Гиперболоид Владимира Шухова

29.05.2023
338

В августе исполняется 170 лет со дня рождения знаменитого инженера и архитектора Владимира Григорьевича Шухова (1853–1939), члена-корреспондента (1928) и почетного члена (1929) Академии наук СССР, лауреата премии имени Ленина (1929), Героя Труда (1928), который украсил Москву знаменитой башней со стальной сетчатой оболочкой, ставшей символом советского радиовещания. 

Максим Борисов

19 марта 1922 года в Москве на Шаболовке было завершено строительство самой высокой в стране 150-метровой башни гиперболоидной конструкции по проекту архитектора и изобретателя Владимира Шухова. В тот же день через установленные на этой башне радиопередатчики началась работа Московской радиотелеграфной станции. Позднее, в 1939 году, с этой башни начали проводить первые в СССР телетрансляции и она подросла до 160 м, оставаясь самым высоким сооружением до постройки в 1967 году Останкинской телебашни.

Решение о строительстве новой радиобашни было принято в 1919 году, спустя год после переноса столицы из Петрограда в Москву и последовавшего затем переезда правительства. 30 июля 1919 года Ленин потребовал «установить в чрезвычайно срочном порядке в г. Москве радиостанцию, оборудованную приборами и машинами наиболее совершенными и обладающими мощностью», достаточной для связи с западными государствами и окраинами республики.

До Шуховской башни уже существовала передающая радиостанция, сооруженная на Ходынском поле силами солдат русской армии всего за сто дней — она работала с 7 декабря 1914 года и дала возможность Генеральному штабу российских войск связываться с союзниками по Антанте — Францией, Великобританией и Италией. Это сооружение позволяло передавать телеграфные сообщения со скоростью 70 слов в минуту и состояло из 11 мачт, 7 из которых были деревянными и имели высоту 100 м, а 3 металлические — 120 м. Эта радиостанция была довольно мощной — одной из мощнейших в Европе, — однако из-за неудачной конструкции две трети ее мощности терялось впустую. Ходынская радиостанция продолжала работать до 1922 года, после чего на ней случился пожар. Через некоторое время она была восстановлена и сравнительно удачно модернизирована, ее тогда переименовали в Октябрьский радиоцентр — он успешно действовал в 1930-е годы. Под Петроградом еще была мощная Царскосельская радиостанция, но во время гражданской войны большевики ее взорвали, предварительно сняв всё оборудование, которое затем было перевезено в железнодорожных вагонах.

Несмотря на всю срочность и ответственность задания по сооружению новой радиобашни, которое было поручено (после проведения соответствующего конкурса) «Строительной конторе» — артели известного архитектора Владимира Шухова, вскоре выяснилось, что ресурсов на это строительство у молодой Советской власти всё же катастрофически не хватает — ни материальных, ни человеческих. Первоначальный проект Шухова подразумевал возведение 350-метровой башни гиперболоидного типа, которая по высоте превзошла бы Эйфелеву башню, а весить при этом она должна была в три раза меньше — 2200 вместо 7300 тонн. Однако и такого количества стали в стране не было, поэтому решили ограничиться башней высотой 148,3 м и массой 240 тонн, состоящей не из 9, а всего из 6 секций. Специалисты подсчитали, что такой высоты достаточно для нужд радиосвязи, и проект был одобрен лично Лениным.

Но даже после принятия этого решения Шухов испытывал изрядные проблемы с получением необходимого количества металла — подчас был вынужден использовать материалы из разобранных конструкций сомнительного качества — с мостов, заводов и т. п., — а также с нуля обучать малоквалифицированных строителей.

«Отечественной металлопромышленности пришлось пережить большие испытания и большой упадок в работе из-за недостатка чугуна, который являлся ее основой… Нехватка прокатного материала порождает дороговизну его, задерживает ход строительных работ и непроизвольно удорожает стоимость металлических конструкций», — писал Шухов в своем дневнике. Постройка башни, которую первоначально планировали закончить уже в середине 1920 года, велась гораздо дольше — с 1920 по 1922 год.

Сама идея ажурной гиперболоидной формы сооружений была внедрена Шуховым в архитектуру еще в конце XIX века — он получил на нее патент Российской империи № 1896 от 12 марта 1899 года, заявленный изобретателем 11 января 1896-го.

Первая башня подобного типа была построена Шуховым в 1896 году для крупнейшей дореволюционной Всероссийской промышленной и художественной выставки в Нижнем Новгороде, затем та башня была куплена фабрикантом и меценатом Юрием Нечаевым-Мальцовым и перенесена в его имение в село Полибино у Куликова поля, где находится и поныне.

Однополостный гиперболоид вращения и гиперболический параболоид — это дважды линейчатые поверхности, т. е. геометрически через любую их точку можно провести две пересекающиеся прямые, целиком принадлежащие этой поверхности. В роли этих прямых, отстоящих друг от друга на примерно равные расстояния, и выступают стальные балки, образующие характерную гиперболическую решетку. Даже если места соединений пересекающихся балок сделать шарнирными, вся эта конструкция всё равно останется жесткой и будет сохранять форму даже при воздействии внешних сил. Решетчатость конструкции помимо удивительной экономии металла обеспечивает также устойчивость под ветровыми нагрузками, поскольку парусность ее сравнительно невелика. И до, и после башни на Шаболовке Шухов проектировал множество сооружений самого разного назначения, основанных на своих «коронных» гиперболоидных конструкциях, — их общее число достигло двух сотен, и это были не только башни, но и сетчатые стальные висячие перекрытия, водонапорные башни, морские маяки, опоры линий электропередач и даже мачты кораблей. По собственному признанию изобретателя, первоначально на эту идею его натолкнул вид плетения ивовых корзин.

* * *

Строительство башни велось необычным и весьма остроумным методом — без строительных лесов и высоких подъемных кранов. Отдельные решетчатые секции высотой 25 м, собираемые прямо внутри башни, протягивались лебедками сквозь предыдущий «гиперболоид», нижний диаметр обруча при этом на время стягивали, а после подъема сквозь установленную секцию вновь расширяли, стыковали с предыдущей секцией и окончательно монтировали.

«Изумительна была красота сборки башни, когда целые секции высотой 25 м и весом до 3000 пудов или траверсы длиной 10 м без единого рабочего наверху неожиданно появлялись на фоне неба в облаках и привлекали внимание жителей Москвы. Башня монтировалась без кранов, без лесов. Целые секции… поднимались за низ свободным верхом», — писал один из участников строительства Александр Галкин2.

Нижнее опорное кольцо крепилось к фундаменту анкерными болтами, а сам бетонный фундамент диаметром 40 м был выкопан и залит бетоном вручную, глубина его составила всего 3 м. Позднее, при реконструкции в 1970-х, этот фундамент укрепили, забетонировав при этом опорные узлы, что усилило коррозию и нарушило замысел архитектора, который изначально имел в виду, что конструкция будет подвижной.

Шуховская радиобашня после аварии, произошедшей во время строительства. «29 июня 1921 года. При подъеме четвертой секции третья сломалась. Четвертая упала и повредила вторую и первую в семь часов вечера» (из дневника В. Г. Шухова)

В процессе сооружения башни случались не только задержки с поставками металла: строители бастовали из-за задержек зарплаты и плохого питания, хотя им и положен был дополнительный паек, работали медленно и вынуждены были подолгу задерживаться на площадке в зимние морозы. В семье же самого Шухова в самом начале строительства случилось две трагедии — от холеры умер его младший сын, а затем мать. Наконец 29 июня 1921 года случилась крупная авария, которая едва не стоила Шухову жизни или, по крайней мере, свободы: при подъеме четвертой гиперболоидной секции оборвался трос и стал обваливаться уже установленный третий ярус. Четвертая секция упала с 75-метровой высоты и повредила при падении заготовки пятой и шестой секций. Шухова после этого немедленно обвинили в саботаже и приговорили к «условному расстрелу» — с отсрочкой приговора до конца строительства.

Причиной многочисленных неприятных инцидентов служило в том числе и очень плохое качество материалов. Так, в отчете об обследовании конструкции в 1937 году говорилось: «Металл Шуховской башни может быть отнесен к сталям Ст-1, Ст-2 и Ст-3. Образцы имеют завышенное содержание вредных примесей: серы или фосфора, а в некоторых образцах — и того, и другого». Для восстановления третьего яруса пришлось использовать всё тот же упавший металл, и так строительство продолжилось. Шестая секция была установлена и закреплена 14 февраля 1922 года, а 28 февраля поверх нее установили мачту, после чего сооружение самой башни закончилось. Обвинения с Шухова были сняты, приговор отменен.

* * *

Немало споров вызвал выбор оборудования3: руководитель Нижегородской радиолаборатории профессор Михаил Бонч-Бруевич, пионер радиоламповой промышленности и будущий членкор АН СССР, предлагал установить сконструированный в его лаборатории ламповый передатчик, однако строители Шаболовской радиостанции первоначально выбрали более ходовую в то время дугу Паульсена (в России, впрочем, и она была новинкой, прежде же устанавливали исключительно искровые радиостанции, каковыми были, собственно, Царскосельская и на Ходынском поле).

19 марта, после установки соответствующего оборудования, с Шуховской башни началась трансляция радиопередач. Первым в эфир вышел концерт русской музыки с участием Надежды Обуховой и Бориса Евлахова. Мощность передатчика на башне составила 100 кВт, стабильная дальность его работы — 10 тыс. км. В то время это превосходило возможности радиостанций Парижа, Нью-Йорка и Берлина. Шуховская башня стала символом возросшей технологической мощи советского государства, у ее подножия со временем вырос аппаратно-студийный комплекс радио- и телецентра. В 1927 году после установки нового радиооборудования и внесения изменений в конструкцию самого верха эта башня стала «Радиобашней Коминтерна». С 1937 года начались экспериментальные трансляции ТВ-передач, а в 1939 году был достроен телецентр на Шаболовке, установлены новые передатчики телевизионного сигнала и состоялась историческая телетрансляция в новом формате документального фильма об открытии XVIII съезда ВКП(б), которую принимала всего сотня телевизоров типа ТК-1.

Во время войны Шуховскую башню после вывоза оборудования заминировали и едва не взорвали в тот момент, когда войска вермахта вплотную подступили к Москве. Однако уже 7 мая 1945 года, перед капитуляцией Германии, с нее первой в Европе возобновились трансляции телепередач.

В 1948 году башня подросла до 160 м и была оборудована для перехода на высокочастотное телевидение. До постройки в 1967 году Останкинской телебашни она оставалась самым высоким сооружением в стране. C 2002 года башня для теле- и радиовещания перестала использоваться, на ней лишь размещались передатчики сотовой связи, однако она считается объектом культурного наследия, шедевром русского архитектурного авангарда, и продолжаются попытки собрать деньги на ее полноценную реставрацию4. К тому же общественность пока успешно блокирует все попытки переноса башни5 на другое место, куда-нибудь типа ВДНХ или Парка Горького.

* * *

Сам Шухов со временем стал важным советским чиновником, но всё это уже гораздо позже радиобашни. Помимо архитектуры, он внес большой вклад в строительство первых российских нефтепроводов и нефтеперерабатывающих заводов в Баку.

В 1927–1929 годах по его проектам строились и более совершенные многосекционные гиперболоидные башни-опоры ЛЭП — по высоте они лишь немногим уступали знаменитой радиобашне: три пары опор высотой соответственно 128, 68 и 20 м возвышались над Окой между Богородском и Дзержинском (под Нижним Новгородом). До настоящего времени сохранилась лишь одна из этих башен, да и то чудом — уже начавшийся было незаконный демонтаж в 2005 году застала иностранная делегация, которая подняла тревогу. Спасенная таким образом гиперболоидная многосекционная опора линии электропередачи высотой 128 м расположена примерно в 12 км от города Дзержинска на левом берегу Оки, за поселком Дачный. Ее близнеца незадолго до этого успели снести на металлолом…

Умер Шухов пенсионером 2 февраля 1939 года, в возрасте 85 лет, — с ним случился несчастный случай. Из-за опрокинутой на себя свечи он получил ожоги более 80% тела и, несмотря на все усилия врачей, скончался на шестой день после этого происшествия. А его старшие дети, служившие когда-то в Белой армии, были после этого репрессированы.

Гиперболоидные конструкции далее использовали многие архитекторы, они остаются востребованными и в настоящее время — только в основном одно-,
а не многосекционные. В 1963 году в Японии в городе Кобе возвели 108-метровую башню Kobe Port Tower характерного вида; в 1968 году в Чехословакии появилась гиперболоидная башня Ještěd высотой 100 м, выполненная по проекту архитектора Карела Губачека, которую архитектурные журналы называют самой известной чешской постройкой XX века. В 2003 году гиперболоидная башня появилась также в Цюрихе, а в 2005–2009 годах в китайском Гуанчжоу к Азиатским играм 2010 года возвели 600-метровую гиперболоидную конструкцию, которая и по сей день остается второй по высоте телебашней в мире. Canton Tower, правда, представляет собой лишь комбинацию внешней решетчатой конструкции и центральной «классической» части.


1 Борисов М. «Башня строилась без кранов, без лесов»: как в Москве появился гиперболоид Шухова. Газета.ru, 19 марта 2022 года.

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

3 Шаболовская радиостанция – 95 лет с начала эфира. УИОР СПб ГУТ.

4 Резник И. Башня преткновения. Газета.ru, 25 апреля 2014 года.

5 Митюшева Н. Берегись переноса башни. Газета.ru, 27 февраля 2014 года.

ИСТОЧНИК: Элементы https://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/436732/Giperboloid_Vladimira_Shukhova


0

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *