Мы продолжаем серию материалов о чудесах Белгородчины. Сегодня речь пойдёт об интеллектуальном наследии нашего земляка В.Г.Шухова, которое в рамках регионального конкурса «Семь чудес Белгородчины» признано выдающимся результатом интеллектуальной деятельности.

Более полувека - с последней четверти XIX по 30-е годы ХХ столетия - работы Владимира Григорьевича Шухова определяли достижения России и её мировой приоритет в самых разных областях инженерной мысли. Диапазон творческих интересов Шухова был поразительно широк. Нефтепереработка, теплотехника, гидравлика, судостроение, военное дело, реставрационная наука. Он придумал безотходный процесс переработки нефти, построил экологически безопасный танкер, изобрёл надёжные нефтехранилища и нефтепроводы. Он сделал сотни изобретений, но запатентовал только 15 из них, потому что ему некогда было этим заниматься. И написал лишь 20 научных работ, потому что работал, и работал на практику, на жизнь, которая постоянно подбрасывала ему задачи.

Опередивший время

Своё первое практически ценное изобретение Владимир Григорьевич сделал ещё студентом первого специального класса Императорского московского технического училища. Он разработал собственную конструкцию паровой форсунки для сжигания жидкого топлива и изготовил её опытную модель в мастерских училища. Это изобретение было высоко оценено Д.И.Менделеевым, который даже поместил изображение форсунки Шухова на обложку книги «Основы фабрично-заводской промышленности». Принципы этой конструктивной системы используются и поныне. По свидетельству специалистов, шуховская форсунка уже в то далёкое время - а она начала выпускаться в промышленных масштабах с 1880 года - была не только экономичной, но и решала экологическую проблему наиболее безопасного для окружающей среды сжигания нефти. На рубеже 1880-90-х годов инженер Шухов одновременно работал над тремя проектами, каждый из которых, будь он даже единственным в его творческой биографии, мог принести ему славу и почёт на всю жизнь. Именно в это время он изобрёл знаменитые паровые водотрубные котлы, совершившие переворот в теплотехнике и отапливавшие в течение многих десятилетий всю Россию. Составил фундаментальный проект московского водоснабжения и оформил один из главных своих патентов - на «приборы для непрерывной дробной перегонки нефти», иначе говоря, крекинг-процесс, позволивший в промышленном масштабе, при простейшей аппаратуре, получать высококачественный бензин. Шухов сумел в короткий срок на строго научной основе разрешить труднейший комплекс вопросов, связанных с добычей, хранением, транспортировкой и переработкой нефти. Изобретённые им совершенные конструкции резервуаров, трубопроводов, насосов, нефтеналивных судов, нефтеперегонных аппаратов намного опередили своё время, теории их конструирования были признаны классическими, а формулы расчёта вошли во все учебники и справочники.

С начала 1890-х годов развернулась исключительная по своему новаторству деятельность Владимира Григорьевича в сфере индустриальной архитектуры. В 1891-1893 годах на Красной площади в Москве было построено новое здание Верхних торговых рядов с шуховскими покрытиями, столь изящными и лёгкими, что снизу они казались паутиной с врезанными в неё стёклами. Такой эффект давала изобретённая Шуховым арочная ферма, в которой традиционные достаточно массивные раскосы и стойки были заменены тонкими лучевыми затяжками диаметром около 1 см, работающими только на растяжение - самый выгодный для металла вид усилий. Созданием этой конструкции завершился долгий поиск инженерами всего мира наиболее рационального типа стропильной фермы. Дальнейшее её усовершенствование стало уже невозможным. Это строго научно было доказано В.Г.Шуховым в книге «Стропила» (1897 г.) и там же указан единственно верный путь - переход к пространственным системам, в которых все элементы конструкции при восприятии нагрузки работают как единый слаженный организм.

Практическое подтверждение этот тезис получил на XVI Всероссийской художественно-промышленной выставке, проводившейся в Нижнем Новгороде в 1896 году. Именно там впервые были продемонстрированы созданные Шуховым уникальные пространственные висячие и арочные системы покрытий, а также гиперболоидная сетчатая водонапорная башня - прообраз знаменитой радиобашни на Шаболовке.

Вес шуховских «крыш без стропил», как называли их современники, оказался в два-три раза ниже, а прочность значительно выше, чем у традиционных типов покрытий. Их можно было собирать из простейших однотипных элементов. К примеру, из полосового железа толщиной 50-60 мм или тонких уголков. Кроме того, простым было устройство утепления и освещения: в нужных местах на сетку вместо кровельного железа укладывались деревянные рамы со стёклами, а в случае арочного покрытия для освещения очень удачно могли быть использованы перепады высот различных частей здания. Все конструкции предусматривали возможность лёгкого и быстрого монтажа с использованием самого элементарного оборудования вроде небольших ручных лебёдок.

В 1897 году В.Г.Шухов предложил ещё одно изобретение - сетчатый свод двоякой кривизны, воплощённый над цехом металлургического завода в Выксе близ Нижнего Новгорода и доведший идею пространственных арочных покрытий до совершенства. За рубежом покрытия, аналогичные шуховским, появились только в 20-30-е годы ХХ столетия. Та же плодотворная идея пространственно работающих сеток была с успехом применена Владимиром Григорьевичем и к высотным сооружениям - водонапорным и иного назначения башням. Так появился знаменитый «гиперболоид инженера Шухова», для последующих поколений ставший символом творчества великого инженера и заслонивший собой его другие не менее выдающиеся творения.

В короткий срок Шухов детально разработал всю конструкцию башни вплоть до мельчайших частей, установил принципы расчёта, что при тогдашнем состоянии строительной механики сделать было далеко не просто, определил простой и наглядный способ оформления проектной документации, а вслед за тем и способ монтажа.

«Магнит для публики»

В январе 1896 года Владимир Григорьевич подал заявку на привилегию «Ажурная башня». В ней говорилось: «Сетчатая поверхность, образующая башню, состоит из прямых деревянных брусьев, брусков, железных труб, швеллеров или уголков, опирающихся на два кольца: одно вверху, другое внизу башни; в местах пересечения брусья, трубы и уголки скрепляются между собой. Составленная таким образом сетка образует гиперболоид вращения, по поверхности которого проходит ряд горизонтальных колец. Устроенная вышеописанным способом башня представляет собой прочную конструкцию, противодействующую внешним усилиям при значительно меньшей затрате материала».

Водонапорная башня, построенная по этой системе, на Всероссийской выставке 1896 года стала настоящей сенсацией для специалистов и, как писали тогда, «одним из главных магнитов для публики». Удачно выбранные пропорции сооружения (высота 25 м, соотношение диаметров нижнего и верхнего колец 2,6) делали конструкцию очень изящной. Сооружение было рассчитано на то, чтобы выдержать самый сильный ураган. Гиперболоидные башни сразу получили широкое распространение. За сравнительно короткое время они стали заметной деталью промышленного ландшафта России и архитектурного облика многих городов. В 1910-1911 годах по заказу Морского ведомства Шухов спроектировал два гиперболоидных маяка для Херсонского порта: Аджиогольский, высотой 68 м (до огня), и Станиславский, высотой 26,8 м.

Начиная с 1908 года сетчатые башни системы Шухова стали использоваться в качестве корабельных мачт. Они были установлены на большинстве судов ВМФ США, а также на двух русских броненосцах - «Андрей Первозванный» и «Император Павел I». В 1919-1922 годах была возведена знаменитая сетчатая шестисекционная радиобашня на Шаболовке в Москве, а в 1928-1929 годах по той же системе построены трёх- и пятисекционные опоры ЛЭП НИГРЭС.

…И плавучие ворота

В 1914 году Шухов спроектировал для Севастополя батопорт - плавучие ворота для закрытия сухого судоремонтного дока - ставший образцом сооружений подобного рода. С января 1915 до лета 1917 года он был занят выполнением ещё одного чрезвычайно ответственного заказа Морского ведомства: разрабатывал конструкции более 40 оригинальных типов подводных мин для различных глубин: цепных, отдельно стоящих, с гидравлическим взрывателем и т.д., а также решал весь комплекс вопросов, связанных с их изготовлением, транспортировкой и установкой.

Творческая энергия и воля позволили В.Г.Шухову создать и реализовать множество выдающихся проектов, главным из которых, безусловно, была знаменитая радиобашня. 19 марта 1922 года радиостанция имени Коминтерна была сдана в эскплуатацию. Спустя 15 лет, в 1937-м, при деятельном участии Шухова башня была переоборудована для трансляции передач коротковолнового катодного телевидения.

В 1920-1930-е годы В.Г.Шухову удалось реализовать многие свои давние, на десятилетия опередившие эпоху, идеи в области нефтяной техники. Под его руководством были построены первые в стране магистральные нефтепроводы Грозный-Туапсе и Баку-Батум. Инженер участвовал в проектировании крупнейших промышленных предприятий тех лет, выполнял комплекс работ для ЦАГИ, консультировал строителей канала Москва-Волга и первых линий московского метро.

В 1928 году первым из русских инженеров-практиков, по представлению А.Н.Крылова и П.П.Лазарева, В.Г.Шухов был избран членом-корреспондентом Академии наук, а в 1929 году стал её почётным членом.

Последней имевшей колоссальное значение инженерной работой Шухова стало выпрямление пострадавшего в результате землетрясения минарета медресе Улугбека в Самарканде, построенного в XV веке и являющегося жемчужиной среднеазиатской архитектуры.