Ажурная башня

Все­рос­сий­ская промыш­лен­ная и художе­ствен­ная выставка, про­хо­дившая в Ниж­нем Новго­роде в 1896 году, стала круп­нейшей доре­во­люци­он­ной выстав­кой в Рос­сии. Она яви­лась демон­страцией научно-тех­ни­че­ского прогресса Рос­сии того времени, а также три­умфом вели­кого рос­сийского инже­нера Вла­ди­мира Григо­рье­вича Шухова.

Вла­ди­мир Григо­рье­вич Шухов родился 16 (28) авгу­ста 1853 года. В 1876 году Шухов с отли­чием окан­чи­вает Импе­ра­тор­ское мос­ков­ское тех­ни­че­ское учи­лище (ныне МГТУ им. Н.Э. Баумана) и полу­чает диплом инже­нера-меха­ника. Вели­кий рос­сийский матема­тик Паф­ну­тий Льво­вич Чебышев пред­лагает моло­дому чело­веку стажи­ро­ваться у него в матема­тике и меха­нике, но Шухов выби­рает путь инже­нера. Он уезжает в Фила­дельфию на Все­мир­ную выставку для изу­че­ния послед­них миро­вых тех­ни­че­ских достиже­ний, а по воз­враще­нии в Рос­сию начи­нает свою инже­нер­ную дея­тель­ность. Но с нау­кой не поры­вает — прак­ти­че­ские задачи он решает на основе глу­бо­ких науч­ных изыс­ка­ний, и в 1929 году В.Г. Шухова изби­рают почет­ным чле­ном Ака­демии наук СССР.

Среди его изоб­ре­те­ний уста­новки для пере­ра­ботки и хра­не­ния нефти, пер­вые неф­тепро­воды, про­ек­ти­ро­ва­ние и стро­и­тельство неф­те­на­лив­ных судов, фор­сунка для горе­ния мазута, промыш­лен­ная реа­ли­за­ция терми­че­ского кре­кинга, паро­вые котлы удоб­ной кон­струкции, раз­ра­ботка и постройка желез­но­до­рож­ных мостов, архи­тек­тур­ных сет­ча­тых кон­струкций и пере­крытий раз­ных типов. Именно пере­крытия и дебар­ка­деры Шухова вен­чают Пуш­кин­ский (Цве­та­ев­ский) музей изоб­ра­зи­тель­ных искусств, ГУМ, Пет­ров­ский пас­саж, Бело­рус­ский вок­зал, Киев­ский вок­зал, Бахме­тьев­ский гараж, а также промыш­лен­ные объекты Перми, Челя­бин­ска, Маг­ни­тогор­ска и многих других горо­дов Сибири и Урала. Но большин­ству из нас этот инже­нер изве­стен по другому сво­ему тво­ре­нию — башне на Шабо­ловке.

На Нижего­род­ской выставке 1896 года пере­крытие цен­траль­ных пави­льо­нов было спро­ек­ти­ро­вано Шухо­вым. А перед глав­ным пави­льо­ном кра­со­ва­лась изящ­ная водо­напор­ная башня высо­той 25,6 метра. Её бак вме­стимо­стью 144 тысячи лит­ров снабжал водой всю тер­ри­то­рию выставки. На баке нахо­ди­лась площадка для обо­зре­ния, на кото­рую можно было под­няться по вин­то­вой лест­нице внутри башни. Пер­вое подоб­ное сооруже­ние было уста­нов­лено Шухо­вым во дворе кон­торы Бари, где он рабо­тал, но именно с этой вто­рой башни, пред­став­лен­ной на выставке, начи­на­ется эра гипер­бо­ло­ид­ных сооруже­ний. Башня была очень кра­сива, и после выставки её купил бога­тый помещик Нечаев-Мальцев, кото­рый уста­но­вил её в своём поме­стье Поли­бино под Липец­ком. Башня стоит там и сегодня.

При­ви­легия (в современ­ных терми­нах — патент) на ажур­ную башню в виде гипер­бо­ло­ида была заяв­лена в том же 1896 году.

При­ви­легiя, выдан­ная 12 Марта 1899 года.

Опи­санiе ажур­ной башни.
Къ при­ви­легiи инже­неръ-меха­ника В. Шухова, въ Москвѣ, заяв­лен­ной 11 Января 1896 года.

Сѣт­ча­тая поверх­ность, обра­зующая башню пред­лага­е­маго устройства, состо­итъ изъ прямыхъ дере­вян­ныхъ брусьевъ, желѣз­ныхъ трубъ и угол­ковъ, опи­рающихся на два кольца, одно изъ коихъ вверху, другое внизу башни; в мѣстахъ пересѣ­ченiя — бру­сья, трубы и уголки скрѣп­ляются между собою. Состав­лен­ная такимъ обра­зомъ сѣтка обра­зу­етъ гипер­бо­ло­идъ вращенiя, по поверх­но­сти кото­раго про­хо­дитъ рядъ гори­зон­таль­ныхъ колецъ. Устро­ен­ная такимъ спо­со­бомъ башня пред­став­ля­етъ собою проч­ную кон­струкцiю, про­ти­водѣйствующую внѣш­нимъ уси­лiямъ при зна­чи­тельно меньшей затратѣ матерiала. Глав­ное при­мѣ­ненiе такой кон­струкцiи пред­ви­дится для водо­напор­ныхъ башенъ и мая­ковъ.

Пред­метъ при­ви­легiи.

Ажур­ная башня, харак­те­ри­зующа­яся тѣмъ, что остовъ ея состо­итъ изъ пересѣ­кающихся между собою прямо­ли­ней­ныхъ дере­вян­ныхъ брусьевъ, или желѣз­ныхъ трубъ, или уголь­ни­ковъ, рас­по­ложен­ныхъ по про­из­во­дящимъ тѣла вращенiя, форму кото­раго имѣетъ башня, склепы­ва­емыхъ между собою въ точ­кахъ пересѣ­ченiя и кромѣ того соеди­нен­ныхъ гори­зон­таль­ными коль­цами.

Гипер­бо­ло­ид­ных — «ажур­ных» — водо­напор­ных башен Шухов спро­ек­ти­ро­вал сотни, они были воз­ве­дены в раз­ных угол­ках Рос­сии. При этом каж­дая башня имела свои инди­ви­ду­аль­ные отли­чия — как необ­хо­димые тех­ни­че­ские, так и художе­ствен­ные — будучи насто­ящим инже­не­ром, Вла­ди­мир Георги­е­вич понимал, что башня должна не только впи­сы­ваться в архи­тек­тур­ный облик города, но и украшать его.

Под Хер­со­ном до сих пор сохра­ни­лись большой и малый маяки гипер­бо­ло­ид­ной кон­струкции. Ещё одно уни­каль­ное гипер­бо­ло­ид­ное сооруже­ние Шухова — четыре опоры высо­той 128 мет­ров для пере­хода линии элек­тропе­ре­дач НИГРЭС через Оку под Ниж­ним Новго­ро­дом. Гипер­бо­ло­ид­ные кон­струкции про­бо­вали исполь­зо­вать даже в каче­стве мачт кораб­лей.

Но самым извест­ным сооруже­нием Вла­ди­мира Григо­рье­вича Шухова явля­ется башня на Шабо­ловке. Исто­рия её постройки начи­на­ется с поста­нов­ле­ния Совета РКО 1919 года о необ­хо­димо­сти уста­новки радио­станции в Москве.

Поста­нов­ле­ние Совета Рабоче-Кре­стьян­ской Обо­роны.

1. Для обезпе­че­ния надеж­ной и посто­ян­ной связи цен­тра Рес­пуб­лики с запад­ными госу­дар­ствами и окра­и­нами Рес­пуб­лики пору­ча­ется Народ­ному Комис­са­ри­ату Почт и Телеграфов уста­но­вить в чрез­вы­чайно сроч­ном порядке в г. Москве радио­станцию, обо­ру­до­ван­ную при­бо­рами и маши­нами наи­бо­лее совершен­ными и обла­дающими мощ­но­стью, доста­точ­ной для выпол­не­ния ука­зан­ной задачи.
2. Всем госу­дар­ствен­ным учре­жде­ниям и орга­ни­за­циям пред­лага­ется ока­зы­вать Народ­ному Комис­са­ри­ату Почт и Телеграфов в выпол­не­нии этой задачи самое дея­тель­ное и энергич­ное содействие по части снабже­ния всеми необ­хо­димыми мате­ри­а­лами, транспорта ж. дорож­ного, вод­ного и гуже­вого и по при­вле­че­нию к этой работе ква­лифици­ро­ван­ных и не ква­лифици­ро­ван­ных рабо­чих, обезпе­чив их про­до­вольствием и жилищем.
3. Рабо­тающих по уста­новке радио­станции счи­тать моби­ли­зо­ван­ными на месте и потому не под­лежащими к при­зыву /неза­ви­симо от воз­раста/ до тех пор пока радио­станция не будет закон­чена.
4. Всем рабо­чим ква­лифици­ро­ван­ным и не ква­лифици­ро­ван­ным, рабо­тающим по уста­новке радио­станции, выда­вать крас­но­армейский паек до тех пор пока радио­станция не будет закон­чена.
5. Для наблю­де­ния за выпол­не­нием этой задачи в крат­чайший срок и пра­виль­но­стью про­из­во­димых работ учре­дить рас­по­ряже­нием Компо­чтеля осо­бую комис­сию из работ­ни­ков Компо­чтеля и пред­ста­ви­те­лей от В.С.Н.Х. Госу­дар­ствен­ного кон­троля и от Радио-секции Про­ле­тар­ского Про­из­вод­ствен­ного Союза Народ­ной связи; чле­нам комис­сии уста­но­вить осо­бое воз­награж­де­ние в пре­де­лах норм преду­смот­рен­ных поста­нов­ле­ни­ями С.Н.К. о совме­сти­тельстве.

Пред­се­да­тель Совета Обо­роны В. Улья­нов /Ленин/
Москва, Кремль,
30-го июля 1919 г.

Вла­ди­мир Григо­рье­вич Шухов раз­ра­ба­ты­вает про­ект гипер­бо­ло­ид­ной башни высо­той 350 мет­ров. Пре­вос­ходя Эйфе­леву башню на 50 мет­ров по высоте, кон­струкция рос­сийского инже­нера поз­во­ляла сде­лать сооруже­ние более проч­ным и в четыре раза более лёг­ким! Однако, поскольку после­ре­во­люци­он­ная страна испыты­вала ост­рый недо­ста­ток железа, коли­че­ства, нуж­ного для постройки башни, — чуть больше двух тысяч тонн — не смогли найти.

Шухов раз­ра­ба­ты­вает новый про­ект Шаб­лов­ской (именно так тогда назы­вался район постройки) радио­башни в рас­чёте на 150-мет­ро­вую высоту.

В Москве 1919 года инфляция, голод, недо­ста­ток металла, тем не менее, подго­товка к постройке башни идёт, хотя и с вынуж­ден­ными пере­ры­вами.

Всю свою твор­че­скую жизнь Вла­ди­мир Григо­рье­вич ведёт записи в рабо­чих тет­ра­дях большого формата, и пер­вая запись, отно­сяща­яся уже именно к постройке башни, сви­де­тельствует: «Сборка кольца башни у осно­ва­ния начата 14 марта 1920 года».

Кроме раз­ра­ботки соб­ственно кон­струкции башни, Вла­ди­мир Григо­рье­вич при­думы­вает уни­каль­ный метод постройки. Кра­нов необ­хо­димой высоты тогда не было, и обычно сооруже­ния стро­и­лись в лесах. Но по теле­скопи­че­скому методу Шухова даже леса были не нужны!

Все секции башни соби­ра­лись на земле. Вна­чале соби­ра­лась пер­вая секция, а потом внутри неё соби­ра­лась вто­рая секция. На верх пер­вой секции и низ вто­рой уста­нав­ли­ва­лись блоки, объеди­нён­ные системой тро­сов. Чтобы подго­то­виться к подъёму сле­дующей тре­тьей секции, верх­ние блоки на вто­рую уста­нав­ли­ва­лись, когда она ещё сто­яла на земле. Стяги­вался её низ — для того чтобы он прошёл через рав­ную ему верх­нюю гор­ло­вину пер­вой секции.

«Подъём вто­рой секции начался 16 апреля 1921 года. 18-го под­нята на 8 м., 19-го — на 16, 20-го — на 24. 21-го в тече­ние дня — на полметра. Секция уста­нов­лена в семь часов вечера 21 апреля 1921 года», — запись из днев­ника Шухова.

Общая идея, при­ме­нявша­яся и к пер­вым двум секциям, — после выхода верх­ней секции над ниж­ней рас­пус­ка­лась стяжка, и начи­на­лось закреп­ле­ние ног — швел­леры, обра­зующие гипер­бо­лоид верх­ней секции, соеди­ня­лись бол­тами с соот­вет­ствующими швел­ле­рами, обра­зующими ниж­нюю секцию.

По такой же схеме под­нима­лась и тре­тья секция. Но при подъёме чет­вёр­той секции про­изошла ава­рия. Из днев­ника В. Г. Шухова: «29 июня 1921 года. При подъёме чет­вер­той секции тре­тья сло­ма­лась. Чет­вёр­тая упала и повре­дила вто­рую и первую в семь часов вечера».

Уни­каль­ная фотография башни после ава­рии сохра­ни­лась в одной из дере­вень Горо­хо­вец­кого района Вла­ди­мир­ской обла­сти. Дело в том, что большин­ство стро­ивших башню вер­хо­ла­зов были именно оттуда. Фотография была най­дена писа­те­лем-кра­е­ве­дом из г. Горо­ховца — Нико­лаем Ива­но­ви­чем Андре­евым.

Нача­лись неиз­беж­ные после такого события засе­да­ния комис­сий. И хотя результа­том ана­лиза стал вывод о том, что кон­струкция без­упречна, а не выдержал нека­че­ствен­ный металл тре­тьей секции, тем не менее, при­го­вор В. Г. Шухову — услов­ный рас­стрел.

И вновь под­бор и поиск мате­ри­ала для постройки башни. Когда работы воз­об­но­ви­лись, для выиг­рыша времени было решено секции на земле стро­ить одно­временно — одна в дру­гой. На фотографии, сде­лан­ной В.Г. Шухо­вым, видно, что внутри пер­вых двух отре­мон­ти­ро­ван­ных секций одно­временно соби­раются тре­тья, чет­вёр­тая и пятая.

24 октября 1921 года на башне всё готово к подъёму тре­тьей секции.

Из днев­ника В. Г. Шухова 1921 года:

27 октября. Подъем тре­тьей секции начался. Холод­ный ветер. Работа идет спо­койно. Шести­уголь­ник пока действует очень хорошо.

28 октября. Подъем про­должа­ется. Секция под­нята на поло­вину вто­рого этажа.

29 октября. Подъем кон­чился […]. После обеда нача­лось закреп­ле­ние. Допол­ни­тель­ные подъемы по 2 и 3 дюйма. При подъеме одной дву­ноги из шести появ­ляются опасно большие уси­лия.
Одна дву­нога потре­бо­вала опус­ка­ния, и натяже­ние кольца было при­бли­зи­тельно равно нулю. Необ­хо­димо при­нять меры для избежа­ния таких деформаций в будущем. Подъем секции также нерав­но­ме­рен. Ука­за­тели недо­ста­точно точны. Рабо­чие и мастера боятся малейших зву­ков.
Секции должны быть исправ­лены на точ­ность их при­лега­ния, и стоят секции всего на трех точ­ках, а не на шести. Для ветра оста­ется только склепка при рас­свер­ли­ва­нии дыр.

30 октября. Снимали дере­вян­ные при­спо­соб­ле­ния.

4 ноября. Постав­лены кольца в тре­тьей секции. Ноги наруж­ные и внут­рен­ние при­креп­лены к коль­цам. Болты достав­лены. Чет­вер­тая секция собрана — 20 ног.

18 ноября. Чет­вер­тую секцию почти закон­чили. Был на башне.

24, 25 ноября. Был на башне. Верх­ние дву­ноги постав­лены, и секция готова к подъему.

28 ноября. Был на башне. Вече­ром нагру­зили низ и при­под­няли на 6 дюймов.

29 ноября. Начался подъем секции. На башне холодно. Мороз 13°.

30 ноября. Подъем про­должа­ется. К вечеру секция под­нята на 40 мет­ров.

1 декабря. Под­няли до верха. Секция вышла за шестое кольцо.

2 декабря. К 12-ти часам секция встала на свое место. В 2 часа под­ня­лись вер­хо­лазы, 12 чело­век, для закреп­ле­ния. Мороз 12 °С.

3 декабря. На рабо­тах про­должают закреп­лять чет­вер­тую секцию.

24 декабря. Пятая секция готова к подъему.

26 декабря. Начало подъема пятой секции. […] Испыта­ние подъема на трех дву­ногах вме­сто шести.

27 декабря. Пятая секция под­нята на поло­вину высоты.

28 декабря. Пятая секция вышла за чет­вер­тую на 10 мет­ров.

29 декабря. По слу­чаю силь­ного снега и ветра подъем пятой секции при­оста­нов­лен. […]
Укреп­ле­ние кольца пер­вой/вто­рой секций, где надо поста­вить 4 заклепки 5/8 дюйм.

30 декабря. В 2 часа дня пятая секция встала на свое место. В 4 часа вер­хо­лазы закрепили шесть ног. 

31 декабря. Закреп­ле­ние пятой секции.

Уже 3 января 1922 года работы по постройке башни про­должаются. А 10 января начи­на­ется сборка шестой секции.

Из днев­ника В. Г. Шухова 1922 года:

6 фев­раля. Испыта­ние подъема на трех ногах вполне благопо­лучно. В 1 час дня начался подъем шестой секции.

7 фев­раля. В 3 часа 30 минут шестая секция под­ня­лась в чет­вер­тую, пройдя три секции в тече­ние 10-ти рабо­чих часов. Подъем идет на 12 футов в тече­ние 12 минут, пере­тяги­ва­ние каната тре­бует 18 минут. Понимаем потерю времени. Надо счи­тать на 1 фут подъема 3 минуты.

8 фев­раля. Шестая секция вышла наверх напо­ло­вину в 3 часа дня.

9 фев­раля. Утром шестая секция уста­нов­лена. Погода тихая, —8 °С. К 4-м часам укреп­лено 8 ног. 
Башня кра­сива, только пятая секция имеет ред­кую сетку.

10 фев­раля. Закреп­лены все 24 ноги шестой секции.

14 фев­раля. Постав­лено кольцо шестой секции, и башня, таким обра­зом, закон­чена. При­ступили к уста­новке вер­хушки с обя­за­тельством окон­чить работу в 10 дней.
Работа по обра­ботке и уста­новке четырех секций и ремонту двух ниж­них секций про­должа­лась пять месяцев. Вся работа про­должа­лась два года. Со дня заклю­че­ния кон­тракта с Элек­тро­свя­зью по постройке башни прошло 2,5 года.

21 фев­раля. Под­нята верх­няя будка, и при­ступ­лено к подъему мачты дере­вян­ной. Дан чер­теж флага.

22 фев­раля. Под­нята дере­вян­ная мачта, при­ступили к уко­си­нам.

23 фев­раля. Под­нята одна уко­сина, с тягой. Начался подъем вто­рой уко­сины.

28 фев­раля. Башня закон­чена, и мачта постав­лена.

14 марта. Пер­вое засе­да­ние комис­сии по при­емке башни Нар­компо­чте­лем.

21 марта. Акт сдачи башни. Ста­тьи в газе­тах «Изве­стия» и «Рабо­чая Москва».

По фотографии башни, сде­лан­ной Вла­ди­ми­ром Григо­рье­ви­чем, можно судить о том, как выгля­дела Москва в районе башни в те времена. Две наи­бо­лее извест­ные фотографии Шухов­ской башни на Шабо­ловке, сде­лан­ные в 1929 году, при­над­лежат клас­сику совет­ского кон­струк­ти­визма в фотографии — Алек­сан­дру Михай­ло­вичу Род­ченко.

19 марта 1922 года опро­бо­вали пере­дат­чик Шабо­лов­ской радио­станции, а в сен­тябре 1922 года с Шабо­ловки про­зву­чала пер­вая радиопе­ре­дача — концерт рус­ской музыки.

Над­стройка башни несколько раз меня­лась под тех­ни­че­ские нужды радио­станций. К самой башне впо­след­ствии было добав­лено несколько стяги­вающих секции колец.

В 1939 году башня обрела возмож­ность пере­да­вать и теле­ви­зи­он­ный сиг­нал, на многие годы став сим­во­лом совет­ского теле­ви­де­ния.

В конце XX века и в наши дни в раз­ных стра­нах появи­лось несколько больших гипер­бо­ло­ид­ных сооруже­ний. Извест­ные ино­стран­ные архи­тек­торы, раз­ра­ба­ты­вавшие их, при­знают тот огром­ный вклад, кото­рый внёс в раз­ра­ботку таких кон­струкций вели­кий рос­сийский инже­нер Вла­ди­мир Григо­рье­вич Шухов.

Лите­ра­тура

Шухова Е. М. Вла­ди­мир Григо­рье­вич Шухов. Пер­вый инже­нер Рос­сии. — М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2003.

Грефе Р., Гаппо­ева М. М., Перчи О. Вла­ди­мир Григо­рье­вич Шухов. Искус­ство кон­струкций. — М. : Мир, 1994.

Архив РАН. Фонд Вла­ди­мира Григо­рье­вича Шухова. № 1508.

Смотри также

Шухов­ские башни // Матема­ти­че­ская состав­ляющая / Ред.-сост. Н. Н. Андреев, С. П. Коно­ва­лов, Н. М. Паню­нин. — Вто­рое изда­ние, расши­рен­ное и допол­нен­ное. — М. : Матема­ти­че­ские этюды, 2019. — С. 88—89, 322—325.

Другие этюды раздела «Кривые и поверхности второго порядка»