Мир, который построил Шухов

В 1878 году молодой инженер Владимир Шухов работал в чертежном 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. Объемы добычи черного золота возросли, но при этом нефть добывали ведрами, перевозили в бочках, а делали из нее 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 1878/79 года построили первый в России нефтепровод протяженностью около 10 километров. Он соединил Балаханы и Черный 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 еще 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 оболочки представляли собой изогнутую сетку из перекрещенных 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.

Наиболее востребована изобретенная 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 изобрел 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 Нижегородской области. В своем проекте Шухов дополнительно выгнул обычный арочный свод в продольном направлении. В результате покрытие получилось выгнуто и вдоль, и поперек, что увеличило устойчивость всей конструкции и ее 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. Причем эту конструкцию после Шухова смогли впервые воспроизвести только на рубеже 1940–50-х годов при строительстве Дортон-арены в городе Роли в США.

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 — жесткость, 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 дает башне рухнуть.

Первой гиперболоидной башней была построенная по проекту Шухова водонапорная башня высотой 32 метра, представленная на Нижегородской выставке. Резервуар башни вмещал 10 тысяч ведер 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.