Владимир Григорьевич Шухов (1853–1939). Шухов бензин


Деятельность русского инженера Владимира Григорьевича Шухова. Возникновение и развитие процесса термического крекинга

Количество просмотров публикации Деятельность русского инженера Владимира Григорьевича Шухова. Возникновение и развитие процесса термического крекинга - 223

Владимира Григорьевича Шухова называли ʼʼчеловеком-фабрикойʼʼ - настолько разнообразными были его многочисленные изобретения. В 1879 году Владимир Шухов изобрел форсунку. Форсунка, инжектор - механический распылитель жидкости или газа. Используется для распыления топлива (мазута , дизельного топлива , бензина), к примеру в инжекторных системах подачи топлива , осуществляют распыление за счёт высокого давления топлива (несколько атмосфер для бензина и сотни и тысячи атмосфер для дизельного). Новшество запустили в производство на своих заводах братья Нобель, из-за чего за ним закрепилось название ʼʼнобелœевская форсункаʼʼ. Мазут в качестве топлива быстро завоевал признание, всœего за 10–15 лет на нефтяные ʼʼостаткиʼʼ перешли флот и желœезные дороги (ранее использовался уголь).

Нефтепромышленники сократили выработку керосина и в погоне за прибылью предпочитали торговать ʼʼостаткамиʼʼ.

Доходило до того, что к мазуту примешивалась сырая нефть, что делало применение ʼʼостатковʼʼ в виде топлива опасным.

Инженеру В. Г. Шухову принадлежит также изобретение в 1888 ᴦ. дефлегматора, давшего возможность отделять от легких нефтяных паров примешивающиеся к ним более тяжелые пары и получать, таким образом, нефтепродукты определœенного качества.

За свою долгую творческую жизнь В.Шухов, сумел оформить15 патентов, но они не отражают истинных масштабов его деятельности. В их числе был патент на осуществление крекинг-процесса в промышленности.

Крекинг представляет собой перегонку нефти под воздействием высокой температуры и высокого давления. При этом нефть разлагается на фракции - бензин, лигроин, керосин, дизельное топливо и мазут. До 1891 ᴦ. в мире не существовало промышленной установки для перегонки нефти.

В.Г. Шухов впервые смоделировал процесс крекинга в жидкой фазе и воплотил эту идею в жизнь. Согласно патенту Российской империи № 12926 от 27 ноября 1891 ᴦ. в нашей стране была зарегистрирована первая в мире промышленная установка, осуществлявшая непрерывной термический крекинг нефти.

Еще в серединœе 1880-х гᴦ. В.Г. Шухов совместно с инженерами И.И. Елиным и Ф.А. Инчиком получил от фирмы А.В. Бари заказ на проект кубовых перегонных батарей для первичной переработки нефти. Создание кубовой батареи подтолкнуло изобретателя к идее усовершенствования промышленного оборудования, связанного с нефтеперегонкой.

В 1887 ᴦ. В.Г. Шухов изобрел и зарегистрировал собственный аппарат, в котором осуществлялся непрерывный дробный крекинг сырой нефти. В этом аппарате нефть перегонялась через пары дистиллята. Далее В.Г. Шухов воспользовался эффектом дефлегмации (Это явление заключалось в преимущественной конденсации высококипящих компонентов при одновременном охлаждении смеси паров и газов). В 1890-х гᴦ. Шухов получил патенты на дефлегматы для кубовых батарей и на прибор для перегонки нефти под давлением.

В первую очередь эти установки были предназначены для получения дополнительных запасов керосина, который тогда был основным продуктом, получаемым из сырой нефти. В Баку из 1 т добываемой нефти получали около 330 л керосина, остальные две трети составляли так называемые мазуты, которые практически не использовались и сливались в отходы. Установки В.Г. Шухова позволяли извлекать из мазутов более легкий керосин.

Рис. 2.2. Термическое разложение нефти в лабораторных условиях

Крекинг-процесс, появившийся благодаря созданию приборов перегонки нефти, по сути, опередил свое время. Крекинг- установка промышленных размеров не была построена. В начале 1890-х гᴦ. двигатели внутреннего сгорания, работавшие на бензинœе, были редкостью, поскольку бензин считался побочным продуктом. Автомобиль Даймлера - Бенца был еще не опробованным новшеством, а до изобретения самолета братьями Райт оставалось целых десять лет... Словом, об идее крекинга и возможности создания промышленной установки по способу В.Г. Шухова нужнолго забыли. [40]

Между тем автомобили, во множестве появившиеся в начале XX в., требовали огромного количества бензина. В 1912 ᴦ. американский инженер У. Бартон зарегистрировал патент на крекинг-процесс. Его идея был аналогична изобретению В.Г. Шухова, запатентованному на 20 лет раньше. Первенство Бартона начали оспаривать другие изобретатели. Принадлежавшая Дж. Рокфеллеру ʼʼСтандарт-Ойл-компаниʼʼ монополизировала право на производство бензина по патенту У. Бартона и запретила другим (более мелким) компаниям использовать крекинг-процесс.

Международный патентный суд в Гааге, состоявшийся в 1923 ᴦ., признал В.Г. Шухова и С.П. Гаврилова единственными изобретателями термического крекинг-процесса. Признание первенства В.Г. Шухова в разгоревшейся войне патентов представлялось спасительным выходом для поверженных конкурентов Рокфеллера - американской фирмы ʼʼСинклер Ойлʼʼ.

В 1923 ᴦ. комиссия из инженеров-химиков составила делœегацию, которая посœетила Москву, чтобы познакомиться с В.Г. Шуховым и оценить его изобретение. Американцы убедились в том, что проект У. Бартона представляет собой всœего лишь несколько измененный вариант промышленной установки В.Г. Шухова для крекинга нефти. После серии судебных процессов, состоявшихся в США, было подтверждено первенство русского инженера в изобретении крекинг-установки.

ʼʼСинклер Ойлʼʼ предлагала В.Г. Шухову немалые деньги за предоставление права пользоваться его установкой, но он отказался, заявив, что всœе права на изобретение принадлежат его родинœе. Такой оборот дела не устроил американских бизнесменов, поскольку вплоть до 1934 ᴦ. правительство США не признавало СССР как государство. Объединившись, компании Синклера и Рокфеллера вступили в так называемый патентный клуб по использованию крекинг-установки В.Г. Шухова. В Америке началось замалчивание его изобретения.

В 1932 ᴦ. в Баку был пущен в эксплуатацию завод ʼʼСоветский крекингʼʼ. В.Г. Шухову было к тому времени уже 79 лет. Тем не менее он прибыл на торжественное открытие завода, поскольку не мог оставаться в стороне от реализации своего раннего изобретения. В первый месяц работы ʼʼСоветского крекингаʼʼ Шухов внимательно следил за ходом производства. Сегодня крекинг является одной из стадий глубокой переработки нефти.

Впервые в промышленных условиях был реализован крекинг - процесс по способу американского инженера У. Бартона в 1916 году, а к 1920 году в производстве находилось уже более 800 его установок.

На рис 2.3 представлена схема промышленной установки термического крекинга.

Рис.2.3 Схема установки непрерывного термического крекинга

Наиболее благоприятная температура для крекинга - 425 - 475 ОС. При этом если просто нагревать сырую нефть до такой высокой температуры, большая часть ее испарится. Крекинг продуктов в парообразном состоянии был связан с некоторыми трудностями, в связи с этим целью Бартона было не дать черному золоту испаряться. Но как добиться такого состояния, чтобы при нагревании нефть не закипала? Это возможно, в случае если проводить весь процесс под высоким давлением. Известно, что под большим давлением любая жидкость закипает при более высокой, чем при нормальных условиях, температуре, и эта температура тем выше, чем больше давление.

Установка имела следующее устройство. Работающий под давлением котел находился над топкою, снабженной дымогарной трубой. Котел изготавливался из хорошего прочного желœеза с толщиной стенок около 2 см и был тщательно проклепан. Поднимающаяся вверх труба вела к водяному холодильнику, откуда газопровод шел к сборному резервуару. После того как товар крекинга проходил через счетный аппарат для жидкостей, находившаяся на днище этого резервуара труба разветвлялась на две боковые трубки. Каждая боковая трубка снабжалась контрольным краном; одна из них вела к трубе, а другая к трубе.

В начале крекинга котел наполняли мазутом. Благодаря теплу печи содержимое котла медленно нагревалось приблизительно до 130 градусов. При этом из мазута испарялись остатки содержащейся в нем воды. Сгущаясь в холодильнике, вода стекала потом в резервуар, из которого через трубу спускалась в канаву. Одновременно из мазута выходил воздух и другие газы. Οʜᴎ также попадали через холодильник в резервуар и по трубе отводились в нефтепровод. [40]

После того как мазут избавлялся от воды, растворенного в нем воздуха и газов, он был готов к крекингу. Топку усиливали, и температура в котле медленно повышалась до 345 градусов. При этом начиналось испарение легких углеводородов, которые даже в холодильнике оставались в газообразном состоянии. Οʜᴎ попадали в резервуар, а затем через трубу (выходной кран которой был закрыт) в газопровод, трубу и обратно в резервуар. Размещено на реф.рфТак как эти легкие газообразные фракции не находили выхода, давление внутри установки начинало повышаться. Когда оно достигало 5 атм, легкие углеводороды уже не могли улетучиваться из главного котла. Эти сжатые газы поддерживали одинаковое давление в котле, холодильнике и резервуаре. Между тем под влиянием высокой температуры происходил процесс расщепления тяжелых углеводородов, которые превращались в более легкие, то есть в бензин. При температуре порядка 250 градусов они испарялись, попадали в холодильник и здесь конденсировались. Из холодильника бензин перетекал в резервуар и по трубе, а потом поступал в специальные уплотненные котлы. Здесь при пониженном давлении из бензина испарялись растворенные в нем легкие газообразные углеводороды. Эти газы постепенно удалялись из котлов, а полученный сырой бензин сливался в специальные баки.

По мере испарения легких фракций с повышением температуры содержимое в котле становилось всœе более упорным по отношению к теплоте. Работа прерывалась, как только более половины его содержимого превращалось в бензин и проходило через холодильник. (Это количество было легко рассчитать благодаря счетчику жидкости.) После этого соединœение с газопроводом прерывалось, а кран газопровода, соединœенный с компрессором, открывался, и газ медленно улетучивался в компрессор низкого давления (одновременно закрывался нефтепровод, прерывая связь установки с полученным бензином). Топку гасили, и когда содержимое котла остывало, его сливали. Далее котел очищали от коксового налета и приготавливали к следующему запуску.

Метод крекинга, разработанный Бартоном, положил начало новому этапу в нефтеперерабатывающей промышленности. Благодаря ему удалось повысить в несколько раз выход таких ценных нефтепродуктов, как бензин и ароматические углеводороды.

Вскоре было установлено, что исходным сырьем для крекинга могут служить не только тяжелые фракции (солярка или мазут), но и кровь земли. Оказалось также, что крекинг - бензин превосходит по качеству тот, что получен путем обычной перегонки, так как имеет в своем составе такие углеводороды, которые плавно сгорают в цилиндрах двигателя без взрывов (детонации). Двигатель, работающий на таком бензинœе, не стучит и служит дольше.

referatwork.ru

Плата за тепло инженера Шухова

Об унижении русского инженерного гения

9 апреля 2014 Иван Куликов

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.

Владимир Шухов. В рабочем кабинете в "Строительной конторе инженера А.В. Бари", 1903

 

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

Первый российский нефтепровод Балаханы -- Чёрный город конструкции Шухова. // Wikimedia

 

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

Старинный клёпаный резервуар Шухова на жезнодорожной станции города Владимир, 2007 // Wikimedia

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

Крекинг-установка системы Шухова

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

Макет водотрубного горизонтального парового котла системы В.Г.Шухова. Учебная модель, М 1:10. 1930-е гг

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.

www.kultpro.ru

Владимир ШУХОВ: Инженер русской нефти

От редакции

Владимир Григорьевич ШУХОВ принадлежит к той блистательной плеяде отечественных инженеров, чьи изобретения и исследования намного опередили своё время и на десятилетия вперёд изменили  направление развития научно-технического прогресса. Масштаб инженерных достижений В. Г. ШУХОВА сопоставим с вкладами в науку М. В. ЛОМОНОСОВА, Д. И. МЕНДЕЛЕЕВА, И. В. КУРЧАТОВА, С. П. КОРОЛЕВА. Именно эти имена создавали авторитет и обеспечивали мировое признание российской науке. Уже при жизни современники называли В. Г. ШУХОВА российским Эдисоном и «первым инженером Российской империи», а в наше время Владимир Григорьевич включён в список ста выдающихся инженеров всех времён и народов. И даже в таком списке он по праву может занимать первые строки.

Владимир ШУХОВ. Инженер русской нефти

К 160-летию со дня рождения

«Первый нефтепровод, насосы для перекачки нефти, первый трубопровод для транспортировки керосина и резервуары для хранения нефтепродуктов, первые наливные баржи, переработка нефти и создание крекинга – всё это В. Г. ШУХОВ. Мы, по сути, разрабатываем его инженерные идеи, когда сегодня наращиваем добычу, прокладываем трубопроводы, строим танкерный флот, повышаем глубину переработки нефти».

Вагит АЛЕКПЕРОВ, президент нефтяной компании «Лукойл»

Райнер ГРЕФЕ, профессор, доктор, директор Института строительной истории и охраны памятников архитектуры при Университете Инсбрука, Австрия

Владимир Григорьевич ШУХОВ родился 16 (28) августа 1853 года в городке Грайворон Курской губернии.

После окончания петербургской гимназии в 1871 году поступил в Императорское московское техническое училище в Москве, которое отличалось прогрессивной учебной программой и высоким уровнем преподавания, прежде всего в области математики и механики. Кроме того, его особенностью была тесная связь теории с практикой, осуществлявшаяся, помимо прочего, в процессе основательного профессионального обучения в различных технологических мастерских.

В 1876 году ШУХОВ с отличием окончил ИМТУ, получив диплом инженера-механика. Уже тогда он обращал на себя внимание выдающимися способностями. Руководство училища предложило выпускнику принять участие в поездке, целью которой был сбор информации о последних технических достижениях США. ШУХОВ побывал на Всемирной выставке в Филадельфии, где его привели в восторг многочисленные технические новинки. ШУХОВ посетил также машиностроительные заводы в Питтсбурге и изучил организацию американского железнодорожного транспорта.

Вернувшись из Америки в Петербург, ШУХОВ становится проектировщиком паровозных депо железнодорожного общества «Варшава – Вена». Спустя два года (1878 г.) ШУХОВ перешёл на работу в фирму инженера-предпринимателя Александа БАРИ, с которым познакомился во время поездки в США. ШУХОВ переехал в Баку, где фирма Бари вела строительные и инженерные работы на нефтяных месторождениях. Здесь впервые и проявилась его удивительная творческая энергия.

ШУХОВ стал автором проекта и главным инженером строительства первого нефтепровода в России длиной в 10 км. Заказчиком был финансовый гигант – фирма «Братья Нобель». Второй нефтепровод инженер спроектировал в следующем году, а чуть позже построен первый в мире трубопровод для предварительно подогретого мазута.

Наряду с большими работами по проектированию и строительству упомянутых здесь и последующих неф-тепроводов ШУХОВУ приходилось решать задачи, возникавшие при добыче, транспортировке и переработке нефти.

Вся техника для добычи и переработки нефти была в то время крайне примитивной. Добытая нефть хранилась в открытых котлованах и транспортировалась в бочках на телегах и пароходами. Из нефти получали только керосин, используемый для освещения. Мазут и бензин в то время являлись промышленными отходами, получаемыми в процессе перегонки нефти в керосин. Мазут как топливо не использовался ввиду отсутствия эффективной технологии его сжигания и загрязнял окружающую среду, накапливаясь в многочисленных котлованах. Бензин, получавшийся в процессе производства керосина, просто улетучивался. Территории нефтяных месторождений были отравлены нефтью и мазутом, просочившимися в почву из котлованов.

В 1878 году ШУХОВ разработал оригинальную конструкцию цилиндрического металлического резервуара для хранения нефти. Через год нефть перестали хранить в котлованах. В 1879 году он запатентовал форсунку для сжигания мазута. После внедрения форсунки Шухова мазут стали использовать как топливо. Менделеев опубликовал изображение форсунки ШУХОВА на обложке своей книги «Основы фабрично-заводской промышленности» (1897 г.) и высоко оценил вклад Шухова в использование мазута как топлива.

В последующие годы были сделаны многочисленные новые разработки, в том числе созданы различные насосы для подъёма нефти из скважин, изобретён эрлифт (газлифт), выполнено проектирование и строительство нефтеналивных судов и установок для дробной перегонки нефти. Была спроектирована первая в мире промышленная установка непрерывного термического крекинга нефти.

ШУХОВ стал автором и главным инженером проектов первых российских магистральных нефтепроводов: Баку – Батуми (883 км, 1907 г.) и позднее Грозный – Туапсе (618 км, 1928 г.).

В 1880 году ШУХОВ назначен главным инженером конструкторского бюро Бари в Москве. К тому времени было сооружено уже 130 нефтяных резервуаров, а к 1917 году их построили свыше 20 тысяч. Это были первые экономичные металлические ёмкости такого рода вообще. Вместо применявшихся в то время в США и других странах тяжёлых прямоугольных хранилищ Шухов разработал укладываемые на песчаную подушку цилиндрические резервуары с тонким днищем и ступенчатой толщиной стенок, благодаря чему резко сокращался расход материала. Этот принцип конструкции сохранился и до наших дней. Все резервуары соответствовали определённому стандарту, их оборудование было унифицировано.

Также ШУХОВ изобрёл новый водотрубный котёл в горизонтальном и вертикальном исполнении. В 1900 году паровые котлы были отмечены высокой наградой – на Всемирной выставке в Париже ШУХОВ получил золотую медаль.

Примерно с 1885 г. великий русский инженер начал строить первые русские танкеры. Шухов спроектировал нефтеналивные баржи, которые имели наиболее приспособленную для течений форму, а также очень длинную и плоскую конструкцию корпуса.

В 1886 г. в связи с созданием в Москве системы водопровода ШУХОВ вместе со своими сотрудниками в течение трёх лет составил проект новой системы водоснабжения Москвы.

С 1890 года Шухов занимается решением новых задач в строительном деле, не оставляя, однако, без внимания и другие исключительно разнообразные области своей деятельности. Фирма Бари приняла участие в создании сети российских железных дорог, начав с возведения мостов. В 1892 году Шухов построил свои первые железнодорожные мосты. В последующие годы по его проектам было сооружено 417 мостов на различных железнодорожных линиях.

Одновременно со строительством мостов Шухов приступает к разработке конструкций перекрытий. При этом он преследовал цель найти системы конструкций, которые можно было бы изготовить и построить с минимальными затратами материала, труда и времени. Шухову удалось спроектировать и практически реализовать конструкции самых различных покрытий, отличающихся такой принципиальной новизной, что только этого ему было бы достаточно, чтобы занять особое, почётное место среди знаменитых инженеров-строителей того времени. До 1890 г. Шуховым были созданы исключительно лёгкие арочные конструкции с тонкими наклонными затяжками (патенты Российской империи №1894, №1895, №1896; от 12 марта 1899 года).

И сегодня эти арки служат в качестве несущих элементов стеклянных сводов над крупнейшими московскими магазинами: ГУМом и Петровским пассажем. Для Московского Главного почтамта, построенного в 1912 году, ШУХОВ спроектировал стеклянное покрытие операционного зала с верхним светом. Для этого он изобрёл горизонтальную (ровную) пространственную ферму.

Но cамый большой коммерческий успех имела выставленная в Нижнем Новгороде конструкция башни в форме гиперболоида. Это изобретение ШУХОВ запатентовал незадолго до открытия выставки. Оболочка вращения гиперболоида явилась совершенно новой, никогда раньше не применявшейся строительной формой. Она позволила создать пространственно изогнутую сетчатую поверхность из прямых, наклонно установленных стержней. В итоге получилась лёгкая, жёсткая конструкция башни, которую можно просто и изящно рассчитать и построить. Нижегородская водонапорная башня несла на высоте 25,60 м бак вместимостью 114 000 л для снабжения водой всей территории выставки. Эта первая гиперболоидная башня осталась одним из самых красивых строительных сооружений Шухова.

Также для Всероссийской промышленной и художественной выставки 1896 года в Нижнем Новгороде В. Г. Шухов построил восемь гигантских павильонов с перекрытиями в виде висячих и сводо-образных стальных сетчатых оболочек общей площадью 25070 квадратных метров и стальную сетчатую ажурную 25-метровую гиперболоидную башню удивительной красоты.

После революции 1917 г. положение в России кардинально изменилось. Бари эмигрировали в Америку. Фирма и завод были национализированы, рабочие избрали главного инженера ШУХОВА руководителем фирмы. В возрасте 61 года Шухов оказался совершенно в новой ситуации. Строительная контора Бари была преобразована в организацию «Стальмост».

Из творений великого русского инженера в советский период наибольшую известность получила построенная по его проекту и под его руководством радиобашня на улице Шаболовка в Москве – Шуховская башня. Эта башня признаётся в цивилизованном мире как одно из самых красивых и выдающихся достижений инженерной мысли.

Стальная сетчатая оболочка Шуховской башни на Шаболовке благодаря своей «воздушности» испытывает минимальную ветровую нагрузку, представляющую главную опасность для высотных 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 лёгкость: на единицу высоты Шуховской башни израсходовано в три раза меньше металла, чем на единицу высоты Эйфелевой башни в Париже. Строительство башни велось телескопическим методом без лесов и подъёмных кранов. Верхние секции по очереди собирались внутри нижней и при помощи блоков и лебедок поднимались друг на друга. 19 марта 1922 годауникальная антенная башня на Шаболовке вступила в строй.

В 1924 г. одна американская делегация, посетив Москву, нанесла визит ШУХОВУ. За несколько лет до этого визита американская фирма «Синклер Ойл» опротестовала единоличное право, присвоенное рокфеллеровским концерном «Страндарт Ойл», на открытие крекинга нефти. Она указывала на то, что используемый концерном «Стандарт Ойл» патент американского инженера Бартона является видоизменённым патентом Шухова. Делегация приехала, чтобы проверить это утверждение. Шухов доказал американцам, что метод Бартона в действительности есть лишь незначительно изменённая модификация его патентов 1891 года. В связи с этим в Америке началась длинная цепь судебных процессов. В конце концов, она закончилась заключением мирового соглашения между американскими фирмами, чтобы избежать необходимости покупать патент у молодого Советского государства.

В возрасте 79 лет Шухов стал свидетелем осуществления разработанного им ещё в молодости проекта полной переработки нефти. В его присутствии в Баку в 1932 году был пущен в эксплуатацию завод «Советский крекинг». В первые недели её работы Шухов сам следил за ходом производства.

В эти годы Шухов принимал активное участие в научной и политической жизни советской республики. С 1918 года он был членом Государственного комитета неф-тяной промышленности, а в 1927 году стал членом советского правительства. В 1928 году Шухов был избран членом-корреспондентом Российской Академии наук, а в 1929 г. стал почётным членом АН СССР.

В последние годы жизни Владимир Григорьевич вёл уединённый образ жизни и принимал только друзей и старых товарищей по работе. В феврале 1939 года Шухов умер и был похоронен в Москве, на Новодевичьем кладбище.

Перевод Оттмара Перчи. «Жизнь и творчество В. Г. Шухова», в сокращении. Vladimir G. Suchov 1853-1939. Die Kunst der sparsamen Konstruktion, Rainer Graefe, Ph.D. und andere, 192 S., Deutsche Verlags-Anstalt, Stuttgart, 1990.

«Нефть и газ Сибири» №4, 2013

www.ids55.ru

Владимир Григорьевич Шухов (1853–1939). Русские учёные и изобретатели

Знаменитый инженер В. Г. Шухов работал во многих областях строительной механики, техники паровых котлов и насосов и в обширной области техники нефтяного дела. Но главным делом его жизни было изобретение крекинг — процесса нефти. Это изобретение составило эпоху в деле переработки нефти, так как только оно позволило получить бензин — высокосортное горючее для автомобильных и авиационных моторов.

В. Г. Шухов родился 26 августа 1853 года в городе Грайвороне Курской губернии и провел свое детство в деревне. Среднее образование он получил в одной из петербургских гимназий, по окончании которой был принят студентом инженерно — механического отделения Московского высшего технического училища. Время учения В. Г. Шухова совпало с моментом преобразования Московского ремесленного училища в высшее учебное заведение, вскоре завоевавшее мировую известность.

По словам Н. Е. Жуковского, студент В. Г. Шухов обнаружил блестящие дарования, и его успехи в области математики и теоретической механики не уступали его успехам в области техники.

Теоретическую механику преподавал там Н. Е. Жуковский, тогда начинающий профессор, впоследствии прославивший русскую науку созданием новой дисциплины — аэродинамики. На лекциях Н. Е. Жуковского и Ф. Е. Орлова постигал молодой студент научные основы техники, чтобы вскоре самому подняться на вершину технической науки.

В 1876 году В. Г. Шухов с отличием окончил училище и был удостоен звания инженера — механика. Он был отправлен за границу для подготовки к профессорскому званию и с целью практического усовершенствования направился в США. Там он провел более года, изучая американскую технику, для чего посетил главные промышленные центры этой страны. Профессорская деятельность была не по натуре В. Г. Шухова. Возвратившись из?за границы, он, вопреки советам Н. Е. Жуковского, отказывается от ученой карьеры и идет работать инженером. Он поступает начальником чертежного бюро Варшавской железной дороги.

В 1880 году В. Г. Шухов переехал в Москву и занял должность главного инженера технической строительной конторы А. В. Бари. Тогда это было скромное предприятие, которое под руководством В. Г. Шухова приобрело всероссийскую известность и выполнило много полезных сооружений.

По состоянию своего здоровья В. Г. Шухов должен был отправиться на юг и поселился в городе Баку, в котором тогда быстро развивалась нефтяная промышленность. Здесь В. Г. Шухов быстро присмотрелся к нефтяному делу, с которым он не был ранее знаком, и приступил к решению ряда важных технических задач, касающихся хранения, транспорта, перегонки и сжигания нефти. В начале 80–х годов XIX века из нефти добывался только керосин, который применялся лишь для освещения. Началось производство нефтяных смазочных масел, к которым потребители относились с недоверием. Потребовался технический гений и недюжинная энергия замечательного русского инженера того времени профессора Н. П. Петрова, чтобы теоретическими и практическими работами обеспечить применение нефтяных смазочных масел на железнодорожном транспорте. В то время бензин был ненужным и Даже вредным продуктом, неизбежным при перегонке нефти, так как еще не было автомобильного транспорта, а об авиации еще только мечтали лучшие умы человечества. Огромное количество мазута, неизбежно получавшегося при переработке нефти, не находило себе применения. Мысль о применении мазута как топлива зародилась одновременно у нас и в США. Однако его не умели сжигать. Не менее трудным был вопрос о хранении нефти на промыслах и о доставке ее оттуда на нефтеперегонные заводы, так как в то время не было промысловых железных дорог, вследствие чего нефть перевозилась гужевым транспортом. Все эти задачи для инженеров того времени были новыми, и для решения их надо было обладать незаурядным техническим талантом. Им?то и был от природы щедро наделен молодой инженер В. Г. Шухов, начавший делать то, чему его не учили в школе, о чем еще не было написано в книгах, но что было выдвинуто потребностями жизни.

Решая проблему сжигания нефти и нефтяных осадков в топках, В. Г. Шухов пришел к счастливой мысли превращать нефть в мельчайшую пыль, используя для этого силу стремительно вытекающего из узкого отверстия пара, и в 1880 году построил первую паровую форсунку для сжигания нефти. Форсунка Шухова, обладающая прекрасными качествами, быстро получила широкое распространение в нашей стране. В своей форсунке В. Г. Шухов задолго до изобретения «сопла Лаваля» применил те же механические идеи. Форсунка Шухова была одной из лучших в мире.

Для транспорта нефти на суше В. Г. Шухов предложил перекачивать ее по трубопроводам, подобно воде, и в 1879 году построил первый у нас нефтепровод с Балаханских нефтяных промыслов на нефтеперегонные заводы в Черном городе (Баку). Он обстоятельно изучил перекачку нефти по построенному им нефтепроводу и на основании своих опытов вывел знаменитую «формулу Шухова» для расчета движения нефти по трубам, которой инженеры всего мира пользуются и сейчас.

Для транспорта нефтепродуктов по воде В. Г. Шухов первый в России стал строить нефтеналивные суда — шхуны для перевозки по Каспийскому морю и железные клепаные баржи для перевозки по Волге. На судостроительном заводе в Саратове по чертежам В. Г. Шухова начали строить огромные клепаные железные баржи до 150 метров длиной, что было в то время чудом строительной техники. На чествовании В. Г. Шухова

26 мая 1924 года один из присутствовавших инженеров сказал, что в то время практикам такая постройка казалась делом неисполнимым.

В. Г. Шухов является первым изобретателем крекинг — процесса, опередившим на 20 лет Америку. Одновременно с изобретением В. Г. Шухова был построен и первый автомобиль с бензиновым мотором, т. е. народился главный потребитель бензина. Но лишь четверть века спустя появились миллионы автомобилей, и бензин сделался основным продуктом нефтяной переработки.

В. Г. Шухов начал свою техническую деятельность в эпоху господства паровой техники и как выдающийся инженер своего времени уделил ей должное внимание. Среди его работ по пару главное место занимают изобретенные им водотрубные котлы (котлы Шухова).

Котлы эти, чрезвычайно простой и остроумной конструкции, очень удобные для перевозки вследствие простоты сборки, получили у нас широкое распространение. Четверть века спустя эта система котлов перебралась за океан, где американский изобретатель Бортон построил в 20–х годах XX века около 800 крекинг — аппаратов, которые повторяли идею парового котла Шухова, но не для воды, а для нефти. Так, в США было использовано русское изобретение, получившее новое применение.

В. Г. Шухов не ограничился работами только в области пара и нефти; нет такой области строительного дела и машиностроения, которой не уделял бы своего внимания В. Г. Шухов и в которую он не внес бы тотчас же усовершенствований или новых изобретений. И все это благодаря его изумительной способности быстро ориентироваться в каждом новом деле, умению отличить главное от второстепенного, а более всего — Следствие научного подхода к решению каждого технического вопроса. В. Г. Шухов никогда не делал ничего наугад, на глазок. Всегда и все было им предусмотрено, все было заранее сосчитано. Если он не находил чего?либо в книгах, то это не останавливало его. Он быстро набрасывал свою теорию вопроса, выводил собственные формулы и давал всестороннее освещение изучаемой им проблеме.

Так как инженер должен строить не только прочно, но и дешево, то забота об экономической стороне дела проходит красной нитью через все, созданное В. Г. Шуховым.

На Всероссийской выставке в Нижнем Новгороде в 1896 году посетители были поражены изящными и легкими железными конструкциями, построенными по проектам В. Г. Шухова. Здесь были впервые представлены перед публикой так называемые висячие крыши и новый вид сетчатых покрытий. Здесь же впервые появилась гиперболическая железная башня. Удобство и простота сборки и конструкции были поразительны. В городе Херсоне им построен 80–метровый маяк в виде клепаной железной гиперболической башни. Для радиотелеграфной передачи В. Г. Шуховым построена в Москве железная башня 160 метров высотой, составленная из ряда гиперболоидов, насаженных друг на друга. Система гиперболических башен В. Г. Шухова была применена в морском флоте США.

Трудно перечислить сотни построек, изобретений и усовершенствований В. Г. Шухова. Его неоднократно называли «русским Эдисоном».

Ведя громадную работу практического инженера и будучи погружен в научные исследования, В. Г. Шухов не имел времени для профессорской деятельности, поэтому неоднократные попытки Московского высшего технического училища привлечь его в состав своих профессоров не увенчались успехом, и об этом надо пожалеть.

До последних дней своей жизни, несмотря на свои 86 лет, он продолжал вести научно — техническую работу и всегда был в курсе передовой научно — технической мысли. С ним жила его старшая дочь Ксения Владимировна, помогавшая отцу в его работе. По несчастной случайности он пострадал от огня и умер от тяжелых ожогов 2 февраля 1939 года в Москве, где похоронен на Новодевичьем кладбище.

Каждый, взглянувший на телерадиобашню на Шаболовке в Москве, с благодарностью вспомнит об ее знаменитом строителе — Владимире Григорьевиче Шухове.

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

history.wikireading.ru


Смотрите также