Повесть о великом инженере

Счастливая находка, проблеск света во тьме. Обязаны ли своим рождением шуховские конструкции внезапной вспышке вдохновения? Если плодотворная идея сетчатых покрытий всего лишь случайная гостья, заглянувшая к Шухову, то перед нами лишь подтверждение мнения английского поэта-сатирика Сэмюэля Батлера:

Все изобретенья обязаны рожденьем
Не разуму людей, не тонким рассужденьям;
Они дались тому, кто счастлив был:
Он свет на них нечаянно пролил.

Вряд ли сам Шухов нашел бы уместным такое объяснение собственных творческих удач. Прежде всего Владимир Григорьевич, с его отличным знанием английского языка, мог бы заметить, что переводчик несколько обеднил смысл четверостишия. В оригинале говорится не просто о нечаянной находке изобретателя, а об открытии, сделанном «по ошибке или недосмотру». Между тем шуховская идея сетчатых конструкций меньше всего обязана своим рождением ошибке, недосмотру, наконец, простой случайности.

«Изыскание вида такой поверхности,- говорит о сетчатых покрытиях Шухова профессор П. К. Худяков,- явилось у изобретателя результатом самостоятельного математического анализа; в существующих курсах инженерного и строительного искусства бесполезно было бы искать на этот случай каких-либо указаний. Поэтому ясно, что подобные покрытия но могли быть созданы заурядными инженерами и архитекторами, имеющими хотя бы и большую практику по копированию существующих устройств, для этого нужна была особенная, неутомимая пытливость ума самостоятельного инженера, с полным сознанием относящегося к каждой новой работе, которая проходит через его руки… Минимальный вес покрытий Шухова,- подчеркивает далее Худяков,- является сам собой, как неизбежный результат предыдущего изыскания».

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».