Шуховская башня
.docxШу́ховская ба́шня (Ша́боловская ба́шня, Ра́дио-ба́шня) — новаторская для своего времени гиперболоидная конструкция, выполненная в виде несущей стальной сетчатой оболочки. Расположена в Москве на улице Шаболовка. Построена в 1920—1922 годах по проекту В. Г. Шухова.
В настоящее время башня для вещания не используется.
|
Содержание [убрать]
|
История [править]
Проект 350-метровой башниВ. Г. Шухова, 1919
Первый проект башни на Шаболовке был разработан В. Г. Шуховым в 1919 году с расчётной высотой 350 метров. Из-за дефицита металла во время гражданской войны проектная разработка была реализована по второму проекту в виде конструкции высотой 148,3 метра. 14 марта 1920 года началось строительство радиобашни на Шаболовке[1]. Работа по возведению конструкции неоднократно прерывалась из-за отсутствия материалов. После аварии при подъёме 4-й секции башни В. Г. Шухов был приговорён к условному расстрелу с отсрочкой исполнения приговора до завершения строительства[источник не указан 155 дней]. В начале марта1922 года монтаж несущих конструкций был завершен. 19 марта 1922 года началась трансляция радиопередач с уникальной антенной башни.
Сооружение самой большой в России на то время башни вызвало всеобщий восторг.
С установкой двух траверз и флагштока высота Шуховской башни достигла 160 метров[2]. Высота основания над уровнем моря — 131 метр[3].
Регулярные телевизионные трансляции (четыре раза в неделю) через передатчики Шуховской башни начались10 марта 1939 года.[4] В этот день московский телецентр на Шаболовке передал в эфир документальный фильм об открытии XVIII съезда ВКП(б). В дальнейшем передачи велись 4 раза в неделю по 2 часа. Весной 1939 годав Москве передачи принимали более 100 телевизоров ТК-1.[5] Долгие годы изображение Шуховской башни являлось эмблемой советского телевидения и заставкой многих телепередач, включая знаменитый «Голубой огонёк».
О башнях Шухова и Татлина — видео, 2011
Шуховская башня имеет оригинальную изящную сетчатую конструкцию, благодаря чему достигается минимальная ветровая нагрузка, представляющая главную опасность для высоких сооружений. По форме секции башни — это однополостные гиперболоиды вращения, сделанные из прямых балок, упирающихся концами в кольцевые основания. Ажурная стальная конструкция сочетает в себе прочность и легкость: на единицу высоты Шуховской башни израсходовано в три раза меньше металла, чем на единицу высоты Эйфелевой башни в Париже. Проект Шуховской башни высотой 350 метров имел расчетную массу всего лишь 2200 тонн, а Эйфелева башня при высоте 300 метров весит около 7300 тонн.
Круглый конусный корпус башни состоит из 6 секций высотой 25 метров каждая. Нижняя секция установлена на бетонном фундаменте диаметром 40 метров и глубиной 3 метра. Элементы башни скреплены на заклёпках. Строительство башни велось без лесов и подъемных кранов. Верхние секции по очереди собирались внутри нижней и при помощи блоков и лебедок поднимались друг на друга. За свою более чем 80-летнюю историю Шуховская башня служила опорой для антенн крупных радио- и телевизионных станций.
В 1941 году[6] башня подверглась суровому испытанию: Почтовый самолет из Киева в результате неисправности задел толстый трос, который был протянут под углом от вершины башни до земли. Там он был намотан на лебедку, установленную на бетонном основании. Трос остался после строительства башни, висел несколько лет, никому не мешал и никто им не пользовался. Самолет крылом задел трос, лебедку вырвало из земли, башня получила сильный удар, а самолёт, получив серьезные повреждения, упал во дворе жилого дома неподалеку. Проведенная экспертиза показала, что башня достойно выдержала удар и даже не нуждалась в ремонте.[7]
В. Г. Шухов изобрёл способ устройства сетчатых гиперболоидных башен (патент Российской империи № 1896 от 12 марта 1899 г., заявлен 11 января 1896 года). Первая в мире гиперболоидная башня была построена Шуховым на Всероссийской художественно-промышленной выставке в Нижнем Новгороде в 1896 году. Принцип устройства гиперболоидных башен В. Г. Шухов использовал в сотнях сооружений: водонапорных башнях, опорах линий электропередачи, мачтах военных кораблей.
Гиперболоидная башня в порту Кобе, Япония
Гиперболоидные шуховские башни востребованы и в настоящее время. В 1963 году в порту города Кобе в Японии по проекту компании[8] была построена 108-метровая гиперболоидная шуховская башня (Kobe Port Tower[9]). В 1968 году в Чехии по проекту архитектора Карела Хубачека была построена гиперболоидная башня[10] высотой 100 метров. В 2003 году была построена гиперболоидная башня Шухова в Цюрихе[11]. Авторы башни — архитекторы Даниэль Рот и Александр Ком (Daniel Roth, Alexander Kohm). Идеи гиперболоидных конструкций башен Шухова известный архитектор Михаил Посохин предложил[12] использовать при проектировании новых небоскрёбов[13] в деловом центре «Москва-Сити».
600-метровая гиперболоидная сетчатая шуховская башня в 2005—2009 годах построена в Гуанчжоу в Китае компанией ARUP. Она планировалась, как 610-ти метровая, но сократили высоту из-за близ лежащего аэропорта.
Мировое значение Шуховской башни подтверждают экспозиции её макетов на престижных архитектурных выставках Европы последних лет. На выставке «Инженерное искусство» в центре Помпиду в Париже изображение Шуховской башни использовалось как логотип. В каталоге выставки[14] приводится многостраничное описание Шуховской башни. На выставке «Лучшие конструкции и сооружения в архитектуре XX века» в Мюнхене в 2003 году был установлен позолоченный шестиметровый макет Шуховской башни[15]. Конструкции Владимира Григорьевича Шухова подробно описываются во многих европейских книгах по истории архитектуры[16].
Шуховская башня объявлена памятником архитектуры и инженерной мысли, охраняется государством. Шедевру инженерного искусства 19 марта 2012 года исполнилось 90 лет.
Шуховская башня ночью
Башня нуждается в комплексной экспертизе коррозии металлоконструкций и современной системе антикоррозионной защиты, включающей непрерывный электронный контроль текущего состояния. В 2003 году было принято ПостановлениеГосударственной Думы РФ № 4415-III по наследию В. Г. Шухова, в котором, в частности, говорится: «Особенно важным представляется сохранение инженерных сооружений, построенных по проектам В. Г. Шухова в Москве и других городах России, и принятие для этого необходимых мер».
Сейчас Шуховская башня признана международными экспертами одним из высших достижений инженерного искусства. На международной научной конференции «Heritage at Risk. Сохранение архитектуры XX века и Всемирное наследие», прошедшая в апреле 2006 года в Москве с участием более 160 специалистов из 30 стран мира в своей декларации назвала Шуховскую башню в числе семи архитектурных шедевров русского авангарда, рекомендованных на Включение в список Всемирного наследия ЮНЕСКО.[17]
Шуховская башня в Москве никогда не реставрировалась[18]. Попытки придать ей дополнительную прочность с помощью сварных элементов, закреплённых на уголках болтами к шуховской клёпаной несущей сетке-оболочке (см. фото справа)
компетентными международными экспертами признаются как варварство по отношению к уникальной конструкции.[19][20] Во время усиления элементов башни был нарушен основной принцип, заложенный Шуховым при её проектировании — определённая доля подвижности и самокомпенсации по отношению к внешним нагрузкам. Башня не защищается должным образом от коррозии (см. фото справа).
Подвижное основание забетонировано, что нарушает шуховскую кинематическую схему конструкции. Башня располагается на закрытой территории, туристы не имеют возможности подойти к башне.
В настоящее время обсуждается вопрос о реставрации башни в её первозданном виде и идея создания у подножия шедевра архитектуры рекреационно-туристической инфраструктуры, включающей[21] «Шуховский центр науки, культуры и искусства».[22]
13 марта 2009 года премьер-министр РФ Владимир Путин поддержал инициативу главы Министерства связи и массовых коммуникаций Игоря Щеголева о начале реставрационных работ первой телевизионной Шуховской телебашни на Шаболовке.[23]
Работы по реконструкции башни на Шаболовке ориентировочно начнутся летом 2012 года и продлятся около двух лет.
В марте 2002 г. исполняется 80 лет со времени завершения строительства в Москве на Шаболовке металлической антенной башни оригинальной конструкции. Проект ее разработал русский инженер Владимир Григорьевич Шухов. О Шуховской башне и ее авторе опубликовано много статей и книг, в которых отмечается, что В. Г. Шухов был одним из выдающихся конструкторов конца XIX – начала XX столетия. Не случайно его называли русским Леонардо. До настоящего времени легкие металлические конструкции Владимира Григорьевича в виде гиперболоидов вращения для опор высоковольтных линий электропередачи, водонапорных башен, арочных покрытий павильонов Нижегородской выставки, а также перекрытий дебаркадеров Киевского вокзала, зданий ГУМа и многих других являются непревзойденными шедеврами элегантности строительного искусства.
В. Г. Шухов родился в 1853 г. в селе Грайворон Белгородской губернии, в семье чиновника народного просвещения. Позднее семья Шуховых переехала в Харьков, а затем в Петербург, где отец Володи работал в одном из филиалов Петербургского государственного банка. В городе на Неве В. Г. Шухов в 1871 г. окончил с отличием гимназию и в том же году поступил в Москве в Императорское техническое училище – высшее учебное заведение (позднее преобразованное в Высшее техническое училище).
В 1876 г. В. Г. Шухов, окончив училище, получил диплом инженера-механика. Знания, полученные во время учебы, стали прочной базой будущих научных и практических работ Шухова. Молодой инженер Шухов принимает участие в поездке русских специалистов на Всемирную выставку в Филадельфии (США), где он познакомился с многочисленными техническими новинками, в том числе с телефонным аппаратом Белла, механической пишущей машинкой и многими другими замечательными устройствами. Все увиденное как на выставке, так и на заводах и в фирмах США произвело на Шухова неизгладимые впечатление.
В Филадельфии Шухов познакомился с Александром Вениаминовичем Бари, российским предпринимателем, владевшим в Москве фирмой "Строительная контора инженера А. В. Бари". Эта встреча сыграла огромную роль в жизни молодого инженера. В 1878 г. он становится сотрудником фирмы Бари. Огромная творческая энергия, жажда практической деятельности раскрыли талант Шухова с первых же лет его работы над многочисленными проектами.
Не затрагивая всей многогранной и удивительно широкой творческой деятельности В. Г. Шухова, остановимся лишь на истории создания конструкции, строительства и эксплуатации оригинальной металлической антенной башни высотой 150 м, построенной для новой радиостанции в Москве.
Переезд в 1918 г. Советского правительства из Петрограда в Москву несколько нарушил внутренние дальние и международные радиотелеграфные связи – требовалось их срочное восстановление. В июле 1918 г. Совет Народных Комиссаров принимает декрет "О централизации радиотехнического дела Советской республики" – первое программное постановление правительства, которое ознаменовало начало планового радиостроительства в молодой республике.
В ведение Народного комиссариата почт и телеграфов (НКПиТ) передавались все радиотелеграфные станции, соответствующие оборудование, находившееся в складах, и крупные ремонтные мастерские. При наркомате был создан Радиотехнический совет.
В 1919 г. принимается постановление Совета Рабоче-Крестьянской обороны о строительстве в Москве новой радиостанции. Крайняя необходимость ее сооружения была вызвана тем, что построенная в Москве в 1914 г. (в начале войны) Ходынская радиостанция не могла обеспечить передачу постоянно растущих объемов радиограмм из столицы. В постановлении отмечалось: "Для обеспечения надежной и постоянной связи центра республики с зарубежными государствами и окраинами республики поручается НКПиТ установить в чрезвычайно срочном порядке в г. Москве радиостанцию, оборудованную приборами и машинами, наиболее совершенными и обладающими мощностью, достаточной для выполнения указанной задачи".
На тихой пустынной улице Шаболовке, недалеко от Кремля, отвели небольшой земельный участок для строительства радиостанции. Здесь вскоре, в 1919 г. возвели три антенные опоры-мачты с деревянными стволами высотой по 150 м, которые поддерживались многоярусными наклонными стальными оттяжками. В том же году одну из мачт нечаянно задел почтовый самолет, и она рухнула на землю. Было принято решение на месте упавшей мачты построить металлическую свободно стоящую антенную опору-башню без оттяжек. Функции заказчика по организации проектирования, строительства и ввода в эксплуатацию этого объекта были поручены НКПиТ.
Разработка проекта башни возлагалась на Народный комиссариат тяжелой промышленности, в составе которого в то время находилась организация "Стальпроммеханизация-союзстальмост". Один из проектных секторов этой организации в те годы возглавлял В. Г. Шухов.
Под руководством В. Г. Шухова за сравнительно короткий срок был разработан первый вариант металлической башни высотой 350 м – на 50 м превышавшей всемирно известную башню Густава Эйфеля, построенную в 1889 г. на Марсовом поле в Париже в связи с проведением Всемирной промышленной выставки.
В качестве основного несущего каркаса башни В. Г. Шухова предлагалось использовать ранее неоднократно применявшуюся пространственную сетчатую конструкцию в виде гиперболического параболоида. Башня должна была состоять из девяти гиперболических пространственных секций, установленных друг на друге и прочно скрепленных между собой в единую высотную систему. О своем проекте В. Г. Шухов докладывал специалистам НКПиТ. Многие эксперты отмечали оригинальность принятых конструктивных решений башни. Для ее возведения требовалось всего 2500 т металлических прокатных профилей, тогда как на строительство башни Эйфеля было израсходовано 7500 т стальных конструкций.
К сожалению, первоначальные замыслы В. Г. Шухова не удалось реализовать. В тяжелых условиях гражданской войны и империалистической блокады строительство столь высокой башни оказалось трудно выполнимым делом -не хватало металла, средств, а главное времени. В. Г. Шухов вынужден был откорректировать свой проект. Вместо девяти секций осталось только шесть, а высота снизилась до 150 м. На возведение такой башни потребовалось всего 240 т металла, который выделили из резервных запасов военного ведомства.
По заключению экспертов уменьшение высоты башни до 150 м оказалось вполне приемлемым для обеспечения ранее заданной дальности радиопередач. В проект башни быстро внесли необходимые коррективы, не изменив первоначальной концепции и конструктивного замысла автора.
К большому сожалению, первоначальные варианты конструктивных разработок, техническая документация и статические расчеты элементов конструкции, а также рабочие чертежи деталей и узлов этой оригинальной башни не сохранились Тем не менее известно, что фундаментом Шуховской башни служит бетонная монолитная кольцевая плита со средним диаметром в плане 40,5 м. Толщина кольцевых железобетонных стен цоколя фундамента составляет всего лишь 50 см. Несмотря на сравнительно большую высоту сооружения, подошва кольцевого фундамента заглублена в грунт всего на 2,5 м ниже планировочной отметки земли.
На первую нижнюю секцию башни передаются все нагрузки от собственного веса конструкций, возможных гололедных отложений, а также максимальные изгибающие моменты от ветровой нагрузки. Нижние секции имеют более мощные поперечные сечения элементов каркаса. Средний диаметр нижнего опорного кольца равен 40,3 м, а верхний уменьшается до 32,3 м. Наклонные прямолинейные стойки каркаса образованы 48 взаимно пересекающимися парными элементами.
Аналогичное конструктивное решение имеют выше расположенные секции башни. Суммарная высота гиперболического каркаса башни составила. 148,4 м. Она в ту пору стала самым высоким сооружением в стране, выше колокольни Ивана Великого в Кремле, имеющей высоту 80 м, шпилей Петропавловской крепости высотой 100 м и Адмиралтейства высотой 75 м в Петрограде.
Проектировщики разработали не только оригинальные конструктивные решения каркаса башни, но и детально продумали очередность и технологию монтажа всех ее элементов без устройства капитальных лесов. После окончания монтажа конструкций первой нижней секции внутри ее на земле поочередно собирали остальные металлические секции. В итоге вся башня, собранная на земле, как бы напоминала секции сложенной подзорной трубы огромных размеров.
Строительство башни велось комплексной бригадой верхолазов-смельчаков, состоящей всего из 22 человек. Несмотря на принимаемые меры по безопасному производству работ, в июне 1921 г. при подъеме очередной, четвертой, секции произошел перекос пространственного каркаса и металлические конструкции обрушились вниз, повредив смонтированные элементы следующих секций. Во время аварии погибли рабочие, производившие монтаж башни. Но строительство башни было продолжено.
19 марта 1922 г. Шаболовская радиостанция передала свои позывные, которые принимались в отдаленных городах и на окраинах республики, а также многими европейскими радиостанциями.
В 1927 г. Шуховская башня начала работать с установленным на Шаболовке 40-киловаттным радиовещательным передатчиком, созданным Нижегородской радиолабораторией под руководством видного инженера-радиотехника и ученого Михаила Александровича Бонч-Бруевича (1888-1940), впоследствии избранного членом-корреспондентом Академии наук СССР. Станция получила название "Новый Коминтерн". Несколько лет башня использовалась как радиоиспытательная.
С Шуховской башней связаны и первые шаги отечественного электронного телевидения. В 1936 г., когда приступили к созданию Московского телецентра, на ней было решено установить передающую телевизионную антенну. Рядом с башней построили технические здания, смонтировали технологическое оборудование, проложили необходимые кабельные линии к размещенной на самом верху башни передающей турникетной антенне. Для подводки телевизионного фидера к антенне по всей высоте сооружения дополнительно смонтировали металлическую ферму, а на отметках 141,7 м, 144,3 м и 148,4 м башни соорудили три горизонтальные технические площадки для установки технологического оборудования.
В конце 1937 г. с Шуховской башни начались опытные телевизионные передачи, а с марта 1939 г. приступил к регулярной работе Московский телевизионный центр (МТЦ) с разложением изображения на 343 строки.
В 1941 г. в связи с начавшейся Великой Отечественной войной оборудование радиотелевизионной станции было демонтировано и эвакуировано из Москвы.
С приближением немецких войск к столице металлические конструкции башни были заминированы и подготовлены для взрыва. К счастью, этого делать не потребовалось. Спустя три года, когда на Западе еще бушевала война, оборудование телецентра было возвращено в Москву.
Силами организаций Министерства связи, специалистов и многочисленных энтузиастов МТЦ на Шаболовке был восстановлен за короткий срок, и в День радио 7 мая 1945 г. в Москве состоялась первая послевоенная передача Московского телевизионного центра, которая была первой и в Европе.
Для улучшения качества телевизионного вещания в 1945-1946 гг. разрабатывается техническое задание на реконструкцию оборудования МТЦ, обеспечивающую возможность передач по новому стандарту разложения изображения на 625 строк.
Шуховская башня использовалась также и для других радиотехнических целей. Так, в 1949 г. на МТЦ появилась первая в стране передвижная телевизионная станция (ПТС), созданная специалистами МТЦ с частичным применением импортных блоков (ТВ камеры с усилителями, автобус). Для передачи сигналов с места событий, куда выезжала ПТС, использовалась радиорелейная линия (РРЛ), работавшая на волне 3 см. Радиопередающее оборудование ПТС устанавливалось на крыше соответствующего здания, а приемное оборудование – на верхней площадке башни Шухова (примерно на высоте + 150 м). Все оборудование РРЛ (кроме параболических антенн диаметром 1,5 м) изготовили специалисты МТЦ A. M. Варбанский (впоследствии ставший главным инженером МТЦ), Д. Ф. Булле и высококвалифицированный механик И. Ф. Григорьев.
Приемная антенна не имела дистанционного управления направленностью по азимутам. Поэтому для ее ориентации на передающую антенну ПТС на башню поднимался дежурный мачтовик, который ориентировал антенну.
В 1956 г. была разработана отечественная ПТС, в состав которой входило не только телевизионное оборудование, но и РРЛ на волну 12 см. Приемные антенны теперь имели устройства дистанционного управления. Для его осуществления на башне на высоте 125 м были установлены три комплекта приемников, с помощью которых производилась ориентация антенн. Это обеспечило возможность приема сигналов ПТС практически с любого направления.
Для перехода на двухпрограммное телевизионное вещание рядом с Шуховской башней была возведена вторая стальная башня высотой 110 м. Она имела стандартное конструктивное решение того времени. (Аналогичные башни неоднократно применялись на многих объектах в нашей стране.) Эта башня проработала около 30 лет. В октябре 1984 г. ее решили разобрать. Учитывая сложность и стесненность территории вокруг башни, она демонтировалась с помощью вертолета типа МИ-10К (буква "К" означает "кран монтажный").
В июле 1955 г. Совет Министров СССР принял постановление по технической реконструкции МТЦ на базе последних в то время достижений науки и техники в области телевидения.
За время многолетней эксплуатации Шуховской башни на ней неоднократно устанавливалось новое оборудование. При этом не производились детальные расчеты элементов всей системы башни на новые нагрузки – делались лишь выборочные расчеты. В 1947 г. Государственный проектный институт "Проектстальконструкция" обследовал состояние металлических конструкций башни, в том числе выполнил приближенный расчет ее основных элементов. После этого для установки дополнительного оборудования в башню внесли некоторые конструктивные изменения. В 1970-1971 гг. специалисты "ЦНИИПроектстальконструкции" провели более тщательное обследование стальных конструкций башни, выявили существенные дефекты отдельных элементов. Было установлено, что коррозия прокатных профилей достигает 10 % от поперечного сечения, а расчетное сопротивление отдельных деталей находится в пределах 1700 кг/см2, что несколько ниже нормативных значений. В металлическом каркасе башни широко распространена "щелевая" коррозия, особенно в местах стыковки элементов и в труднодоступных для очистки соединениях.
Для дальнейшего развития радиовещания на ультракоротких волнах в 1992 г. на верху Шуховской башни установили дополнительные панели антенн УКВ ЧМ вещания. Все работы по очередной реконструкции и наращиванию высоты башни проводились с помощью вертолета.
Вот уже почти 80 лет металлическая Шуховская башня используется для установки антенн звукового и телевизионного вещания, она остается в строю действующих объектов.
В заключение отметим то, что, к сожалению, не знают многие радиоспециалисты, в том числе читатели журнала "Электросвязь". За разработку проекта оригинальной металлической башни и непосредственное участие в ее строительстве В. Г. Шухов был удостоен звания заслуженного деятеля науки и техники и многих других почетных званий, в том числе Героя труда (1932 г.). Он был почетным членом Академии наук СССР. На 86-м году жизни с В. Г. Шуховым случилась трагедия. От случайной искры на нем внезапно воспламенилась одежда, и он умер от тяжелых ожогов 2 февраля 1939 г. Похоронен В. Г. Шухов в Москве на Новодевичьем кладбище.