Лопатто А.Э. Почётный академик Владимир Григорьевич Шухов - выдающийся русский инженер - 1951
Вклейка. В. Г. Шухов
Введение
Глава I. Начало творчества
Глава II. Нефтяная техника
Нефтехранилища
Нефтепроводы
Петли
Наливные баржи
Форсунка
Перегонка нефти
Крекинг-процесс
Насосы
Глава III. Паровая техника
Глава IV. Строительная техника
Висячие сетчатые конструкции
Несущая пелена
Металлические арочные покрытия
Сетчатые своды двоякой кривизны
Дощатые своды
Каркасы
Башни
Антенна
Мосты
Выпрямление минарета
Глава V. Всеобъемлющее творчество
Военно-инженерные работы
Всеобъемлющее творчество
Использованная литература
Приложение
III. Библиография основных работ о В. Г. Шухове
ОГЛАВЛЕНИЕ
Текст
                    В. Г. ШУХОВ
19 2 6 г.


АКАДЕМИЯ НАУК СССР НАУЧНО-ПОПУЛЯРНАЯ СЕРИЯ А. Э. ЛОПАТТО ПОЧЕТНЫЙ АКАДЕМИК владимир григорьевич ШУХОВ- выдающийся русский инженер ИЗДАТЕЛЬСТВО АКАДЕМИИ НАУК СССР МОСКВА . 1951
ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР А. А. ЗВОРЫКИН
ВВЕДЕНИЕ С именем Владимира Григорьевича Шухова связаны многие крупнейшие изобретения, научные работы и инженерные сооружения в самых разнообразных отраслях науки и техники. Его смелая и технически совершенная деятельность на протяжении более полустолетия опережала свою эпоху, ибо являлась образцом творческой инициативы, способности к широким обобщениям и замечательной по глубине и размаху инженерной интуиции — воплощением тех исключительных достоинств, которыми гордится наша наука в прошлом и настоящем. Идеи, научно обоснованные и доведенные до практической их реализации, замечательные конструкции и агрегаты в области машиностроения, технологии нефти, гидравлики, энергетики и инженерно-строительного дела, созданные гением Шухова, демонстрируют величие русской научно-технической мысли и тот вклад, который отечественная наука и техника внесли в развитие мировой науки и техники. Поэтому до сих пор творчество В. Г. Шухова является предметом глубокого интереса и тщательного изучения. Имя конструктора котлов, насосов, форсунок, мостов и башен, покрытий, барж pi нефтепроводов, автора научных работ и глубоких теоретических исследований широко известно. Но далеко не многие знают о том, что все это — результат творчества одного и того же человека, замечательного русского инженера — почетного академика Владимира Григорьевича Шухова. Его плодотворная деятельность представляет интерес для специалистов, работающих в различных областях
знания, и, особенно, для нашей молодежи, готовящейся к созидательной и творческой деятельности. Владимир Григорьевич Шухов родился 26 августа 1853 г. в городке Грайвороне бывшей Курской губернии. Детство он провел в деревне; после отличного окончания 5-й петербургской гимназии поступил в Московское техническое училище (ныне — Московское ордена Трудового Красного Знамени Высшее техническое училище им. Н. Э. Баумана) на механическое отделение. Молодого Шухова не смущало, что незадолго до его поступления, в 1868 г., МВТУ было создано из училища среднего типа, в свою очередь преобразованного из ремесленной мастерской. Длинный, трудный, но славный путь црошло с тех пор МВТУ, замечательное своими профессорами и воспитанниками, стоящими не только у вершин русской науки, но и у истоков русской революции. Жуковский, Орлов, Худяков, Боровский и Бауман — вот ученые, которыми гордится русская наука. Но мировая слава приходит к МВТУ только после Великой Октябрьской социалистической революции, когда на его базе были созданы ЦАГИ, Теплотехнический и Энергетический институты. Его бывший механический факультет,, ныне Институт им. Н. Э. Баумана, стал центром подготовки машиностроительных и научно-исследоьатель- ских кадров. Талантливые русские профессора, руководившие в годы учения Шухова кафедрами МВТУ, были его учителями, затем сотрудниками и, наконец, друзьями. Через 27 лет «отец русской авиации» — Николай Егорович Жуковский, рекомендуя своего бывшего ученика в почетные члены Политехнического общества, отмечает, что «избрание Владимира Григорьевича в почетные члены Общества явится также и актом почета Техническому училищу, которое может гордиться одним из своих блестящих инженеров» [1]. Николай Егорович, Жуковский и Федор Евплович Орлов — профессора теоретической и прикладной механики, крупнейшие представители отечественной науки, и профессор математики Алексей Васильевич Летников 4
передали своему ученику и его товарищам по учебе глубокую любовь к инженерному делу и его теоретическим основам. Жуковский, Орлов и Летников воспитали в своих учениках умение решать задачи любой сложности, но на высоком научном уровне и не в отрыве от запросов жизни. За несколько лет МВТУ подготовило плеяду замечательных ученых и инженеров, прославивших свой институт и отечественную науку. Владимир Григорьевич Шухов должен быть назван первым из них, ибо он был не только талантливым математиком, но и гениальным инженером. Несколько младший по учебе, впоследствии один из товарищей Шухова по работе, Петр Кондратьевич Худяков — всесторонне образованный инженер, известный профессор. В. И. Гриневецкий — будущий основоположник русской теплотехнической школы, Н. П. Зимин — один из создателей московского водопровода, А. П. Гав- риленко и многие другие знаменитые русские ученые были современниками и товарищами Шухова.
Глава 1 НАЧАЛО ТВОРЧЕСТВА Окончив Московское техническое училище в 1876 г. с отличием, проявив выдающиеся способности в области математики и механики, молодой инженер-механик Шухов получает годичную командировку в Америку для дальнейшего совершенствования своих знаний, для подготовки к профессорскому' званию. Полученная в училище подготовка позволяет ему критически оценивать все виденное в Америке. Отдавая должное масштабам и размаху американской техники, Шухов тем не менее отмечает слабую теоретическую подготовку американских инженеров. При большом объеме проводимых работ было особенно заметно неумение правильно решать теоретические вопросы. Так, например, Владимир Григорьевич был поражен инженерной несуразностью больших прямоугольных резервуаров, стенки которых из-за их формы приходилось усиливать тяжелым жестким каркасом. Нерациональные по очертанию и конструкции стропильные фермы, неоправданно мощные фундаменты также свидетельствовали о том, что научный подход к решению инженерных задач был чужд американским проектировщикам. Американские дельцы быстро оценили те качества, которые отличали молодого русского инженера от их соотечественников, особенно после того, как Шухов внес серьезные усовершенствования на нескольких американских предприятиях. Но все попытки склонить Шухова к тому, чтобы он остался работать в Америке, были безуспешны. 6
Вернувшись на родину, он твердо решил посвятить себя, свои знания и способности практической деятельности инженера для создания передовой промышленности России, отечественных образцов конструкций и агрегатов, развитию отечественной науки, ибо талантливый русский народ и его передовая интеллигенция имели все преимущества перед культурой техники и жизни Запада. Шухов отклоняет лестное предложение знаменитого русского математика академика Чебышева, пораженного его исключительными математическими способностями, совместно работать в области чистой математики и аналитической механики. Не помогли даже советы H. Е. Жуковского — решение посвятить себя инженерному делу было непоколебимо. Чебышева поразило в Шухове, конечно, не только хорошее знание предмета. Шухов имел свою систему математического мышления, подкрепленную инженерным образованием, талантом, верной интуицией. Уже тогда обнаружилось его умение быстро схватывать сущность решаемой проблемы и находить быстрое, ясное и простое, но глубоко научное решение. Шухов — впоследствии почетный академик и настоящий энциклопедист в области технических наук — так и не стал профессором в узком смысле этого слова, он никогда не занимался преподавательской деятельностью, хотя и в эту область внес свое, новое и прогрессивное, а десятки наших ученых и инженеров считают себя его учениками. В 1898 г. проф. П. К. Худяков издал курс сопротивления материалов, к которому впервые в практике преподавания было приложено собрание задач, инженерно иллюстрировавших теоретические положения, помогавших применять теорию в решении практических проблем. В предисловии ко второму изданию задачника проф. Худяков пишет: «Первое печатное издание моего курса сопротивления материалов было выпущено в свет в 1898 г. и именно при этом курсе было впервые помещено собрание задач, с помощью которых освещалась область приложений теории к практике и раздвигались рамки этих приложений. Это нововведение было предпринято и осуществлено по мысли 8
и под влиянием моего товарища и дорогого сотрудника инженер-механика Владимира Григорьевича Шухова, который принимал живое участие в обсуждении и разработке этой стороны дела и указал целый ряд весьма интересных практических тем, требующих надлежащего теоретического освещения и разъяснения студентам в стенах высшей школы» [2]. Значение этого нововведения трудно переоценить, если учесть,что именно по книге П. К. Худякова училось старшее поколение наших ученых и инженеров, смелых новаторов производства и науки. Со скромной должности начальника чертежного бюро Варшавской железной дороги начинает Шухов свою практическую деятельность инженера. Но работа в бюро его не удовлетворяет — он стремится к самостоятельной деятельности. В 1878 г. Шухов занимает должность главного инженера в технической конторе А. В. Бари, которая с 1880 г. была переведена из Петербурга в Москву и называлась «Строительная контора инженера А. В. Бари». Это вначале небольшое предприятие, благодаря техническому гению своего, главного инженера, превратилось в одну из самых передовых технических организаций старой России, владевшую заводами, верфями, мастерскими, проектными бюро, будучи по существу лишь «Конторой по эксплоатации идей и изобретений инженера В Г. Шухова». Владелец конторы — А. В. Бари, делец, присвоивший звание инженера, в течение многих лет эксплоатировал гений В. Г. Шухова в России и за ее пределами. Бари был типичным представителем тех кругов капиталистов иностранного происхождения, среди которых самые грубые методы наживы сочетались с прямым предательством интересов приютившего их государства. Прикрываясь договорами, защищавшими якобы всего лишь интересы фирмы, не разрешая на основании этих договоров использовать открытия и проекты Шухова вне фирмы, Бари неоднократно продавал и передавал их своим заокеанским и прочим иностранным друзьям, чем наносил русской промышленности, двойной урон. Только после 1917 г. была вскрыта теснейшая связь фирмы Бари с иностранными фирмами по части продажи 9
и передачи изобретений, открытий и проектов, выполнен ных в России для русской промышленности. Вот почему работы Шухова и их автор так старательно скрывались и замалчивались хозяином фирмы Бари; замалчивание было одним из способов, с помощью которых крупнейшие достижения отечественной науки и техники так быстро осваивались и присваивались за границей. Свою деятельность Шухов продолжал на этом предприятии и после революции, когда бывшая контора Бари стала «Государственной строительной конторой» (впоследствии — «Стальмост»), и большинство работ Шухова получило, наконец, имя их автора. Но и раньше, несмотря на то, что почти все его работы фигурировали под маркой Бари, несмотря на скромность Шухова, имя конструктора и автора научных открытий не могло долго оставаться неизвестным широким кругам технической интеллигенции. Ночасть его работ или малоизвестна или забыта, часть же может быть оценена полностью лишь с позиций науки и техники наших дней. Немало его работ разными путями присвоено капиталистическими дельцами США и Европы, и этим работам должно быть возвращено имя их изобретателя, а его жизнь и деятельность должны быть знакомы всему нашему народу. Любая работа Шухова, без связи с тем, что было сделано им до нее и после, делает его имя бессмертным. Но не только в значимости этих работ сказывается сила его таланта, прогрессивность его творчества. В нем сконцентрированы качества, характеризующие всю деятельность передовых отечественных ученых и техников: необыкновенная разносторонность интересов, блестящее сочетание теории и практики, умение решать задачи, которые найдут применение даже в далеком будущем. Творчество Владимира Григорьевича Шухова настолько разносторонне, что только путем самых серьезных и глубоких исследований можно дать полную его характеристику. Шухов принадлежит к числу тех ученых, чья деятельность оставляет глубокий след в истории человеческой культуры и техники. Но величие его инженерного творчества заключается не только в количестве и важности открытий, изобретений, проектов и построек, но в методологии решения всех этих задач, в умении найти 10
совершенно новые, но всегда прогрессивные пути. Творчество Шухова вызвало развитие ряда разделов прикладной науки: теории вязкой жидкости, теории устойчивости и прочности пространственных упругих систем и других. Объем настоящей работы не позволяет обрисовать творчество Шухова более подробно. Цель настоящей работы — показать многогранность таланта Шухова и существо его методов решения различных проблем теории и практики на наиболее ярких примерах. Кроме того, документально установить приоритет отечественной науки и техники по ряду важнейших изобретений и открытий. Эта книга должна послужить толчком к дальнейшим научным исследованиям наследия Шухова — его конструкций, опубликованных работ и архивов,— имеющего не только исторический, но и громадный практический интерес. Особый интерес представляет личность Владимира Григорьевича. Каждый, кто знал Владимира Григорьевича, рассказывая об отличительных чертах его характера, прежде всего вспоминает о неизменной его скромности — на службе, дома, в кругу товарищей и деловых посетителей. Человек большой душевной красоты, Владимир Григорьевич пользовался всеобщим уважением, основанным на его чуткости и отзывчивости, сочетавшимися с большим талантом, широким кругозором и замечательной эрудицией в технике, науке и искусстве. Он всегда умел найти общие интересы с любым собеседником, независимо от его общественного положения и образовательного ценза. Этому способствовала не только необычайная разносторонность знаний, но и умение в каждом человеке найти красивое и ценное, глубокое уважение к работе и интересам тех, с кем он встречался. Для пришедшего к нему за советом Владимир Григорьевич всегда находил время и искреннее желание помочь, поделиться собственными идеями, подсказать нужное решение. Каждый, приходивший за помощью или советом, уходил удовлетворенным, получив четкий и ясный ответ на затронутый вопрос и обогатившись новыми мыслями и идеями. Владимир Григорьевич всегда старался привлекать к своим работам кого-либо из молодежи или товарищей, по справедливости отмечая их помощь и участие. 11
Русская патентная система требовала указания на первом месте фамилии основного автора, а на втором — соавтора, и Владимир Григорьевич никогда не забывал отметить тех, кто участвовал в его работе. Достаточно вспомнить о патентах, выданных авторам: Шухову и Инчику, Шухову и Елину, Шухову и Гаврилову и другим. Рабочие, работавшие с Владимиром Григорьевичем, с особой теплотой вспоминают о его чуткости и отзывчивости, о том, что в его лице они всегда находили защитника своих интересов перед Бари. Так, например, только благодаря энергичным действиям Шухова Бари вынужден был открыть школу для детей своих рабочих, а позднее — разрешить организацию школьного хорового и драматического кружков; должен был выполнить и многие другие требования рабочих [3]. В 1879 г. состояние здоровья заставляет Шухова искать работы на юге и интересы фирмы Бари приводят его в Баку, где в эту пору все больше разгорается-нефтяная горячка, где начинает расти и развиваться молодая нефтепромышленность России. Богатства Апшеронского полуострова кажутся неисчерпаемыми; с поразительной щедростью отдает земля огромные количества нефти. Но эта кажущаяся щедрость оплачивается каторжным трудом у износившихся и устаревших механизмов, а зачастую и без них. Из скважин нефть добывается попрежнему вычерпыванием — тартанием, транспортируется чуть ли не в бурдюках, хранится в земляных ямах; керосин из нефти получают по способу, предложенному еще в 1823 г. братьями Дубиниными. Медленно и неторопливо начинают строить железную дорогу с нефтяных промыслов на заводы, а идея Менделеева о перекачке нефти по трубам категорически отвергнута. Выход одного пуда керосина из трех пудов нефти, неумение использовать оставшиеся отходы — два пуда из трех, зависимость стоимости керосийа на рынке только от слепого случая — фонтанирующей скважины, — все это тормозит развитие нефтяного дела. Права на эксплоатацию бакинской нефти переданы в значительной степени иностранному капиталу, хищнически 12
грабящему богатство русской земли, использующему гроше- вый труд, стоящий во много раз дешевле сложных механизмов; а царское правительство вполне довольствуется тем, что покупает русскую же нефть у иностранцев. С косностью и отсталостью еще недавно вел здесь борьбу великий Менделеев (пытавшийся осуществить и частично осуществивший свои замечательные предложения). Сюда же в качестве сотрудника конторы А. В. Бари приезжает молодой Шухов. Он никогда не видел нефтеразра- боток и их оборудования. В Америке Шухов не был в тех районах, где интенсивно развивалась недавно возникшая нефтяная промышленность, ибо трудно было предположить, что всего через два года ему придется работать именно в этой области техники. Но талант, воля, широта умственного кругозора и патриотизм русского инженера помогают в. кратчайший срок ознакомиться со всеми деталями неизвестного ему до этого дела и обогатить его плодами своих трудов. Добыча, хранение, транспортировка и переработка нефти, утилизация ее отходов — все привлекает внимание Шухова, ибо все это требует быстрейшего и коренного улучшения. Многие его идеи получили быстрое осуществление и распространение, но некоторые из них были слишком новы для того времени и только много лет спустя были оценены и реализованы, иногда, за границей, и потому до сих пор имеют нерусские названия. Лишь при советской власти Владимиру Григорьевичу были созданы все условия для плодотворной работы, изобретениям и открытиям возвращено имя их автора, а научные заслуги по достоинству отмечены.
Глава II НЕФТЯНАЯ ТЕХНИКА Эрлифт. Коренному улучшению системы подъема нефти из скважины на поверхность земли в первую очередь отдает Шухов свои знания и энергию. Его инженерное мышление не могло мириться с таким способом добычи больших количеств нефти, как вычерпывание ее желонками— длинными цилиндрическими ведрами со специальным клапанным устройством дна. В скважине может ходить одна только желонка, и, таким образом, время на ее спуск и подъем затрачивается непроизводительно. Часть нефти во время подъема желонки расплескивается или уходит через неплотности, коэффициент полезного действия желонки не превышает 7%. Вместо систематической разработки нефтеносных недр промышленники стремились получать нефть только из фонтанирующих скважин, в которых нефть выбрасывалась на поверхность земли силой скопившихся под землею газов, а не промышленной разработкой нефтепромыслов. Но фонтанирующая скважина — сравнительно редкое явление, обогащающее удачника и разоряющее других владельцев, которые не могут при добыче желонками конкурировать с почти даровой нефтью фонтана. Фонтанирование нефти из скважин, когда нефть выбрасывается на поверхность силой сжатых подземных газов, подсказало путь исследований, и Шухов предлагает поднимать нефть из скважин при помощи сжатого воздуха. По опущенной в скважину трубе нагнетается компрессором сжатый воздух, он подхватывает на забое (нижний 14
Воздух ^/77^J Конец скважины) нефть и, устремляясь обратно вверх но кольцевому пространству между трубой и стенками скважины, увлекает нефть на поверхность земли (рис. 1). Проект Шухова был им самим осуществлен, а способ подъема под названием «эрлифта», т. е. воздушного подъемника,получил широкое распространение во всем мире и не только для подъема нефти. Например, в Баку уже к 1925 г. более 28% всей нефтедобычи велось при помощи эрлифтов. Широкое и быстрое распространение эрлифт получил благодаря своим преимуществам перед поршневыми насосами других систем. Отсутствие движущихся и трущихся частей делает воздушный подъемник незаменимым прибором для перекачки загрязненных жидкостей, перемешанных с песком, а также для кислот и щелочей. Кроме того, эрлифт был в свое время единственно возможным способом подъема нефти из искривленных или наклонных скважин. Необходимость в бурении таких скважин возникает при добыче нефти из пластов, расположенных под бассейнами морей, озер, рек или болот, либо под населенными пунктами. В этом случае выход скважины располагается в стороне от того или иного препятствия, а забой — под ним. Таким образом, скважина получается не вертикальной, а искривленной. Идея эрлифта широко использована и развита нашими учеными и инженерами во многих специальных устройствах, в которых транспортировка жидкости с помощью газа приводит к желательным реакциям между ними в процессе такой транспортировки (получение, например, серной Рис. 1. Эрлифт системы В. Г. Шухова. 15
кислоты — авторское свидетельство № 79301). Лишь в 1892 г. на Западе появляется простейшая конструкция эрлифта, предложенная Юлиусом Поле и получившая известность под названием мамут-насоса — по имени фирмы, купившей патент Поле. Но несмотря на столь широкое и давнее применение, с одной стороны, простоту конструкции — с другой, теория работы эрлифта долго вызывала разногласия и даже сейчас разработана не полностью. Шухов рассматривал работу эрлифта как следствие, в основном, давления воздуха на жидкость в точках их соприкасания. Комплекс газовых пузырьков внутри жидкости поднимает ее, производя непосредственное давление. Или иначе: комплекс газовых пузырьков можно рассматривать как своеобразный поршень, а все устройство — до некоторой степени — как поршневой нассс. Такое объяснение коренным образом отлично от так называемой классической теории эрлифта, основанной на применении закона «сообщающихся сосудов». Этот закон применялся таким образом. В сообщающихся сосудах уровень жидкости одинаков. Если ввести в один из них пузырьки газа, то объемный вес жидкости в этом сосуде уменьшится, и для сохранения равновесия ее уровень должен немедленно подняться, чтобы давление столбов жидкости в обоих сосудах опять стало одинаковым. Предполагалось, что. объемный вес нефти в подъемной трубе можно, вводя воздух, уменьшить настолько, что это заставит работать газовый подъемник на достаточную * высоту. Однако, если вспомнить, что уже в 1894 г. глубина скважин достигала 500 м, то станет ясно, что такой теорией нельзя объяснить всего явления в целом, хотя фактор уменьшения объемного веса.столба нефти, пронизанного газовыми пузырьками, наряду с инерционными силами поднимающихся пузырьков, играет также весьма важную роль. Только в работе советского ученого — профессора В. Г. Багдасарова теория эрлифта получила верное отражение и развитие [4]. Шухов предложил осуществить свой замысел по так называемой центральной однорядной схеме, описанной выше. Но скоро были замечены некоторые технологические 16
недостатки эрлифтного подъема нефти: нагнетаемый воздух выдувал легкие фракции нефти и образовывал трудно расщепляемые соединения с частью нефтяных молекул, что затрудняло в дальнейшем перегонку. В 1914 г. профессор Тихвинский предложил так называемый замкнутый цикл, по которому подъем нефти производится при помощи сжатых нефтяных газов, а весь процесс нагнетания газа, его улавливания и подъема нефтегазовой смеси замыкается в закрытый цикл, в котором газ не выходит в атмосферу, а опять сжимается и направляется в скважину. Избыток газа, получаемый за счет естественного газа нефти, также улавливается и отбирается от общего количества, участвующего в подъеме нефти. Такой прием дает двойной экономический эффект: устраняется потеря ценных природных газов нефти, а благодаря тому, что растворимость в нефти нагнетаемого газа значительно больше, чем воздуха, удается сильно повысить производительность газлифта. При большем содержании газа объемный вес нефтегазовой смеси становится меньшим, и с помощью некоторого давления газа можно поднять большее количество нефти, чем при том же давлении воздуха, кроме того, сохранить давление в пласте и тем самым увеличить сроки эксплоатации скважины. Нефтехранилища. Уровень техники хранения нефти соответствовал архаическим методам ее подъема желонками — нефть хранилась в вырытых в земле ямах и частично уходила обратно в землю, отравляя прилегающие участки почвы, превращая районы нефтеразработок в бесплодную пустыню, вызывая бесчисленные и часто гигантские пожары, так как хранилась открытой. Вместо земляных ям для хранения нефти Шуховым были рассчитаны и построены первые рациональные металлические резервуары. Это было тогда совершенно новой и сложной, даже в деталях, задачей, и Шухову пришлось решить эту проблему в теории и на практике. Выработанные приемы, особенно в отношении фундаментов, были настолько совершенными, что вошли во все современные руководства по этому вопросу, а формулы, дающие минимальную стоимость резервуара в зависимости от его размеров, стали классическими. 2 а. Э. Лсшатто 17
Одна лишь фирма Вари, пользуясь работами Шухова, построила тысячи резервуаров. Однако до этого времени такой вопрос, как устройство основания под резервуар, представлялся столь сложным и дорогим в осуществлении, что, казалось, лучше было отказаться от самого резервуара. Считалось необходимым сплошное и массивное фундаментное устройство. Не было никакой общей теории, которая дала бы возможность решить по-инженерному эти задачи. Шухов в 1883 г. простым и оригинальным методом вывел уравнение, которое сейчас известно как дифференциальное уравнение четвертого порядка изогнутой оси балки: По Шухову это уравнение записывается несколько иначе: Дав вывод этого уравнения, Шухов впервые рассматривает «случай статически неопределимых балок», для которых нагрузка q является функцией координаты упругой линии балки у и использует его применительно к вопросам прочности бруса, лежащего на сплошном упругом основании [5, 11, 14, 16]. Таким образом, Шухову принадлежит эта огромной важности теория, выводы которой в те времена казались парадоксами: «1. Момент в точке приложения груза постоянен и не зависит от длины бруса после определенного предела. 2. Наивыгоднейшим основанием конструкции, лежащей на податливой опоре, будет не жесткий брус, а гибкий лист, закрепленный по краям. Конструкция, лежащая на сплошном упругом основании, например на песке, будет тем рациональнее построена, чем меньше будет работать на изгиб, т. е. чем меньше будет ее момент инерции». Шухов сейчас же иллюстрирует свою мысль убедительным и ясным примером: 18
Если на воду опустить несколько поплавков, соединен ных друг с другом в сплошную цепь, и нагрузить один из них, то в этом месте цепь прогнется, не оказывая никакого сопротивления, кроме сопротивления той упругой средь: (вода), на которой она лежит. Поскольку момент инерции такой цепи равен нулю, то и изгибающий момент, независимо от длины цепи, также равен нулю, хотя ее грузоподъемность ничуть не меньше одного сплошного и жесткого понтона, равного по объему сумме объемов поплавков. Живые и убедительные аналогии и точный математический анализ побеждают скептиков, и с тех пор основания Рис. 2. Схема устройства основания под дно резервуара по В. Г. Шухову. под металлические резервуары устраиваются в виде песчаной подушки под тонким -гибким днищем, окруженной, во избежание размыва и выдавливания песка, легким бетонным кольцом (рис. 2) вместо сплошного бутового фундамента и жесткой балочной конструкции днища. Плодотворные выводы созданной теории используются ее автором неоднократно: и при расчете трубопроводов, и при проектировании впоследствии морских и речных барж и танкеров. Но при проектировании резервуара Шухову не кажется достаточным сделать его только прочным. Надлежит еще так определить его основные размеры (диаметр и высоту), чтобы он удовлетворял условиям наименьшего веса расходуемого металла при заданном объеме. Решение этого вопроса сформулировано Шуховым следующим образом: «Резервуар с переменной толщиной стенок имеет наименьший вес при условии, что объем всего
>келеаа дна и покрытия равен объему всего железа в стенках, необходимого для восприятия растягивающих усилий в поясах» [6]. При постоянной толщине стенок резервуар имеет наименьший вес, если объем всего железа дна и покрытия вдвое меньше всего железа стенок» Кроме решений в общей форме вопросов, связанных с объемом, стоимостью и прочностью, Шуховым составлены таблицы и графики, быстро дающие искомый результат, а все эти методы-в их совокупности позволили применять в русском резервуаро- строении железо толщиной 4 мм вместо применявшегося 5-миллиметрового в Германии и 6,35-миллиметрового (УЛ в Америке [7]. В результате анализа расхода рабочей силы и металла на постановку заклепок Шухов делает вывод, что один большой резервуар намного дешевле нескольких маленьких, имеющих в общем тот же объем. Таким образом, стало возможным строить резервуары не только прочно, но и дешево, а теоретическая глубина исследования и решений обеспечила широкое и уверенное их применение в России и за границей. Только через 42 года после выхода первой работы Шухова о резервуарах [5] немецкий инженер Штиглиц опубликовал в одном из журналов статью о резервуарах с наименьшей затратой материала на их постройку, примитивно повторявшую основные выводы Шухова. В этой статье о работах Владимира Григорьевича нигде не упоминалось, а когда в редакцию была послана заметка, устанавливающая историческую правду, то редакция отказалась ее печатать под тем предлогом, что «вряд ли для В Г. Шухова будет особенно важно признание за ним этого вопроса» [16]. Не менее трудной была сборка резервуаров из большого количества листов, но с применением шаблонов для точной пробивки заклепочных дыр и для раскроя листов, и это затруднение было устранено, ибо Шухов был не только блестящим инженером-расчетчиком, но и умелым организатором работ. Наконец, особо замечательны конструкции газонепроницаемых висячих крыш для бензиновых резервуаров, впервые примененных в Майкопе. Все их элементы 20
чрезвычайно легки и рациональны, а идея, положенная в основу их конструкции, была впоследствии развита в теорию сетчатых конструкций. Конструкция висячих крыш, предложенная Шуховым, была интересна и оригинальна также и в эксплоатацион- ном отношении: она обеспечивала их полную газонепроницаемость, чем устраняла огромные потери от улетучивания наиболее ценных легкоиспаряющихся составных частей нефти, нефтепродуктов или спирта. Шухов неоднократно возвращается к своей теории резервуаров, дополняя ее отдельные разделы, применяя ее положения в своей огромной многолетней инженерной практике. В последующем изложении многократно будет отражена та отличительная черта таланта Шухова, что почти все его изобретения и изыскания являлись последним словом техники не только в момент их возникновения, но и много позже — вплоть до наших дней. Он никогда не выполнял своих работ «на-глазок». Все было точно рассчитано и проверено. Если возникавшая идея не находила подтверждения или обоснования в существовавших теориях и законах, то он сейчас же разрабатывал новую свою теорию, выводил расчетные формулы и давал всестороннее математическое, инженерное и организационно-производственное освещение затронутого вопроса. Владимир Григорьевич никогда не работает «вслепую», без детального сравнения новой конструкции с аналогичными, запроектированными им раньше. Такой анализ позволял, ему давать в каждом новом случае наиболее рациональное решение и делать важные обобщения. Для этой цели он по единому образцу тщательно систематизировал основные показатели различных конструкций в специальные таблицы. По этим таблицам, в которых, наряду со схемой сооружения, приводились данные о весе и расходе материалов, можно проследить, как благодаря анализу этих данных Шухов добивался все более экономичных решений покрытий, каркасов и мостов. Для еще более полной характеристики того или иного сооружения Шухов впервые ввел паспортизацию—вычерчивание на стандартных форматках принципиальной 21
схемы сооружения в сопровождении данных о пролетах, площади и весе затраченного материала. Большинство из выведенных Шуховым расчетных формул и самих методов расчета, применительно к разнообразным конструкциям и агрегатам, вошли в технические справочники и руководства даже последних лет издания, и это — безусловно, наилучшее свидетельство не только инженерного, но и глубоко научного подхода их автора к решаемым проблемам, а также жизненности этих решений. Больше того, руководящим принципом любой работы Шухова являлось требование не только прочности и долговечности, но и дешевизны. Выбрать наивыгоднейшие размеры, получить минимальный вес и стоимость при максимальном удобстве, в монтаже и эксплоатации — вот непременный круг задач, на которые в любой своей работе Шухов давал всегда исчерпывающий ответ. Именно этим и объясняется то, что почти все конструкции Шухова пережили время их создания и лишь с небольшими изменениями находят применение и сейчас, а часть из них уже в настоящее время получает подтверждение своей рациональности. В котлостроение, в переработку нефти, в строительное искусство — во все области инженерной науки и прикладной теории Шухов вносил смелость идеи, широту творческого размаха и техническую изощренность инженера- математика, конструктора-ученого и практика-экспериментатора. Нефтепроводы. В 1879 г. Шухов осуществляет идею Дмитрия Ивановича Менделеева, предложившего перекачивать нефть по трубопроводам, но столкнувшегося с техническими и организационными трудностями. Главной из них является преодоление слишком большой вязкости нефти и мазута, затруднявшей их перекачку особенно в условиях зимы. Шухов предложил и впервые в мировой практике осуществил перекачку нефти с подогревом, что при уменьшении ее вязкости облегчало протекание по трубам. Впоследствии, лишь много лет спустя, этот способ был применен в Америке для перекачки тяжелых и вязких нёфтей. 22
Подобно тому как при постройке первых резервуаров пришлось сперва создать теорию их расчета, так и для постройки нефтепровода потребовались серьезные изыскания и разработка теоретических основ в вопросах гидравлики и прочности. Такая теоретическая база была тогда создана впервые, и, таким образом, инженер-механику Шухову принадлежит по праву честь являться «основоположником нефтяной гидравлики» [8]. В 1884 г. выходит в свет работа Шухова «Нефтепроводы» [9] — самое раннее исследование в этой совершенно новой области, но содержащее ряд положений, опять-таки применяемых и в наши дни. Был дан расчет наивыгоднейшего трубопровода для перекачки любого заданного количества жидкости на заданное расстояние. Выведенные уравнения определяли то количество жидкости, при котором перекачка ее по трубопроводу будет наиболее дешевой по сравнению со всеми другими способами перевозки [10]. Были впервые увязаны между собою расход и вязкость жидкости. Предложенная с этой целью формула падения напора ' d5m* црименяется и до сих пор. Американец Форест М. Таул (Forest M. Towl) предложил свою формулу являвшуюся к тому же лишь частным случаем шухов- ской формулы, на 40 лет позже Шухова. ^ 0,763 ' V V Величина m = ' , называемая коэффициентом расхода Шухова, впервые устанавливала зависимость между коэффициентом трения жидкости в трубе X, природой жидкости и ее температурой. На основании многочисленных опытов, поставленных в Баку, Шухов нашел для разных жидкостейпри различных температурах значения коэффициента расхода т. Таким образом, в то время, когда во всем мире X принималось зависящим только от диаметра труб и скорости, когда Рейнольде лишь только ставил 23
свои опыты, Шухов сумел заметить и отразить важнейший факт зависимости X от ряда свойств самой перекачиваемой жидкости. Нефтепровод, по Шухову [11], состоит из двух главных станций — приемной и сдаточной, между которыми проложены трубы. Так как при определенном диаметре труб напор, необходимый для перемещения данного количества жидкости, прямо пропорционален длине труб, то с увеличением этой длины или расхода неизбежно наступает предел, за которым производимое напором давление в трубах вызывает неэкономическое утолщение их стенок. Поэтому при большой длине трубопровода между двумя конечными станциями устанавливаются промежуточные — с насосами, служащими для добавления напора в том месте, где он становится ниже допустимого. Все эти соотношения — цена утяжеления трубы и добавочного насосного устройства, рационального диаметра и температуры подогрева — простыми и остроумными методами отражены в расчетных формулах, графиках и номограммах. С предельным удобством и быстротой, пользуясь графическим методом Шухова, можно наметить расположение насосных станций на нефтепроводе, пролегающем по гористой местности. Через 45 лет Шухов снова возвращается к проблеме нефтепроводов, но уже в масштабах, соответствующих великим победам Октября, Он руководит проектированием и строительством гигантских нефтепроводов Баку — Батуми 883 км длиной и Грозный — Туапсе 018 км длиной. Но эти стройки предъявляют новые требования к проектировщикам — необходимо предусмотреть возможность увеличения пропускной способности трубопроводов в недалеком будущем, в связи с намеченным гигантским ростом народного хозяйства и промышленности. Результатом является новое теоретическое исследование «О применении петель в нефтепроводных линиях» [12], дававшее метод постепенного увеличения пропускной способности линии без больших добавочных затрат. Петли. При составлении общего проекта нефтепровода по данным — расстоянию L, предельному количеству перекачиваемой жидкости Q и предельному давлению в трубах hy следует предвидеть возможное увеличение 24
количества перекачиваемой жидкости. Необходимо определить наивыгоднейший способ устройства, допускающего увеличение пропускной способности нефтепровода без увеличения предельного давления в трубах. Решение этого вопроса может быть осуществлено двояко: 1) увеличением количества станций перекачки, т. е. постройкой промежуточных станций; 2) введением петель [12]. По первому способу увеличение пропускной способности нефтепровода до двукратной, т. е. с Q до 2Q, при сохранении постоянного напора потребует трех добавочных насосных станций. £ щл 2b, Рис. 3. Схема петли (люпинга) по В. Г. Шухову. Идея второго способа заключается в следующем (рис. 3)- если со станции А на станцию Б необходимо перегнать добавочное количество жидкости, сверх расчетного, то прежнее расчетное давление в трубах будет достигнуто не у самой конечной станции, а раньше, на некотором расстоя: нии х до нее, т. е. на этом расстоянии прежний диаметр трубы оказывается недостаточным. Шухов предлагает на этом расстоянии проложить параллельный участок труб, так называемую петлю, «люпинг», обеспечивающую пропуск жидкости в увеличенном объеме, но с сохранением первоначального расчетного давления в трубах. С увеличением добавочного количества жидкости участок недостаточности основного диаметра трубопровода х удлиняется, достигая в итоге длины всего нефтепровода. Если при этом петля укладывалась из труб того же диаметра, что и основная линия, то при ее длине, равной длине всего нефтепровода, расход перекачиваемой жидкости может быть удвоен. 25
Со свойственной ему находчивостью и остроумием выводит Шухов уравнения, позволяющие точно определить длину петли при данном увеличении расхода л прп диаметре трубы петли, равном или отличающемся от диаметра первоначальной, основной, линии. Так как петлю можно удлинять постепенно, с увеличением расхода, обеспечивая любое его дробное значение, вплоть до удвоенного, то второй способ — способ петель — дешевле и экономичнее способа увеличения количества насосных станций с первых же дней их постройки и экс- плоатации. Ведь в случае устройства дополнительных станций даже небольшое увеличение расхода потребует сложного дополнительного насосного оборудования, специальных зданий и персонала, т. е. больших начальных затрат, не могущих сразу быть использованными на полную мощность, ибо изменение пропускной способности может производиться только скачками, равными мощности дополнительной станции, а не плавно, в соответствии с ростом расхода, как при применении петель. И эта работа Шухова имеет подробнейшие экономические расчеты, не только доказывающие в рублях и копейках преимущества способа петель, но и дающие анализ применения наиболее выгодного диаметра труб петли, на основании условий наличного сортамента. Читая работы Шухова, невольно обращаешь внимание на полное отсутствие таких оборотов, как «нами предложено», «по нашему методу», «наша формула» и т. п. Будучи очень скромным человеком, Шухов, создавая свои теории и конструкции, говорит о них, как об обыденных вещах, не выпячивая своего «я», хотя ему, конечно, лучше, чем кому-либо другому, была известна ценность его открытий и изобретений. Обратимся, например, к статье Шухова «Нефтепроводы», написанной им для энциклопедического словаря Брокгауза и Ефрона (1897 г., том 40, стр. 936). В этой статье приведены результаты почти всех исследований Шухова по нефтепроводному делу, но без единого упоминания о том, что все они проведены самим автором статьи. Этим же отличаются и все другие его работы. Наливные баржи. Еще в 1860 г., впервые в мире,, деревянный парусник «Александр» был приспособлен: 26
для перевозок нефти путем ее налива прямо в трюм, не оборудованный для этой цели специально. Эта плодотворная идея не получила сразу большого применения, так как объем нефтеперевозок был очень невелик, их техника не разработана, а налив нефти даже не выше ватерлинии не избавлял от значительных утечек через неплотности и щели. Поэтому пришлось совершенно отказаться от непосредственного налива керосина, как более подвижной и легкой жидкости. Несколько позже в Нижнем-Новгороде вопросом перевозки нефти в наливных судах занимался инженер Виктор Иванович Рагозин. Но, несмотря на эти столь ранние попытки транспортировки нефти наливом в трюмы судна, все еще тысячи и десятки тысяч бочек с нефтью и керосином перевозились по Волге и Каспию на сухогрузных баржах и судах, что требовало в портах отправки и прибытия громоздких операций по нагрузке и разгрузке и приводило к большим утечкам и потерям, а часто — к катастрофическим пожарам в порту или на * судне. Такое положение вещей не могло не обратить внимания Шухова. Для перевозок нефтепродуктов по воде он проектирует и строит первые нефтеналивные баржи и морские наливные шхуны, разрабатывает способы их буксирования в море, во время штормов. Шухов использует созданную ранее, для расчета резервуаров и трубопроводов, теорию работы балок на'упругом основании, но применительно к расчету судна под нагрузкой на волнах. Вопросы, которые казались неразрешимыми, наконец, были разрешены, все становится ясным и понятным, любой вопрос получает исчерпывающий до простоте и глубине ответ. Только в 1902 г. [13], в ответ на работу инженера Еси- пова [14], публикует Шухов основные предпосылки расчета барж и фундаментов, как частные случаи общих математических исследований бруса на упругом основании, изложенных намного ранее—в 1883 г. [5]. В 1903 г., продолжая полемику с Есиповым, Шухов углубляет свои исследования, изложенные в 1902 г. [15]. Характерно, что работа 1902 г. была написана и обработана в течение одного-полутора месяцев, так как, будучи помещена в № 8 Бюллетеней Политехнического 27
общества, она являлась ответом на статью Есипова, помещенную в № 5 за тот же год. И эти работы, как и все прочие, отличаются не только четким изложением теоретических вопросов, но и большим количеством прекрасных практических примеров, иллюстрирующих наиболее сложные или спорные места, ибо, как писал в заключение Шухов, «нельзя требовать от нас, людей жизни, особого внимания к беспредметным приложениям математических выкладок» [15]. Однако пришлось решать не только вопросы теории расчета барж. Такие громадные сооружения из железа были тогда новостью, не существовало ни метода их расчета, ни методов производства работ. Академики Лазарев и Крылов, давая много позже характеристику деятельности Шухова в этот период, писали: «Тогда казалось почти невозможным правильно собрать такие громадные сооружения из мелких частей; тогда еще не имели понятия о точной разбивке шаблонов, и Шухов научил этому русских техников, он научил их, как по чертежам, изготовленным в Москве, с чудесной быстротой и без неполадок можно собирать громадные клепаные конструкции из железных листов» [20]. Опыт и методика сооружения нефтяных резервуаров не были забыты, они были развиты, дополнены и улучшены. База русского нефтеналивного судостроения была основана на прочной и солидной теоретической и производственной основах. Принадлежавший «Строительной конторе инженера А. В. Бари» судостроительный завод в Саратове стал строить баржи одну за другой, и вскоре сначала на Волге* а потом и на других реках и водных путях появились металлические гиганты до 172 м длиной и 12 000 т грузоподъемности — самые большие баржи в мире (рис. 4). Весь этот комплекс блестяще решенных проблем — эрлифт, нефтехранилища, нефтепроводы и наливные баржи — явился мощным толчком, сдвинувшим с мертвой точки нефтепромышленность России, обеспечил успешность технический конкуренции между русскими и иностранными фирмами, не имевшими права пользоваться русскими патентами так же безнадзорно и бесконтрольно, как русской нефтью. 28
ж m о x *>* В К & И" к Он Ü и о к се со VD ft сб M m сб w eu *
При решении каждой проблемы Шухов разрабатывал даже самые мелкие вопросы, требовавшие глубокой разработки, а зачастую — особой изощренности ума. Он разрешает эти побочные вопросы в виде оригинальных конструкций нефтеподогревателей, мешалок, водоочистителей, фланцевых соединений труб и оснований под трубы и нефтепроводы. Он решает и такие кардинальные вопросы, как, например, утилизация отходов перегонки, ибо он не мог согласиться с тем, что из трех пудов нефти два пуда считаются отбросом. Форсунка. Уже Менделеев знал, что мазут — тогда негодный отброс — дает в полтора раза больше I Мазут Рис. 5. Форсунка В. Г. Шухова. тепла, чем каменный уголь, и в три раза больше, чем дрова, при отсутствии золы. Но эти преимущества мазута имели все еще теоретический интерес, так как не удавалось найти промышленный способ его сжигания. При сжигании жидкого топлива в обычном состоянии, например в плоском сосуде, получается неполное сгорание, сопровождающееся копотью. Неудовлетворительные результаты дало применение подачи жидкого топлива в виде капель или струек — сгорание продолжало быть неполным. Шухову принадлежит честь отыскания промышленного способа сжигания нефти и мазута. Он предлагает сжигать мазут и нефть в распыленном состоянии, и в 1880 г. конструирует прибор, в котором силой пара, вытекающего из узкой щели, мазут превращался в мелкую пыль (рис. 5). Такая тонкая мазутная пыль, попадая в раскаленную 30
камеру сгорания, почти мгновенно испаряется. При этом происходит смешение паров и воздуха и далее — сгорание паров без золы, копоти и других остатков. Способ распыления при помощи пара также оказался наиболее рациональным, так как был надежен в эксплоатации и для осуществления его не требовалось дополнительного компрессорного оборудования, как у форсунок, работающих на сжатом воздухе или на сжатой нефти при применении механических форсунок. Форсунка Шухова, на много опередив идею «сопла Лаваля», быстро нашла применение во всем мире, как простейший и надежнейший прибор этого рода, и поныне являющийся одним из лучших. Перегонка нефти. И тут, как и в применении наливных судов, у русского народа был давний опыт и первые в мире образцы оригинальных агрегатов. Так, в 1823 г. братья Дубинины — крепостные крестьяне графини Паниной — собственными силами построили первый в мире нефтеперегонный завод в районе города Моздок и получили первый керосин — «осветительное масло», — на 10 лет опередив аналогичные опыты в Америке. Еще более ранние работы в этой области, относящиеся к 1746—1748 гг., принадлежат Федору Пря- дунову. В 1877 г. Виктор Иванович Рагозин строит в Ниж- нем-Новгороде завод нефтяных смазочных масел, за высокое качество которых неоднократно получает медали и призы на всероссийских и международных выставках. Благодаря настойчивости и энергии другого замечательного русского инженера Н. П. Петрова, его теоретическим и практическим работам, эти масла стали применять в промышленности и главным образом на железнодорожном транспорте. В 1879Г.Александр Александрович Летний создает,впервые в мире, теорию нефтеперегонки с разложением, изложенную в его работе «О действии высокой температуры на нефть и другие подобные вещества». Более поздние исследования Менделеева, работы Алексеева, Рагозина и Летнего обеспечили нашей стране неоспоримое первенство на всех этапах развития нефтеобрабатывающей промышленности» подготовив надежную теоретическую базу для русских инженеров в создании аппаратов и приборов для промышленности. 31
Столь интересная область исследований и конструктивных решений надолго увлекает Шухова. Много внимания и энергии он уделяет вопросам перегонки нефти. Первым результатом его работ является замечательная по идее и устройству кубовая батарея Шухова — Елина. В 1888 г. Шухов получает привилегию (патент) на установку для непрерывной дробной перегонки нефти [17], осуществленную в 1889 г. в Баку и просуществовавшую с небольшими лишь переделками более 45 лет. В проекте этой установки интересное конструктивное офор мление было Рис. 6. Дефлегматор В. Г. Шухова. слито воедино с замечательным технологическим содержанием — впервые был применен принцип противотока в подобного рода устройствах. Перегоняемая нефть вводилась навстречу парам дистиллата, благодаря чему в наиболее полной мере использовалась их высокая температура. Работа установки показала, что пары дистиллатов уносят с собою большое количество капелек жидкой фракции, которые ухудшают качество получаемых погонов, требующих из-за этого дорогой и сложной очистки. Этот недостаток быстро устраняется, ив 1890 г. Шухов с Инчиком получают привилегию на гидравлический дефлегматор (разделитель) простой и оригинальной конструкции «для очистки паров нефти, перегоняемой в керосин и масло, от частиц испаряемой жидкости» [18]. Этот дефлегматор (рис. 6), кон- 32
струкция которого несправедливо была забыта, опередил на много лет так называемые «склянки» Дрекселя, построенные по тому же принципу, используемые и известные школьникам по занятиям в химической лаборатории и названные именем «изобретателя», ничем более неизвестного, кроме изобретения этой склянки с двумя трубками да своего иностранного происхождения. Так велика была любовь правящих классов царской России к иностранной фамилии, титулу или фирме, что привело почти к полному отказу от достижений отечественной науки во имя сфабрикованных на западе идей науки, во имя иностранных капиталов, душивших русскую промышленность. Крекинг-процесс. Осуществлением в 1889 г. аппарата для непрерывной дробной перегонки нефти не была решена, однако, основная задача. При значительно лучшем качестве получаемых продуктов и уменьшении их стоимости все еще около двух третей перегоняемой нефти отходили в виде остатков перегонки, тогда не используемых, хотя форсунка Шухова позволяла применять их для отопления. Только работы А. А. Летнего в области теории и практики перегонки нефти с разложением создали солидную базу для построения более рациональных аппаратов, при помощи которых можно было бы добиться не только улучшения качества продукции, но и увеличения ее объема. В 1890 г. два инженера-механика — Владимир Шухов и привлеченный им к этой работе его товарищ по МВТУ Сергей Гаврилов разрабатывают новую конструкцию и заявляют привилегию на промышленную установку для перегонки нефти с разложением благодаря высокой температуре и давлению [19] (рис. 7). Под действием высокой температуры и давления более сложные молекулы мазута расщеплялись на более мелкие и простые молекулы керосиновой фракции. Таким образом, этот способ позволял получить из тяжелых нефтяных остатков — из двух третей отбросов — значительные добавочные количества керосина и бензина. Лишь 25 лет спустя американский инженер Бертон взял патент на установку для этой же цели перегонки с разложением, но при примитивном оформлении деталей 3 А. Э. Лсшатто S3
аппарата хотя, они были позаимствованы у Шухова — из паровых котлов ею конструкции. Самый же процесс перегонки нефти под давлением немного позже был назван крекинг-процессом (расщеплением). Но не только по времени, «по самому существу идей, положенных в основу этих установок, именно Шухов является первым и истинным изобретателем крекинг-процесса» [20]. Именно В. Шухову и С. Гаврилову принадлежит честь впервые предложить и применить на практике трубчатые печи и рециркуляцию погонов, которые применяются в современных нефтеперегонных и крекинговых установках. Применение трубчатых печей позволило значительно развить поверхность нагрева, вести перегонку при высоких давлениях (до 60 атм и выше), обеспечить большую надежность установки в эксплоатации в противоположность крекингу Бертона, где процесс велся в кубе — цилиндрическом котле диаметром 1,5—2 м из листового железа толщиной до 25 мм, при давлении не более 4 атм. Сущность крекинг-процесса такова: тяжелые углеводороды нефти под действием высокой температуры разлагаются, т. е. их молекулы расщепляются на более простые, из которых состоят легкие дистиллаты (керосин, лигроин, бензин), а соединяясь друг с другом при изменении режима, они уплотняются, образуя продукты более тяжелые, чем исходные (кокс). В зависимости от температуры, а также и от других факторов перегонка нефти с разложением — крекинг — может итти в различных направлениях, т. е. продуктами перегонки будут являться различные фракции. Существуют следующие виды перегонки нефти с разложением: 1) перегонка до кокса; 2) крекинг в жидкой, фазе; 3) крекинг в паровой фазе; 4) пиролиз. При перегонке до кокса от нефти отгоняются вначале светлые продукты, а затем, повышая температуру, вызывают расщепление тяжелых остатков. Давление при этом равно атмосферному, а максимальная температура 34
175 ПРИВИЛЕГШ, виданная изъ Департамента Торговли и Майуфактуръ въ 1891 г инженеръ-механикамъ Владилпру Шухову и Сергею Гаврилову, на приборы для непрерывной дробной перегонки нефти и т. п. жидкостей, а также для непрерывнаго полученм газа изъ нефти и ея продуктовъ Инженеръ-техпологъ Каупе а техвологъ 1-го разряда Чека- ловъ, 24 Января 1890 года, вошли въ Департамента, Торговли и Мануфактуръ съ прошетемъ о выдачЪ ппжсиеръме.чаишмямъ Владимиру Шухову а Сергею Гаврилову, проживающими въ Москва, десятилтътней привилегш, на приборы для ncnpcpur.iioil дробпой перегонки вефти и т. п. жидкостей, а также для нгпрерыннаго получешя газа изъ нефти и ея продуктовъ. Предметъ изобрЪтешя составдяютъ изображенные на чертежа приборы для непрерывной дробной перегонки нефти и т. п. жидкостей, а также для получевЕя газа лзъ нефти и ея продуктовъ. Нефть или ея остатки, притекающее къ отверстпо R насоса /?, принимаются этимъ иасосомъ и иодъ значительнымъ давлешемъ прогоняются по трубе С въ змеевики d, d, d..., подвергаемые действЕю горччохъ газовъ топки, въ которую они вма.«аны 13ъ этихъ змеевик&хъ жидкость, перемещаемая дейсшемъ насоса, перегревается и. ьъ зависимости отъ разкеровъ трубокъ змеевика и скорости работы насоса, подвергаете я или процессу перегопки, или процессу раяложешя, причегъ длилсте. подъ которимъ ведется процеесъ. регулируется кранами M и Р какъ эхо указано далйс. Рис. 7. Текст первой страницы привилегии на крекинг-процесс В. Г. Шухова. 3*
450°. При таком неглубоком крекинге основными продуктами процесса являются масла и керосин. Крекинг в жидкой фазе ведется при повышенном давлении (от 6 до 60 атм) и температуре до 500°. В этих условиях получается значительно более глубокий крекинг, а главным и основным продуктом жидкофазного крекинга является бензин. Схема, разработанная в 1890 г, Шуховым, а в 1915 г.— Бертоном, принадлежит именно к схеме крекинга в жидкой фазе [21]. В паровой фазе крекируется керосин или газойле в парообразном состоянии, при температуре до 600° и атмосферном давлении. Парофазный крекинг является еще более глубоким, чем жидкофазный; при этом виде крекинга получают бензин, а также газообразные и твердые продукты. Пиролиз, или парогенетическое разложение нефти, является наиболее глубоким крекингом и аналогичен паро- фазному, но при температуре до 750°. Главные целевые продукты пиролиза — ароматические углеводороды: толуол, ксилол, нафталин и бензин. Большое количество газов, получающихся при пиролизе, используется как сырье для получения целого ряда других органических веществ. Схема крекинга по Шухову заключается в следующем (привилегия № 12926, заявленная 24 января 1890 г., выданная в 1891 г.). Образовавшаяся в змеевиках смесь газов и паров отделяется в сосуде А от оставшейся жидкости и идет далее по трубке Е в погоноразделители и холодильники (рис. 8). Жидкость, оставшаяся в сосуде А, может либо отбираться как продукт, либо поступать опять в насос и затем снова в змеевики. Таким образом, посредством кранов Р и Q достигается большая или меньшая степень повто- римости и процесса циркуляции и связанной с нею перегонки или разложения жидкости. Для уменьшения температуры кипения труднокипящих жидкостей и их остатков предусмотрена возможность домешивания к ним, посредством крана t, легких погонов. Такая смесь кипит при гораздо более низкой температуре. Погоноразделители состоят из цилиндров F, количество которых соответствует количеству погонов. Погоноразделители расположены так, чтобы пары поступали в их Зв
fîV\M^ ф|\/\АлД фк> о (н О со PQ О О, И о С за о я W >> а Ü о о Я СГ р. о о ^н А С о Д д H w>e< ч и. со о ев H О Я « И
нижнюю часть, навстречу охлаждающей жидкости, разбрызгиваемой из брызгал у, а выходили из верхней части. Такое расположение дает возможность парам войти снова в нижнюю часть следующего погоноразделителя. Для более успешной работы каждый погоноразделитель заполняют измельченным материалом S, увеличивающим поверхность соприкосновения между парами и охлаждающей жидкостью, температура кипения которой должна быть более низкой, чем паров. Так, например, при гонке керосина его пары охлаждаются водой, причем процессу охлаждения паров способствует парообразование воды. Прошедшие через все цилиндры остатки паров окончательно сгущаются в сосуде N. Из каждого погоноразделителя горячая еще жидкость — продукт перегонки и разложения — стекает по трубкам в приемник Q'. Регулируя количество жидкости, впускаемой в каждый погоноразделитель F, можно получить в каждом из mix погоны строго определенного удельного веса. «Описанное устройство дает возможность при небольших затратах материалов на поверхности нагрева и в малом помещении перегонять или разлагать большие количества жидкостей при строгом и точном разделении получаемых продуктов» [19]. Итак, уже к девяностым годам русским техникам принадлежали основные достижения во всех областях нефтяной промышленности: в химии, добыче, хранении, транспорте и переработке нефти. В 1891 г. В. Г. Шухов окончательно и официально утвердил за русским народом первенство в создании аппаратуры для перегонки и разложения нефти под давлением и при высокой температуре. Такое более полное разложение нефти, известное теперь как крекинг-процесс в жидкой фазе, принадлежит к самым выдающимся и плодотворным открытиям человечества, открытиям, создавшим эпоху в развитии отдельных отраслей промышленности. А весь комплекс блестяще решенных по нефти проблем прославил не только имя Шухова — «творца нефтяного дела» [10], но науку и технику русского народа, создавшего первые образцы почти во всех отраслях знания: от паровой машины до радио, от электрической лампочки до синтетического каучука и таблицы Менделеева. 38
Чтобы решить проблему крекинга так, как решил ее инженер-механик Шухов, нужно быть талантливым химиком по образованию и опыту работы: умелое применение принципа противотока и насадок для увеличения поверхности охлаждения, введение добавок для понижения температуры парообразования, прием разделения погонов только изменением % количества охладителя,— весь химизм процесса свидетельствует о зрелости творчества Шухова и в этой области. Прошло четверть века, прежде чем бензиновый голод, угрожавший бурно растущей автомобильной промышленности, заставил лихорадочно искать выхода из создавшегося положения. Армия научных работников, поощряемая премиями и акциями автомобильных фирм, ломала голову над тем, как увеличить выход бензина из нефти. Таким образом, хотя патент Бертона в 1915 г. и получил широкое промышленное применение, это нисколько не умалило значения гениального русского изобретения, на много лет опередившего зарубежные достижения в этой области. Новый процесс начал быстро распространяться в Америке и постепенно совершенствовался; одновременно совершенствовались и изощрялись методы конкуренции — начинались судебные 'тяжбы и патентные споры между отдельными фирмами, владевшими различными в деталях системами крекинг-аппаратов. Так как работы Шухова по крекингу стали известны в Америке, в 1922 г. в Москву прибыла инженерная комиссия одной фирмы со специальной и «деликатной» целью: получить подтверждение, что детали недавно предложенных в Америке аппаратов описаны еще в патенте Шухова, Такая справка необходима была комиссии для того, чтобы добиться аннулирования патентных прав ряда конкурирующих фирм ввиду отсутствия необходимых в патенте элементов новизны, что отвечало целям пронырливых хозяев приехавшей комиссии. Нов результате с полной очевидностью выяснилось, что первыми и истинными изобретателями крекинг-процесса были русские инженеры- механики Шухов и Гаврилов. Обескураженные своим «открытием», американцы попытались обвинить В. Г. Шухова в заимствовании 39
конструкции строящейся в Москве шаболовской радиомачты с сетчатых гиперболоидных наблюдательных вышек американских крейсеров (см. стр. 90 и рис. 34). Но и тут дело кончилось конфузом, когда В. Г. Шухов показал свой патент на эти башни, полученный им еще в 1896 г. Когда выяснилось, что именно американцы позаимствовали у Шухова конструкцию гиперболоидных башен после того, как журнал The Engineer (от 19 марта 1897 г.) поместил их фотографии и описания в корреспонденции с Нижегородской выставки [16], а А. В. Бари, теснейшим образом связанный с дельцами Америки, очевидно, продал американским инженерам расчеты и чертежи башен Шухова, без чего корреспонденция с выставки не могла быть полностью практически использована в силу новизны работы Шухова. Идея крекинг-процесса Шухова, будучи слишком смелой и неожиданной для времени своего возникновения, когда только что был изобретен автомобиль, когда бензин был почти вредным отбросом, идея Шухова не получила ни распространения, ни признания, а сам изобретатель, увлеченный другими проблемами, недолго настаивал на ее внедрении в промышленную практику. Только при советской власти, в 1931 г., Шухов получает возможность со всей полнотой осуществить свои идеи. Он проектирует и строит, совместно с другим советским инженером, ныне членом-корреспондентом АН СССР, М. Капелюшниковым, первый советский крекинг-завод, лучший по простоте оборудования и качеству получаемого бензина,—«Советский крекинг Шухова для жидкой и паровой фазы» [22] (рис. 9). Именно на заводах советского крекинга был впервые осуществлен высокотемпературный реформинг — процесс, давший возможность получать высококачественные авиабензины и наряду с ними впервые получить изоами- ловые спирты, бутиловые и другие продукты. Опыт и знания Шухова в области нефтяной промышленности получают, наконец, всеобщее цризнание. Он — почти бессменный председатель Технического совета Государственного института по проектированию сооружений нефтяной промышленности, и на чествовании Шухова 40
Рис. 9. Общий вид одного из первых заводов советского крекинга.
26 мая 1928 г. в нефтяной подсекции ВАИ его по заслугам называют основателем русской нефтепромышленности. Но и дальнейшие пути развития теории и практики крекинг- процесса обязаны работам советских ученых и инженеров. Насосы. Занимаясь с 1879г. вопросами постройки нефтепроводов и эксплоатации скважин, Шухов с самого начала своей работы в этой области заинтересовался проблемой перекачки нефти и в холодном и в подогретом состоянии. Эрлифт-насос Шухова, выполненный намного лучше модели Поле, запатентованной только в 1899 г. [23], не всегда мог быть применен, так как для этого требовались приспособления для компрессирования воздуха, а подъем желонками имел слишком низкую производительность. Поршневым насосом в глубоких скважинах нельзя сообщить достаточно большой скорости поршню, и они быстро выходят из строя из-за сильной загрязненности нефти твердыми частицами. Учитывая все эти обстоятельства, Шухов предложил и осуществил насос, настолько дешевый в работе и изготовлении, что только необычностью его конструкции можно объяснить небольшое его распространение. Это — шнуровой насос, работа которого основана на увлечении жидкости, быстро бегущей бесконечнрй лентой (шнуром) вследствие прилипания и внутреннего трения между жидкостью и лентой. Опытную проверку этого насоса сделал в 1900 г. H. Е. Жуковский и тогда же создал теорию расчета этого насоса [24]. Проводя в 1886—1887 гг. изыскания к проекту московского водопровода на базе Мытищинских ключей, Шухов еще раз убеждается, что поршневые насосы с длинной штангой применяются весьма ограниченно. Это обусловлено тем, что поршню при большой длине его штанги нельзя сообщить достаточно большой скорости, не вызывая у штанги бокового прогиба из-за потери устойчивости. Шухов совершенно неожиданным способом решает задачу увеличения скорости поршня с длинной штангой. Он разрабатывает теорию и осуществляет конструкцию инерционного поршневого насоса с одним клапаном и гибким шатуном в виде каната или троса (рис. 10), всегда натянутого пружиной. При подъеме поршня вверх трос натя- 42
.У <Ш-р гивается без всяких приспособлений, а при ходе поршня вниз натяжение обеспечивается упором пружины в диафрагму 77. Сила упругости пружины, силы инерции и вес поршня обеспечивают ему такое ускорение, при котором гибкий трос-шатун будет так же натянут, как и при ходе поршня вверх. Это изобретение (не патентованное) [25] — оригинальное также и по конструкции самого поршня — позволило в 2 */2 раза увеличить скорость поршня при коэффициенте наполнения больше единицы. Насос был осуществлен и показал прекрасную работу в Москве на б. заводе Оссовецкого, при университетских клиниках, в Туле на патронном заводе, а также на многих станционных водокачках. Это изобретение Шухова, являясь всего лишь незначительным эпизодом в его огромной практической деятельности, все же очень характерно. Оно служит иллюстрацией тем совершенно оригинальным приемам, которые присущи всей деятельности Шухова. Ведь недостатки длинных штанг были известны уже десятки лет, но все методы их устранения направлялись по одному только пути — увеличения их жесткости за счет увеличения сечения, или добавления промежуточных опор в виде диафрагм. А Шухов находит совершенно парадоксальный выход: если жесткость штанги не может быть увеличена без дополнительных затрат, а без этого нельзя увеличить скорость поршня, так как вредные вибрации приводят к быстрому износу насоса и уменьшению коэффициента полезного действия, то, значит, надо вообще отказаться от жест кой конструкции и заменить ее гибкой. Результат немедленно сказался. Так было с фундаментами под резервуары, а также и со стропилами, где жесткие плоские фермы были заменены упругими пространственными сетками. ИИ К Рис. 10. Схема инерционного насоса с гибким шатуном. 43
Решив осуществить транспортировку нефти в подогретом состоянии, Шухов останавливает свой выбор насосного устройства на прямодействующих насосах, в которых поршни парового и нефтяного цилиндров насажены на общий шток без всяких второстепенных передач между ними. Такие прямодействующие насосы для целей нефте- перекачки привлекают Шухова благодаря многим их преимуществам перед насосами с маховиком, выводящим насос из мертвой точки. Главнейшими преимуществами прямодействующих насосов являются их простота, малый вес и дешевизна, малые габариты и отсутствие тяжелых вращающихся масс. Но прямодействующие насосы имели серьезный недостаток, заключавшийся в большом расходе пара, работавшего без расширения, т. е. на протяжении всего хода поршня паровой цилиндр наполнялся свежим паром из котла, а тепло отработанного пара не использовалось. Вводить многократный процесс расширения пара не находили тогда возможным, так как работа, преодолеваемая насосом при установившемся режиме,— почти постоянна, а работа, отдаваемая паровым цилиндром, была бы переменной. Это противоречие устранялось специальным приспособлением — компенсатором. В первую половину хода поршня компенсатор поглощает избыток работы, доставляемой поршнем, — он заряжается, а во вторую половину хода отдает поглощенную работу, т. е. разряжается. Такой прием введения в работу прямодействующих насосов компенсатора был не нов, но совершенно отсутствовала какая-либо теория этого вопроса и потому идея компенсации не находила практического применения в насосо- строении. В 1897 г. выходит работа Шухова «Насосы прямого действия» [26], в которой он разработал теорию наивыгоднейших соотношений между размерами паровой части этих насосов и дал расчет их работы как с компенсатором, так и без него. Этим он способствовал распространению насосов прямого действия во всем мире, а теория этого вопроса вошла в справочную и учебную литературу. 44
Стремясь еще более повысить коэффициент полезного действия этих насосов, Шухов использует теплоту отработанного пара для подогрева нефти в нефтепроводе, чем умело превращает этот процесс в экономически полезный фактор. Работы Шухова в области перекачек являлись наиболее фундаментальными, а сам он — лучшим знатоком теории и практики построения насосов, что неоднократно отмечалось в официальных изданиях того времени: «Честь теоретического разъяснения вопроса о расчете компаунд-насосов и о расчете насосов для перекачки нефтяных остатков с подогреванием их принадлежит у нас инженер-механику В. Г. Шухову. Его работы в этой области, освещенные и проверенные целым рядом опытов на протяжении его двадцатилетней практической деятельности, являются в высшей степени ценным вкладом в русскую техническую литературу, идущую в этом вопросе далеко впереди иностранной [27]»,— отмечалось в 1896 г. в сборнике «Производительные силы России».
Глава III ПАРОВАЯ ТЕХНИКА Паровые котлы. 28 мая 1896 г. в Нижнем- Новгороде открылась Всероссийская художественная и промышленная выставка. На площади свыше восьмидесяти гектаров, в семнадцати зданиях и сооружениях, в ста двадцати павильонах демонстрировал русский капитализм достижения своих фабрик и заводов. Шухов принимает самое активное участие в выставке, а «Строительная контора А. В. Бари» демонстрирует, как и раньше, под своей маркой, плоды его трудов. И здесь, на строительстве выставки, Шухов осуществляет свои замечательные идеи, на десятилетия опережающие мировое строительное искусство. Более четырех гектаров площади зданий и павильонов было застроено его конструкциями, превращавшими каждый павильон в новое достижение русской инженерной науки, каждую деталь — в торжество конструкторского таланта. Всю инженерную общественность привлекали выставленные на стенде Бари паровые котлы системы Шухова, завоевавшие значительную известность. К тому времени Шухов имел уже два патента на паровые котлы своей конструкции: это патент № 15434 по заявке 1890 г. на трубчатые паровые котлы и патент № 15435 по заявке 1892 г. на вертикальный трубчатый котел. Позднее к ним добавляются еще два — № 23839 по заявке 1910 г/и № 2520 по заявке 1925 г. на водотрубный котел системы Шухова и на воздушный экономайзер. 46
Большим вниманием и известностью пользовались на выставке водотрубные паровые котлы, оборудованные форсунками Шухова для «отопления их нефтью [30]. Таким образом, выставочная экспертная комиссия [31] уже в 1896 г. в своем заключении отметила то обстоятельство, что на выставке почти совершенно отсутствуют котлы Рис. 11. Водотрубный котел с плоскими коллекторами. заграничных фирм и их копии, а вместо них появились русские, оригинальные котлы системы Шухова, которые благодаря дешевизне и простоте устройства быстро получили распространение. Начав свою техническую деятельность в эпоху господства пара, Шухов не мог остаться в стороне от достижений паровой техники и еще в 1890 г. конструирует первую модель горизонтального водотрубного котла. В конструкции этого котла теоретические требования науки сочетались с простотой оформления; при наиболее тогда совершенной теплопередаче эти котлы отличались максимальной простотой в монтаже и эксплоатации, ибо, оставшись верным самому себе, в основу их конструкции автор 47
положил требования науки и остроумные методы решения технических задач. В широко распространенных тогда котлах Фицнер и Гампер водогрейные трубки ввальцовывались своими концами в плоские стенки двух коллекторных камер (рис. 11), присоединяемых к барабану котла. Каждая трубка, а их количество доходило до 72, была снабжена отдельным лючком, через который с большими затруднениями производилась развальцовка трубок во время монтажа и чистка — во время эксплоатации. При такой конструкции котла необходимо было изготовлять заново все его конструктивные элементы и детали, если требовалось изменить поверхность нагрева хотя бы незначительно. Котел не был приспособлен и к увеличенным давлениям из-за плоской конструкции коллекторов и большой жесткости всех соединений. Последнее обстоятельство — большая жесткость конструкции этого котла — приводило часто к авариям и неполадкам. В системе котлов Бабкок и Вилькокс уже частично решена секционность присоединения водогрейных трубок, но с помощью необычайно сложных в изготовлении зигзагообразных коллекторов (рис. 12). Коллектор каждой секции трубок имел зигзагообразную форму, тем более сложную, что ряд таких коллекторов, сложенных вместе, должен был дать достаточно непроницаемую стенку топки. Каждая секция была образована из 9—11 трубок с вышеописанными коллекторами по концам, а каждая трубка имела отдельный лючок для развальцовки и чистки. Но Шухов пошел по собственному пути: он детально изучает достоинства и недостатки котлов Бабкок и Вилькокс, получивших распространение в России как передовая тогда конструкция. Рис. 12. Коллекторы фирмы Бабкок и Вилькокс. 48
После многочисленных опытов, имевших не только практическое, но глубоко теоретическое и научное значение, ему удалось получить блестящие результаты. Инженер, командированный в 1893 г. фирмой Бабкок и Вилькокс для ознакомления с постановкой производства котлов Шухова, должен был признать новизну, глубину и верность всех соображений, положенных в основу этой конструкции, ее полную независимость от американских моделей [32]. Рис. 13. Коллектор системы В. Г. Шухова. Прежде всего отмечалось полное однообразие частей, облегчающее сборку различного размера поверхностей нагрева из идентичных элементов. Затем — полное отсутствие элементов с плоскими стенками. Все части изготовлялись цилиндрическими и малых диаметров, а потому всегда из железа минимальной толщины. Введение специального устройства исключало отложение в трубчатках грязи. Совершенно по-иному сконструирован коллектор. В котле Шухова он представляет собою короткий цилиндр, одно днище которого служит решеткой для развальцовки 28 кипятильных трубок, а другое — крышкой люка, открывая который можно получить доступ для осмотра и прочистки сразу всех 28 трубок (рис. 13). Для изготовления коллектора не требуется специального оборудования и приемов. 4 А. Э. Лопатто 49
Такой пучок из 28 трубок с коллекторами по его концам составляет так называемую «трубчатку» или «батарею». Две батареи, соединенные при помощи стандартных флан- Рис. 14. Передняя часть комплекта котла В. Г. Шухова. пев с верхним барабаном, образуют небольшой самостоятельный паровой котел-комплект с поверхностью нагрева от 20 до 76 м2, в зависимости от длины трубок и верхнего барабана, которые тоже изготовляются по определенному стандарту (рис. 14). Соединяя эти элементы- 50
комплекты по два, по три^ и более — до десяти, можно получать поверхности нагрева полного котла от 20 до 760 м2 (рис. 15). По тому же принципу комплектности построены в этих котлах и пароперегреватели системы Шухова, поверхность нагрева которых получается путем соединения нескольких однотипных элементов и может быть изменена с увеличением поверхности нагрева самого котла. Рис. 15. Первая модель горизонтального котла системы В. Г. Шухова. Оригинальна также конструкция люка коллектора: его крышка имеет сферическую форму и, прижимаясь изнутри к опорному кольцу давлением пара, сохраняет герметичность, вне зависимости от натяжения соединительных болтов. С целью дальнейшей экономии металла за счет сокращения количества котельных барабанов Шухов конструирует котел по так называемому морскому типу — с одним лишь барабаном при поперечном его расположенги и с более крутым наклоном кипятильных трубок. 4* 51
Стандартизация деталей в котлах системы Шухова, предельная простота их изготовления для любых давлений вследствие замены плоских стенок сферическими, выпуклыми, удобство транспортировки, монтажа и экс- плоатации и дешевизна обеспечили чрезвычайно быстрое распространение этих моделей по всей России, а их приспособленность к серийному производству почти совершенно вытеснила котлы иностранных марок. В апреле 1932 г. московский завод «Парострой» — изготовитель котлов системы Шухова — по инициативе и под руководством Шухова перешел на сварку всех своих моделей и к 1933 г. выпустил 80 сварных котлов [33], и с тех пор эти котлы находят широкое применение во всех отраслях народного хозяйства. Ко всем котлам у Шухова, кроме форсунок, запатентованы оригинальные конструкции топок для сжигания торфа, так как без особых приспособлений торф силой тяги уносится с решетки и быстро забивает зазоры между водогрейными трубками. На выставке в 1896 г. демонстрировался вертикальный водотрубный котел с поверхностью нагрева от 10 до 35 м2 системы Шухова. Этот тип котла получил также широкое распространение благодаря ценным качествам его конструкции для мелких установок и особенно в транспортном хозяйстве для водокачек, отопления железнодорожных вагонов, для небольших насосных станций. Совершенно не имея обмуровки, этот котел поступает к заказчику с завода-изготовителя в готовом виде. Он дешев, экономичен, прост в эксплоатации и приспособлен для перевозок. Его устройство таково (рис. 16): вертикальный цилиндрический барабан имеет внутри цилиндрическую топку, в стенки которой, сплюснутые в соответствующих местах, ввальцовываются пучки трубок, слегка наклонные к горизонту и повернутые в плане относительно друг друга. Против каждого пучка трубок в наружном цилиндрическом корпусе котла предусмотрены лючки конструкции Шухова для чистки и смены трубок. Пространство между наружным барабаном и стенками топки используется для организации процесса питания котла водой, для испарения и сепарации пара. 52
Этот котел, запатентованный еще в 1S92 г., только в 1947 г. был усовершенствован и видоизменен инженером 3. Л. Берлином, дюсле чего в 1948 г. снова поставлен на серийное производство Московским ко- тельно-механическим заводом МПП СССР [34]. Тогда же, в 1896 г., Шухов первый в истории котлострое- ния предложил идею и конструкцию экранированных котлов. В топках этих котлов устраивается система труб, соединенных с барабаном котла. Эти трубы, воспринимая теплоту, излучаемую раскаленным топливом и отходящими газами, представляют собою так называемую экранную поверхность, которая увеличивает площадь, нагрева и коэффициент полезного действия котла и одновременно уменьшает тепловой износ котельной обмуровки (рис. 17). Это замечательное изобретение, несколько позднее сделавшее эпоху в котлостроении, было запатентовано Шуховым еще в 1890 г. Оно в патенте № 15434 по заявке 1890 г. сформулировано так: «Предмет изобретения составляют трубчатые паровые котлы, отличающиеся от известных своеобразной комбинацией трубчатых батарей с цилиндрическим барабаном, а также употреблением для этих котлов, взамен обыкновенной обмуровки, особой обкладки или одежды топки, Рис. 16. Вертикальный котел системы В. Г. Шухова. 53
Фаг l Фиг. 3 Рдс, 17 (фиг, 1—5). Трубчатые котлы системы В. Г, Шухова
Фиг. 2 Фиг 5 С дЩ
состоящей из трубчатых наполненных водою стенок» * (рис. 17). Экраны сразу не получили широкого применения, ибо экономичность котлов Шухова и без того представлялась достаточно большой, один лишь их изобретатель не мог остановиться на достигнутом этапе; и шесть раз он лично и через своих поверенных обращается за выдачей ему патента на это изобретение, отлично представляя себе его значение. Лишь через 25 лет появление первых экранов в мощных американских водотрубных котлах рекламировалось как последняя американская новинка. Благодаря своим неоспоримым преимуществам все модели котлов Шухова получили распространение и за пределами России, в особенности после всемирной парижской выставки в 1900 г., где фирма Бари опять была представлена котельными новинками Шухова [35]. С тех пор в литературе, посвященной котлостроению,— от популярных изданий до глубоких научных исследований — наиболее подробно описываются именно котлы Шухова. Глубокий их анализ содержится в учебниках и монографиях самых последних лет издания. Поэтому из всего многообразия деятельности Шухова котельные установки его конструкций наиболее тесно связаны с его именем и известны каждому, хотя бы очень отдаленно знакомому с техникой. Котлы стали применять и за границей, где четверть века спустя не только идея, но и детали их устройства были повторены во всех крекинг-аппаратах Бертона. Но и в Нижнем-Новгороде, и в Париже, как до того в Баку, и много лет спустя, вплоть до революции, имя Шухова оставалось неизвестным, и лишь исключительная оригинальность и практичность его конструкций заставляли разыскивать под маркой фирмы Бари имя их настоящего автора. Так несправедливо и с умыслом замалчивалось творчество одного из наиболее выдающихся представителей русской инженерной науки, обеспечившего нашему народу даучный и инженерный приоритет во множестве конструкций и теорий, незаконно приписанных другим инострац- 1 Курсир арторз. 56
ным изобретателям, а зачастую просто проходимцам. Шухова до революции часто называли «русским Эдисоном», однако такое сравнение несправедливо, ибо на протяжении всей своей научной деятельности Шухов отрицал тот принцип догадок, на котором построено творчество американского изобретателя. Гений Шухова проявлялся именно там, где Эдисон был уже бессилен: догадка была для Шухова лишь толчком для глубокого научного исследования, проведенного по собственному методу и тогда только воплощенного в законченную конструкцию. Этот, казалось бы, почетный титул «русский Эдисон» является всего лишь разновидностью того раболепия перед фетишем иностранщины, во имя которого величайшие представители русской науки, техники или искусства, плоть от плоти великого народа, объявлялись учениками и даже просто подражателями своих современников или предшественников в Европе и Америке, хотя составляют гордость и славу своего народа, своей многонациональной родины. Каждое такое сравнение — «русский Эдисон», «русский Лавуазье», «русский Байрон» — порочит несравненные достижения и славу лучших представителей отечественной науки, техники и искусства. До сих пор многие изобретения, интереснейшие опытные данные и теоретические исследования, сделанные, собранные и проведенные Шуховым, все еще не опубликованы, хотя представляют далеко не только исторический интерес. На нижегородской выставке, представленной конструкциями и агрегатами Шухова, высшую награду выставки — «право изображения государственного герба — получил Александр Вениаминович Бари за применение новых усовершенствований в конструкции металлических зданий и за широкое развитие, быстрое и хорошее исполнение строительных и котельных работ» [36], а об их настоящем авторе не было сказано и полслова, чертежи и расчеты держались в секрете, без права сшубликовацшь
Глава IV СТРОИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА Теория сетчатых конструкций. Ко времени начала работ по строительству зданий и павильонов выставки Шуховым была уже завершена большая аналитическая и инженерная работа по созданию совершенно нового вида конструкций: пространственно работающих сеток. Путем математического анализа Шухов разрешает вопрос о выборе той или иной системы ферм, выборе количества ее узлов или панелей, расположении прогонов -п, наконец, выборе расстояния от фермы к ферме — шага ферм. Так, например, впервые дан математически обоснованный вывод, что «параболическая ферма есть наивыгоднейшая в случае равномерной йагрузки, а при односторонней — она вдвое выгоднее фермы с прямыми поясами». Этот вывод дал возможность значительно позднее создать сегментные фермы из дерева, хотя их преимущества были уже известны Шухову, неоднократно их строившему, но с решеткой в виде наклонных хорд вместо стоек и раскосов. Применение именно такого типа решетки находит обоснование в работах Шухова как с точки зрения экономии материала, так и с точки зрения упрощения работ до их изготовлению. Рассматривая общепринятые системы решеток в фер/- мах с прямолинейными поясами, Шухов на основании анализа законов распределения усилий в элементах этих ферм предлагает новые jrç типы, выводит общие законы 58
рационального проектирования стропил. IIa основании этих исследований ему удается достичь экономии в весе металла даже в таких известных типах ферм, как Полоясо. Продолжая изучать вопрос предельного уменьшения веса материала, затрачиваемого на единицу площади покрытия, Шухов приходит к основному выводу о малой рациональности всех существующих покрытий, состоящих из четырех рабочих элементов: настила, обрешетки, прогонов и стропильных ферм. В таких покрытиях при равномерпо распределенной внешней нагрузке все их элементы находятся в резко различных условиях работы, ибо каждый последующий элемент несет нагрузку от всех предыдущих. Так, например, ферма несет полностью нагрузку, собираемую настилом, обрешеткой и прогонами, а потому, естественно, получается наиболее тяжелой. Элементы покрытия по фермам непосредственно не передают нагрузку с пролета на опоры, а передают их более тяжелым последующим элементам, затем — ферме, а через нее — на опоры. Выведенные Шуховым формулы наименьшего веса подсказывают пути для устранения такой неравномерности в условиях работы второстепенных и главных элементов покрытия, создания полной равноценности в статической работе под нагрузкой. Это достигается максимальным сближением несущих элементов покрытия, превращением разнородных элементов в однородную по сечениям и возникающим усилиям сетку, выполняющую функции обрешетки, прогонов и, наконец, ферм. При помощи такой сетчатой конструкции осуществляется непосредственная передача нагрузки с перекрываемой площади от снега, утеплителя и собственного веса на опоры. Подобное конструктивное решение дало возможность решить одновременно четыре поставленные Шуховым задачи: 1. Вес покрытия должен быть наименьшим. 2. Его устройство должно быть наиболее простым и- легким. 3. Прочность примененного в покрытии материала должна бьгть в любом ссчении использована полностью, 59
без необходимости конструктивного увеличения сечений против расчета. 4. Поверхность сетки должна быть такова, чтобы все ее элементы работали под нагрузкой с одинаковыми напряжениями не только по величине, но и по знаку, т. е. либо на сжатие, либо на растяжение. «Изыскание вида такой поверхности явилось у изобретателя результатом самостоятельного математического анализа; в существующих курсах инженерного и строительного искусства бесполезно было бы искать на этот случай каких-либо указаний. Поэтому ясно, что подобные покрытия не могли быть созданы заурядным инженером. Для этого нужна была особая, неутомимая пытливость ума самостоятельного инженера, широкая деятельность которого оказала развитию русской промышленности ряд других, не менее важных, услуг путем решения вопросов о рациональной постройке керосиновых, нефтяных и спиртовых резервуаров, трубопроводов, перегонных аппаратов, паровых котлов высокого давления, металлических барж, насосов с многократным расширением пара и компенсацией и проч.» [37], — отмечалось в 1896 г. в «Техническом сборнике и вестнике промышленности». 27 марта 1895 г. в развитие своих математических расчетов Шухов заявляет привилегию на устройство сетчатых покрытий для зданий [38] и привилегию на сетчатые сводообразные покрытия [39]. В первой из них предлагалось устройство сетчатого покрытия для разного рода зданий, состоящего из пространственной системы, изготовляемой из полосового или углового железа и подвешиваемой к кольцеобразным или прямолинейным балкам, лежащим на стенах или колоннах (рис. 18). При этом полосы или уголки, образующие сетку, в местах их взаимного пересечения склепаны между собою, а образуемые этими полосами четырехугольники непосредственно покрыты кровельным материалом. При необходимости устройства теплого покрытия внутренняя и внешняя поверхности сетки зашиваются деревом с прокладкой теплоизолятора. Получаемые по этому методу сетчатые несущие конструкции покрытия дают значительную экрномию в весе расходуемых материалов 60
сравнительно с обычными типами покрытий по строительным фермам. Рис. 18 (фиг. 1—6). Висячие сетчатые покрытия системы В. Г. Шухова (чертеж к привилегии № 1894). Предметом второй привилегии являлись «сетчатые сводообразные покрытия, характеризуемые тем, что остов их состоит из сетки, образованной изогнутыми по зигзагам железными полосами, склепанными на-ребро» (рис. 19). 61
Обе эти конструкции были значительно улучшены и конструктивно доработаны при осуществлении выставочных построек и являлись предметом всеобщего интереса и восхищения посетителей. Интерес, возбужденный сетчатыми покрытиями с практической и теоретической стороны, оказался настолько [Рис. 19 (фиг. 1—3). Арочные сетчатые покрытия системы В. Г. Шухова (чертеж к привилегии № 1895). значительным, настолько ярко демонстрировали они достижения научной и практической стороны строительного дела в России, что вице-председатель Политехнического общества проф. П. К. Худяков обращается к Шухову со специальной просьбой обобщить и опубликовать свои исследования по столь интересному вопросу, «что А. В. Бари любезно разрешил», ибо без разрешения Бари ни одна из работ Шухова не могла быть опубликована. Именно 62
этим отчасти объясняется сравнительно малое количество печатных и запатентованных работ Шухова. Со всей энергией берется Шухов за эту работу, и в 1896 г. сдает проф. Худякову для редактирования свои «Стропила» [40], получившие оценку как «бесспорно лучшее украшение Политехнического общества». В предисловии к этой работе, раскрывавшей перед читателем законы управления правильным построением стропил, Шухов пишет: «В нижеследующем предложен выработанный мною аналитический расчет стропильных ферм, который дает ответ на вопросы об определении усилий, воспринимаемых на себя различными частями фермы, об определении веса этих частей и о назначении в проекте наивыгоднейшего геометрического расположения всех частей фермы, при котором вес употребленного металла был бы наименьшим». Путем остроумных и простых математических операций приходит Шухов к идеям и выводам, столь же плодотворным в строительной механике, что и в технологии нефти или котлостроении. В выборе средств своего об ширного математического аппарата Шухов руководствуется той же идеей максимальных удобств и простоты, что и в конструировании. Он никогда не забирается в непроходимые дебри заумных методов исследования ради только любования своим искусством, ибо, как он говорил, «нельзя требовать от нас, людей жизни, особого внимания к беспредметным приложениям математических выкладок» [15]. Он во всем и всегда следует прекрасному, но часто забываемому правилу своего великого учителя Николая Егоровича Жуковского: «Математическая истина только тогда должна считаться вполне обработанной, когда она может быть объяснена каждому из публики, желающему ее усвоить». И далее: «Я думаю, что если возможно приближен ние к этому идеалу, то только со стороны геометрического толкования или моделирования. Геометр всегда будет являться художником, создающим окончательный образ построенного здания». И это правило находит отражение во всем творчестве Шухова: всегда отыскивая наивыгоднейшие соотношения между элементами конструкций и наивыгоднейшие условия их постройки и эксплоатации, он стремится прежде 63
всего удовлетворить требование прочности и вырабатывает с этой целью своеобразные полугеометрические методы исследования, быстро ведущие к искомому результату. Отражение этих методов, к сожалению, далеко не полное, можно найти в книге проф. Худякова «Сопротивление материалов» и в сборнике задач, приложенном к этой книге [2]. Сетчатые конструкции Шухова привлекали внимание не только полной новизной, но и потому, что с одинаковой легкостью и удобством их можно было использовать при самых разнообразных пролетах и формах здания в плане, при необходимости верхнего или бокового освещения. Такая сетчатая поверхность, состоящая как бы из одной только обрешетки, не опираясь на какие-либо фермы, покоясь непосредственно на стенах и колоннах здания, представлялась крышей без стропил вообще при необычайной ее легкости и ажурности. Это были прогрессивные, совершенно оригинальные и принципиально новые пространственно работающие конструкции. Соответственно по типу покрытия, сетку собирали из полосового железа в 50—60 мм шириной (при толщине, по расчету), или из тонкого уголкового железа, или, наконец, из нескольких слоев полудюймовых досок. Так как никаких массивных частей в виде стропильных ферм в покрытие не входит, то вес его и стоимость получаются в 2— 3 раза меньше стоимости покрытия по фермам. Наряду с этим система Шухова дает возможность с большими удобствами и простотой осуществлять монтаж покрытия. Материал для его изготовления прибывал на стройку в виде прокатных полос с размеченными и пробитыми заклепочными дырами. Монтаж производился непосредственно на месте с исключительной быстротой, для чего не требовалось ни квалифицированных рабочих, ни специальных подъемных среде в. Предложив свои проекты на рассмотрение выставочной комиссии, Шухов получает не только полное их одобрение и восторженные отзывы, но и необычное в то время предложение. Впервые в практике Министерства путей сообщения инженеру — не-путейцу были заказаны проекты павильонов железнодорожного транспорта России, а позднее — ряд проектов сооружений на путях. 64
Этот незначительный факт свидетельствовал о том огромном авторитете, который Шухов имел уже тогда среди инженерных кругов. Сразу оценив широкие перспективы созданной теории пространственных сеток, Шухов практически применяет ее выводы к постройке покрытий и сооружений разных типов, каждый из которых был обусловлен теми или иными обстоятельствами — пролетом и планом здания, или необходимой свободной высотой. Такими типами осуществленных пространственно работающих сетчатых конструкций были: 1) сетчатые висячие, 2) сетчатые арочные, 3) сплошные арочные и 4) сетчатые высотные. Висячие сетчатые конструкции. Ни Министерство путей сообщения, ни выставочная комиссия не ошиблись в выборе инженера, творчество которого должно было стать свидетельством успехов, достигнутых русской инженерной наукой. Путеводитель по выставке дает характеристику павильонам строительного и инженерного дела как зданиям, в которых «наружная архитектура, стиль отступили на задний план. Круглое здание и смежные с ним прямоугольные сами являются экспонатами. Здесь интерес сосредоточен на технике постройки, возведенной инженер-механиком Шуховым» [41]. Это отнюдь не значит, что, возводя свои постройки, он подчинял инженерному решению архитектурный облик здания, впадая в ту распространенную ошибку, когда идея подчиняется конструкции, а цель — средствам ее достижения. В своих исканиях и, что важнее, в практике их осуществления Шухов заботится о красоте и целостности решения не меньше, чем о прочности и" дешевизне предложенных конструкций. Искать примеров не приходится: архитектура мостов и башен Шухова, покрытий и доменных печей является образцами единства формы и содержания, достойными подражания и в этой области архитектурно-инженерного решения строительных вопросов. Имея опыт в строительстве висячих сетчатых конструкций, впервые осуществленных еще за три года до выставки над цехами котельного завода Бари в Москве, Шухов 5 А. Э. Лопатто 65
применяет накопленные знания и ойь*т и еще более уверенно и смело создает новые конструкции, соответствующие возможностям и целям выставки (рис. 20). Центральное здание инженерно-строительных павильонов представляет собою круглое здание, имеющее диаметр 68 м. В середине здания, по вершинам правильного многоугольника, поставлены ажурные металлические стойки, соединенные поверху прочным и жестким, также металлическим, кольцом. На стенах здания, по их периметру, расположено другое, такое же кольцо, а между ними натянуты взаимноскрещивающиеся полосы из тонкого железа, скрепленные в местах пересечения. Образованная этими полосами, вследствие их провисания, поверхность гиперболоида вращения перекрывается кровельным железом прямо по сетке или по слою утеплителя (рис. 21). Та же висячая, шатровая, конструкция была осуществлена в покрытиях двух прямоугольных павильонов, смежных круглому (рис. 22). По длинной оси здания установлены легкие металлические колонны, несущие клепаный прогон, поддерживающий сетку, закрепленную с противоположных концов в прогонах, лежащих по стенам здания (рис. 23). Необходимость делать стены легкими, удобными в постройке и разборке принудила к устройству тяжей с подкосами, принимавшими со стен распор от сетки. Однако в круглом здании, аналогичном по идее осуществления покрытия, необходимость в подпорках и тяжах отпадает, что объясняется возможностью передать нагрузки от сетки не на продольные стены, а на круглое опорное настенное кольцо. Габариты каждого прямоугольного павильона такие: площадь—2050'м2, пролет— 30 м, длина — 68 м и высота 8 м. Комбинируя приемы конструирования сеток над круглыми и прямоугольными павильонами, Шухов осуществляет шатровую конструкцию покрытия над третьим павильоном, овальным в плане и имеющим пролет большой оси в 98 м, а малой — в 51 м (рис. 24). В этом павильоне две полуциркульные в плане части, очерченные радиусами в 25,5 м, соединяются между собой 66
m о и в и о Ен Ф О »В ф fcr К с I IS и со О о см О,
Прямоугольной вставкой размерами 51 х 47 м, имеющей полупролеты от средней линии колонн до стен — пролеты сетки,— равные 25,5 м. Для осуществления над этим павильоном обычного покрытия понадобилось бы устройство весьма солидных ферм, а особенно тех двух из них, которые бы несли более, чем 25-мм радиальные фермы полуциркульных частей. Шуховым эта задача была решена крайне просто — устройством гибкой сетки, казавшейся особенно изящной и ажурной при столь больших пролетах и верхнем освещении сквозь частично застекленные ячейки сетки, а минимальный вес покрытия, дававшего в этом отношении четырехкратный эффект, являлся неизбежным результатом исех предыдущих изысканий. Упругая висячая сетка покрытия, составленная из однообразных в изготовлении, монтаже и статической работе элементов, не нуждалась ни в каких дополнительных частях в виде стропильных ферм, прогонов, связей и настила. Такие сетки являлись первыми конструктивными решениями пространственно работающих металлических конструкций, в которых работа жестких элементов на изгиб была заменена работой гибких вант на растяжение. Необходимость создать дешевую и легкую конструкцию непроницаемых крыш над бензиновыми и спиртовыми резервуарами в Майкопе была толчком к созданию теории висячих сеток кровли. А семнадцать лет назад балочная система днищ резервуаров с тем же эффектом была заменена тонким листом, уложенным на упругую основу из песка. Несущая пелена. Несмотря на то что уже сетчатые крыши казались пределом достижимого в своей ажурной легкости и необычайной смелости отхода от громоздких ферм с прогонами и связями, Шухов ищет и находит дальнейшие пути развития своей идеи сеток. Если в последних от четырех несущих элементов обычного покрытия — настила, обрешетки, прогонов и стропильных ферм— остались только два — настил и обрешетка-сетка, то все-таки только один из них воспринимал н собственный вес, и вес настила, и утеплителя, и снега. Э тим несущим элементом являлась сетка, настил же был только ограждением и мертвым грузом с точки зрения статической работы на восприятие каких-либо усилий. 68
о и о « 1 о H Я Рн о в « в я о к Рн Ä « В »Я в и M ф Рн н î>> H о В а,
1 к о 1=1 ce W • 2 s ai и g m о о P-. о H ig Ей S m £>ft о ф s m w ^ m m H ft. CQ со Pk
Так как по сеткам в качестве настила применялось кровельное железо, а его прочность на разрыв была достаточно большой, то Шухов счел возможным придать ему самостоятельные функции несущего устройства. С этой целью центральная часть круглого павильона инженерно- строительного отдела, та часть, которая заключена между колоннами, несущими внутреннее опорное кольцо, была покрыта вогнутой внутрь чашей из листового тонкого железа (см. рис. 21). Тонкий железный лист в качестве несущей висячей пространственной конструкции, закрепленной только по периметру и не имевшей никаких второстепенных поддерживающих элементов, даже сетки, был применен впервые в мире и долгие годы представлял собой единственный случай подобного покрытия. Эта идея, казавшаяся в то время просто фантазией, нашла, однако, полное подтверждение своей рациональности в работах последних лет наших ученых [42], пришедших к этим выводам совершенно самостоятельным и независимым путем. У Шухова идея тонкого несущего листа логично вытекала из общих предпосылок сетчатых конструкций. Это был еще один громадный шаг вперед: от ферм с прогонами к ажурной сетке и далее — от сетки к сплошному тонкому листу (от четырех несущих элементов — к двум, а дальше — к одному). При диаметре такого тонкого чашеобразного покрытия почти в 25 м это было необычайно смелое решение, вызвавшее возражения многих скептиков, не веривших в возможность осуществления проекта, а также — в достаточную прочность осуществленного покрытия. Именно для скептиков на крыше павильона была устроена специальная лестница, чтобы они могли убедиться в реальности осуществления подобной конструкции. Но все было в порядке: железо не рвалось, снег быстро таял, ливневые воды уходили сквозь внутренний водосток. Впоследствии эта смелая идея получила дальнейшее развитие. Металлические арочные покрытия. Плодотворная идея сеток, раз возникнув, все развивалась дальше — в новых формах и деталях. Для висячего шатрового покрытия требовалось устройство 72
Рис, 24. Внутренний вид овального павильона с висячей сеткой.
промежуточных опор, несущих конек шатра, но зачастую крайне неудобных либо по габаритам оборудования, либо по требованиям планировки помещения. Пять павильонов выставки, при общей площади в 22 500 м2 и при пролетах от 13 до 32 м, были покрыты сеткой нового типа [39], предложенной в 1895 г., но тогда еще не до конца конструктивно обработанной (см. рис.19). Отдельных стропильных ферм, конечно, не было, но все покрытие по замыслу являлось одной непрерывной, упругой и пространственно работающей фермой, составленной из взаимно скрещивающихся изогнутых угольников, надежно склепанных в местах пересечения (рис. 25). Распор такой системы передавался на затяжки из круглого железа, идущие в одной или же в нескольких плоскостях, наклонно или горизонтально, в зависимости от величины пролета. Для удобства сопряжения уголков в местах пересечения требовалось такое их расположение, чтобы половина была обращена ребрами наружу, поэтому для крепления кровельного железа к ребрам этих уголков были пришиты легкие деревянные планки. По этим планкам укладывалось железо кровли, для чего не нужно было ни специального настила, ни прогонов,— их функции несла решетка сетки. Аналогично висячим покрытиям решались вопросы выполнения утепления. Удачно была решена и проблема освещения для большепролетных зданий при помощи сплошных полос стекла по скатам сетчатого свода, еще более подчеркивающих ажурность всей конструкции. Лишь тридцать лет спустя идея сетчатого свода была полностью скопирована в дереве и металле немецкими фирмами. Поэтому и до сего времени все эти немецкие «новшества» известны даже у нас, как своды Цоллингера и и сетки Цейсса, хотя к моменту их «изобретения» десятки зданий имели сетки Шухова. В Германии эти сетки не называются по имени их действительного изобретателя. Поэтому нельзя мириться с тем, что даже в последних изданиях наших учебных пособий все еще мало уделяется внимания бесспорному приоритету русской инженерной мысли в отношении тех конструкций и открытий, которые до сих пор обычно приписывают иностранцам. 74
I
Сетчатые своды двоякой криви з- н ы [58]. Так, например, еще до настоящего времени американцам приписывается приоритет в применении столь прогрессивной конструкции, как своды двоякой кривизны. Однако, знакомясь с проектами и постройками Шухова, можно установить, что своды двоякой кривизны были впервые применены вовсе не на Чикагской выставке в 1933 г. американцами, как это пытается изобразить журнал «Engineering news record» (июнь 1934), и не немцами в 1923 г., как об этом пишет Ф. Дишингер («Оболочки», 1932 г., стр. 237). Еще в 1898 г. в поисках путей для дальнейшего облегчения собственного веса большепролетных покрытий промышленных зданий Шухов проектирует и строит здание прокатного цеха Выксунского чугуноплавильного завода в селе Выкса, Нижегородской губ., а затем -— мостовой корпус завода Бари в Москве, впоследствии — «Па- рострой и котлотурбина» (рис. 26 и 27). В этих зданиях необходимо было перекрыть пролеты в 38 и 25 м, для которых обычные стропильные фермы были бы слишком тяжелыми, так же как. и прежние арочные сетки Шухова оказались малоустойчивы при возможных динамических нагрузках. Однако на основании данных по проектированию и строительству предыдущих лет Шухов приходит к выводу, что наибольшей экономии металла можно будет добиться только при применении арочных сеток. Следовательно, необходимо было найти способ повышения их устойчивости. Предложенное и осуществленное Шуховым решение давало двойной эффект: резко возрастала устойчивость покрытия и еще больше снижался его вес. Этого удалось достигнуть увеличением пространственное™ работы арочных сеток путем изгибания сетки в двух направлениях. Иначе говоря, сетчатая арка выгибалась в направлении ее образующих, и покрытие работало, как арка, в двух направлениях: вдоль малой и большой осей перекрываемого помещения. Так как уголки каждого направления, составляющие сетку, многократно сопряжены друг с другом, то такая система получила совершенно новые качества в отношении устойчивости и прочности, отличающие пространственные системы от плоских. 76
Естественно, qfo зйачительно увеличенные показатели устойчивости и прочности такой конструкции двоякой кривизны позволяли добиться довольно значительного уменьшения ее веса уменьшением сечений основных несущих элементов и уменьшением количества связей. Пролетная конструкция сетчатого свода двоякой кривизны была органически перевязана с несущими конструкциями, выполненными в виде решетчатых трех- шарнирных арок. Стеновое ограждение было сделано каркасным. Вся конструкция, являясь ближайшим по форме и идее прототипом известных тонкостенных оболочек «Узбекистан», дала экономию металла с 15—17 до 9,5 пуда на 10 саженей длины фасада, выбранных Шуховым за единицу измерения. Расход металла 15—17 пудов на 10 саженей фасада характеризует обычные стропильные фермы. Так же как и при разработке висячих сетчатых покрытий; когда Шухов в своих настойчивых исканиях пришел к предельно облегченной конструкции висячего листового настила, так и идея сетчатых арок была им почти полностью исчерпана, ибо переход от сетчатых сводов двоякой кривизны до тонкостенных оболочек двоякой кривизны был уже намечен, рациональность такого перехода — подтверждена. Таким образом, прогрессивность идей Шухова и в инженерно-строительном деле, его метод постановки и решения сложнейших задач являются образцами творчества, заслужившего внимательного изучения и подражания. Дощатые своды. Заменив сетку сплошной висячей пеленой из тонкого железа, Шухов осуществляет переход от сетчатого свода к сплошному тонкому настилу из досок над рядом павильонов пролетами от 13 до 22 м. В этих покрытиях впервые в мире дощатый настил был превращен из второстепенного элемента в самостоятельную несущую конструкцию, использующую его прочность полностью на 100%, вместо обычных 20 или 25%. Опять был сделан смелый переход от изгибаемых конструкций к сжатым, от балки к своду, от фермы к тонкой оболочке (рис. 28). Свод состоит из нескольких слоев (от трех до четырех) полудюймовых досок, уложенных на-крест друг к другу и сшитых между собой гвоздями. Устойчивость такого 78
« о m CÖ со О к I eq ce » § со g » з» О И tu о РЭ « а и: о m о О) S н сб S »б О о о И 3 S 0) А m о м О см
свода обеспечивалась системой наклонных тяжей-хорд, распор — затяжками; водонепроницаемость — рулонным материалом или кровельным железом, а теплоизоляция — досками и войлоком, уложенными между слоями досок. Затяжки и тяжи, при малом их диаметре, почти не были заметны, и все покрытие казалось крайне легким, изящным и красивым тем более, чем больше был пролет. Для сплошной гладкой внутренней поверхности свода из досок не требовалось ни подвесного потолка, ни подшивок, ни прочих методов декора. Много лет спустя эта идея, как и многие другие, была заимствована немецкими фирмами, вносившими обычно те или иные добавления, не всегда улучшавшие первоначальный замысел, но всегда зато дававшие возможность с солидной прибылью продать очередное «новшество» бесплатным и платным поклонникам Запада. Немецкий инженер Брода видоизменил конструктивные детали дощатого свода путем введения прогонов между рабочими слоями досок, что давало увеличение как местной, так и отчасти общей устойчивости свода, но значительно ухудшало другую сторону его эксплоатационных качеств. Созданные введением прогонов неудовлетворительные условия температурно-влажностного режима древесины в замкнутых пространствах между прогонами и рабочими слоями досок создали благоприятные условия для гнилостных процессов, наблюдаемых в подобных сводах очень часто. Но тем не менее в России эта конструкция поспешно была названа двойным гнутым сводом Шухова—Брода; и никому дотоле неизвестное имя Брода стали писать рядом с именем великого русского инженера. Зато в Германии фамилия русского изобретателя была всегда опущена. Свод Шухова получил за рубежом распространение не только как покрытие для гаражей и зал, но и жилых чердаков-мансард, для которых вместо обычных крутых мансардных крыш устраивался высокий свод с жесткими затяжками, служившими одновременно балками междуэтажного перекрытия под мансардой. Эта конструкция известна на Западе как крыша Кольба [43] из сводов Брода. 80
Таким образом, стоило любому иностранцу в русском изобретении поставить хотя бы гайку другого образца, тотчас же раболепствующие сторонники иностранной науки присваивали русскому изобретению имя иностранца, платя невиданные патентные налоги за русское же изобретение ради его нерусского названия. Рис. 28. Схема дощатого свода В. Г. Шухова. Господствующие классы царской России постоянно и неуклонно вселяли в народы России неверие в свои способности и силы, уничтожали в их истории все самобытное и ценное. История реформ Петра I преподносилась так, что Петр представлялся лишь голландским учеником, а Екатерина II — лишь немкой. Так, в творениях великих представителей русской материалистической философии — Ломоносова, Радищева, Белинского. Чернышевского видели лишь подражание западноевропейской философии и заимствования из нее. Сетки Цейса и Цоллингера, своды Брода и Кольба, эр лифт, крекинг, люпинг, число Рейнольдса — этим изобретениям должно быть возвращено имя их автора. Русский 6 А. Э. Лопатто 81
язык достаточно богат и красочен, чтобы создать свою терминологию для всех открытий, созданных людьми, для которых он является родным. В то время, на нижегородской выставке, нашлись, конечно, скептики и копировщики немецких фундаментально прочных образцов, а потому предсказывавших всем начинаниям Шухова полный провал. Им было неизвестно, что несмотря на поражавшую всех легкость и ажурность, все конструкции Шухова были осуществлены с большим не- донапряжением металла — 640 кг/см2 вместо обычных 1000 кг/см2. Это объяснялось требованиями последующего демонтажа и надежности эксплоатации при коррозийном износе металлических частей. Имели также значение вопросы местной и общей устойчивости крыши. Но так как все эти детали были известны только Шухову, то было отдано негласное распоряжение об оставлении всех его покрытий без очистки снега в течение зимы. Это испытание покрытия выдержали успешно, несмотря на то, что толщина снежного покрова «достигала высоты в два роста человека», а все конструкции на это не были рассчитаны,— выставка должна была работать только летом. Характерным является и то, что под покрытия других конструкций пришлось устроить подводку вспомогательных КОЛОНН. Но передовые люди русской техники сумели, однако, оценить выдающиеся конструкции Шухова как результат не только его личного успеха, но и тех достижений, которые характеризуют научную и практическую стороны русского строительного дела. «У всех специалистов по инженерному и строительному делу, осматривающих выставочные здания, покрытия инженера Шухова возбудили к себе захватывающий интерес и особенно потому, что идея их устройства не могла быть позаимствована ни в Европе, ни в Америке»,— писал в обзоре выставки «Технический сборник и вестник промышленности» в 1896 г. [37]. Каркасы. Решив проблему облегчения покрытий, имея пожелания выставочной комиссии о предельной быстроте постройки павильонов и о возможности в дальнейшем их разборки с целью переноса, Шухов впервые применяет кладку стен по специальному каркасу. 82
Так были выполнены стены почти всех крупнейших зданий выставки, построенных по проектам Шухова в виде металлического несущего каркаса с легким заполнителем. Всеобщее восхищение вызывал на выставке среднеазиатский павильон, обращавший на себя внимание богатством и сложностью архитектурных украшений и капитальностью постройки, не совместимой, казалось, с теми сроками, в какие выставка была подготовлена и открыта. Но только из Путеводителя по выставке можно было узнать, что роскошное здание создано из гипса и досок, уложенных по легкому разборному каркасу системы Шухова. Также каркасными решены все те павильоны, которые были покрыты сетками Шухова, а для этого требовалась каждый раз новая увязка покрытия и стен, архитектуры и конструкций. Все эти постройки являлись тогда первыми образцами каркасных зданий, которые быстро получили широкое распространение благодаря их строительным, зксплоатационным и экономическим преимуществам. Но Шухова здесь, как всегда, интересует экономия в весе и стоимости, удобство в монтаже и эксплоатации. Он разрабатывает оригинальные приемы конструирования и сборки узлов, рациональные приемы сопряжений, методику разбивки стоек и прогонов, и каркасное здание холодильника, выстроенное в 1911 г. на Московско-Павелецкой железной дороге, долго являлось образцом этого рода построек. Шухов везде ищет и находит наивыгоднейшие соотношения между всеми элементами конструкций и наивыгоднейшие условия ее постройки и многолетней эксплоатации, и нет почти ни одной области строительного дела да, пожалуй, нет той области инженерного искусства, в которую бы он не внес усовершенствований или новых изобретений. Башни. Блестящая способность Шухова проникать в суть математического образа, отмеченная еще академиком Чебышевым, умение претворить законы математических исследований в практическую форму реализованной идеи были отражены в конструктивном оформлении павильонов и агрегатов, представленных 6* 83
на выставке, поражавших оригинальным замыслом и законченностью разработки их деталей. К таким конструкциям, до сих пор сохранившим оригинальность замысла, принадлежит гиперболоидная башня Шухова, сочетающая прочность с ажурной легкостью и красотою архитектурной формы. Она была построена из прямолинейных элементов без гнутья и профилировки при общей криволинейности силуэта. Только 11 января 1896 г. Шухов закончил теоретическую часть расчета и отыскание поверхности этой башни, подав заявку на получение привилегии [45], а к маю этого же года, т. е. всего через пять месяцев, эта теория была воплощена в металле и издалека привлекала взоры посетителей изящной стройностью и красотою формы. Предметом привилегии, по Шухову, является «ажурная башня, характеризующаяся тем, что остов ее состоит из пересекающихся между собою прямолинейных деревянных брусьев, или железных труб или угольников, расположенных по производящим тела вращения, форму которого имеет башня, склепываемых между собою в точках пересечения и, кроме того, соединенных горизонтальными кольцами» (рис. 29), Являясь результатом все той же плодотворной идеи сетчатых конструкций, башня Шухова еще раз показала независимость русского технического творчества, создавшего свою совершенно оригинальную высотную конструкцию, не имеющую ничего общего с копиями башни Эйфеля. Именно так вся литература, посвященная выставке, и передовая инженерная общественность рассматривали это сооружение и деятельность его автора, имя которого становилось все более известным, хотя фамилия Бари, стоявшая на баке башни, несколько сбивала с толку. Но таких экспонатов выставки, как котлы и башня Шухова, нельзя было не знать, а оригинальность их конструкций не требовала никакой рекламы, экономичность в постройке и эксплоатации была очевидна. «Резервуар на 10 тыс. ведер питьевой воды помещается на вершине высокой башни, представляющей своего рода «гвоздь» нынешней выставки. На Парижской выставке 84
была башня Эйфеля, на Нижегородской — башня Бари, хотя правильнее было бы назвать ее башней Шухова—по Фиг1 имени инженера, проектировавшего всеметаллические строения выставки, а в том числе и эту башню» [4.6],— отмечалось в Путеводителе по выставке. Башня Шухова была построена на основе давно известного в математике свойства так называемого однопо- лостного гиперболоида вращения, что его криволинейная поверхность (рис. 30) может быть образована не только вращением кривой гиперболы около некоторой оси, но и скольжением наклонных прямолинейных образующих. Иначе говоря, на криволинейной поверхности однополост- ного гиперболоида вращения могут разместиться целиком на ней лежащие прямые линии, но наклонные Фиг.2 Рис. 29. (фиг. 1 — 2). Сетчатая башня системы В. Г. Шухова (чертеж к привилегии №' 1896). Рис. 30. Однополост- ный гиперболоид. 85
друг к другу и к горизонту — два семейства прямолинейных образующих. Это последнее свойство гиперболоида было использовано Шуховым, который получил криволинейную и стройную поверхность ствола башни без применения гнутья и лекальной профилировки, удовлетворяя одновременно самые взыскательные требования архитектурной красоты и строгости пропорций (рис. 31). Также были достигнуты наибольшие условия жесткости и прочности и уж, конечно, экономии металла. Но не только поиски архитектурной красоты заставили Шухова заняться вопросами применения упругих сеток к высотным сооружениям. Он задался целью отыскать такую схему решетки высотных элементов, при которой вес примененного материала был бы наименьшим вследствие полного использования его прочности, такую конструкцию, где не было бы разделения частей ее по функциям восприятия усилий. Таким образом идея пространственно-работающих сеток получила дальнейшее развитие. Для высотных сооружений ветровая нагрузка всегда является одной из двух основных — вертикальной и ветровой. Отсюда вытекали те основные предпосылки, которые легли в основу применения гиперболоидной сетки. Если представить два типа стоящих вертикально ферм, то рростой подсчет покажет, что произведение усилий в раскосах этих ферм на длину этих раскосов будет для сетчатой фермы А меньшим, чем для обычной фермы Б (рис. 32). В работе на вертикальные нагрузки стойки обеих ферм находятся в одинаковых условиях. Кроме того, в сетчатых башнях Шухова роль ветровых связей играют те же элементы, которые несут и вертикальные нагрузки. В башнях прочих типов несущие нагрузку стойки соединяются между собою особыми, добавочными, не несущими вертикальной нагрузки связями, требующими по условиям жесткости больших сечений, прочность которых используется незначительно. Обе поставленные Шуховым задачи — использования прочности и комплексности работы — были решены одновременно, а математическая абстракция гиперболоида превращена в практическую конструктивную форму г 86
Рис. 31. Общий вид башни В. Г. Шухова на Нижегородской выставке.
повторенную более 150 раз в водонапорных башнях, маяках и радиоантеннах, в дереве и в металле. Разрешена была также и третья задача — синтез техники и искусства, рациональной прочности и архитектурной красоты. Практическое осуществление гиперболоидных башен также весьма просто, так как главная работа состоит в устройстве прямых частей, и лишь изгибание горизонтальных колец по кругам данного диаметра является несколько затруднительной работой. Остов состоит из стоек углового или швеллерного профилей, взаимно пересекающихся и направленных по прямой. Таким образом, в каждой башне Рис. 32. Схема решеток сетчатой и обычной башен. все составляющие ее остов стойки разделены поровну на наружные и внутренние, наклонные и противоположные друг другу стороны. В нижнем и верхнем сечениях все стойки обычно располагаются симметрично на равных расстояниях, а в местах пересечения склепаны между собой. Для достижения общей жесткости с внутренней стороны к стойкам остова прикрепляются горизонтальные замкнутые кольца, также из уголков или швеллера. Нижнее, опорное кольцо остова устанавливается на кольцевом фундаменте и скрепляется с последним болтами, располагаемыми у каждой стойки. Верхнее кольцо при установке на башне резервуара является вместе с тем и непосредственной опорой под его днище. Так как каждая стойка остова входит в пересечение со многими другими, то при заклепочных работах необходима
фиг. 33. Сетчатая башня-маяк во время постройки.
крайне точная разбивка дыр. Но хлопотливая их разметка и пробивка, выполняемые, как правило, в заводских условиях, достаточно искупаются той быстротою, с какой идет сборка всей башни на строительной площадке, так как процессы монтажа предельно упрощены. Последовательность сборки такова: с земли, без всяких приспособлений производится сборка стоек нижнего яруса, соединяемых в местах пересечения болтами. Затем на местах пересечений укладываются деревянные прогоны, а на них — настил, образующий монтажную площадку, с которой производится сборка следующего яруса, замена болтов заклепками и установка поперечных колец жесткости. Площадка постепенно переносится на следующие узлы пересечений стоек. Подъем частей площадок и материала стоек производится при, помощи небольшой ручной лебедки и системы блоков. На рис. 33 показан тридцатиметровый маяк, на остове которого видны еще неубранные монтажные площадки. Преследуя цели экономного строительства, Шухов разрабатывает конструкцию водонапорной башни для сооружения ее по очередям: сначала строится низкая башня, бак которой удовлетворяет нужды потребления в первые годы. В дальнейшем, на нижней баке, как на основании, достраивается следующая башня с верхним баком, увеличивающим напор в сети до нужного предела. Такая башня с двумя резервуарами была осуществлена на станции Ярославль. Верхний ее резервуар, находящийся на высоте около 40 м и объемом в 200 м3, заключает противопожарный запас воды, а нижний — на уровне 19 м, объемом в 120 м3— обеспечивает технические и хозяйственные нужды станции. Наибольшей постройкой такого типа на сетях водопровода является водонапорная башня в г. Николаеве высотою 26 м, несущая резервуар объемом в 615 м3. Высокая устойчивость, башен Шухова, их легкость и малое сопротивление ветру нашли применение в военном деле, для устройства мачт с наблюдательными вышками на судах американского военного флота (рис. 34). Такая именно конструкция показала наибольшую устойчивость и живучесть при артиллерийском обстреле и попадании снарядов [47, 48]. 90
Кроме большой прочности при значительных повреждениях, особыми преимуществами решетчатых сетчатых мачт являются их легкая конструкция, которая пробивается снарядом, не вызывая взрыва, и их пригодность к расположению платформ (для прожекторов и т. д.) в любом удобном месте по всей высоте. Однако крупным недостатком с современной точки зрения является их видимость с большого расстояния, но как замена старых конструкций мачт в виде трубы большого диаметра они сыграли свою роль. Рис. 34. Американский линейный крейсер „West — Virginia" с башнями В. Г. Шухова. Мачты сетчатого типа были установлены в 1909 г. и на русских броненосцах «Андрей Первозванный» и «Павел I»; они имели высоту до 25 м, горизонтальные сечения — в виде эллипса и были собраны из труб. Все перечисленные преимущества конструкции башен системы Шухова — наименьшая затрата труда и материала, легкий фундамент, скорая сборка и красивый общий вид, что немаловажно для конструкции, заметной издалека,— создали благоприятные условия для широчайшего распространения этих башен в СССР. Решив конструкцию гиперболоидных башен, Шухов дает также теорию их расчета, видоизмененного в дальнейшем в большом количестве работ по этому вопросу, принадлежащих другим авторам [49, 50]. Определить сжимающие усилия в стойках от вертикальной нагрузки, равцомерно распределенной по 91
верхнему или любому промежуточному кольцу, нетрудно. Значительно сложнее расчет при горизонтальной, ветровой, нагрузке. В одних работах, посвященных этому вопросу, башня рассматривается как брус, защемленный нижним концом, и по опасному изгибающему моменту определяются усилия в стойках. В других работах учитывается работа стоек не только на изгибающий момент, но и на перерезывающую силу. Однако все эти расчеты, а также расчеты и самого Шухова, требуют кропотливого определения геометрических величин, что сильно осложняет расчет, а часть работ имеет спорные положения. Но в 1946 г. удалось доказать, что сетчатая система башни Шухова обладает интересными свойствами, позволяющими значительно упростить расчет, если использовать методы расчета по линиям влияния [51]. Удалось доказать также, что «ось наклонной стойки является пространственной линией влияния для усилия в этой самой стойке», и, таким образом, для определения наибольшего усилия в стойке данного яруса между кольцами достаточно лишь знать величину равнодействующей Q всех горизонтальных сил, приложенных над этим ярусом, и ее высоту над основанием башни. Искомое усилие находится, при знании этих величин, по одной простейшей формуле, и, таким образом, замечательная конструкция получила, наконец, достойную щ простоте и оригинальности методику расчета, честь отыскания которой принадлежит советскому ученому и может быть, невидимому, распространена и на другие типы сооружений и конструкций. Антенна. Крупнейшим событием в мачтостроении явилась постройка в Москве в 1921 г. по проекту и под руководством Шухова знаменитой антенны на Шаболовке высотою 160 м (рис. 35). Первоначально Шухов запроектировал эту башню высотою в 350 м из девяти секций [58]. Были сделаны все статические расчеты и разработан рабочий проект конструкций и производства работ по их монтажу. Таким образом, проектно-теоретическая часть была решена. Однако в 1921 г., когда молодая республика рабочих и крестьян только поднимала из развалин свое народное 92
Рис. 35. Мачта В. Г. Шухова на Шаболовке.
хозяйство, когда западноевропейские образцы инженерного искусства казались еще непревзойденными, немногочисленным критикам удалось забраковать проект Шухова. Да и он сам не очень настаивал на его осуществлении. Будучи человеком практики, Шухов отлично понимал, что строительство башни высотою в 350 м потребует на много больше материалов, средств и времени, чем это можно было бы оправдать технической целесообразностью такого сооружения. Проект был пересмотрен самим Шуховым заново, и в осуществленном варианте он предусматривал строительство антенны высотою в 150 м, а с наблюдательным пунктом и траверсами — в 160 м. В конструкции этой башни, составленной из насаженных друг на друга гиперболоидов, сочеталось глубокое знание математики с умением использовать его практически, редкое чутье конструктора, улавливающего простоту деталей, с чувством инженера- художника, облекающего свое произведение в приятную для глаза форму. Простота сооружения этой башни при ее размерах исключительна. Отдельные участки башни — секции высотою от 25 до 30 м — собирались на земле внутри ранее установленной секции, затем при помощи трех лебедок и блочной системы выдвигались вверх и закреплялись нижней частью за верхнюю часть ранее установленной секции (рис. 36). Прямолинейность всех элементов обеспечила исключительно простое их соединение даже в суровую зиму 1921 г. на лютом ветре и морозе [52]. При таком способе монтажа — подъеме всей секции в готовом виде — 80% всех работ производились на земле при максимальном удобстве не только производства, но и контроля над их качеством. При сборке последующих секций на поднимаемую секцию навешивались все приспособления, что также сокращало количество работ на высоте, уменьшало до минимума затрату материалов на устройство различного рода подмостей, лесов и крепежа. Здесь проявилась еще одна сторона таланта Шухова — не только прекрасного инженера и исследователя, но и талантливого организатора строительных работ. 94
Рис. 36. Процесс монтажа башни на Шаболовке. Поднимается секция № 4.
И теперь со всех подъездов к столице нашей Родины, наряду со стройными высотными зданиями, построенными по сталинскому плану, невольно привлекает внимание ажурное сооружение радиомачты на Шаболовке. Она органически увязана с другими высотными точками Москвы и является своеобразным памятником техническому гению ее конструктора, традиционной эмблемой всего того, что связано с русской радиотехникой. В дальнейшем Шухов неоднократно возвращается к проектированию и строительству высотных сооружений, увлекаясь решением сложных вопросов, которые при этом возникают. Под его руководством Г. М. Ковельман разрабатывает замечательный по инженерной смелости проект башни высотою 600 м, творчески развивая конструкцию дроболитейных башен Шухова. Так как инженерно-расчетная сторона проектирования 600-метровой башни была чрезвычайно сложной, то Шухов — руководитель-автор этого проекта — работает над ним с особым интересом. Но одновременно с разработкой всех его звеньев он решает вопрос о целесообразности его осуществления. Как инженер-практик, он весьма критически относится к этому проекту. Поэтому в своем заключении по проекту Шухов пишет: «Проект Г. М. Ковельмана шестисотметровой башни с применением вант, работающих на растяжение, является вполне разрешимой и весьма заманчивой задачей. Предложенная система является наиболее целесообразной с точки зрения достижения большой высоты при относительно малых затратах. Вопрос утилитарного использования названного сооружения подлежит особому рассмотрению» [58]. Так в коротком заключении получили отражение основные черты творческого метода Шухова — смелость идей ученого наряду со сдержанностью практика. В 1929 г* Шухов участвует в постройке еще нескольких, столь же высоких, как и шаболовская антенна, сетчатых конструкций. Государственная строительная контора московского Машинотреста осуществляла по проектам Шухова постройку металлических опор для перехода через реку Оку двух силовых электролиний нижегородской электростанции. 96
Место перехода, выбранное неподалеку от г. Дзержинска, было примечательным в том отношении, что левый берег Оки является затопляемой поймой, а правый — крутой горой высотой 120 м. Для каждого перехода были запроектированы четыре металлические мачты, из них три, высотою 10, 69,5 и 128 м, находились на левом берегу, а четвертая, высотою в 20 м,— на правом возвышенном (рис. 37). Из этих четырех опор три, высотой 20, 69,5 и 128 м, были гиперболоидной конструкции, составленной из од- Ш 20л v>>t,yn..i|T,,..H>1i I » -^ 300 ^ 935 *w g7о —.j р Весна р. Ока Рис. 37. Схема перехода электрической линии через реку Оку. ной, трех и пяти секций. Наиболее интересной была конструкция 128-метровой башни, составленной из пяти секций и собранной по тому же методу, что и антенна на Шаболовке. Две остальные башни, высотою 20 и 69,5 м, собирались обычным способом, с перемещающихся по ярусам площадок. Все производство монтажных работ было разработано до деталей, и менее чем за полгода шесть сетчатых опор — по три на каждую из двух линий передач — были сданы в эксплоатацию. Точность всех строительных работ по изготовлению деталей и сборке их на месте была просто поразительной, и приемная государственная комиссия даже для 7 а. Э. Лопатто 97
128-метрдвой башни зафиксировала отклонение ее вершины от проектной вертикали всего на 24 мм, что составляло около 1/5333 высоты [53]. Следует иметь в виду, что обе башни перехода через р. Оку совместно с башней на Шаболовке являлись до недавнего времени самыми высокими сооружениями в СССР: башня на Шаболовке — 160 м, башня перехода на Оке—128 м и Исаакиевский собор —120 м. При этом башня на Оке весит всего 147,6 т при напряжении металла в 250 кг/см2 и значительной экономии вспомогательных материалов при монтаже. Видоизмененную конструкцию гиперболоидных башен Шухов применяет и при строительстве дроболитейных вышек, изыскивая новые соотношения размеров для этого частного случая. Такая вышка устанавливается для отливки свинцовой охотничьей дроби так называемым башенным способом, по которому на вершине дроболитейной башни высотою в 35—45 м расположено литейное помещение с плавильными котлами. Отливка дроби производится путем каплеобразования свинца из отверстия в литейном ковше. Капли, отрываясь, образуют дробинки, остывающие при падении с высоты башни в расположенный на уровне земли чан с водой. Так, в каждой области своего творчества Шухов стремился исчерпать все возможности использования предложенной конструкции, много раз варьируя решения применительно к различным частным случаям или новым конструктивным возможностям, но всегда в предельно простой и четкой технически целесообразной форме благодаря своей изумительной способности быстро ориентироваться в каждом новом деле, умению отличить главное от второстепенного, а более всего — вследствие глубоко научного подхода к решению каждого вопроса. Встретив необходимость построить на нижегородской выставке ряд павильонов, инженер-механик Шухов быстро овладевает инженерно-строительной наукой, всеми ее разделами, как до того овладел всеми вопросами, относящимися к технологии нефти. Теперь Шухов занимается совершенствованием строительных конструкций, изобретением новых их видов, разработкой методов их расчета и возведения. Строи- 98
тельство павильонов выставки было всего лишь' одним из многих заказов конторе А. В. Бари, и Шухов для его выполнения мог привлечь кого-либо из специалистов, но это было бы против его правил ученого, инженера и новатора. Шухов в короткий период сам становится специалистом в этой области знания и обогащает ее своими принципиально новыми идеями. Начав свою деятельность строителя еще до выставки, превратив затем выставку в собрание замечательных строительных конструкций, Шухов продолжает работать в направлении дальнейшего совершенствования инженерно-строительного дела, все расширяя круг построек и многообразие их типов. Под руководством Шухова и при его непосредственном участии как проектировщика и производителя работ только за 15 лет — с 1880 по 1895 г.— было построено 3240 резервуаров, 65 барж, 21 элеватор для зерна, водопроводы в шести городах, 8 доменных печей со всем оборудованием, 417 железнодорожных мостов, стропила различной конструкции над площадью более чем 200000 м2. Этот перечень был почти удесятерен к концу жизни Владимира Григорьевича. Мосты [58]. В связи с развитием в России железнодорожного транспорта,начиная с 1892 г. контора А. В. Бари, благодаря тому авторитету, которым пользовался ее главный инженер В. Г. Шухов, получает заказы на проектирование и строительство самых разнообразных сооружений для железной дороги: мастерские, паровозные депо, вагоно- сборочные цеха, паровозостроительные и вагоностроительные заводы, насосные станции, водонапорные башни, железнодорожные мосты и многое другое. В каждой из более важных работ этого длинного перечня Шухов участвовал лично, делал расчеты, разраба-гывал конструктивные детали, продумывал методику организации работ. Особое внимание было уделено мостам. Выше говорилось уже о том, что только за 15 лет работы Шухова у Бари им или под его руководством было запроектировано и построено 417 мостов самой разнообразной конструкции. 7* 90
Мосты через Оку, Волгу, Енисей, через Москва-реку, Жиздру и другие — каждый другого очертания и конструкции, ибо на основе глубокого анализа всех условий, предшествовавшего этапу проектирования каждого сооружения, намечались совершенно определенные пути разработки конкретной конструкции. Научный подход к решению даже простых вопросов и способность к широким обобщениям заранее, еще до детальной разработки, исключали нерациональные варианты, а весь период исканий сводили к созданию окончательной формы сооружения или теории. Вот почему каждый новый мост строился по-новому, ибо в таком дорогом сооружении вопросы стандартизации отходили на второй план. С такой же научной глубиной и практической целесообразностью решалась в каждом новом случае другая важная проблема — монтаж моста на опорах. Иногда пролетные мостовые фермы монтировались у уреза воды и потом доставлялись к опорам на плаву с последующим подъемом на нужную отметку; в другом случае часть ферм собиралась на одном берегу, а часть — на другом; затем осуществлялась надвижка ферм на опоры по специально устроенным лесам и т. д. С большим вниманием выбирал Шухов конструкции опор моста — быковi Для их сооружения он проектирует огромное количество деревянных и металлических кессонов собственной конструкции. При их расчете, Шухов принимает во внимание не только работу жесткого металлического каркаса, но и металлических листов обшивки. Как и при проектировании стропил, основные данные о каждом построенном мосте — статическая схема, габариты и расход материалов — заносятся в специальный журнал и служат в дальнейшем отправным материалом для серьезных обобщений, а также для выбора схемы вновь строящегося моста. К сожалению, и эти работы Шухова- мостостроителя недостаточно отражены в нашей учебной и монографической литературе по мостам и истории мостостроения. Выпрямление минарета. С особой наглядностью проявляется талант Шухова-новатора в 100
одной сравнительно небольшой его работе, проведенной в январе 1932 г. Необходимо было выпрямить один из минаретов высотою около 35 м у медресе Улуг-бека в Самарканде. Четыре минарета, окружавшие медресе, и сама медресе были построены еще в 1420 г. по повелению Улуг-бека — внука Тамерлана. Этот ансамбль, представляющий собою уникальный памятник архитектуры, был значительно поврежден во время землетрясения, когда один минарет упал, а другой наклонился более чем на 5° от вертикали, и грозил падением (рис. 38). Падение второго наклонившегося минарета полностью нарушило бы архитектурную ценность ансамбля, так как он находится на линии главного фасада медресе и вместе со вторым минаретом на этой линии составляет симметричную композицию. Поэтому в 1918 г. комитет по охране памятников старины при Главнауке Наркомпроса принял меры по укреплению наклонившегося минарета. С этой целью (в разгар гражданской войны и борьбы с басмачеством) минарет был поддержан временными оттяжками, предотвратившими дальнейшее развитие деформаций, а в 1932 г. было принято решение о его выпрямлении. Предстояло решить весьма сложную задачу, так как во время землетрясения в кладке минарета образовалось значительное количество трещин, а в месте перекоса ствола минарета кладка была сильно смята. Эти обстоятельства не позволили применить примитивный способ выпрямления минарета путем захвата тросами ствола и вытягивания тросов лебедками. При таком способе, вследствие значительного сопротивления кладки повороту ствола в месте старого перелома, ствол был бы неминуемо сломан еще раз, в новом месте. Поэтому Владимир Григорьевич, к которому обратились за помощью, разработал совершенно оригинальную методику и конструкции для выпрямления минарета, полностью гарантировавшие безопасность производства работ и целостность сооружения. Конструкции выпрямления состояли из мощной металлической обвязки вокруг ствола минарета, которая покоилась на металлических колоннах, опирающихся на специальные фундаменты, В зону перелома ствола, 101
путем последовательной разборки кладки, было заведено сплошное металлическое основание из мощных двутавровых балок — на них в процессе выпрямления опирался ствол минарета. Эти балки опирались на металлическую обвязку, находящуюся над той, которая покоилась на колоннах. Между нижней и верхней обвязками, между поясами двух обвязочных балок, которые были параллельны плоскости выпрямления, Шухов устроил специальные шарниры (по одному на каждой балке) в виде вкладышей из квадратного железа 150 X 150 мм, длиною 1200 мм. Шар- нирность достигалась за счет того, что нижняя поверхность вкладышей была обработана по кривой с радиусом, равным высоте минарета. Таким образом, при выпрямлении точки соприкосновения криволинейной поверхности вкладышей с поясами балок нижней обвязки перемещались с одного конца вкладыша на другой. Выпрямляющее усилие передавалось посредством коромысла, закрепленного одним концом за балки верхней обвязки. Другой конец коромысла был снабжен муфтой, передвигавшейся вверх при вращении легкого домкрат- ного винта. Этим самым обвязка и металлическое основание под стволом минарета, а следовательно, и сам минарет, поворачивались на определенный угол, уменьшающий первоначальный угол наклона. Таким образом, выпрямляющее усилие накладывалось в месте перелома, так сказать «под корень» наклонившегося ствола. Этим, во-первых, значительно облегчался процесс выпрямления, а во-вторых, приспособления для выпрямления не касались ствола минарета в его неповрежденной части. Все эти приспособления были сконцентрированы в той зоне, которая была повреждена и расстроена. Все работы по подводке конструкций выпрямления производились при натянутых оттяжках, поставленных еще в 1918 г., но только у лебедки был добавлен динамометр, фиксировавший усилия в оттяжках. Перед началом подъема все тросы оттяжек были ослаблены и поворот оси минарета происходил медленно и плавно только благодаря вращению винта на коромысле. Производитель работ, руководивший на месте выпрямлением, в своем письме от 11 марта 1932 г. писал Шухову; 102
Рис. 38. Общий вид минарета перед подшмом.
«Было замечено, что вывинчивание и обратное ввинчивание (пробное) винта ключом с рукояткой в 60—70 см могло производиться одним человеком и очень легко» [58]. Поэтому не случайно, что один из товарищей Шухова нарисовал очень удачный дружеский шарж, изображавший Владимира Григорьевича за собственноручным подъемом минарета. Выпрямление такого огромного сооружения производилось усилиями действительно лишь одного человека — В. Г. Шухова. Выпрямление было начато 7 января и закончено 11-го с перерывом на воскресенье, значит проведено за четыре дня. Таким образом, сложная задача была решена на высоком техническом уровне, а методика ее решения вошла в историю подобного рода работ.
Глава V ВСЕОБЪЕМЛЮЩЕЕ ТВОРЧЕСТВО Водоснабжение Москвы. В 1882 г. особая комиссия, в состав которой входили выдающиеся русские инженеры, рассматривала вопрос о расширении московского водоснабжения на базе Мытищенских ключей. Выбор их как источника воды был сделан еще в 1778 г., когда был построен первый в России водопровод — в Москве. С ростом московской промышленности, отходы которой загрязняли воду в прудах и реках, с ростом самого города и связанного с этим удаления окраин от реки вопрос о яузской воде и Мытищенских ключах возникал неоднократно и особенно остро после очередных повальных эпидемий. Было составлено множество проектов с вариантами, отклоняемых то из-за технической неграмотности, то по другим причинам, но так или иначе за сто лет ничто не изменилось, кроме растущей нужды в добавочной и доброкачественной воде. Комиссия Технического общества, взявшись за рассмотрение этого вопроса, подтвердила принципиальную правильность выбора Мытищ и необходимость постройки водовода, но на основе тщательных изысканий без привлечения иностранцев к составлению и осуществлению проекта. Комиссия указывала, что русские техники справятся со всей работой ничуть не хуже иностранных. А патриотические побуждения требуют того, чтобы водоснабжение столицы было передано в руки отечественных фирм. Поэтому комиссия решительно отклоццда проекты m
московского водопровода, составленные тремя бельгийскими фирмами. Однако вера в иностранцев была уж слишком непоколебима у правящих кругов России и потому городской голова разработку проекта поручил некоему Линдлею — «устроителю городских водопроводов во многих городах Европы, в том числе во Франкфурте-на-Майне и Варшаве». Было также поощрено предложение бельгийцев (в лице инженера Верстратена) представить их проект. Однако после того как было уплачено одному только Линдлею свыше 10000 рублей, оба проекта пришлось забраковать не только из-за невероятной стоимости их осуществления, но и ввиду их полной технической негодности. Совет — обратиться к русским техникам — был, наконец, благосклонно принят во внимание, и заказ передан в 1886 г. «Строительной конторе А. В. Бари», поручившей своему главному инженеру В. Г. Шухову составить проект «на базе самых серьезных изысканий». Со свойственной ему энергией берется Шухов за работу, и уже к маю 1887 г. проект был полностью готов, пройдя стадию предварительного утверждения в комиссии Технического общества. Проект был разработан со всей глубиной: представлены четыре варианта, при том, однако, выводе, что из Мытищ нельзя получить всего требуемого количества воды, несмотря на заверения иностранцев. Недостаток должен быть покрыт за счет источников воды в каком-либо другом месте, и каждый вариант по-своему это предусматривал. Особое внимание было уделено детальной разработке водосборных сооружений. Проект постановления о «постройке водопровода в городе Москве по проекту инженера Шухова в течение двух лет» комиссией Технического общества был передан на рассмотрение Думе, где тотчас же был подвергнут критике представителями обойденных концессий. Все «критики» ссылались главным образом на то, что «нельзя же положиться на проект, составленный инженером, не имеющим известности в водопроводном деле». Были использованы все пути и способы для того, чтобы проект водоснабжения русской столицы, составленный под руководством и при участии русского инженера, был отклонен по техническим причинам, а когда оказалось, что 106
с этой стороны проект непогрешим, то был применен самый верный тормоз прогресса — канцелярская волокита. Несмотря на утверждение проекта Думой, он все же не был окончательно принят. Потерянная было устойчивость в вере в иностранцев была, повидимому, восстановлена, уступка «этим несносным руссакам» из Технического общества приглашением русского инженера была все же сделана, а несоблюдение порядка прохождения проектом канцелярий различных министерств послужило поводом к отказу [28]. Лишь много лет спустя один из вариантов проекта Шухова и все его изыскания легли в основу осуществленного проекта. И в этом вопросе Шухов, не будучи, действительно, узким специалистом в водопроводном деле, сумел, однако, дать верные решения и разработать новые пути в теории и практическом решении проблемы. Давая в 1903 г. характеристику творчества Шухова, H. Е. Жуковский писал: «Его работа по исследованию подпочвенных вод Яузского бассейна представляет стройное и строго-научное обоснованное исследование, которое является ценным вкладом в литературу вопроса об эксплоа- тации подпочвенных вод» [1]. О конструкции так называемого артезианского насоса Шухова с гибким шатуном, разработанного специально для Мытищ, уже говорилось выше. Занявшись каким-либо вопросом, Шухов никогда не упускает случая довести плоды своих теоретических изысканий до практической их реализации, становясь, таким образом, всесторонним специалистом в данной области. Не получив возможности на практике решить вопросы водоснабжения Москвы, он осуществляет подобную возможность в Тамбове и других городах, проектируя для них пожарные и бытовые водопроводы [29]. Военно-инженерные работы. Война 1914—1918 гг. выдвинула перед конторой А. В. Бари и ее главным инженером В. Г. Шуховым новые проблемы военно-инженерного характера, требовавшие, с одной стороны, специальной подготовки для их решения, а с другой — кратчайших сроков выполнения. Но несмотря на трудные условия работы, Шухов принимает вьщолнение военных заказов на себя лично и в 107
течение 1914—1916 гг. проектирует и осуществляет на высоком уровне военной техники три больших заказа — орудийные платформы, минные заграждения и батопорты— пловучие ворота для закрывания входа в судоремонтный док. Эти три работы потребовали углубленного изучения соответствующих разделов военно-инженерного дела. Несмотря на то, что каждый этот раздел требовал глубокой специализации, Шухов овладевает ими и выполняет все три заказа по собственному методу и собственной конструкции. Первая задача, поставленная Артиллерийским управлением, заключалась в следующем: крупнокалиберная осадная артиллерия из-за тяжести самого орудия и платформы, на которую орудие устанавливалось перед выстрелом, имела низкую маневренность и в походе — при перевозке орудий, и во время боя, так как установка орудий на платформы занимала много времени. Кроме того, конструкция платформы не позволяла вести круговой обстрел, а управление орудием было очень сложным. Необходимо было устранить все эти недостатки, т. е. придать осадной артиллерии полевую маневренность и простоту управления. Эта задача была решена Шуховым со свойственной его конструкциям простотой и остроумием. Орудийная платформа системы Шухова [54] собиралась из 12 сборно-разборных, легко заменяемых частей, из которых основными были три: круглый диск, служивший опорой при откате и ударах колес после выстрела; диск зарывали в землю, к нему же крепили тумбу для присоединения накатника и компрессора; поворотная рама, которую надевали одним концом на основание тумбы опорного круга, поэтому она могла вращаться вместе с установленным на ней орудием вокруг тумбы (как оси), скользя другим концом по дугообразным рельсам из двух швеллеров; и, наконец, дугообразные рельсы, препятствовавшие зарыванию хобота (хвостовой части) орудия, принимавшие на себя усилие от удара после выстрела и способствовавшие передвижению рамы при горизонтальной наводке. Между диском и рельсами находились съёмные связи, с помощью которых диск и рельсы можно было собрать в единую опорную конструкцию. Перед доходом опорные 108
диски двух орудий ставили на ребро, насаживали на общую ось, и они образовывали своеобразную двуколку, на которую грузили все остальные детали. Во время боя диски снимали с оси и. вместе с прикрепленными к ним гнутыми рельсами укладывали на землю, поэтому диски служили надежной опорой при стрельбе, передавая на грунт усилия от отдачи орудия; управление орудием, стоящим на такой платформе, производилось одним лишь человеком. На превращение двуколки в две орудийные платформы требовалось 20—30 минут, а если учесть, что за это время были готовы к бою сразу два орудия, то станет понятным, что Шухов даже превзошел поставленные требования. Кроме конструктивной стороны, задача проектирования орудийных платформ была весьма сложной и интересной также и в расчетном отношении: необходимо было определить усилия, воспринимаемые платформой, и по ним так подобрать ее массу и размеры, чтобы она при выстреле оставалась неподвижной и длительно сохраняла прочность. В отзывах командиров тех батарей, в которых орудия были оборудованы платформами Шухова, дана "такая оценка: «Платформа системы инженера Шухова как в боевом, так и в походном отношении значительно превосходит все прежнего типа осадные крепостные платформы. Боевые ее качества: быстрота и легкость установки, круговой обстрел, прочность, легкость, перемещение хобота (скорость наводки) и отсутствие мелких частей. Относительно походных ее качеств она настолько улучшила подвижность батареи, что поставила осадную батарею на один уровень с тяжелой полевой артиллерией». Другой отзыв: «...платформы эти, выдержав большое испытание, от 170 до 300 выстрелов (1 и 2 бат.), вполне оправдали возложенные на них надежды» [58]. Изготовление платформ оказалось настолько несложным, что даже первые опытные платформы были сделаны в течение трех месяцев, а через полтора месяца после изготовления — введены в действие. В январе 1915 г. фирма получила новый военный заказ — от Морского ведомства. Этот заказ требовал новой специализации и предусматривал разработку 109
нескольких конструкций мин с сетями заграждения против подводных лодок. Все детали мин, взрывателей и якорей для самых разнообразных условий их применения были разработаны Шуховым, и длинный перечень его работ обогатился новым существенным разделом. В задачи данной книги не входит описание подробностей конструкций мин и приспособлений к ним, предложенных В. Г. Шуховым. Однако перечень его работ по минному делу очень интересен, он лишний раз иллюстрирует широту научно-технического кругозора их автора. Этот перечень охватывает следующие типы мин системы В. Г. Шухова [55]: мины с сетями заграждения против подводных лодок, легкие мины для небольших глубин, мины с ударным механизмом, действовавшим под влиянием силы натяжения якорного троса, цепные мины для больших глубин, глубинные, отдельно стоящие мины с пружинным ударником, мины с гидравлическим ударником, минные сети заграждения, приспособление для обезвреживания оторвавшейся мины, два типа минных якорей, предохранительные механизмы, гидро^взрыватели, отдельные детали, буйки и т. п., всего свыше 40 типов мин, деталей и приспособлений. Объем вычислительной работы, проделанной Шуховым при выполнении этого заказа, просто поразителен, все основные расчеты он проводил лично, в большинстве случаев собственными методами. Все конструктивные решения также принадлежат его творчеству и отличаются остроумием замысла, надежностью в эксплоатации и простотой изготовления. Для некоторой характеристики проделанной работы достаточно сказать, что только графическая часть оформления этого заказа составила 503 чертежа большого и малого форматов. Два инженера и группа чертежников едва успевали осуществлять идеи и расчеты своего руководителя — В. Г. Шухова. Работая над проектированием минных заграждений, Шухов одновременно выполняет еще один важный военный заказ, поступивший в фирму в 1914 г. Необходимо было запроектировать батопорт — плову- чие ворота, закрывающие доступ воде в сухой судоре- монтйый док для одного русского военного порта. 110
Сущность устройства и применения батопорта такова: после того как ремонтируемое судно введено на плаву в док и закреплено там, необходимо разобщить док с открытым морем или рекой и, далее, выкачать из дока воду для того, чтобы получить свободный доступ к подводной части судна. Для выполнения этого необходимо было соорудить достаточно надежное устройство, преграждающее доступ воде из моря или реки в осушенный док. Таким устройством и является батопорт — пловучее судно-ворота, опирающееся концами и килем на порог и выступы стенок дока (притвор). Благодаря специальным уплотнителям между конструкциями дока и батопорта и давлению воды, прижимающей к ним батопорт, создается почти полная водонепроницаемость всего устройства. Однако легко представить размеры катастрофы, если водонепроницаемость будет нарушена, если во время шторма конструкция притвора или батопорта не выдержит давления воды и она хлынет внутрь дока, на работающих людей и дорогие механизмы. Вот почему с таким вниманием подошел Шухов к поставленной перед ним задаче — запроектировать батопорт длиною 38 м и высотою 13 м (рис. 39). Обратившись к прежним методам расчета подобных конструкций, Шухов сразу же обнаружил в этих методах грубые неточности. Главной из них была та, что конструкция батопорта рассматривалась как жесткая плита, опертая по трем сторонам на притвор. Такое предположение вносило ошибку в определение давления контура батопорта на кладку притвора, принимавшегося равномерным. В действительности отдельные участки кладки оказывались сильно перегруженными, так как батопорт не являлся достаточно жестким. В прежних методах расчета это не учитывалось, что приводило иногда к аварии. Однако именно равномерность давления на кладку притвора является наиболее выгодной — кладка и контур батопорта работают без местных перегрузок, устраняются местные деформации, способствующие частичному прониканию воды в док. Устранить любой недостаток можно только тогда, когда известны его причины. Поэтому установив факт, что бато- 111
порт работает не как жесткая плита, что из-за этого давление на притвор получается неравномерным, Шухов, путем анализа возможных конструктивных схем батопорта, находит правильное решение задачи для наиболее равномерного распределения давления контура батопорта на притвор. Известных решений было два: конструкции батопорта придавалась жесткость устройством ферм либо параллельных палубе, т. е. горизонтальных, либо вертикальных. В первом случае давление в основном воспринималось вертикальными стенками притвора, а во втором — порогом. Проведенный Шуховым анализ этих решений «показывает, что оба описанные выше крайние случаи устройства батопорта в конструктивном отношении невыгодны. Давление на кладку должно быть распределено по возможности равномерно и так, чтобы на квадратную единицу оно оставалось величиной постоянной, как для горизонтальной, так и для вертикальной части кладки притвора» [56]. Этот анализ приводит к решению об устройстве двух систем ферм — вертикальных и горизонтальных, образующих пространственно работающий каркас. Однако Шухов не довольствуется одними только интуитивными соображениями о том, что такая система ферм должна обеспечить равномерность давления. Элементы батопорта он детально рассчитывает на все возможные комбинации нагрузки и приходит к выводу, что «такое устройство каркаса батопорта, предлагаемое нами, дает возможность распределить давление воды на кладку дока, как в пороге, так и в вертикальных частях почти равномерно, что и показывает нижеследующий расчет» [56]. Кроме большой глубины разработки, этот расчет замечателен тем, что впервые при расчете листовых конструкций, усиленных каркасом (обшивка батопорта и фермы), Шухов ввел в расчет разгружающее действие обшивки, (этим же методом Шухов рассчитывал мостовые металлические кессоны своей конструкции), чем значительно опередил существовавшие тогда методы расчета подобных конструкций. Практика эксплоатации батопортов, построенных в 1915 и 1917 гг. по проектам Шухова, подтвердила правильность его метода решения этого вопроса. 112
a к н о а m И о VO 9 К О ft и g 5 S* со J- H Й «S ft H Ф о в СО нн « Э ° ч .g M н ft о и о H ев M о И О, 8 А. Э. Лопатто
Всеобъемлющее творчество. В 1897—1899 гг. Шухов проектирует ряд доменных, печей, кауперов, трубопроводов для орловского, тульского, липецкого и белянского заводов. Несущие конструкции доменных печей разрабатываются им в виде металлического каркаса, окружающего печь, тесно увязанного с ее телом, воспринимающего действующие нагрузки в комплексе с кладкой. В 1899—1901 гг. Шухов разрабатывает новый тип железобетонных хранилищ для цемента и в дальнейшем неоднократно проектирует разнообразные железобетонные сооружения. Кирпичные и металлические дымовые трубы, бонны для отшвартовывания подводных лодок, металлические бункера и цистерны, мартеновские цеха и т. д.— все эти рядовые и более сложные конструкции, выполненные по его методам проектирования, являются уникальными по замыслу и осуществлению сооружениями. Встретившись с необходимостью запроектировать несколько газгольдеров, Шухов входит во все детали их проектирования, результатом чего явились несколько изобретений и совершенно оригинальная и интересная по замыслу конструкция колокола газгольдера. Газонепроницаемое покрытие колокола проектировалось в виде тонкостенного металлического купола из листового железа, усиленного системой радиальных наклонных тяжей. Работа В. Г. Шухова о деревянных трубопроводах, опубликованная в 1921 г., в простой и ясной форме раскрывала законы сопротивления деревянных труб, скрепленных железными обручами (рис. 40), и давала четкое обоснование выгодности применения этих трубопроводов. После этого деревянные трубопроводы находят широкое распространение у нас, в Западной Европе и Америке, а теория их расчета до сих пор ничем не дополнена. . Даже в подъеме пресловутого транспорта «Черный принц», затонувшего в балаклавской бухте, Шухов принимает участие, разрабатывая целый ряд приспособлений для его подъема. Перечень работ Шухова можно продолжать все дальше, и каждое новое исследование его творчества будет этот перечень увеличивать и углублять. 114
Рис. 40. Монтаж деревянного трубопровода системы В. Г. Шухова.
Поэтому, когда еще в 1903 г. Совет Политехнического общества, «принимая во внимание те важные заслуги, которые оказал русской промышленности и технике инженер В. Г. Шухов», цредлагает годичному собранию избрать его своим почетным членом, то более достойную кандидатуру нельзя себе представить. Выдающийся педагог и один из корифеев русской науки H. Е. Жуковский дает блестящую рекомендацию своему бывшему ученику: «В разрешение всех вопросов, с которыми Владимиру Григорьевичу пришлось соприкасаться за продолжительное время его технической деятельности, он вносил точность научного исследования и оригинальность мысли. Его работа по исследованию подпочвенные вод Яузского бассейна представляет стройное и строго-научное обоснованное исследование, которое является ценным вкладом в литературу вопроса об эксплоатации подпочвенных вод. Его исследование по трубопроводам является результатом обширных опытных данных. В ней Владимир Григорьевич решает задачу о наивыгоднейшем сооружении нефтепроводов, принимая во внимание все элементы расхода на его сооружение и эксплоатацию. Эта идея об изыскании наивыгоднейших конструкций лежит в основании всех технических работ Владимира Григорьевича. Он проводит ее в стройной и простой математической форме, иллюстрируя свою мысль таблицами и графиками. На эту идею опирается сочинение Владимира Григорьевича о наивыгоднейшей форме резервуаров. Особую изящность ее мы встречаем в общеизвестной его работе по паровым насосам прямого действия. Столкнувшись с вопросом о наиболее легком покрытии, Владимир Григорьевич изобрел особую систему арочных ферм, элементы которых работают только на растяжение и сжатие. Все теоретические работы Владимира Григорьевича были осуществлены и являются, таким образом, проверенными на практике. Но многие из изобретений и опытных данных, найденных Владимиром Григорьевичем, остаются, к сожалению, до сих пор еще неопубликованными. В годы своей юности Владимир Григорьевич увлекался теоретической механикой и хотел посвятить свои выдающиеся споссбности изучению небесной механики. 116
Жизнь сложилась так, что ему пришлось работать над механикой земной, но и в эту область, рядом с опытными наблюдениями и разрешением вопросов практики, он всегда вносил глубину мысли и тщательность математической обработки». При знакомстве даже с одним списком работ Шухова может возникнуть мысль о том, что все они — результат деятельности целого коллектива, руководимого В. Г. Шуховым. Но в действительности дело обстояло иначе: с самого начала работы Шухова у Бари, вплоть до революции, Шухов имел всего лишь одного помощника — инженера-расчетчика, выполнявшего рядовую работу. Все более интересные и ответственные работы Шухов выполнял лично. По одному только вопросу крекинга — советского крекинга Шухова — в его архиве имеются сотни страниц расчетов и чертежей паровых котлов, стропил, резервуаров, мостовых кранов и т. д. Такие сооружения, как дебаркадер — покрытие над перронами Киевского вокзала в Москве (рис. 41), покрытие над бывшими торговыми рядами на Красной площади или радиобашня на Шаболовке, известны каждому и навсегда отождествлены с его блестящим творчеством. Ведя громадную практическую и научную работу, Шухов не находил времени для преподавательской деятельности, несмотря на неоднократные попытки МВТУ привлечь его в состав своих профессоров. Поэтому у него не было учеников, имевших конспекты прочитанных им лекций в стенах какого-либо института. Зато по всей нашей Родине выстроены десятки сотен его конструкций и агрегатов, и каждый из них заслуживает самого глубокого изучения. Во многих наших учебниках нашли отражение его идеи, и каждый из нас по праву может назвать себя учеником Шухова, хотя быть может и не застал его в живых в годы своего учения. Рациональная экономия и конструктивная простота идей Шухова, умение сочетать теорию и практику в единый комплекс решаемой проблемы — все это продолжено и развито в упорном и созидательном труде наших ученых и их учеников. Имя Владимира Григорьевича Шухова должно быть близко и знакомо каждому патриоту нашей Родины, ибо 117
s ф и « сб со се И К К »В О Он о g « s CD Рч И о и ф m й о о s m со п СО со И О m о о к о m ф » К >> Сб S О s « § M н ф R m о о Рч te о и л В к Рч СО >» о И 1 1 ф и Сб й4^ ф СО й № СО ю ф te *н SP ci H о. а
на протяжении более шестидесяти лет оно встречается во всех отраслях русского инженерного дела и науки — имя ученого, инженера и гражданина-патриота. При огромном диапазоне тем и задач, которые он разрабатывал, интересы Шухова не ограничивались одними только техническими проблемами. Он живо и активно интересовался общественной жизнью, внося в нее столько же кипучей энергии и таланта. Он никогда не был кабинетным ученым; его большой жизненный опыт и высокие душевные качества, скромность и отзывчивость пользовались всеобщим уважением, проявившимся в 1917— 1918 гг., когда коллектив национализированного завода «Парострой» выбрал его в коллегию по управлению заводом. В 1933 г. тот же «Парострой» тепло отмечал восьмидесятилетие своего самого старого и самого уважаемого работника — Владимира Григорьевича Шухова. Только в годы советской власти заслуги Шухова перед отечественной наукой и государством получили всеобщее признание. Владимир Григорьевич дважды был избран в члены Московского совета, а в 1927 г. — в члены ВЦИК. Его научные заслуги были отмечены присвоением почетного звания Героя Труда, заслуженного деятеля науки и техники, а в 1929 г. — избранием в почетные члены Академии Наук СССР. Владимир Григорьевич Шухов скончался 2 февраля 1939 г., на 86-м году жизни, полный творческих сил. Бессмертное имя выдающегося русского инженера воплощено в его многочисленных сооружениях, научных трудах, прогрессивных идеях — торжестве русской технической мысли.
ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА 1. «Бюллетени Политехнического общества», № 5, 1903. 2. П. К. X у д я к о в. Сопротивление материалов, 1923, изд. 4-е. 3. Газета «Паростроевец», № 63 от 27 августа, 1933. 4. В. Г. Багдасаров. Расчет и практика эргазлифта, 1947. 5. В. Г. Шухов. Механические сооружения нефтяной промышленности. Журн. «Инженер» Министерства путей сообщения, т. III, кн. 13, 1883. 6. В. Г. Шухов. О расчете не.фтяных резервуаров. «Нефтяное и сланцевое хозяйство», № 10, 1925. 7. В. И. К а н д е е в и Е. Ф. К о т л я р. Стальные резервуары. Под ред. академика В. Г. Шухова, 1934Г 8. Л. С. Л е й б е н з о н. Руководство по нефтепромысловой механике, ч. 1. Гидравлика. Предисловие. 1931. 9. В. Г. Шухов. Нефтепроводы. «Технический сборник и вестник промышленности», 1884. 10. Л. С. Л е й б е н з о н, Д. В и л ь к е р и др. Гидравлика, 1932. И. В. Г. Шухов. Заметка о нефтепроводах, «Нефтяное и сланцевое хозяйство», № 2, 1924. 12. В. Г. Шухов. О применении петель в нефтепроводных линиях. «Нефтяное хозяйство», № 2, 1926. 13. В. Г. Шухов. По поводу уравнения El ■—¥■ = — осу «Бюллетени Политехнического общества», № 8, 1902. 14. Е. Есипов. Изгиб бруса, опирающегося на всей длине на сплошную упругую опору. «Бюллетени Политехнического общества», № 5, 1902. 15. В. Г. Шухов. По поводу уравнения и т. д., там же, № 7, 1903. 16. П. К. Худяков. По вопросу о повторном выводе одних и тех же формул и о повторных изобретениях. «Вестн. инж. и техн.», № 4, 1926. 17. Свод привилегий. Департамент торговли и мануфактуры, СПб., 1889. Привилегия № 13200. 18. Там же, 1891 г. Привилегия № 9783. 120
19. Там же, 1892 г. Привилегия № 12926. 20. Академик П. Лазарев и академик А. Крылов. Записка об ученых трудах В. Г. Шухова. «Изв. АН СССР», Отд. физ.- мат. наук, № ю, 1928. 21. Академик С. Наметкин. Химия нефти, 1939. 22. П. К. Худяков. Реконструкция американского производства бензина. «Вестн. инж. и техн.», № 2, 1933. 23. Свод привилегий. Департамент торговли и мануфактур. Привилегия № 11531. 24. Академик Л. С. Лейбепзон. Николай Егорович Жуковский, 1947. 25. П. К. Худяков. Построение насосов, 1899. 26. В. Г. Шухов. Насосы прямого действия. Теоретические и практические данные для расчета их. М., 1897. 27. Производительные силы России. Министерство финансов. СПб. 1896 г., отд. XII, стр. 21. 28. Водоснабжение Москвы в 1779—1902 гг. М., 1902 г. 29. См. 20 — список основных работ. 30. Общий указатель Всероссийской промышленной художественной выставки 1896 г. в Нижнем-Новгороде. Класс 582, § 3. 31. Всероссийская промышленная художественная выставка 1896 года в Нижнем-Новгороде. «Успехи русской промышленности по обзорам экспертных комиссий», 1897. 32. П. К. Худяков. Паровые котлы системы инженер-механика В. Г. Шухова. «Бюллетени Политехнического общества», № 3, 1894. 33. Е. М. К у з ь м а к. Сварка в котлостроении, 1939. 34. «Промышленная энергетика», № 3, 1948. 35. Каталог русского отдела на Всемирной парижской выставке в 1900 году; группа IV, класс 19. 36. Список экспонатов, удостоенных похвальных наград. Министерство финансов, 1897, отдел XVII. 37. П. К. Худяков. Новые типы металлических и деревянных покрытий для зданий по системе инженера В. Г. Шухова «Технический сборник и вестник промышленности», № 5, 1896. 38. Свод привилегий. Департамент торговли и мануфактур 1899 г. Привилегия № 1894. 39. Свод привилегий. Департамент торговли и мануфактур. 1899. Привилегия № 1895. 40. В. Г. Шухов. Стропила. Изыскание рациональных типов прямолинейных стропильных ферм и теория арочных ферм, 1897. 41. Всероссийская выставка в Нижнем-Новгороде 1896 г. Путеводитель, 1896. 42. С. М. Бортник. Висячие настилы ив гибкой металлической пелены. Одесский строительный ин-т, 1948. 43. Д. Кочетков. Новейшие крыши системы Шухова — Брода. «Строительная промышленность», № 8, 1932. 44. Ф. Чернов. Буржуазный космополитизм и его реакционная роль. «Большевик», № 5, *1947. 45. Свод привилегий. Департамент торговли и мануфактур, 1899. Привилегия № 1896. 121
46. Всероссийская художественно-промышленная выставка в Нижнем-Новгороде в 1896 году, 1896. 47. Д. Петров. Железные водонапорные башни, их назначение, конструкции и расчеты, 1911. 48. Г. Э в е р с. Военное кораблестроение, 1935. 49. Акад. А. Н. Динник. Устойчивость упругих систем, 1935. 50. Н. П. Гришкова, В. П. Лыс к о в, А. Н. Пеньков. Расчет башен системы Шухова на прочность и устойчивость. «Вестн. инж. и техн.», № 7, 1938. 51. Проф. Б. Л. H и к о л а и. К расчету усилий в элементах сетчатой башни Шухова. «Вестн. инж. и техн.», № 8, 1946. 52. Г. В. Ш у л е й к и н. Строительство радиомачт в СССР. «Научно-техн. сборник 50 лет радио». 1945. 53. Шиловцев. Сооружение башенных опор высотою 128 и 69,5 м системы инженера В. Г. Шухова. «Строительная промышленность», № 12, 1932 г. 54. В. Г. Шухов. Описание платформы системы инж.-мех. В. Г. Шухова под 6-дюймовую пушку в 200 пудов. Изд. Арт. управления, 1917. 55. Проекты мин заграждения, взрывателей к ним и якорей системы инженер-механика В. Г. Шухова, 1916. 56. Расчет батопорта. Изд. конторы А. В. Бари, 1914—1915. 57. Архив Всесоюзной патентной библиотеки Гостехники СССР. 58. Материалы личного архива академика В. Г. Шухова. 59. Архив Государственной ордена Ленина библиотеки СССР имени В. И. Ленина. 60. Газеты «Известия» и «Правда» от 4 февраля 1939 г.
ПРИЛОЖЕНИЕ I. ОСНОВНЫЕ ПЕЧАТНЫЕ РАБОТЫ В. Г. ШУХОВА 1. Механические сооружения нефтяной промышленности. «Инженер», журнал Министерства путей сообщения, 1883, т. III, кн. 13. 2. Нефтепроводы. «Технический сборник и вестник промышленности», 1884. 3. Отчет по изысканиям для устройства водосборных сооружений и проект водоснабжения Москвы. Изд. конторы А. В. Еари. М. 1891. 4. Насосы прямого действия и их компенсация. М., 1894. 5. Трубопроводы и их применение- к нефтяной промышленности, 1895. 6. Стропила. Изыскание рациональных типов прямолинейных стропильных ферм и теория арочных ферм. М., 1897. 7. Насосы прямого действия. Теоретические и практические данные для расчета их. М., 1897. 8. По поводу уравнения El -—У- — — осг/. «Бюллетени Политехнического общества». М., 1902, № 8. 9. По поводу уравнения и т. д. «Бюллетени Политехнического общества», М., 1903, 7. 10. Путь к Цусиме, М., 1907, главы III и VII. 11. Расчет батопорта. Изд. конторы А. В. Бари. М., 1914. 12. Описание платформы системы инж.-механика В. Г. Шухова. Изд. Главного арт. управления, 1917. 13. О деревянных трубопроводах. «Нефтяное и сланцевое хозяйство», 1921, № 5—8. 14. Заметка о патентах но перегонке и разложению нефти при повышенном давлении. «Нефтяное и сланцевое хозяйство», 1923, № Ю. 15. Заметка о нефтепроводах. «Нефтяное и сланцевое хозяйство», 1924, № 2. 16. О расчете нефтяных резервуаров. «Нефтяное и сланцевое хо- еяйство», 1925, № 10. 17. О применении петель в нефтепроводных линиях. «Нефтяное хозяйство», 1926, № 2. 123
18. Стальные резервуары, 1934. Общая редакция и главы о расчете резервуаров и водонапорных башен. 19. Шухов В. Г., Кнорре Е. К. и Лембке К. Э. Проект московского водоснабжения. Отчет по изысканиям для устройства водосборных сооружений и проект водоснабжения г. Москвы. М., изд-во конторы инж. А. В. Бари, 1891. 20. Ш у х о в В. Г. и Худяков П. К. Сборник задач на приложение теории растяжения и сжатия тел. В кн.: Худяков П. К. Сопротивление материалов. М., 1898. II. ПРИВИЛЕГИИ (ПАТЕНТЫ) И АВТОРСКИЕ СВИДЕТЕЛЬСТВА, ВЫДАННЫЕ В. Г. ШУХОВУ [57] х 1. Привилегия № 13200; выдана 31 декабря 1888 г.; заявлена 13 мая 1886 г. В. Шуховым и Ф. Инчиком на «аппарат для непрерывной дробной перегонки нефти и т. п. веществ». 2. Привилегия № 9783; выдана 25 сентября 1890 г.; заявлена 21 января 1888 г. В. Шуховым и Ф. Инчиком на «гидравлический дефлегматор, применимый для перегонки нефти и других жидкостей». 3. Привилегия № 12926; выдана 27 ноября 1891 г.; заявлена 24 января 1890 г. В. Шуховым с С. Гавриловым на «приборы для непрерывной дробной перегонки нефти и т. п. жидкостей, а также для непрерывного получения газа из нефти и ее продуктов». 4. Привилегия № 15434; выдана 27 июня 1896 г.; заявлена 29 октября 1890 г. В. Шуховым на «трубчатые паровые котлы» (с экранированной топкой). 5. Привилегия № 15435; выдана 27 июня 1896 г.; заявлена 2 октября 1892 г. В. Шуховым на «вертикальный трубчатый котел». 6. Привилегия № 1896; выдана 12 марта 1899 г.; заявлена И января 1896 г. В. Шуховым на «ажурную башню». 7. Привилегия № 1894; выдана 12 марта 1899 г.; заявлена 27 марта 1895 г. В. Шуховым на «сетчатые покрытия для зданий». 8. Привилегия № 1895; выдана 12 марта 1899 г.; заявлена 27 марта 1895 г. В. Шуховым на «сетчатые сводообразные покрытия». 9. Привилегия № 23839; выдана 30 апреля 1913 г.; заявлена 31 июля 1910 г. В. Шуховым на «водотрубный котел системы В. Г. Шухова». 10. Патент № 10^7; выдан 27 февраля 1926 г.; заявлен 31 июля 1910 г. В. Шуховым на «водотрубный котел системы В. Г. Шухова» (переоформление привилегии № 23839). И. Патент № 1596; выдан 31 августа 1926 г.; заявлен 16.февраля 1925 г. В. Шуховым на «водотрубный паровой котел» с вертикально расположенными батарейными трубами Шухова. 1 В этом перечне не указаны привилегии и авторские свидетельства В. Г. Шухова на военные изобретения, не подлежащие публикации; другая большая часть изобретений не была запатентована. 124
12. Патент № 2520; выдан 31 марта 1927 г.; заявлен 21 марта 1925 г. В. Шуховым на «воздушный экономайзер». 13. Патент № 4902; выдан 31 марта 1927 г.; заявлен 8 февраля 1926 г. В. Шуховым, И. Елиным, Н. Березским и И. Аккерман на «устройство для выпуска жидкости из сосудов с меньшим давлением в среду с большим давлением». 14. Авторское свидетельство № 37656; выдано 31 июля 1934 г.; заявлено 15 февраля 1933 г. А. А. Антроповым, В. Кандее- вым, Е. Котляр, П. Тухмановым-Беловым, В. Синицыным, А. Федоровым и В. Шуховым на «подушку для уплотните л ьных приспособлений к поршням сухих газгольдеров». 15. Авторское свидетельство № 39039; выдано 31 октября 1934 г.; заявлено 15 февраля 1933 г. (см. п. 14) на «подушку для уилот- нительных приспособлений к поршням сухих газгольдеров». 16. Авторское свидетельство № 39038; выдано 31 октября 1934 г.; заявлено 15 февраля 1933 г. (см. п. 14) на «приспособление для прижатия к стене резервуара уплотнительных колец для поршней сухих газгольдеров». III. БИБЛИОГРАФИЯ ОСНОВНЫХ РАБОТ О В. Г. ШУХОВЕ 1. К 45-летию инженерной деятельности В. Г. Шухова. «Изв. Политехи, ин-та», № 2, 1924. 2. Академик П. Лазарев и академик А. Крылов. Записка об ученых трудах В. Г. Шухова. «Изв. АН СССР», Отд. физ.-мат. наук, № Ю, 1928. 3. Л. С. Лейбензон. К 80-летнему юбилею академика В. Г. Шухова. «Вестн. инж. и техн.», № 10, 1933. 4. Академик В. Н. Рукавишников. В. Г. Шухов. К 80-летию со дня рождения. «Вестн. АН СССР», № 10, 1933. 5. А. Ангарский. Владимир Григорьевич Шухов. «Техника молодежи», № 5, 1935. 6. Л. Гумилеве кий. Русские инженеры, 1948. 7. Академик Л. С. Лейбензон. Владимир Григорьевич Шухов. «Сборник. Люди русской науки», 1948. 8. Проф. В.В.Данилевский. Русская техника. Ленинград, 1948 г.
ОГЛАВЛЕНИЕ Стр. Введение 3 Глава I. Начало творчества 7 Глава П. Нефтяная техника 14 Эрлифт 14 Нефтехранилища 17 Нефтепроводы 22 Петли 24 Наливные баржи 26 Форсунка 30 Перегонка нефти 31 Крекинг-процесс 33 Насосы 42 Глава III. Паровая техника 46 Паровые котлы " 46 Глава IV. Строительная техника 58 Теория сетчатых конструкций 58 Висячие сетчатые конструкции 65 Несущая пелена 68 Металлические арочные покрытия 72 Сетчатые своды двоякой кривизны 76 Дощатые своды 78 Каркасы 82 Башни ' • • 83 Антенна 92 Мосты 99 Выпрямление минарета 100 Глава V. Всеобъемлющее творчество 105 Водоснабжение Москвы 105 Военно-инженерные работы 107 Всеобъемлющее творчество 114 Использованная литература 120 Приложение 123 I. Основные дечатные работы В. Г. Шухова 123 II. Привилегии (патенты) и авторские свидетельства, выданные В. Г. Шухову 124 III. Библиография основных работ о В. Г. Шухове 125
Печатается по постановлению Редапционно-издательского совета Академии Наук СССР * Гедактор издательства Л. M. Бекасова Технический редактор Я. П. Аузан Корректор Я. С. Родина * РИСО АН СССР №4566. Т-00041. Издат. № 2726. Тип. заказ № 698. Иодп. к печ. 28/11 1951 г. Формат бум. 84х1087з2. Печ. л.6,56+1 вклейка. Бум. л. 2. Уч.-издат. л. 6,3. Тираж 8 000. 2-я тип. Издательства Академии Наук СССР Москва, Шубинский пер., д. 10
ИСПРАВЛЕНИЯ Стр. 18 36 88 120 Строка 15 сн. 16 св. 14 GH. 3 сн* Напечатано [...14...] парогенетическое и противоположные мануфактуры Должно быть [...15...] пирогенетическое в противоположные мануфактур А. Э. Лопатто