Леонид Арнаутов - Повесть о великом инженере
Каким же путем шел Владимир Григорьевич к своей идее сетчатых покрытий? Основной темой большой аналитической работы, которую вел Шухов задолго до открытия Всероссийской выставки, было рациональное проектирование стропил. Расчеты, проведенные уже на первом этане исследований, помогли значительно уменьшить вес металла даже в таких давно известных конструкциях, как фермы Полонсо.
Продолжая искать возможности дальнейшего уменьшения веса материала, затрачиваемого на единицу площади покрытия, Владимир Григорьевич задается вопросом, насколько оправдано традиционное устройство всех общепринятых покрытий, состоящих из четырех рабочих элементов - настила, обрешетки, прогонов и стропильных ферм. Оказывается, условия работы элементов неодинаковы. На долю каждого последующего элемента приходится нагрузка от всех предыдущих. Неизбежно возрастает вес фермы, поскольку она должна полностью нести нагрузку, собираемую настилом, обрешеткой и прогонами.
Такая неравномерность не устраивает Шухова. Он хочет уравнять условия работы элементов покрытия под нагрузкой, помочь проектировщикам в поисках «наивыгоднейшего геометрического расположения всех частей фермы, при котором вес употребленного на устройство фермы материала был бы наименьший». Анализируя стропильную ферму с этих позиций, Владимир Григорьевич приходит к парадоксальному выводу. Он гласит, что наименьший вес будет иметь покрытие, в котором длина панели а, расстояние между фермами е и расстояние между обрешетинами кровли с равны между собой, т. е. а = е = с.
Пусть читатель не волнуется. Мы вовсе не намерены навязывать ему утомительное и трудное путешествие сквозь заросли математических выкладок. Отметим только, что несложная формула, которой Шухов завершает свои расчеты, на первый взгляд могла показаться строителям лишенной практического смысла. С одной стороны, она убеждает проектировщика уменьшить расстояние между фермами. Но, как признает сам Шухов, «с уменьшением расстояния между фермами возрастает приходящееся на единицу площади покрытия количество материала, которое идет на выполнение стыков, а, с другой стороны, с уменьшением длины панели возрастает число раскосов и число связей между узлами ферм». Иными словами, вес фермы возрастает настолько, что она становится совершенно неэкономичной.
Но значит ли это, что формула Шухова привела нас в тупик, что она чревата неустранимыми противоречиями? Нет, именно опираясь на свою формулу, Шухов делает смелый, подлинно новаторский шаг. Он решается отвергнуть ферму как один из основных элементов покрытий, выдвинуть принципиально новый метод их сооружения. «Единственный практически возможный путь для уменьшения размеров а и е в покрытиях,- пишет он,- заключается в применении устройства сетчатых поверхностей, которые, при самых разнообразных условиях в задании, но составленным мною проектам и были построены конторою А. В. Бари на выставке в Нижнем Новгороде. Расчет таких покрытий делается на основании изложенной здесь теории арочных покрытий».
Почему Шухов заканчивает свою книгу «Стропила» этими словами, отчего расстается с читателем, едва лишь подведя его к расчету сетчатых конструкций? Почему он не считает нужным продолжить работу, в предисловии к книге названную профессором Худяковым «лучшим украшением трудов Политехнического общества»?
Вопрос этот занимал, надо полагать, многих почитателей инженерного таланта Владимира Григорьевича. К примеру, доцент Н. Ботвинкин, воздав в «Техническом сборнике и вестнике промышленности» должное новизне и оригинальности сетчатых покрытий инженера-механика Шухова, отметил все же, что теория расчета таких конструкций отсутствует, и даже попытался восполнить этот пробел своей статьей «Расчет висячих крыш».
Выход обещанной Политехническим обществом второй части труда Шухова, содержащей основы расчета его сетчатых покрытий, так и не состоялся. Причину этого вряд ли стоит искать только в непомерной загруженности Владимира Григорьевича, в работе над новыми проектами. Вероятнее всего, воздержаться от публикации продолжения труда Шухова вынуждает должность главного инженера частной технической конторы. Ведь даже книга «Стропила» была, как предупредительно оговорил Худяков, напечатана «с любезного разрешения А. В. Бари». Изобретения Шухова, пусть даже и запатентованные им, по условиям того времени, являлись собственностью фирмы. И владелец ее вовсе не испытывал желания вооружать возможных конкурентов основами расчета оригинальных конструкций, которым должно принадлежать большое будущее.
Просматривая издания девяностых годов прошлого столетия, находишь во многом повторяющие друг друга отзывы о выставочных павильонах, сооруженных по проектам Шухова. «Система Шухова основана на принципе устройства палаток,- сообщает «Технический сборник и вестник промышленности»,- строится железная сетка, которая прямо покрывается кровельным железом». «Павильоны очень оригинальной формы,- находит журнал «Нива»,- имеют вид шатра, у которого крыша не установлена на стропилах, а представляет натянутую висячую сетку. Это новость, шаг вперед в архитектурном деле…» «Своеобразным шатром» называют шуховские покрытия авторы одного из путеводителей по выставке.
Итак, палатка, шатер. В чем же тут дело - во внешнем сходстве? Не только в нем. Ведь шатровые крыши над деревянными и каменными постройками возводились еще в Древней Руси. Обычная двускатная крыша над старой крестьянской избой тоже напоминает своими очертаниями шатер или палатку, хотя и является самой что ни на есть жесткой конструкцией.
Речь, следовательно, идет не о внешнем облике, а о принципе. Покрытия выставочных павильонов строительного и инженерного дела так же, как шатры первобытного человека, сделанные из шкур,- висячие конструкции. Разумеется, это нисколько не умаляет значение идеи, блестяще разработанной и осуществленной Шуховым. Казалось бы, что общего между легким, хлопающим на ветру тентом и стальной конструкцией перекрытия? Общее в том, что основные элементы и подвесного сетчатого покрытия, и древнего как мир шатра работают по преимуществу на самый выгодный в инженерном смысле вид усилия - на растяжение.
То, что принцип висячей конструкции стар как мир, лишь подчеркивает новаторство Шухова. Разве роль Можайского или братьев Райт в истории авиации меркнет от того, что прообраз первых летательных аппаратов тяжелее воздуха - древний воздушный змей? К простейшему решению Шухова ведут остроумные догадки, рожденные долгими поисками, точными расчетами. Он с полным правом мог бы сказать: мои конструкции легки потому, что в них нет праздного металла.
