История науки и техники. Материалы и технологии Часть 2

Коллективу проектировщиков во главе с Н.В. Никитиным вручена в 1970 г. Ленинская премия; участникам строительства - государственная.

Высота сооружения составляет 540 м, но при этом фунда­ мент погружен в грунт всего на 4,5 м. Масса башни - 52 тыс. т. Почему она имеет такую высоту, а не больше и не меньше? Раньше вокруг Москвы стояло 14 ретрансляторов. Башня взяла на себя их функции, и охватывает своим прямым вещанием территорию радиусом 120 км, в зоне которой расположено большинство подмосковных городов. В абсолютно ясную пого­ ду со смотровой площадки Останкинской башни, находящейся на высоте 337 м, хорошо видны окрестности в пределах 50 км, но такие дни на московской земле бывают редко.

Когда обсуждался проект строительства Останкинской башни, было высказано предложение, что для престижа СССР

ее высота должна быть не менее одного километра. Николай Никитин разработал и такой проект. Кстати, к русскому инже­ неру обращались даже из Японии с предложением построить четырехкилометровую башню. Но он отказался, поскольку счи­ тал, что она была бы малофункциональной из-за разреженного воздуха на верхних этажах. К тому же, по мнению специали­ стов, учитывая свойства строительного материала, реально можно возвести сооружение высотою не более 2,5 км.

Останкинская башня представляет собой пустотелую кони­ ческую форму с сильно развитым основанием. Она способна переносить землетрясение силой 8 баллов. Цилиндрический ствол позволяет большинство помещений передающей станции и инженерные коммуникации разместить внутри башни. По­ этому подходы к ней не загромождены дополнительными со­ оружениями. Такой интенсивной начинки нет ни у одной башни в мире. Полезная площадь на всех сорока четырех этажах баш­ ни составляет 15 тыс. кв. м, а объем помещений - 70 тыс. куб. м. В стволе имеется резерв, позволяющий образовывать допол­ нительные этажи. Диаметр основания - 60 м, высота опоры - почти 400 м. Башню подпирают десять ног, идущих от фунда­ мента до 62-метровой отметки. Служебные помещения опоясы­ вают кольцами цилиндр башни (13 этажей). Фундамент и кони­ ческое основание составляют 2/3 общего веса башни.

Башня возведена из монолитного железобетона до высоты 385 м. Внутри ее ствола по периметру стен сверху вниз натяну­ то 149 стальных канатов с усилием 70 т каждый. Конструкция обеспечивает предотвращение появления трещин от внешнего воздействия сил природы. Нижняя часть башни рассчитана на воздействие ветра, имеющего максимальную скорость 24 м в сек. Самая же верхняя выдерживает порывы до 44 м в сек., но при этом может отклоняться на 12 м от вертикальной оси. Во время ураганов в 1968 и в 1973 г. максимальные отклонения достигали 4,5 м.

Башня «танцует» под действием не только ветра, но и солн­ ца. Бетон с солнечной стороны расширяется, а с теневой остает­ ся неизменным. Со временем конструкция искривляется. Спе­ циальная служба периодически выполняет необходимые ре­ монтные работы. Согласно проекту башня должна простоять более ста лет. Но в свое время Николай Никитин высказал мне­ ние, что она пробудет в эксплуатации не менее трех веков. По­ стоянно ведется проверка состояния бетона и деформации. Осе­ дание пока было меньше расчетного.

Строительство уникального сооружения курировал лично член ЦК КПСС Дмитрий Устинов (будущий министр обороны). Использовались только самые высококачественные материалы: цемент, металл. Даже гравий для бетона специально отсортиро­ вывали. Все конструкции делали с большим запасом прочности и собирали с ювелирной точностью.

Все помещения башни оборудованы системами отопления, вентиляции, водоснабжения и канализации. Для отделки ин­ терьеров, оборудования и мебели применялись только несго­ раемые материалы: гранит, мрамор, анодированный профиль­ ный алюминий, штампованный металл, нержавеющая сталь, че­ канная медь, ковровые ткани из чистой шерсти.

Для сооружения бетонного ствола башни применялось уни­ кальное самоподъемное устройство. Трехэтажное монтажное кольцо, похожее на дом и массою почти 300 т, с помощью спе­ циальных лап держалось на уровне верхней кромки башенного ствола. Внутри него сооружалась опалубка, заполнялась бето­ ном, подаваемым снизу грузовым лифтом. После того как оче­ редная кольцевая секция бетонного корпуса была готова, агре262

гат перемещался на ее верхушку для выполнения следующего цикла. Средняя скорость была равна 74 см в сутки. 148-метровая металлическая верхушка примерно по такой же технологии собиралась наверху из 18 отдельных фрагментов. При строительстве в качестве отвеса применялся лазерный луч, который светился внутри полой конструкции как нить.

В башне есть четыре пассажирских лифта грузоподъемно­ стью 1000 кг каждый и пять служебных лифтов. Лифты немец­ кого производства на момент строительства считались самыми надежными.

Весь технический персонал, работающий на высоте, посто­ янно проходит специальный медицинский осмотр, после кото­ рого выдается документ на право работать на высоте. Основные требования, предъявляемые комиссией, следующие: не бояться высоты, иметь здоровое сердце, нервы, хорошие слух и зрение.

Специальный лифт обслуж ивает рест оран «Седьмое не­ бо», располож енный на высоте более 330 м. Это очень попу­ лярное у москвичей и гост ей столицы мест о. Ресторан имеет три зала, располож енные на трех этаж ах - бронзовый, сереб­

ряный и золотой, каж дый из которых рассчитан на 80 посе­

тителей. Кольцевая часть пола, где установлены столики,

11 телевизионных и 12 стереофонических радиопрограмм Она поддерживает связь через международные системы с телецен­ трами других стран, с ее помощью организована работа сотовой связи. В течение 1992-1998 гг. количество транслируемых про­ грамм увеличилось. На башне было установлено около 20 до­ полнительных объектов связи. Для реализации этих мероприя­ тий на башне были сделаны значительные перестройки. Для обеспечения роста электропотребления в 1982 г. проведена полная реконструкция системы внешнего электроснабжения.

На башне установлена центральная метеорологическая станция. Ее специальные приборы принимают сигналы о со­ стоянии воздушной среды.

Гидротехника обслуживает многообразные и важные от­ расли водного хозяйства: гидроэнергетику, т.е. использование водной энергии; водно-земельную мелиорацию (орошениеирригация, обводнение, осушение, борьба с наводнениями, ов­ рагами и т.д.), устройство и улучшение водных (судоходных) путей; водоснабжение крупных населённых и промышленных центров, рыбоводство.

Гидротехника как наука использует в своём развитии, опи­ раясь на практику, данные многих наук, в частности, математи­ ки, геодезии, геологии, строительных материалов, оснований и фундаментов, сопротивления материалов, строительной меха­ ники, теории упругости, гидравлики, гидрологии и т. п. Однако на этом взаимосвязь между гидротехникой и другими науками не заканчивается. В своем развитии гидротехника способствует развитию и других отраслей знаний. Можно, например, указать, что постройка гидроэлектростанций и каналов, орошение, об­ воднение и освоение огромных площадей земель сделали необ­ ходимым производить исследования не только в указанных выше отраслях знаний, но и в области географии, химии, физи­ ки, ботаники, биологии, зоологии, экологии.

Древний Вавилон был славен своими каналами, Рим - акве­ дуками, Франция Людовика XIV поражала воображение совре­ менников водоснабжением в Марли и фонтанами Версаля. Анг­ лия приобрела некогда известность своим санитарно­ техническим законодательством. Водопровод в Марли считался чудом конца XVII в. Прославленные водостоки Парижа пред­ ставляли сеть подземных сооружений большого сечения.

Древние цивилизации возникли в районах с жарким клима­ том. Их существование зависело от воды, необходимой для земледелия и животноводства. От засухи или наводнений поги­ бали целые государства, например аккадская империи в Месо­ потамии.

Вода исчезала...Каналы больше не заполнялись ж ивитель­ ной влагой, казалось, она уходила обратно в реку. Д ож ди всегда были редкост ью, но т акого не было много лет: ни одной капли не падало на иссушенную растрескавшуюся землю. Все тяжелее

становилось нести кувшины и кож аные ведра с водой, все даль­ ше и дальше от домов уходили поля. И так много лет подряд.

Засуха гнала с севера дикарей аморитов; людей - р а зр у­

шителей со звероподобными повадками, которые не ведали злаковых культур: ни ячменя, ни проса, ни полбы ...Их козы, ов­

цы и ослы погибали от ж аж ды. «Устрашение аморитов» -

каменная стена, протятувшаяся от одной великой реки до дру­ гой на десять дней пути не смогла сдерж ат ь натиска варва­ ров. Надо было уходит ь на юг, спасая женщин-, детей, уцелев­ ший скот и скарб. Наконец старейшины показали путь, и пе­ чальные караваны стали покидать родны е очаги. Но и там, на земле предков, нехватка пищи и воды из-за перенаселенности привела к мятеж ам и падению могущ ественного государст ва

Аккад.

Только несколько столетий спустя цивилизация вернулась из низовий великих рек М есопотамии вверх по течению. Снова появилась сеть каналов с устройст вами для подачи воды на по­ ля. Но власть перешла к аморитам, кот орые возвеличили город Вавилон, а великий правитель Вавилонии Хаммурапи, наследник аморитов, повелел выбить на камне надпись: «Я принес воду и

заставил пустыню цвести».

плотин и изобретателем водоподъемных устройств.

Вплоть до середины XIX в. сохранилась в Египте церемония

браж ение эт ого события относится к четвертому тысячеле­ тию до н.э. «Ф араон Скорпион», названный так потому, что перед ним худож ник поместил изображ ение скорпиона, с м о ­ тыгой в руках гот ов начать прокладку оросительной канавы.

В начале XVIII в. в Петербурге велись интенсивные гидро­ технические работы. Для защиты новой столицы была построе­ на первая русская морская крепость Кронштадт. Ее гидротех­ нические сооружения являются уникальными. В 1703 г. туда 266

стали доставляться по льду из «Вотьской пятины» ящики из бревен диаметром 66 см и длиною 9 м. Ящики высотою в 3 м загружались камнем и опускались на дно. На островах соору­ жались форты с мощной артиллерией. Вражеские корабли мог­ ли проходить к Петербургу мимо фортов на расстоянии писто­ летного выстрела, либо садились на искусственно созданную ящиками мель. В 50-х годах того же века инженер-капитан И. М. Голенищев-Кутузов (отец знаменитого фельдмаршала) про­ ектировал каналы для прохода кораблей и руководил их по­ стройкой. Английский флот дважды пытался пройти эту оборо­ ну - в конце Северной войны и в начале Крымской - и оба раза был вынужден отступить.

В 1715 г. Василий Туволков вместе с Василием Суворовым (отцом генералиссимуса) был направлен во Францию для озна­ комления со строительством каналов, доков, гаваней (Верх. Жиз­ неописание российских адмиралов. 1833. Ч. И). В.Г Туволков впоследствии руководил строительством знаменитых Петер­ гофских фонтанов. Идея строительства принадлежала Петру I. На протяжении 20 км от Ропши до Петродворца тянется систе­ ма водоподводящих сооружений. Ее начали строить в конце 1720 г. после возвращения Туволкова из Франции. Через восемь месяцев, в августе 1721 г., состоялся пробный пуск фонтанов. Вода к ним поступала самотеком из водохранилища у деревни Низино на Ропшинских высотах, расположенного на расстоя­ нии около 20 км от Петергофа и выше его на 21 м.

После основания Петербурга Петр I осознал необходимость создания искусственного водного пути от Волги до Балтийского моря. В 1703 г. началось сооружение Тверецкого канала, во­ шедшего в Вышневолоцкую соединительную систему. С 1710 г. по ней начало происходить движение судов только по направ­ лению к Петербургу, так как пороги затрудняли двухстороннее движение.

10.6.2.Мировые каналы

10.6.2.1.Основные сведения

Снезапамятных времен люди создавали различные каналы

-искусственные прорези в целине суши. Их устройство пресле­ довало различные цели - создание искусственного водного пу­ ти, орошение земель или подведение к населенным пунктам во­ ды для питьевых и промышленных нужд; иногда их строили в военных целях.

Большинство таких каналов служит целям той или другой страны. Некоторые же из них, привлекавшие всегда особенный интерес мировой общественности, имеют свое назначение об­ служивать многие страны, расположенные не только на одном, но и на различных материках земного шара. Эти каналы созда­ ны для улучшения и сокращения путей мировой торговли.

По ним направляются на различных судах мощные потоки грузов; с ними связаны мировая колониальная политика круп­ нейших капиталистических государств, политика экспансии, захвата рынков, закабаления и эксплуатации слабых, неразви­ тых стран, с ними связана ожесточенная конкурентная борьба между капиталистическими державами.

Необходимо отметить, что в области строительства каналов для внутреннего судоходства в Советском Союзе были достиг­ нуты крупные успехи, выполнены грандиозные по объему и по замыслу работы с применением новейших достижений техники,

ипритом в значительно более краткие сроки, чем возводились мировые морские каналы; к числу таких каналов относятся Бе­ ломорско-Балтийский, канал им. Москвы, Волго-Донской канал имени в. И. Ленина.

По своему устройству морские каналы могут быть откры­ тыми, т.е. без напорных сооружений, с зеркалом воды на уровне соединяемых океанов и морей, например Суэцкий и Коринф­ ский, или шлюзованными - в случае, если зеркало воды в них поднято искусственно напорными сооружениями над уровнем океана или моря (Панамский, Манчестерский, Амстердамский каналы). Такое поднятие уровня в соединительном канале ста­ новится необходимым для уменьшения глубины выемки, кото­ рую надо прорыть в полосе суши («водоразделе»), разделяющей

оба моря или океана, для пропуска морских судов определенной осадки. Когда водораздел поднимается на большую высоту, приходится отрывать очень большие объемы грунта, вывоз ко­ торого требует значительных усилий, технических и финансо­ вых средств; для уменьшения этих расходов искусственно под­ нимают в канале зеркало воды с помощью плотин, а для про­ пуска судов сооружаются шлюзы.

При сооружении Панамского канала было вынуто 190 млн. куб. м. грунта. Чтобы лучше понять, насколько значителен этот объем, достаточно себе представить, что весь этот грунт уложен на железнодорожные вагоны-платформы. Получится непрерыв­ ный состав, который лентой может почти три раза обвиться во­ круг земного шара по экватору. Если при этом учесть, что большая часть грунта представляла собой твердую скалу, для извлечения которой необходимо было сначала ее взорвать, за­ тем черпаковыми машинами поднять и погрузить в железнодо­ рожные вагоны и, наконец, отвезти на расстояния иногда до де­ сятков километров на свалку, легко «себе представить размеры затраченного на это труда.

Судоходный шлюз представляет камеру, сооружаемую обычно из бетона или железобетона, закрывающуюся с обоих торцов специальными воротами. Для пропуска судна из верхне­ го бьефа (бьефом называется каждый из двух соединяемых шлюзом водоемов, один из них - верхний, другой - нижний) надо наполнить камеру водой до уровня верхнего бьефа, что осуществляется через водопроводные галереи, устроенные в толще стен камеры. Когда уровень воды в камере сравняется с уровнем верхнего бьефа, верхние ворота открываются, и судно вводится в камеру. Затем ворота закрываются, и воду из камеры по водопроводным галереям в толще стен камеры выпускают самотеком в нижний бьеф, открывая специальные затворы. Уровень воды в камере понижается, а с ним вместе опускается и судно. Когда уровень воды в камере сравняется с уровнем нижнего бьефа, нижние ворота открываются, и судно оказыва­ ется в нижнем бьефе.

Если в это время в нижнем бьефе находится судно, идущее в другом направлении и его надо поднять на верхний бьеф, то оно вводится в камеру шлюза, ворота за ним закрываются, ка-