была проделана огромная исследовательская работа и произведен подробный расчет арочных ферм с учетом их статической неопределимости. А также переменных, зависящих от внешней нагрузки и количества связей. Сопоставление результатов точных и приближенных расчетов для сравнительно гибкого верхнего пояса не дало существенных расхождений и погрешностей. Поэтому отец считал возможным и даже необходимым для практики упростить расчетную схему, тем более что в те годы еще были редки в обиходе счетные линейки и не существовало сколько-нибудь толковых справочников и счетных таблиц на русском языке, так что немногие инженеры могли вести расчеты по сложным формулам и точным методам»
Вскоре такие перекрытия появились в Москве на крышах ресторана «Метрополь», Главпочтамта, магазина Мюра и Мерилиза (впоследствии ЦУМ). Строительство дебаркадера Брянского (ныне Киевского) вокзала осуществлено по проекту и при непосредственном участи В.Г. Шухова.
Дебаркадер Киевского (бывшего Брянского) вокзала
Ещё в Техническом училище на лекциях по аналитической геометрии Шухов обратил внимание на свойство однополостного гиперболоида, имеющее большую конструктивную ценность: возможность образования его криволинейной поверхности из прямолинейных образующих. Если взять два кольца, соединить их серией параллельных равновеликих строп, а затем повернуть кольца относительно друг друга, то абсолютно прямые стропы образуют в пространстве кривую фигуру — однополостной гиперболоид. Такая система была хоть и красивая, но не прочная. Идея, посетившая Шухова в середине 1890-х, была гениально простой. Шухов просчитал, насколько прочной будет конструкция, если в ней стропы, повернутые относительно оснований, скажем, вправо, компенсировать такими же, только повернутыми в противоположную сторону. Результат воистину превзошел все ожидания: получившаяся сетчатая гиперболическая конструкция была не только удивительно изящной, но и столь же удивительно прочной. При этом она обладала еще двумя сказочными особенностями: сказочной простотой и сказочной же дешевизной. Для ее постройки требовались лишь металлические кольца оснований, прямые металлические рейки и крепежные детали.
Произведения В.Г. Шухова на основе однополостного гиперболоида можно считать вершиной в этой области архитектуры. Их ни на что прежнее не похожий внешний облик органично вытекает из свойств материала и до конца исчерпывает его возможности в построении формы. Эта чистая инженерная идея никак не маскируется и не декорируется лишними элементами, что имеет место, например, в Эйфелевой башне, в которой нижние арки поставлены исключительно из украшательских соображений и никакой реальной нагрузки не несут, создавая ложное впечатление о работе конструкции.
В 1896 г. в Нижнем Новгороде была торжественно открыта XVI Всероссийская промышленная и художественная выставка, самая большая за всю дореволюционную историю всероссийских смотров промышленных достижений. А её визитной карточкой стали сетчатые гиперболоидные конструкции инженера Владимира Шухова, изобретенные им в 1890-х и запатентованные им же в январе того же 1896 г.
Выдающимся изобретением, на многие десятилетия опередившим свою эпоху (и потому оставшимся не замеченным и не оцененным современниками), стало перекрытие центральной части круглого павильона Инженерно-строительного отдела XVI Всероссийской художественно-промышленной выставки, выполненное в виде "вогнутой внутрь чаши диаметром 25 м из тонкого листового железа, края которой прикреплены к верхнему кольцу". Это была первая в мире оболочка-мембрана, конструкция считающаяся одним из наиболее прогрессивных типов покрытий большепролетных сооружений. (Павильон не сохранился.)
Павильон-ротонда Шухова с висячим сетчатым стальным покрытием
(Нижний Новгород, 1896 г.)
Такие водонапорные башни решили задачу водоснабжения в городах, где не было водопроводов, ибо её простота, удобство и прочность были просто поразительны.
Первая в мире гиперболоидная конструкция - башня Шухова на Всероссийской выставке в Нижнем Новгороде. 1896 г.
Гиперболоидные башни сразу получили широкое распространение. За сравнительно короткое время они стали заметной деталью промышленного ландшафта России и архитектурного облика многих городов и вместе со строившимися в те же годы большепролетными мостами стали зримым присутствием в среде обитания новой, технической, эстетики.
На гиперболоидную форму конструкций В.Г. Шухову был выдан патент Российской империи № 1896 от 12 марта 1899 г. (заявка от 11.01.1896).
После установления в 1917 г. Советской власти Шухов продолжал работать на благо России. Шухов поднимает затонувшие суда, разрабатывает оборудование для подъема золота с легендарного «Черного принца», восстанавливает взорванные фермы им же построенных железнодорожных мостов.
Наиболее известной из его работ после 1917 г. является башня для радиостанции на Шаболовке, возведенная в 1919-1922 гг. Это сооружение представляет собой 160-метровую телескопическую конструкцию из 6 сетчатых гиперболоидных стальных секций.
Шаболовская телевизионная башня памятник архитектуры советского рационализма. Построена в 1919-1922 гг.
В 1927–1929 гг. Шухов принял участие в реализации плана ГОЭЛРО по электрификации страны. Под руководством изобретателя были построены сетчатые многоярусные гиперболоидные опоры перехода через реку Ока в районе города Дзержинск под Нижним Новгородом.
В 1932 г. Владимир Григорьевич принимает участие в спасении древнего медресе Улугбека в Самарканде, пострадавшего от сильного землетрясения (построен в 1417 г.). Совместно с архитектором и военным инженером Михаилом Федоровичем Мауэром, он осуществляет «выпрямление» падающего восточного минарета уникального медресе. Владимира Григорьевича Шухова, гениального инженера и замечательного конструктора конца XIX – начала XX столетия, называли, называют и будут называть по-разному. Многие пытаются сравнивать его с американским изобретателем Томасом Эдисоном. Но еще при жизни Владимир Григорьевич решительно и бесповоротно отказался от прозвища «Русский Эдисон», но зато гордился своим народным образом «Первого инженера России».
Как он сам говорил, этим званием он обязан тому, что с самого начала своего инженерного пути отказался от подражания иностранным образцам и стал творить в оригинальном, чисто русском стиле, опираясь на лучшие традиции Ломоносова, Менделеева, Казакова, Кулибина. Все его инженерные и научные решения основаны на опыте народа, на достижениях русских ученых: Жуковского, Чебышева, Чаплыгина, Летнего и др. Оригинальность и прогрессивность его инженерных решений дали возможность России противостоять экспансии иностранной технической мысли и на много лет обогнать её.
Последние десятилетия жизни Шухова связаны с его возвращением к исследованиям в области нефтепереработки, что было вызвано объективными причинами. Советский Союз сам захотел добывать и торговать нефтью на мировом рынке. С этой целью в июле 1922 г. был создан Нефтяной синдикат Союза ССР. Синдикат продавал на мировом рынке нефть, добываемую трестами «Азнефть», «Грознефть» и «Эмбанефть», располагая нефтепроводами и резервуарами.
Представительства синдиката в Европе позволяли ему вести прямые переговоры с зарубежными партнерами, среди которых были совместные с иностранцами английские, французские, немецкие и итальянские фирмы. К Шухову Нефтесиндикат обратился в сентябре 1923 г. Владимир Григорьевич наряду с тем большим объёмом работ, который он осуществлял и в других областях, уже не оставлял тему нефтепереработки.
3 октября 1923 г. он отмечает в тетради: «Нефтеперегонный аппарат», 17 октября: «Проектирование нефтяного прибора». Недели не проходит, чтобы Шухов не упомянул в дневнике про нефть, перегонные кубы, нефтепроводы и т. д.
Шухов пишет научную статью для журнала «Нефтяное и сланцевое хозяйство»: в № 10 за 1923 г. выходит его «Заметка о патентах по перегонке и разложению нефти при высоком давлении», из которой следует, что идея аппарата для крекинга нефти есть итог не только его исследований в области нефтеперегонки, а также и теплотехники: «Для каждого занимающегося водотрубными котлами (а мне пришлось работать в этой области — имеются патенты на водотрубные котлы системы Шухова) и немного знакомого со свойствами нефти в отношении зависимости состава дистиллатов от давления и температуры, должно быть ясно, что для работы при большой температуре (до 400°С) и при большом давлении (до 10 атмосфер) прибор должен иметь поверхность нагрева трубную, подобно водотрубным котлам. Для предупреждения накопления осадков кокса в трубах должна быть циркуляция. Если уклон труб не имеет естественной циркуляции, то следует ввести искусственную. Далее очевидно, что прибор должен иметь дефлегматор».
Изобретатель доказывает свой приоритет по сравнению с аппаратом американца Бартона: «Из этого краткого очерка видно, что русская нефтяная промышленность может спокойно строить аппараты для крекинга по любой из описанных систем, без упреков со стороны американцев в «даровом позаимствовании». В 1925 г. в журнале «Нефтяное хозяйство» была напечатана статья «Расчёт нефтяных резервуаров», впервые опубликованная Шуховым в журнале «Инженер» еще в начале 1880-х годов. Поясняя положения давней статьи, Шухов замечает: «45-летняя практика постройки в России нефтяных резервуаров, основанная на теоретическом определении оптимальных соотношений диаметра и высоты заданного объёма, дает возможность точно определить наименьший вес материала, затраченного на постройку резервуара данного объёма, и в этом отношении практика Соединенных Штатов ничего нового дать не может».
Памятник Шухову на постаменте-гиперболоиде на Сретенском бульваре в Москве
В начале 1928 г. Шухову за успехи в социалистическом строительстве в области нефтяного дела присвоили звание «Герой Труда» — это почётное звание было введено постановлением ЦИК и СНК СССР от 27 июля 1927 г. и присваивалось «лицам, имеющим особые заслуги в области производства, научной деятельности, государственной или общественной службы, проработавшим в качестве рабочих или служащих не менее 35 лет». В подтверждение присвоения высокого звания Шухов получил грамоту ЦИК и две тысячи рублей. Всего героями почти за десять лет стало более тысячи человек, из них Шухов проходил под № 31. В 1938 г. на смену этому званию пришло новое - «Герой Социалистического Труда». В 1929 г. В.Г. Шухов был удостоен премии имени В.И. Ленина, учрежденной 23 июня 1925 г. «в целях поощрения научной деятельности в направлении, наиболее близком идеям Ленина, а именно в направлении тесной связи науки и жизни».
В.Г. Шухов получил звание заслуженного деятеля науки и техники, а также был дважды депутатом Моссовета, членом ВЦИКа (тогда высшего законодательного, исполнительного и распорядительного органа страны) и Московского губернского исполнительного комитета.
Литература
1. Александр Васькин Шухов покоритель пространства. – М.: АО «Молодая гвардия», 2018. – 730 с.2. Борис Скупов. Первый инженер Российской Империи и Советского Союза // Строительный эксперт. Портал для специалистов архитектурно-строительной отрасли. – М.: РИА «Строительный Эксперт», 2016.
А.С. Повалихин
*Статья написана с использованием материалов работ А. Васькина, Б. Скупова. Использовались также фотоматериалы из открытых источников информации.
КОНТАКТЫ
|
Главный редактор: Техническое сопровождение: Учредитель: ISSN: 2072-7232 |