2 февраля исполнилось 84 года со дня смерти Владимира Шухова. «Ъ-Наука» рассказывает о жизни великого советского инженера и архитектора, которого помнят как создателя первых отечественных нефтепроводов, основоположника промышленной переработки нефти и изобретателя гиперболоидных конструкций.
Владимир Шухов
Фото: Репродукция Фотохроники ТАСС.
Владимир Шухов
Фото: Репродукция Фотохроники ТАСС.
Владимир Шухов родился 28 августа 1853 года в городке Грайворон Курской губернии. Родители были дворянами, правда небогатыми. Отец служил местным городничим, а мать происходила из курских помещиков.
Первые шаги в инженерной науке
Ребенком Владимир проявлял недюжинные успехи в математике. К примеру, в 13 лет, учась в четвертом классе Пятой Санкт-Петербургской гимназии, он вывел собственное доказательство теоремы Пифагора. К числу шуховских изобретений его отнести можно разве что в шутку (вариантов доказательства этой теоремы известно более 400, что объясняется ее элементарностью), однако вся последующая карьера Шухова выглядит логичным продолжением столь неординарных задатков. К слову, оценку за ту работу его учитель — небезызвестный Константин Краевич — снизил, ведь сперва полагалось привести доказательство самого Пифагора, из уважения к предшественнику.
В 1871-м Шухов поступил в Императорское Московское техническое училище (ИМТУ), в 1876-м окончил его с освобождением от защиты диплома и золотой медалью, а уже два года спустя в возрасте 25 лет проектировал и руководил строительством первого отечественного нефтепровода.
Предки «Транснефти»
В 1879 году вышел на проектную мощность 80 тыс. пудов (1310 т/сут.) первый российский нефтепровод диаметром 3 дюйма и длиной 9 км от Балаханского нефтяного месторождения на Апшеронском полуострове до пригорода Баку — Черного города. В том же году здесь же были построены еще три нефтепровода.
Первый нефтепровод Балаханы—Черный город был построен по заказу «Товарищества нефтяного производства братьев Нобель» («БраНобель»). В семейном клане братьев Нобель двое братьев — Людвиг и Роберт — занимались в России нефтяным бизнесом, а третий — Альфред — на родине, в Швеции, получил патент на динамит и наладил его производство.
Второй нефтепровод по тому же маршруту Балаханы—Черный город был немного длиннее (11 км) и строился по заказу компании И. М. Мирзоева. Иван Минаевич Мирзоев (Ованес Минасович Мирзоян) первым в Баку выписал из Америки буровую установку и отказался от менее производительного колодезного способа добычи нефти. Этот нефтепровод Мирзоева работает до сих пор.
Третий нефтепровод Балаханы—Сураханы был построен для обеспечения нефтью перегонного завода «БраНобель» в Сураханах, а через четвертый, от Сураханского фотонафтильного завода «БраНобель» до пристани на Зыхской косе, прокачивался фотонафтиль (светильный керосин), и этот четвертый трубопровод в Баку был первым в мире нефтепродуктопроводом.
Все нефтепроводы строил один подрядчик — бакинское отделение «Строительной конторы инженера А. В. Бари» (ныне ЗАО «Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский и проектный институт строительных металлоконструкций им. Н. П. Мельникова»), а проектировал их и выполнял функции прораба выпускник Императорского технического училища (ныне МВТУ имени Баумана) Владимир Шухов.
Американский знакомый
Пионером строительства нефтепроводов была американская Oil Transport Association, построившая 15 годами раньше первый в мире двухдюймовый нефтепровод 10-километровой длины на нефтепромыслах Ойл-Крик в Пенсильвании. Сначала он доходил только до берега реки Аллегейни (правого притока реки Огайо), где нефтью наполнялись баржи, сплавлявшиеся в Питсбург, а затем, после строительства железной дороги до Питсбурга, был продлен до местной железнодорожной станции.
Американский опыт был положен Шуховым в основу строительства первых российских нефтепроводов. В 1876 году Владимир Шухов получил в ИМТУ диплом инженера-механика и 800 руб. на командировку в США на Филадельфийскую промышленную выставку «для подготовки к профессорскому званию». В Филадельфии он познакомился с вольнослушателем Массачусетского технологического института Александром Бари, который был отправлен в США Людвигом Нобелем, получил американское гражданство и собирался открыть на исторической родине контору по строительству инфраструктуры нефтяных промыслов, то есть аффилированный, как сейчас говорят, с братьями Нобель бизнес.
По возвращении домой с профессорским званием у Шухова не сложилось, он заболел туберкулезом и смог устроиться только в чертежное бюро Варшавско-Венской железной дороги. Предложение Бари, который разыскал в Петербурге своего филадельфийского знакомого, принять на себя руководство бакинским отделением «Строительной конторы инженера А. В. Бари» совпадало с рекомендациями врачей переселиться в теплый климат. У Шухова появилась возможность подлечиться (он выздоровел) и использовать свой американский опыт (это удалось лишь частично).
Made in Baku
Шухов был вынужден придерживаться главного принципа бизнеса его работодателя Бари: предлагать более низкую цену, чем конкуренты, чтобы наверняка выиграть подряд, но строить надежно, чтобы не растерять клиентуру. Поневоле приходилось примирять внутреннее противоречие этого принципа, проявляя максимум изобретательности, и если дешевого способа не существовало, то придумывать его.
Собираясь строить нефтепроводы в Баку, Людвиг Нобель разыскал в Шотландии чугунолитейный завод, который снабжал чугунными трубами пенсильванских нефтедобытчиков, и рекомендовал его Бари, но Шухов исходно спроектировал свои нефтепроводы из железных труб. Они просто лежали на земле, следуя рельефу местности (в целях экономии на земляных работах), чего с чугунными трубами не получилось бы.
Вдоль нефтепровода круглосуточно патрулировали вооруженные казачьи разъезды. Конкуренты братьев Нобель еще на стадии строительства первого нефтепровода объяснили местным бондарям и арбакешам, которые возили на своих арбах деревянные бочки с нефтью от скважин в Черный город, что будет с их индивидуальным предпринимательством, когда трубопровод войдет в строй.
Стыки труб соединялись муфтами американского образца с конической нарезкой, сварка труб встык, как и бесшовные трубы, появится только десять лет спустя. Паровые насосы, прокачивающие нефть, тоже были американские — систем Уортингтона и Блэка. Но оптимальный диаметр труб, температуру прокачиваемой нефти на входе в трубопровод и мощность насосов пришлось рассчитать заново из-за большей вязкости бакинской нефти по сравнению с пенсильванской.
Нефтепроводная наука
Итоги своих теоретических расчетов Шухов обобщил в работе «Трубопроводы и применение их в нефтяной промышленности», вышедшей в 1881 году. Книга стала настольной для первого поколения строителей российских нефтепроводов. По ней они определяли зависимость между расходом нефти и нефтепродуктов и их вязкостью, рассчитывали падение напора от диаметра трубы, толщины ее стенок, скорости движения жидкости, а графоаналитический метод расчета расположения промежуточных насосных станций применяется до сих пор. По сути, Шуховым был заложен теоретический фундамент современной нефтяной гидравлики.
Параллельно строительству первых нефтепроводов компания «БраНобель» построила 130 цилиндрических стальных резервуаров по проекту Шухова. Склепанный из стальных листов, каждый такой резервуар вмещал 300 тыс. пудов нефти, и если бы его строили на твердом фундаменте, то под весом почти 5 тыс. тонн нефти его расперло бы изнутри и срезало бы заклепки. Шухов ставил свои нефтехранилища на песчаную подушку. Под давлением содержимого дно цилиндров прогибалось, и они, хотя этого не было видно со стороны, приближались по форме к яйцу. Заклепки держались. Более идеальной формы хранилища для жидкости — при максимуме прочности и минимуме материала, потраченного на оболочку,— чем яйцо, в природе нет.
Через 20 лет после запуска первых нефтепроводов их общая протяженность в районе Баку составила 320 км, и арбакеши на осликах ушли в прошлое. К 1914 году общая протяженность нефте- и продуктопроводов в России достигла 1279 км, из которых 1085 км приходилось на два магистральных трубопровода: Баку—Батуми и Грозный—Петровск (Махачкала). В США к тому времени нефть и ее продукты прокачивались уже по 15 тыс. км трубопроводов, в том числе 7 тыс. км магистральных.
Шухов периодически об этом отставании и писал, и говорил с трибун: и когда еще сам строил нефтепроводы, и когда полностью переключился на свой новый конек — архитектуру гиперболоидных конструкций.
Гиперболоиды инженера Шухова
В 1896 году в Нижнем Новгороде была торжественно открыта не просто очередная ярмарка, а XVI Всероссийская промышленная и художественная выставка, самая большая за всю дореволюционную историю всероссийских смотров промышленных достижений. А ее визитной карточкой стали сетчатые гиперболоидные конструкции инженера Владимира Шухова, изобретенные им в 1890-х и запатентованные им же в январе того же 1896 года.
На Нижегородской ярмарке 1896 года Шухов построил несколько павильонов и водонапорную башню из решетчатых металлических конструкций, которые произвели на посетителей большое впечатление своей воздушностью. Поддерживали решетчатые параболические застекленные своды павильонов такие же решетчатые опоры в форме гиперболоидов вращения (трехмерная фигура, которая получается, если вращать гиперболическую кривую вокруг оси координат, или, проще говоря, похожая на шахматные фигуры пешки, слона и ладьи).
Вскоре такие перекрытия появились в Москве на крышах ресторана «Метрополь», Главпочтамта, магазина Мюра и Мерилиза (впоследствии ЦУМ), Верхних торговых рядов на Красной площади (ГУМ), дебаркадера Брянского (ныне Киевского) вокзала и в других городах империи. В 1907 году гиперболоидные мачты появились на новых российских броненосцах, а в 1910-м — на американских линкорах, тогда чем выше и прочнее в бою были мачты, тем дальше и надежнее была радиосвязь.
Знаменитая Шуховская телебашня на Шаболовке, построенная в 1919–1922 годах по постановлению за подписью самого Владимира Ленина, с инженерной точки зрения была до крайности упрощенная и увеличенная в пять раз копия водонапорной башни с Нижегородской ярмарки 1896 года. Очередная ее секция склепывалась на земле и ручными лебедками протаскивалась через верхнее кольцо предыдущей, свинчивалась с ней болтами — и так пять раз (в телебашне шесть секций).
После революции Владимир Шухов ничего принципиально нового уже не создал, но его сетчатые гиперболоидные конструкции с высокой прочностью, ветроустойчивостью и малой материалоемкостью разошлись по всему миру в виде маяков, телебашен, опорных конструкций зданий и мостов.
Технологическое первенство
В 1930-е Шухов ушел на покой Героем Труда, лауреатом Ленинской премии и почетным академиком АН СССР. Его последней крупной заслугой можно назвать постройку по его проекту завода «Советский крекинг» в Баку. Он открылся в 1932-м и стал первым отечественным промышленным предприятием крекинга нефти, то есть ее переработки с целью получения бензина и других ценных продуктов.
Вообще говоря, Шухов разработал и запатентовал эту технологию еще в 1891 году. Изобретение представляло собой непрерывно действующую трубчатую установку термического крекинга, состоявшую из печи со змеевиковыми нагревателями, испарителя и ректификационных колонн. 41 год потребовался для того, чтобы реализовать лабораторный образец в промышленных масштабах. Первая же в мире промышленная установка крекинга заработала в США раньше, чем у нас,— в 1918-м. Однако когда в 1923-м американцы из Sinclair Oil прибыли для обмена опытом в Москву, оказалось, что их патенты, датировавшиеся 1912–1916 годами, целиком повторяют более ранний шуховский.
Невычищаемый патриотизм
2 февраля 1939 года Шухов скончался на 86-м году жизни в больнице, где хирурги пытались спасти его после несчастного случая: опрокинув на себя свечу, он получил тяжелые ожоги. Последние годы жизни великого инженера прошли в тревогах за близких и борьбе с необоснованными обвинениями: на конец 1930-х пришелся разгар политических и социальных чисток, яркого элемента раннесоветской репрессивной политики.
После 1917 года видные работодатели из Европы и США не раз предлагали Шухову покинуть родину, однако он их неизменно отклонял, одно за другим. Более того, незадолго до смерти все права на свои изобретения и все гонорары он передал советскому государству, хотя мог бы и завещать их своим четверым детям (пятый сын, Владимир, умер в юношестве от холеры). В 1919-м Шухов писал в своем дневнике: «Мы должны работать независимо от политики. Башни, котлы, стропила нужны, и мы будем нужны».