Рубиновое созвездие

Инж. А. РЕМЕННИК

В августе 1937 г. над Водовзводной башней Кремля, над самой верхушкой конического шатра зажглась рубиновая пятиконечная звезда, днем и ночью излучающая красное сияние. Вскоре зажглась вторая звезда, побольше, над Боровицкой башней, затем над Никольской, Спасской и, наконец, над Троицкой. Пять звезд — целое новое созвездие, созвездие Великого Октября загорелось над красной Москвой.

Москвичи наблюдали, как на высоте 60—80 м шатры башен обрастали на вид простыми по устройству лесами и одна за другой на этой громадной высоте загорались яркие рубиновые звезды. Издали все это казалось нетрудным делом, а между тем изготовление и установка звезд потребовали решения многих труднейших научных и технических задач.

Прежде всего, надо было сделать звезды светящимися изнутри, чтобы их хорошо было видно и днем, и ночью.

Красное рубиновое стекло при дневном освещении на большом расстоянии кажется черным. Чтобы избежать этого недостатка, пришлось с внутренней стороны подложить под рубиновое стекло специальную подкладку из молочно-белого стекла. Белое молочное стекло, хорошо отражая и рассеивая падающий на него свет, значительно увеличивает яркость звезды днем и, находясь за рубиновым стеклом, придает звезде ярко-красную окраску.

Но не только для дневного освещения нужна молочно-белая подкладка — ночью она равномерно рассеивает свет лампы.

Итак, первая задача решена: звезда светится красивым светом и днем, и ночью.

Звезда остеклена молочным стеклом.

Появилась новая, не менее трудная задача: как обеспечить равномерную освещенность всей звезды, всех ее лучей? Проще всего было бы установить внутри звезды несколько ламп, расположив их в центре и лучах. Но это потребовало бы установки внутри звезды ряда сложных механизмов, с помощью которых можно было бы осуществлять замену ламп при их порче. Механизмы эти, естественно, нуждались бы в уходе и ремонте, а доступ к звездам почти невозможен.

Следовательно, надо было решить задачу равномерного освещения с помощью одной лампы. Замену одной лампы можно производить через полый шпиль башни, это не требует механизмов внутри звезды.

Полый шпиль башни (его внутренний диаметр 150 — 200 мм) служит опорным стержнем для звезды. Через такое отверстие можно ввести лампу с наибольшим диаметром колбы лишь в 130—175 мм. Это условие создало целый ряд новых трудностей. Из соображений художественной декоративности увеличить диаметр шпиля нельзя, и в то же время для освещения звезды надо было установить наиболее мощную лампу, которая обычно требует очень большой колбы.

Эту трудную задачу решил завод им. Куйбышева, изготовив лампы в 3700 и 5 тыс. ватт при диаметре колб в 130 и 175 мм. При полном напряжении лампа в 5 тыс. ватт дает столько же света, сколько 170 электролампочек по 60 ватт. Свет ее позволяет видеть звезды в вечернее время на расстоянии до 10 км.

Комбинированная головка звезды. 1 — лампа в 5 тыс. ватт; 2 —  ламподержатель; 3 —  шаблон для правильной установки ламп; 4 —  труба-штанга головки, через которую подводится вода или воздух для очистки звезды; 5 — поршень головки с уплотняющими кольцами; из отверстий в поршне 6 вода или воздух поступают в трубопроводы звезды; 7 — кабель для подвода электроэнергии к лампе.

Как же можно заменить такую лампу, в звезде?

Полый шпиль возвышается над шатром башни на 2 м и спускается вниз на 8—10 м; немного ниже расположена площадка, от уровня которой начинается шахта подъемника; внутри шахты в особых направляющих скользит тележка, несущая длинный шест с укрепленным на его верхнем конце ламподержателем.

Замена лампы происходит на площадке. Здесь лампа закрепляется в ламподержателе, после чего шест подается выше и входит в полый шпиль башни. Далее шест вводит лампу в звезду и устанавливается на специальных крючках в ее каркасе. После этого шест освобождается из тележки и остается в подвешенном состоянии с точкой опоры в звезде. (Это необходимо также и для того, чтобы при вращении звезды лампа с шестом вращалась вместе с ней.) Для извлечения лампы необходимо проделать всю эту процедуру в обратном порядке.

Каркас звезды для башни московского кремля.

Такая большая лампа, естественно, выделяет огромное количество тепла. Для отвода тепла устроена мощная система вентиляции, обдувающая лампу струей холодного воздуха в количестве 10 м³ в минуту.

Поток света от единственной лампы надо было распределить так, чтобы вся поверхность звезды была освещена равномерно, только в этом случае очертания звезды четко видны.

На помощь пришла высокая оптическая техника. Свет от лампы проходит через систему специальных оптических стекол, которые преломляют его и направляют по лучам звезды, увеличивая при этом силу света в 10 раз. Эта оптическая система называется рефрактором и представляет собой остекленный многогранник, расположенный в центре звезды: именно внутрь этого многогранника и вводится лампа.

Специальный оптический прибор — рефрактор — для равномерного освещения поверхности звезды.

Но огромную температуру, образующуюся вокруг лампы, обычное оптическое стекло не выдержало бы, поэтому для изготовления граней рефрактора было взято особое, теплостойкое стекло, приближающееся по своему составу и свойствам к кварцу. Это стекло имеет специальное покрытие и изготовляется на наших заводах.

Затем надо было позаботиться о прочности звезд, об их устойчивости против ветра и непогоды.

На Спасской и Никольской башнях диаметр звезд достигает 3,75 м, на Троицкой — 3,5 м, на Боровицкой — 3,2м и на Водовзводной — 3 м. «Толщина» звезды, т. е. ее поперечник в центре, колеблется в пределах от 640 до 800 мм (в зависимости от величины диаметра). Толщина стенок, или, вернее, красного стекла, из которого эти стенки собраны, достигает 10 мм. Такая толщина позволит звездам выдержать даже сильный град.

Вся полость звезды занята осветительной системой, поэтому никакими внутренними распорками для повышения прочности звезд воспользоваться нельзя было. Между тем необходимо было обеспечить достаточную прочность каркаса звезды, прочность ее крепления при условии большой тяжести металла и стекла, подвергающихся напорам ветра, сила которого на такой высоте достигает огромных величин.

Каркасы пятиконечных звезд были изготовлены из нержавеющей стали; наружные части каркаса покрыты позолоченной листовой красной медью. Вся конструкция рассчитана таким образом, что, кроме нагрузок от собственного веса, каждый квадратный метр поверхности звезд может выдержать напор ветра силой в 200 кг, т. е. вся поверхность звезды (с одной стороны) — около 1200 кг.

Под действием ветра звезды вращаются. Для этой цели они поставлены на специальные шариковые подшипники, изготовленные для них 2-м государственным подшипниковым заводом.

Весьма важно было обеспечить «санитарное» состояние звезд. Очистка внутренней и внешней поверхностей звезды, конечно, должна осуществляться механическим путем, так как человеку доступ к звезде весьма затруднен.

Момент подъема звезды на башню.

Это условие в первую очередь потребовало плотной постановки стекол, но в то же время на особых упругих подкладках, чтобы при температурных изменениях стекла могли перемещаться и не деформироваться. Воздух, который обдувает лампу, должен быть очищен, и поэтому он пропускается через особые фильтры. Для выпуска воздуха в верхней части контура звезды устроена щель.

Наружная поверхность звезды особенно подвержена загрязнению: тут и пыль, и копоть, носящиеся в воздухе, и снег, и возможность обледенения в зимнее время. Поэтому звезды будут промываться и очищаться снаружи. По системе труб к поверхностям звезды подается вода; специальные трубки распределяют воду по отдельным лучам звезды; в трубках устроены небольшие отверстия (диаметром в 2 мм), покрытые козырьками; через эти отверстия вода попадает на стекло с силой, достаточной для смывания грязи. В случае обледенения вместо воды подается подогретый воздух. Его подогревают специальные электрогрелки, установленные в верхней части шатра башни. Воздух подается также и после промывания водой — для осушки и продувки трубопроводов. Все это требует большого машинного хозяйства. Для подачи воды на высоту 60—80 м установлен специальный мощный насос. Подача воздуха осуществляется мощным компрессором в 7 атмосфер давления и производительностью до 3 м³ в минуту.

Звезды выполнены по эскизам заслуженного деятеля искусств художника Ф. Ф. Федоровского. Вся основная работа по проектированию и изготовлению звезд производилась ЦНИИМАШ при участии ВЭИ, Электропрома и других организаций; монтажные работы на башнях Кремля производил трест «Стальпроммеханизация».

Готовая звезда на испытательном стенде.

Изготовление и установка рубиновых звезд еще раз продемонстрировали высокий уровень советской науки и техники. Пять рубиновых звезд горят победным сиянием над башнями Кремля.