Владимир Григорьевич Шухов | ТМ 1939-05

А. АНГАРСКИЙ

Когда поезд приближается к Москве и глаз начинает смутно различать отдельные строения, часто приковывает внимание стройно вздымающаяся ввысь ажурная радиобашня на Шаболовке. К ней привык глаз каждого москвича. Но немногие знают, что это лёгкое и изящное сооружение построено одним из самых выдающихся русских инженеров. С именем этого замечательного человека — Владимира Григорьевича Шухова — связан целый ряд крупнейших изобретений, научных работ и инженерных сооружений. Лишь несколько месяцев назад — 2 февраля 1939 г. — оборвалась большая и плодотворная жизнь Владимира Григорьевича Шухова, чья смелая инженерная мысль на протяжении более полустолетия не раз опережала свою эпоху.

Деталь сетчатой башни на Шаболовке (Москва).

*

Владимир Григорьевич Шухов родился в 1853 г. в городке Грайвороне бывшей Курской губернии. Раннее детство он провёл в деревне, а затем поступил в одну из петербургских гимназий. Инженерное образование Шухов получил в Московском высшем техническом училище. Здесь он учился у ряда выдающихся русских профессоров и проявил исключительные способности в области математики и механики.

Окончив с отличием Техническое училище в 1876 г., молодой, двадцатитрехлетний инженер-механик получил командировку в Америку для усовершенствования.

Год пребывания в Америке, несомненно, имел очень большое значение для всей дальнейшей деятельности Шухова. Обстоятельное и вдумчивое ознакомление с передовой американской техникой, ничего похожего на которую он не мог видеть не только в России той эпохи, но и в Западной Европе, наложило свой отпечаток на взгляды и вкусы Шухова.

Вскоре после возвращения из Америки В. Г. Шухову пришлось выдержать своеобразное «испытание». В Петербурге он близко познакомился с знаменитым русским математиком академиком Чебышёвым. Чебышёва поразили исключительные способности нового знакомого, его блестящее знание математики и механики. Это было не просто хорошее знание предмета, а нечто значительно большее: у молодого инженера была целая система математического мышления.

Знаменитый математик рисовал перед Шуховым соблазнительные картины академической работы в области чистой математики и аналитической механики. Но Шухов отклонил это предложение и твёрдо стал на путь практической инженерной деятельности.

В 1878 г. Шухов поступает главным инженером в «Строительную контору инженера А. В. Бари». Это очень небольшое в то время предприятие, возникшее почти без средств, превратилось благодаря техническому гению Шухова в одну из самых мощных и передовых производственных организаций старой России. С этим предприятием, ставшим после Октябрьской революции «Государственной строительной конторой», связаны многие годы инженерной деятельности В. Г. Шухова.

Основой всего предприятия энергичного дельца Бари служили работы Шухова. «Строительная контора инженера А. В. Бари» была по существу «Конторой для эксплуатации идей и изобретений инженера В. Г. Шухова».

*

Колониальная окраина царской России — Баку. Семидесятые годы. На Апшеронском полуострове рождается русская нефтяная промышленность. Техника нефтяного дела переживает свои детские годы.

Богатства земли неимоверны. С поразительной лёгкостью земля отдаёт огромные количества нефти. Её добывают из колодцев (так же, как и сто, и двести, и пятьсот лет назад) при помощи первых примитивных буровых скважин, вычерпывая нефть длинным узким ведром — желонкой. Хранят добытую нефть в вырытых в земле ямах; добрая доля её при этом, пропитывая почву, уходит обратно в землю. Перевозят нефть в бочках на допотопных двухколёсных телегах — арбах — или даже в бурдюках, навьюченных на спину осла или лошади. Медленно и неторопливо начинают строить железную дорогу с нефтяных промыслов на заводы. Кое-кто поговаривает о нефтепроводах, но все смеются над этой дикой идеей перекачивать нефть по трубам. Из трех пудов нефти получают пуд скверного керосина, а два пуда выбрасывают, как бесполезный балласт.

Со всей этой косностью и отсталостью вёл долгую и упорную борьбу один из величайших русских учёных. Здесь работал и пытался осуществлять свои замечательные идеи Дмитрий Иванович Менделеев. Сюда же в конце семидесятых годов приехал молодой Шухов, здоровье которого потребовало жизни на юге.

Новая отрасль, с которой столкнулся молодой инженер, была ему совершенно незнакома. В Америке Шухов не был в тех районах, где интенсивно развивалась недавно возникшая нефтяная промышленность. Кто мог знать, что через два года судьба забросит его в Баку!

Но огромный инженерный талант Шухова помогает ему быстро освоиться в незнакомой отрасли техники. И вот рождается ряд блестящих идей, изобретений и сооружений. Добыча, транспорт, перегонка, хранение нефти — все привлекало внимание Шухова. Одни его идеи получили быстрое осуществление, а другие были оценены и реализованы лишь много лет спустя.

Инженерное мышление Шухова не могло мириться с таким способом добычи огромных количеств нефти, как вычерпывайте её вёдрами. Он предложил добывать нефть из скважин при помощи сжатого воздуха. По опущенной в скважину трубе нагнетается

компрессором сжатый воздух; он подхватывает на забое нефть и, устремляясь обратно вверх по кольцевому пространству между трубой и стенками скважин, увлекает нефть на поверхность.

Проект Шухова впоследствии был осуществлён, и способ этот под названием эрлифта, т. е. воздушного подъёмника, получил широчайшее распространение во всем мире.

Для хранения нефти и нефтяных продуктов Шухов предложил и построил первые в России железные резервуары. Это было в то время совершенно новой, не разработанной ещё инженерной задачей. Подобных сооружений никто тогда не строил. Шухов разработал вопрос и теоретически, и практически. Он создал теорию и расчёт металлических резервуаров и их покрытий. После работ Шухова постройка резервуаров стала простым и обыкновенным делом. В последующие годы тысячи и десятки тысяч цилиндрических железных хранилищ возникли по всей стране. Кто не видел их, проезжая по железной дороге мимо нефтяных складов!

Десятки тысяч железных резервуаров с нефтью, бензином, керосином разбросаны по всей стране. На снимке: одно из первых железных хранилищ, выстроенных В. Г. Шуховым.

В 1879 г. В. Г. Шухов проложил один из первых нефтепроводов в Баку. Идея перекачивать нефть по трубам была выдвинута ещё Д. И. Менделеевым, но практическое осуществление её, конструктивное оформление проекта при почти полном отсутствии опыта в этой области было сопряжено с многими трудностями. Столкнувшись с затруднениями в перекачке вязкой нефти, Шухов предложил и впервые в мировой практике осуществил перекачку нефти с подогревом. Предварительный подогрев перекачиваемой жидкости уменьшает её плотность и облегчает протекание по трубам. Впоследствии, лишь много лет спустя, этот способ получил распространение в Соединённых штатах Америки для перекачивания тяжёлых и вязких нефтей.

Почти через полстолетия Шухову пришлось вновь заняться проблемой трубопроводов. В 1924—1927 гг. он принимал активное участие в составлении проекта двух крупнейших нефтепроводов: Баку—Батуми и Грозный—Туапсе.

Подобно тому как строительство первых резервуаров сопровождалось разработкой теории и расчёта, так и постройка нефтепровода вызвала необходимость в серьёзной теоретической работе. В 1884 г. выходит книга В. Г. Шухова «Трубопроводы и применение их в нефтяной промышленности». Работа Шухова была самым ранним исследованием в этой совершенно новой области техники.

Шухов не ограничился рационализацией одного только сухопутного транспорта нефти. Огромное значение для снабжения страны нефтью и керосином имел водный путь — по Каспийскому морю и Волге. Конструкторский гений Шухова не мог мириться с тем, что тысячи и десятки тысяч бочек с нефтью грузили на обыкновенные сухогрузные суда и баржи. Он рассчитал и спроектировал наливные баржи, в которых перевозимый нефтепродукт наливался прямо в специальные трюмы. Принадлежавший «Строительной конторе инженера А. В. Бари» судостроительный завод в Саратове стал выпускать одну за другой огромные железные баржи. Вскоре сперва на Волге, а потом и на других реках и водных путях появились эти металлические гиганты, длина которых иногда достигала 150 метров.

Конструкторский гений Шухова не мог мириться с тем, что тысячи бочек с нефтью и керосином грузили на обыкновенные суда и баржи. Он рассчитал и сконструировал первые наливные баржи — танкеры. На снимке: одна из первых железных баржей перед спуском на воду.

*

Бесполезные остатки после извлечения из нефти керосина были на деле вовсе не такими бесполезными, как это казалось на первый взгляд промышленникам. Эти остатки — мазут — являются превосходным топливом, которое даёт в полтора раза больше тепла, чем лучший каменный уголь, и в три раза больше, чем дрова и торф. Надо было только найти секрет, каким образом сжигать жидкий мазут в паровых котлах и разных промышленных печах.

Одним из первых этот секрет раскрыл В. Г. Шухов. Он предложил распылять или разбрызгивать струю мазута и в таком виде сжигать его в топке. В 1880 г. Шухов сконструировал прибор, который силой паря, вытекающего из узкого отверстия, превращал мазут в мельчайшую пыль. Сейчас при помощи таких приборов — форсунок — во всем мире отапливаются мазутом десятки и сотни тысяч котлов и печей. Форсунка системы Шухова и сегодня считается одной из лучших.

Привлекали внимание Шухова и проблемы перегонки нефти. И, быть может, в этой области он сделал самое гениальное своё изобретение, остававшееся десятилетия неоценённым, но в конце концов разрешившее такую грандиозную проблему, как снабжение автотранспорта топливом.

Основным продуктом перегонки нефти в те времена был керосин. Нефть принесла миру этот новый источник света. Керосиновая лампа завоёвывала весь земной шар, и керосина требовалось все больше и больше. А между тем из трех пудов нефти получался всего только пуд керосина.

И вот в 1890 г. Шухов разрабатывает способ, а затем конструирует и аппарат для перегонки и разложения нефти под значительным давлением и при высокой температуре. Этот способ позволял получать из тяжёлых нефтяных остатков — из двух пудов отбросов — значительные добавочные количества лёгкого керосина. Под действием давления и высокой температуры более сложные молекулы тяжёлых фракций нефти, из которых состоит мазут, расщеплялись на более мелкие и простые молекулы, образующие фракции, из которых состоит керосин.

В наши дни этот процесс получил широчайшее распространение для получения бензина из тяжёлых остатков нефти. Это всем известный крекинг-процесс, вторично родившийся спустя много лет в Америке. Только благодаря ему удаётся снабдить горючим миллионы автомобильных и авиационных моторов.

Чтобы решить проблему крекинга так, как её решил Шухов, нужно было обладать глубоким знанием и пониманием химических процессов. А ведь Шухов не был специалистом-химиком, но в замечательной голове этого выдающегося человека уживались самые разнообразные познания и самые разносторонние творческие интересы.

Идея Шухова была слишком смелой и неожиданной для того времени, и проект его не был осуществлён. Равнодушный к денежным и публичным успехам, изобретатель положил спокойно патент в портфель и занялся другими работами.

Прошло четверть века. Автомобильный двигатель совершал победное шествие по всему миру. Новая мощная индустрия — автомобильная — выпускала новые и новые миллионы машин. Над миром нависла угроза бензинового голода. В Америке армия научных работников ломала голову в поисках метода, который позволил бы извлекать из нефти больше бензина. Но никто из них не знал, что решение этой проблемы уже много лет мирно покоится в портфеле русского инженера В. Г. Шухова.

В 1912 г. американец Бартон взял патент на крекинг-процесс, по существу, ничем почти не отличающийся от патента Шухова. Так русский технический гений на много лет опередил самую передовую в то время техническую страну в мире.

Новый процесс начал быстро распространяться в Америке и постепенно совершенствоваться. Прошло ещё десять лет, и в Москву прибыла комиссия инженеров одной американской фирмы. У комиссии была специальная цель: побеседовать с инженером В. Г. Шуховым о его давнем изобретении, слухи о котором как-то проникли в Америку.

В США давно уже шли судебные тяжбы и патентные споры между отдельными фирмами, разработавшими различные системы крекинга. И вот теперь фирма, пославшая к Шухову своих инженеров, стремилась доказать, что в ряде новых американских патентов отсутствует новизна — основное, что необходимо для права пользования патентом. Комиссия хотела получить теперь подтверждение, что детали различных вновь предложенных аппаратов описаны ещё в патенте Шухова, выданном много раньше. Это привело бы к аннулированию в США патентов ряда фирм, что было на руку их конкурентам.

В результате выяснилось с полной очевидностью, что первый и истинный изобретатель крекинг-процесса — В. Г. Шухов. Так через тридцать лет получило признание одно из самых замечательных, — а может быть, и самое замечательное, — изобретений выдающегося русского инженера.

В 1930 г. В. Г. Шухов совместно с другим известным советским изобретателем М. А. Капелюшниковым спроектировали и построили в Баку крекинг-установку новой системы, дающую бензин исключительно высокого качества.

В 1896 г. в Нижнем Новгороде открылась Всероссийская художественно-промышленная выставка. Молодой русский капитализм демонстрировал здесь все, чем только могли похвастаться его фабрики и заводы. Видное место на выставке занимали экспонаты «Строительной конторы инженера А. В. Бари». Посетители любовались изящными и лёгкими железными перекрытиями. Эти лёгкие конструкции покрывали площадь в несколько десятин. Здесь впервые были показаны так называемые висячие крыши и новый вид сетчатых арочных покрытий. Эти покрытия состояли из угольного, полосового или напоминающего по форме букву Z железа. Сетчатая поверхность не опиралась на стропильные фермы, а покоилась непосредственно на стенах и колоннах зданий.

Лишь через тридцать лет в германской периодической печати появилось описание аналогичных сетчатых покрытий, построенных по патентам немецких фирм.

Здесь же, на выставке, впервые демонстрировалась водонапорная гиперболическая сетчатая башня. Криволинейная боковая поверхность этого лёгкого и изящного сооружения имела форму, называемую однополым гиперболоидом. Конструкция гиперболоида была основана на простом его свойстве, согласно которому он может быть собран из прямолинейных образующих. И действительно, эта своеобразная башня с криволинейной боковой поверхностью была составлена из прямолинейных железных полос. Удобство и простота сборки и конструкции были поразительны.

Башни такого типа получили широкое распространение для самых разнообразных целей: водонапорных резервуаров, маяков, радиомачт, электропередач и др. В 1910 г. в Херсоне был построен маяк в виде клёпаной железной гиперболической башни высотой в 85 метров. В наше, советское время около Дзержинска при пересечении Оки линией высоковольтной электропередачи применён этот же принцип: мачты электропередачи сконструированы в виде гиперболических башен. Свыше ста пятидесяти гиперболоидов выстроены в различных местах Советского Союза. Самая высокая башня этого типа, составленная из ряда насажанных друг на друга гиперболоидов и представляющая собой огромную радиомачту, выстроена в 1921 г. в Москве на Шаболовке. Её высота — 160 метров. Это примерно высота сорокаэтажного дома. Ажурная оболочка гиперболических башен представляет наименьшую возможную поверхность для ветра, который создаёт одну из основных нагрузок в сооружениях большой высоты.

У входа в Херсонский порт стоят две гиперболоидных башни. Это маяки. Высота одного из них — 27 метров, другого — 85 метров.

Гиперболоиды Шухова нашли самое широкое применение для водокачек, маяков, радиомачт, электропередач и др. На снимке: водонапорная башня на 10 тыс. ведер высотой 37 метров.

Так из некоей математической абстракции гиперболоид был превращён в практическую конструктивную форму.

Деловых посетителей выставки на стенде Бари привлекали завоевавшие себе уже известность водотрубные паровые котлы. В этих котлах теоретические требования науки сочетались с простотой конструктивного оформления. При совершенстве теплопередачи эти котлы отличались поразительной простотой сборки, чистки и ремонта. Благодаря этим достоинствам они получили широчайшее распространение во всех отраслях промышленности и народного хозяйства.

На Всероссийской художественно-промышленной выставке в Нижнем Новгороде в 1896 г. демонстрировалась новая система паровых котлов, устройство которых отличалось поразительной простотой.

Первый котёл этого типа был выстроен в 1890 г. В 1895 г. завод фирмы Бари выпустил около двухсот таких котлов. Эти котлы получили распространение и за рубежом. Они имеют широчайшее распространение и в наше время. Московский завод «Парострой» ежегодно выпускает многие сотни усовершенствованных котлов этой системы. В 1932 г. при непосредственном участии их изобретателя котлы эти были переконструированы: клёпаная конструкция была заменена электросварной.

И все эти разнообразнейшие экспонаты фирмы Бари — висячие крыши, сетчатые арочные покрытия, гиперболоидные башни, паровые котлы и ещё многое другое — были обязаны своим появлением на свет творческой изобретательности одного человека — автором всех их был Владимир Григорьевич Шухов.

*

Трудно перечислить даже основные работы Шухова. Плодотворность и разнообразие его творчества были поразительны. Он был лучшим знатоком котлостроения, исключительным специалистом в области теории и практики построения насосов, первейшим мастером металлических конструкций, не говоря уже о его работах в области нефтяного дела и многих других.

В 1896 г. Шухов первый предложил конструкцию экранных котлов. В топках этих котлов устраивается система труб, соединённых с водяным барабаном котла. Эти трубы, воспринимающие теплоту, излучаемую раскалённым топливом и газами, и представляют собой так называемую экранную поверхность. Коэффициент полезного действия таких котлов благодаря устройству экранов выше, чем в других системах.

Применение экранов, однако, не получило тогда широкого распространения, и ещё лет пятнадцать-двадцать назад появление первых экранов в мощных американских водотрубных котлах рекламировалось как последняя новинка. А между тем эта «последняя новинка» была запатентована Шуховым ещё четверть века тому назад.

В 1897 г. выходит книга Шухова «Насосы прямого действия», в которой он разработал теорию компенсации этих насосов, т. е. регулирования их хода. Этим он способствовал распространению насосов прямого действия во всем мире.

В том же 1897 г. выходит работа Шухова «Стропила». В ней изложена теория расчёта рациональных форм стропил и новых сетчатых арочных покрытий, изобретённых Шуховым.

Что только не проектировал, не изобретал и не строил этот замечательный инженер! Он был пионером строительства зданий с железными каркасами. Он выстроил огромное количество самых разнообразных металлических конструкций. Он проектировал и строил мосты, доменные печи, кауперы, газгольдеры, водопроводы, насосы для артезианских колодцев, платформы для тяжёлых шестидюймовых орудий, батопорты (большие плавучие ворота для закрытия входа в док при ремонте судов), вокзальные перекрытия... всего перечислить невозможно.

На строительстве одного из крупнейших мостов, сооруженного по проекту Шухова.

Известная арка Киевского вокзала в Москве, построена по проекту В. Г. Шухова.

Внутренний вид перекрытия перрона на Киевском вокзале.

*

В молодости на В. Г. Шухова произвела большое впечатление работа знаменитого французского инженера профессора Резаля «Трактат по основной механике». Франция первой половины XIX в. была родиной так называемой технической механики. Навье, Клапейрон, Кориолис, Понселе, Комб, Резаль были творцами и классиками этой новой инженерной отрасли науки. Трактат Резаля представлял сводку этих исследований.

В своей инженерной деятельности Шухов продолжал работу этих классиков прикладного знания. Многие их идеи он претворил в жизнь, реализовал на практике. Но он пошёл дальше своих учителей и в ряде областей механики сделал крупный шаг вперёд. К решению технических задач Шухов приступал всегда на основе анализа и механики. Он никогда ничего не делал «на глазок». Все у него всегда было точно рассчитано и проверено. Если он не находил нужного руководящего материала в книжном наследии прошлого, он сейчас же разрабатывал и набрасывал свою теорию вопроса, выводил собственные формулы и давал всестороннее математическое и научное освещение представившейся ему технической задачи. Ряд выведенных Шуховым формул вошёл в технические справочники и курсы.

В своих инженерных работах он постоянно и неразрывно связывал техническое решение задач с экономичностью. Он всегда исходил из положения, что инженер должен строить не только прочно и долговечно, но и дёшево. Шухов не принадлежал к числу тех инженеров, у которых любование голой техникой заслоняет практическую полезность. Выбрать наивыгоднейшие размеры, получить наивыгоднейший вес, наименьшую стоимость, максимальное удобство монтажа и эксплуатации — вот одна из важнейших основных задач инженера. И во всех сооружениях Шухова эта задача решена блестяще.

Интересно, что Шухов — этот академик инженерных знаний — никогда не был профессором, никогда не занимался преподавательской деятельностью. Но и в этой области, к которой он не имел прямого отношения, он сумел принести большую пользу. Долгое время изучение курсов прикладной механики и сопротивления материалов в высшей школе основывалось на одних только абстрактных теоретических выводах, без необходимого разъяснения этих выводов на практических примерах. В 1898 г. известный профессор П. К. Худяков выпустил свой курс сопротивления материалов, в котором впервые было помещено собрание технических задач, помогающих применять теоретические положения на практике.

«Это нововведение, — пишет в предисловии к своему курсу проф. Худяков, — было предпринято мною и осуществлено по мысли и под влиянием моего товарища и дорогого сотрудника инженера-механика Владимира Григорьевича Шухова, который со своей стороны 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 школы».

*

Так на протяжении шестидесяти лет через все отрасли русского инженерного дела, инженерной науки проходит имя Владимира Григорьевича Шухова.

Несмотря «а огромный диапазон тем и задач, которые он разрабатывал, интересы Шухова не ограничивались одними только техническими проблемами. Он интересовался и общественными вопросами. В 1918 г., пользуясь всеобщим уважением коллектива завода «Парострой», он был выбран в коллегию по управлению заводом. В 1933 г. «Парострой» тепло отмечал восьмидесятилетие своего старейшего и ценнейшего работника — В. Г. Шухова. Он неоднократно избирался членом Московского совета, Московского городского и областного исполкома. В 1927 г. он был избран членом ВЦИК. В 1929 г. Академия наук СССР избрала В. Г. Шухова почётным академиком.