Мир, который построил Шухов

28 августа исполнился 171 год со дня рождения Владимира Шухова. Имя знаменитого инженера прежде всего ассоциируется с шуховскими башнями. Однако он был ещё и одним из создателей российской нефтяной промышленности, и изобретателем тех самых арочных сводов, которые до сих пор используют в проектах стадионов и концертных залов. «Культура.РФ» рассказала о самых значимых работах «русского Леонардо».


Нефтепровод

В 1878 году молодой инженер Владимир Шухов работал в чертёжном бюро управления Варшавско-Венской железной дороги, когда его разыскал давний знакомый — предприниматель Александр Бари. Бари заключил контракт с хозяевами нефтепромыслов в Баку, братьями Нобель, и предложил Шухову возглавить местное отделение его фирмы.

В эти годы Бакинский район — основной район нефтедобычи в Российской империи — переживал настоящую нефтяную лихорадку. Объёмы добычи черного золота возросли, но при этом нефть добывали вёдрами, перевозили в бочках, а делали из неё только керосин. Шухов придумал и запатентовал крекинг — способ разделять нефть на фракции таким образом, чтобы при переработке получать не только керосин, но и моторные масла, солярку, мазут, бензин. Изобретение по достоинству оценили с появлением автомобилей с бензиновым двигателем.

Под руководством Шухова по заказу Людвига Нобеля зимой 1878–1879 годов построили первый в России нефтепровод протяжённостью около 10 километров. Он соединил Балаханы и Чёрный город. Первым в мире Шухов предложил и практически осуществил перекачку по трубам мазута, предварительно подогрев его и увеличив текучесть. Инженер разработал основы проектирования, строительства и эксплуатации магистральных трубопроводов, а ещё привел точные математические формулы для описания процессов протекания по трубопроводам нефти и мазута.

Именно Шухов придумал хранить нефтепродукты в резервуарах цилиндрической формы и доказал эффективность этого. В 1878 году по его проекту построили первые такие резервуары для фирмы братьев Нобель. Для цилиндрических емкостей требовалось почти на треть меньше материала, чем для прямоугольных английских или немецких.


Висячие сетчатые покрытия

Висячие сетчатые оболочки представляли собой изогнутую сетку из перекрещённых стальных полос. Шухов доказал, что они гораздо эффективнее традиционных балочных систем. Такими конструкциями можно покрывать огромные площади и весят они почти в два раза меньше стандартных. А вес — один из самых важных параметров при проектировании масштабных сооружений. К тому же их использование позволяет значительно сократить количество материала, а значит, и уменьшить стоимость проекта.

Первое шатровое покрытие возвели в 1894 году для одного из зданий котельного завода Бари в Москве. Спустя год, к Всероссийской промышленной и художественной выставке в Нижнем Новгороде, Шухов разработал такую конструкцию для покрытия нескольких павильонов общей площадью 11 500 квадратных метров.


Арочные сетчатые своды и оболочка двоякой кривизны

Наиболее востребована изобретённая Шуховым система пространственных сетчатых покрытий была в больших фабричных цехах. Преимущество конструкции Шухов доказал в своей теоретической работе «Стропила», написанной в 1897 году.

Самым совершенным и наиболее эффективным типом арочного металлического покрытия, который изобрёл Шухов, была так называемая самонесущая оболочка из пяти сводов двоякой кривизны. Такую систему сводов он разработал в 1898 году для цеха металлургического завода в городе Выксе. В своём проекте Шухов дополнительно выгнул обычный арочный свод в продольном направлении. В результате покрытие получилось выгнуто и вдоль, и поперёк, что увеличило устойчивость всей конструкции и её максимальный размер при относительно небольшом весе. Придуманную Шуховым конструкцию инженеры и архитекторы используют и сейчас. Такие покрытия можно увидеть на стадионах, в концертных залах, в конгресс-холлах. Причём эту конструкцию после Шухова смогли впервые воспроизвести только на рубеже 1940–50-х годов при строительстве Дортон-арены в городе Роли в США.


Гиперболоид

Самой известной конструкцией авторства Шухова стала башня в форме гиперболоида вращения.

Гиперболоидом называется дважды линейчатая поверхность. Это означает, что через любую точку такой поверхности можно провести две пересекающиеся прямые линии. Прямые балки, установленные на поверхности вдоль линий, образуют характерную решетку. Главные черты гиперболоидных конструкций — жёсткость, ветроустойчивость и способность выдерживать вес, превышающий массу самой конструкции. На строительство такой сетчатой башни не уходило много материалов — соответственно, она была дешевой. Благодаря форме на конструкцию равномерно распределяется нагрузка, а в случае поломки одной из опор она перераспределяется, и это не даёт башне рухнуть.

Первой гиперболоидной башней была построенная по проекту Шухова водонапорная башня высотой 32 метра, представленная на Нижегородской выставке. Резервуар башни вмещал 10 тысяч вёдер воды, а сверху располагалась смотровая площадка, куда вела винтовая лестница. В начале XX века водонапорные башни системы Шухова возвели во многих городах России, высота их колебалась от 9 до 40 метров, а количество стержней — от 25 до 80.

На основе шуховского гиперболоида возвели знаменитую Шаболовскую телевизионную башню, Задний Станислав-Аджигольский маяк, линии электропередачи через реку Оку. Гиперболоидные конструкции и сегодня продолжают использовать инженеры по всему миру при проектировании абсолютно разных по назначению сооружений: от скульптуры «Мэй Уэст» в Мюнхене до телебашни-небоскреба в Гуанчжоу.