Плата за тепло инженера Шухова

Об унижении русского инженерного гения

С подачи Министерства связи Россия уничтожает самое известное творение великого русского инженера Владимира Шухова ― ажурную башню на Шаболовке. Унижает русский инженерный гений ― вопреки декларируемому патриотическому подъёму. Специалисты бьют тревогу: в силу конструктивных особенностей легендарное сооружение будет невозможно собрать заново после его демонтажа. Демонтаж, напоминает нам пресса, запланирован министерством в ходе реконструкции подведомственной ему территории и реновации памятника.

Шуховская башня в Москве, единственная из всех инженерных открытий Владимира Григорьевича, стала мировым памятником техники подобно Эйфелевой башне в Париже. Именно Шухов первым придумал использовать форму гиперболоида для создания сетчатых строительных конструкций. В наше время они становятся даже более популярными, чем в ХХ веке.

Мы не вспоминаем инженера Шухова, когда идём мимо котельной или заправляемся на АЗС. Но именно Шухов придумал и как согреть Россию, и как снабдить её топливом. А затем эти изобретения ушли в мир, не принеся их автору особых дивидендов. И они работают!

Итак, именно Владимир Григорьевич Шухов изобрёл…

1. …как правильно сжигать мазут

Самое первое изобретение Шухова ― форсунка для распыления тяжёлых фракций нефти, прежде всего мазута. До 70-х годов XIX века мазут никак не мог конкурировать с керосином, который широко использовался в качестве топлива в осветительных и нагревательных приборах. Не мог конкурировать из-за густой консистенции, а в жидком виде поджечь мазут довольно трудно. В «керосиновую эпоху» мазут, получаемый в процессе перегонки нефти, долгое время считался отходом и сливался в естественные водоёмы и специально вырытые пруды. В 1866 году русский инженер Александр Шпаковский, изобретатель регулируемой дуговой лампы, предложил распылять жидкое топливо с помощью пульверизатора собственной конструкции, который он встроил в паровой котёл. В начале 70-х Шухов, тогда студент Императорского московского технического училища (ныне Московский государственный технический университет имени Баумана), предложил более простое и надёжное решение для распыления мазута ― форсунку.

В конце 70-х брат Альфреда Нобеля Людвиг приобрёл у Шухова патент на производство форсунки и стал оснащать ею паровые двигатели нефтяных танкеров. С этого момента благодаря форсунке Шухова мазут стал широко использоваться как судовое топливо. Не случайно Дмитрий Менделеев, большой «энтузиаст мазута», увековечил изображение форсунки на обложке своей книги «Основы фабрично-заводской промышленности». Он хорошо понимал значение шуховского изобретения. Конструкция форсунки оказалась столь удачной, что с некоторыми модификациями её используют до сих пор. Форсунки в системе впрыска современных автомобильных двигателей ― тоже родственники шуховской форсунки.

2. …как транспортировать нефть по трубам

Форсункой вклад Шухова в мировой прогресс не исчерпывается. Во второй половине 70-х годов молодой Шухов устраивается на работу в Строительную контору инженера А.В. Бари ― одного из подрядчиков нобелевской компании в Баку. В то время производство керосина «Товариществом Братьев Нобель» представляло собой довольно странное, если не сказать мучительное, зрелище. Между районом добычи нефти в Балаханах и Чёрным городом, где нефть перегоняли в специальных кубах, мало чем отличавшихся от самогонных, курсировала бесконечная череда осликов и мулов, запряжённых в бочки, в которых и перевозили полезное ископаемое. К концу 1878 года предприятие Нобелей стало приобретать более современные очертания: Шухов построил для компании первый в мире многокилометровый нефтепровод, впоследствии ещё несколько, а также первый в мире мазутопровод с подогревом. Книгой «Трубопроводы и их применение в нефтяной промышленности» (1895) Шухов заложил теоретические основы гидравлики нефтепроводов. Его формулы для описания процессов протекания нефти, керосина и мазута по трубопроводам используются до сих пор.

3. …как хранить нефтепродукты

К виду стальных цилиндрических резервуаров с нефтью и нефтепродуктами высотой с многоэтажный дом все давно привыкли ― по всему миру таких понастроено сотни тысяч. В некотором смысле они стали символами благополучия экономик, опирающихся на добычу нефти. Между тем это ещё одно изобретение инженера Шухова. Заказчиками выступили всё те же братья Нобель. Они несли большие издержки от потерь нефти (прежде всего из-за пожаров), которая хранилась под открытым небом в специально вырытых прудах. Во всём мире нефть в то время хранили в огромных железных резервуарах прямоугольной формы, поставленных на мощные фундаменты. Шухов предложил и реализовал более дешёвое, надёжное и изящное решение ― лёгкий металлический цилиндр с переменной толщиной стенок (ниже, где давление больше, стенки были толще), поставленный на песочную «подушку». Очень скоро дизайн Шухова стал стандартом: к 1917 году контора Бари построит 20 тысяч таких резервуаров, которые полностью вытеснят прямоугольные. Стандартом он остаётся и до сих пор. Именно в таких хранилищах красноармеец Сухов прятал восемь жен бандита Абдуллы.      

4. …как получать бензин в больших количествах

Топливная форсунка, нефтепровод, цилиндрические резервуары ― лишь прелюдия к одному из главных изобретений Шухова, которым мы, садясь в автомобили, продолжаем пользоваться до сих пор. Ко второй половине XIX века технология переработки нефти в перегонных кубах, работавших по тому же принципу, что и самогонные, перестала обеспечивать промышленные нужды. Она отличалась небольшим выходом керосина, сложностью, нестабильностью и ненадёжностью. А уж о том, чтобы получать из нефти широкий набор других продуктов (топлив, масел, растворителей, ароматических соединений) речь вообще не шла. Совершенствовать простую перегонку можно было до определённого предела, к которому приблизилась так называемая «батарея Нобеля» ― система непрерывной переработки нефти в сообщающихся перегонных кубах, которая была изобретена и сконструирована Шуховым в начале 80-х годов XIX века. «Батарея Нобеля», которую правильнее, конечно, называть «Шуховской», получила широкое распространение и эксплуатировалась во всем мире вплоть до 30-х годов прошлого века. Между тем, понимая, что технология простой перегонки себя исчерпывает, Шухов совместно со своим помощником инженером Гавриловым изобретает установку для ещё более глубокой переработки нефти. В ней использовался совершенно другой принцип ― термический крекинг, при котором более тяжёлые составляющие нефти химически трансформируются в более лёгкие при высоких температуре и давлении. Как выяснилось, и это шуховское изобретение сильно опередило время ― установка позволяла получать из нефти большое количество продуктов, которые в то время просто не были востребованы. Среди них и бензин, который, как когда-то и мазут, нефтезаводчики долгое время просто сливали. Использовать бензин в качестве топлива для светильников и паровых котлов было неудобно и опасно, а бум двигателей внутреннего сгорания был ещё впереди. Собственно, с началом этого бума и вспомнили про крекинг-установку Шухова, которая позволяла получать бензина в 10 раз больше, чем при перегонке. Вспомнили американцы. В 1923 году в Москву приехали представители компании «Синклер Ойл», недовольные бензиновой монополией Рокфеллера, который купил американский патент 1912 года с описанием крекинг-процесса. Инженер Шухов, сравнив свой патент 1891 года с американским, показал, что в последнем нет ничего принципиально нового. А ещё через два года Международный патентный суд в Гааге признал Шухова и Гаврилова изобретателями процесса, который лёг в основу современной схемы термического крекинга. Так что бензин, который мы заливаем в баки своих авто, тоже можно назвать «Шуховским».

5. …как паровым котлом отопить Россию

До возникновения в XX веке системы центрального отопления Россия согревалась теплом от больших паровых котлов, работавших на угле. Впрочем, и после того, как страна покрылась сетью ТЭЦ, небольшие котельные продолжают оставаться частью сельского и городского российского ландшафта, отапливая производства и жилые дома, которые из-за удалённости или по каким-то другим причинам не подключены к теплоцентрали. Постепенно они модернизируются, но и сейчас, войдя внутрь какой-нибудь старой прокопчённой котельной, мы с большой вероятностью обнаружим внутри ещё одно изобретение создателя башни на Шаболовке ― котёл Шухова. Инженер запатентовал конструкцию своего котла в 1896 году. По его словам, источником вдохновения послужил для него русский самовар. Уже к концу XIX века более удобные и надёжные шуховские котлы полностью вытеснили из России некогда популярные американские. Шуховские собирались из стандартизованных деталей (русский инженер в отличие от американцев, которые строили котлы на глазок, сделал необходимые расчёты), были менее аварийными и, главное, их было удобно очищать от накипи ― головной боли всех котельщиков. Шуховские котлы производились в России вплоть до конца 30-х годов, когда и были усовершенствованы ― котёл Шухова-Берлина. А по некоторым данным ― даже до 50-х годов прошлого века. Не будет преувеличением сказать, что инженер Шухов согрел Россию: больше ста лет тепло производится в котлах именно его конструкции.