Гиперболоиды инженера Шухова и другие изобретения «русского Леонардо»

Русский Серебряный век в широком смысле этого слова подарил миру, помимо множества поэтов, писателей, художников и философов, также десятки имён корифеев науки и техники, расцвет деятельности которых попадает на исход XIX – начало XX веков: Н.Е. Жуковского, Д.И. Менделеева, К.Э. Циолковского и других; и это лишь середина, условно говоря, этого уникального исторического периода, обычно ограничиваемого рамками с примерно с 1880-х до 1930-х годов.

Самой же, пожалуй, яркой и самобытной фигурой той эпохи в научно-техническом её разделе стал Владимир Григорьевич Шухов – глубокий теоретик и блестящий практик, бесподобно действовавший на стыке математики, физики, химии и других фундаментальных дисциплин, ставший основоположником целого ряда отраслей нефтепереработки, мостового строительства и других видов зодчества, возведения высотных сооружений, военного дела и не только.

Энциклопедизм знаний снискал ему прижизненное почётное проименование «русского Леонардо да Винчи», а масштаб их применения – заслуженную славу Первого инженера России.

Владимир родился 28 августа 1853 года (событию в конце прошлого месяца исполнилось 170 лет) в городе Грайвороне, тогда Курской губернии, ныне Белгородской области России, в семье служащего дворянина Григория Петровича и его супруги Веры Капитоновны, урождённой Пожидаевой.

В деревне Пожидаевке на берегах реки Кшени (Курская область), в имении матери, прошло его детство. Бабушка, Александра Васильевна, занималась начальным воспитанием препорученных ей внука и его старшей сестры Надежды, в чём преуспела: при поступлении в Пятую Санкт-Петербургскую гимназию (к тому времени родители переехали в столицу) он показал хорошую подготовку, проявил вкус и способность к изучению точных наук, математики в особенности.

Преподававшему здесь алгебру и физику выдающемуся учёному и педагогу К.Д. Краевичу*, автору ряда учебников по этим дисциплинам, а также началам космографии, оставалось лишь развить дарования юноши, с чем он справился блестяще: при поступлении в Императорское Московское техническое училище (ныне МГТУ имени Н.Э. Баумана) Шухов не только выдержал серьёзный конкурс, но и был принят на учёбу за «казённый кошт».

В Москве его учителями стали профессора А.В. Летников, преподававший математику, «отец аэродинамики», упоминавшийся нами Н.Е. Жуковский (теоретическая механика), Ф.Е. Орлов (практическая механика) и другие.

Талантливого студента держал в поле зрения основатель петербургской математической школы академик П.Л. Чебышёв, который после окончания им с отличием в 1876 году училища предложил Шухову стать ассистентом, призывая к совместной научной работе, но молодой дипломированный инженер отказался: его неудержимо влекло именно практическое применение полученных знаний и воплощение собственных идей.

Золотого медалиста включили в состав научной делегации в США, где в Филадельфии проводилась Всемирная выставка «искусств, промышленных изделий и продуктов почв и шахт» 1876 года, первая за пределами Европы.

Россия широко и достойно была представлена на этом смотре достижений человеческого гения**, но в задачи делегации входили также закупки инструментов и образцов изделий американской промышленности, знакомство с металлургическими заводами Питсбурга и строительством железных дорог.

Гидом русской делегации и деятельным помощником в приобретении ею приглянувшихся оборудования и продукции стал русский эмигрант А.В. Бари, талантливый инженер, получивший золотую медаль выставки за создание ряда её павильонов. Александр Вениаминович быстро оценил незаурядные дарования Шухова, и предложил ему сменить гражданство на американское, суля блестящую будущность, но Владимир Григорьевич отказался.

Вернувшись домой, Шухов поступил вольнослушателем в Военно-медицинскую академию, служа одновременно в управлении Варшавско-Венской железной дороги: ему не хватало знаний о строении человеческого организма – самой совершенной конструкции, созданной Богом и природой.

Следуя пословице «Если гора не идёт к Магомету, человек идёт к горе», Бари в 1877 году возвращается в Россию, разыскивает Шухова и привлекает его к своей инженерной деятельности, первым из поприщ которой стала Бакинская «нефтянка», вотчина братьев Людвига, Альфреда и Роберта Нобелей. Дел на ней виделось непочатый край: истощённые скважины бросали, нефть перевозили к месту переработки бочками на гужевом транспорте, хранили в открытых земляных ямах.

Благодаря щедрому на изобретательские идеи Шухову от места добычи до установки разделения чёрного золота на фракции – керосин, бензин, солярку и мазут, был построен первый 10-километровый нефтепровод, все затраты на который окупились уже в первый год его эксплуатации.

Для хранения продукции (а это был только осветительный керосин, всё прочее не находило в то время применения) сырья и «отходов» Шуховым были спроектированы круглые, в плане, резервуары, легко устанавливаемые на песчаную подсыпку, из достаточно тонкого металла. Хотя в Америке, скажем, их делали прямоугольными и двое-втрое более металлоёмкими.

Шухов разработал также ряд конструкций речных нефтеналивных судов, технологию эрлифта (откачки нефти из скважин даже значительной глубины, в том числе истощённых), использования мазута для отопления путём сжигания в котлах оригинальной конструкции с применением паровой форсунки, разбрызгивающей мазут в топках, используя упругость водяных паров: своего изобретения студенческих лет, изящество которого настолько восхитило Д.И. Менделеева, что он украсил рисунком форсунки обложку одной из своих книг.

Несомненный успех их первого совместного дела подвигнул «русского американца» открыть в 1880 году фирму «Техническая контора инженера А.В. Бари», которая благодаря наличию «мозгового центра» в лице В.Г. Шухова стала на без малого четыре последующих десятилетия средоточием самой передовой инженерно-технической мысли России.

Помимо огромного вклада в развитие нефтяной и газовой промышленности (создания магистральных трубопроводных систем, оборудования и технологий нефтяной отрасли, в частности установок термического крекинга нефти, газгольдеров и типовых проектов хранилищ больших объёмов природного газа, не говоря о частностях: обогревательных котлах, к примеру, которые полностью вытеснили с российского рынка американские за счёт эффективности и относительной дешевизны), контора Бари и Шухова смело бралась и за проекты, далеко отстоявшие от освоенной ими «нефтянки».

Таковыми стали мосты, которых было построено по проектам В.Г. Шухова на всём пространстве Российской империи не менее 415: те из них, которые не попали в зоны боевых действий Первой мировой, Гражданской и Великой Отечественной войн, исправно служат людям до сих пор.

Конструкции так называемых пространственных плоских ферм и на их основе создание остеклённых покрытий стали новой отраслью приложения инженерных талантов В.Г. Шухова. Открытые естественному освещению крыши Верхних торговых радов (ныне ГУМ в Москве), Музея изящных искусств (ГМИИ имени Пушкина), Московского главного почтамта, Бахметьевского гаража, дебаркадера Киевского (бывшего Брянского) вокзала столицы являются лишь самыми известными такими его работами; было их много больше.  

Вершиной же инженерного гения В.Г. Шухова стало создание им гиперболоидных башен – лёгких и в то же время чрезвычайно прочных высотных конструкций самого различного назначения.

Впервые такая конструкция была воплощена в водонапорной башне, снабжавшей водой Всероссийскую промышленную и художественную выставку 1896 года в Нижнем Новгороде, для которой Шухов построил также восемь павильонов с опять-таки первыми в мире перекрытиями в виде сетчатых оболочек, применив в одном из них «крышу» в виде стальной мембраны (Ротонда Шухова), также впервые в мире.

Выкупленная после закрытия выставки башня Шухова была перенесена меценатом Ю.С. Нечаевым-Мальцовым в его имение Полибино (Липецкая область), сохранилась до настоящего времени и является объектом культурного наследия, охраняемым государством.

Подобных башен, причём ни одна из них в точности не повторяла другую, было построено Шуховым свыше 200; до наших дней дошла лишь десятая их часть, около 20. Едва ли не половина их (восемь) находится на территории современной Украины. Это Станислав-Аджигольский и передний Станислав-Аджигольский маяки в Херсонской области, водонапорные башни в Николаеве, городе Помошная Кировоградской, Конотопе Сумской,

Белой Церкви и Песковке Киевской областей, а также Черкассах.

Сравнительно донедавна имела такую башню и Полтава, но её порезали там на металлолом, прикрываясь аварийным состоянием. Что, конечно же, враньё: шуховские башни даже при значительных повреждениях всегда сохраняли устойчивость, а эта таковых не имела совсем.  

Жаль, конечно, ибо в Полтавской битве 1709 года прапрадед инженера Шухова за проявленную храбрость был награждён личным дворянством, вот вам и связь времён. Которую «славных прадедов великих правнуки поганые» пытаются разорвать, но сами при этом остаются, естественно, ни с чем.

Величайшим же из воплощений гиперболоидных конструкций стала радио, а затем и телебашня в Москве на Шаболовке. Она была построена в 1919-1922 годах, в условиях невероятной разрухи и отсутствия всего и вся: нужного количества металла, квалифицированной рабочей силы.

Из-за этого первоначальный проект, предполагавший её высоту в 350 метров (на 45 метров выше Эйфелевой башни в Париже) пришлось «приземлить» более чем вдвое, до 160 метров, а металлоёмкость с 2200 тонн снизить до 220, в десять раз***. Возведение её изобиловало драматическими сюжетами, когда из-за усталости металла случилась крупная авария. Шухова приговорили к расстрелу (условно), но стройку он успешно довёл до конца.

Башня служила по назначению до 1967 года (45 лет), а когда на заменившей её Останкинской телебашне случился 27 августа 2000 года пожар, опять встала в строй действующих, сохранив столичное теле- и радиовещание.

Полагают, что Шухов действительно был врагом советской власти, благословил двух своих сыновей, Владимира и Флавия, на участие в Белом движении, но боролся с ней своеобразно. Поскольку большевики пришли из-за разрухи, то с её преодолением исчезнут и сами большевики, полагал он. Значит, нужно работать. И работал так, как умел работать только он: участвуя в строительстве московского метрополитена, реализации плана ГОЭЛРО, создании установок термического разложения нефтепродуктов «Советский крекинг» и т. д.

Шухов передал советскому правительству права на использование своих изобретений, совокупная стоимость которых составляла сотни тысяч золотых рублей, вновь отказался от предложений эмиграции в США, а также от разового вознаграждения в 50 тысяч долларов от американской фирмы, пытавшейся «по совести» заплатить за использование его патента: «Я получаю жалование от советского правительства, и ни в чём не нуждаюсь».

Советское правительство по достоинству оценило труды «первого инженера России», остававшегося таковым до его смерти 2 февраля 1939 года, на 86-м году жизни, в результате неосторожного обращения с огнём: он был избран почётным членом Академии наук СССР, стал лауреатом премии имени В.И. Ленина и одним из первых Героев Труда (в 1928 году).

Аккуратист во всём, Шухов самолично производил расчёты всех своих сооружений, ни разу при этом не допустив ошибки (на его коллегу Гюстава Эйфеля работала целая бригада математиков), оставаясь при этом живым и общительным человеком. Увлекался оперой, театром, шахматами, на профессиональном уровне – велоспортом, а на высоком техническом и художественном уровне – фотографией. Ему удалось осуществить мечту Фауста, остановить мгновение: на снимках, в чертежах, в металле.

* Краевич был приглашён преподавателем физики особам царствующего Дома, Великим князьям Сергею Александровичу и Павлу Александровичу.

** Участник делегации Д.И. Менделеев в своём отчёте дал высокую оценку американским специалистам, но отметил, что многие российские технологии опережают заокеанские.

*** Вес Эйфелевой башни – 10 тысяч тонн, а одного лишь металлического каркаса – 7300 тонн.

Заглавная иллюстрация: В.Г. Шухов.