Первый вертикальный стальной клепаный резервуар в россии по проекту в г шухова был построен
Впервые в России нефтяные резервуары появились в XVIII в. и представляли собой земляные ямы (амбары) глубиной 4—6 м с деревянной крышкой. Позднее сооружали каменные резервуары, а также деревянные чаны, стянутые железными обручами. Первый в мире стальной клепаный резервуар построили в России в 1878 г. по проекту В. Г. Шухова и А. В. Бари. В 1921 г. в США впервые возвели металлический сварной резервуар вместимостью 500 м3, в 1935 г. в СССР — 1000 м3. В настоящее время наиболее распространены стальные вертикальные цилиндрические резервуары вместимостью от 100 до 100 000 м3.
Учитывая постоянно растущие на мировом рынке цены на энергоносители, в частности на нефтепродукты, строительство упомянутых резервуаров большой емкости (10 000— 100 000 м3) вблизи эксплуатируемых нефтяных месторождений России во многом решит проблемы топливно-энергетического комплекса.
При строительстве нефтяных резервуаров большое значение имеют устойчивость и целостность грунтовых оснований и фундаментов. Анализ состояния зданий и сооружений в криолитозоне, где расположены и нефтяные месторождения, свидетельствует о возможных деформациях возводимых резервуаров.
В начале 2005 г. институт «Фундаментпроект» выиграл тендер на проектирование и строительство оснований и фундаментов резервуарного парка из четырех вертикальных стальных резервуаров вместимостью 50 000 м3 (РВС 50 000), предназначенных для хранения товарной нефти с температурой хранимого продукта 50 °С в пос. Варандей Ямало-Ненецкого автономного округа.
Площадка строительства резервуаров относится к северному участку тундры с отметками естественной поверхности от 1,4 до 5 м. На глубину изысканий по всей площадке распространены многолетнемерзлые грунты с температурами от —0,5 до —2,8 °С. Грунты до глубины 3—11 м находятся в твердо- и пластичномерзлом состоянии и представлены в основном мелкими и пылеватыми песками с отдельными прослоями суглинков. Далее залегают охлажденные (в талом состоянии) засоленные грунты со степенью засоленности от 0,09 до 1,03 %, представленные в основном суглинками от твердого до тугопластичного состояния.
Грунтовые воды представлены водами слоя сезонного оттаивания, встреченными на период изысканий (октябрь) на глубине 0,2—1,2 м; напорными криопэгами, приуроченными к линзам и прослоям охлажденных песков, вскрытых под мерзлыми породами и среди суглинков. Уровень появления криопэгов зафиксирован на глубине 5,3—14,5 м, установления — на глубине 1,2—2,8 м. Высота напора составляет 3,8—11,6 м.
С учетом вышеупомянутых геокриологических условий институт разработал рабочую документацию, в которой приняты конструктивные решения, обеспечивающие устойчивость резервуаров при использовании грунтов основания по I принципу строительства — с сохранением грунтов в мерзлом состоянии.
Для исключения теплового влияния резервуаров на мерзлые грунты основания в рабочей документации и ППР предусмотрели комплекс мероприятий инженерной защиты, который включает устройство теплоизоляции основания под днищем резервуара и установку пологонаклонных (угол наклона 1° к горизонту) термостабилизаторов. Они предназначены для обеспечения совместно с теплоизоляцией круглогодичного мерзлого состояния природных грунтов верхнего несущего слоя.
Проведение работ по строительству оснований и фундаментов осложняли тяжелые климатические условия в прибрежной зоне Баренцева моря (ливневые дожди, штормовые ветра, низкие температуры атмосферного воздуха до —50 °С). Дополнительные затруднения возникли из-за сложности транспортирования (морской, авто- и авиатранспорт) технических средств и рабочей силы на место работ. Для решения проблем устройства оснований и фундаментов резервуаров в институте создали отделение строительно-монтажных работ (ОСМР), В его задачи входило изготовление технических средств, их транспортировка и производство СМР на площадке резервуарного парка, что способствовало более четкой координации работ. Для этого были приглашены как опытные специалисты (засл. конструктор России В, И. Гвоздик, д-р техн. наук А И. Абросимов, канд. техн. наук М. А. Андреев), так и молодые инженеры-строители (И. А. Миронов, А. В. Терентьев, А. В. Тарица, Г. В. Колосков). На строительной площадке работами руководили горные инженеры Р. Ю. Рябоштан и С. С. Алимов.
До начала работ специалисты ОСМР разработали ППР и технологическую карту, которые согласовали с ООО «Варандейский отгрузочный терминал» (заказчик), фирмами «Глобалстрой-Инжиниринг» (генподрядчик) и «Germanischer Lloiyd» (технадзор).
В течение августа—октября 2005 г. изготовили и отгрузили на площадку строительства технические средства, в ноябре начали работы по устройству основания резервуара РВС 50 000 Тит 1,6.
До начала земляных работ провели инструментальную разбивку (вынос проекта в натуру) параметров площадки основания под установку термостабилизаторов. После этого рыхлителем бульдозера мерзлый грунт рыхлили, перемещали в отвал с последующей погрузкой в самосвалы и вывозили за пределы строительной площадки.
После планировки дна котлована бульдозером на 200—300 мм ниже проектных отметок расположения испарителей термостабилизаторов производили отсыпку песчаной подушки до уровня проектных отметок термостабилизаторов. Затем монтировали термостабилизаторы СПМГ-38/76, представляющие собой герметический сосуд из нескольких секций труб диаметром 76 мм из нержавеющей стали, соединенных сильфонами и складывающимися гофрированными (для удобства транспортировки) стальными конструкциями. Испаритель соединяли с теплообменником (конденсатором), состоящим из четырех сребренных секций, расположенных вертикально. Для работы при положительных температурах атмосферного воздуха между теплообменником и испарителем монтировали холодильный агрегат, замкнутый на второй контур термостабилизаторов. Испаритель СПМГ-38/76 укладывали на спланированное грунтовое основание под углом 1° к горизонту (рис. 1). До установки термостабилизаторов производили их вакуумирование и заправку хладагентом.
Рис. 1. Укладка термостабилизаторов на грунтовое основание
Затем выполняли обратную засыпку термостабилизаторов с послойным трамбованием виброплитами, при этом соблюдалась плотность грунта, установленная проектом. После уплотнения грунта производили работы по устройству термометрических скважин и термометрического поперечника, обеспечивающих непрерывный термомониторинг за работой СПМГ. Далее осуществляли устройство верхнего слоя планировочной насыпи толщиной 200 мм с трамбовкой катком, после чего монтировали второй контур СПМГ.
На верхний слой укатанной планировочнои насыпи укладывали теплоизоляционные пенополистиролыные плиты URSA. Основание насыпи очищали от льда и снега и устанавливали маяки, позволяющие уложить плиты ровным слоем. В процессе укладки вели тщательное наблюдение, чтобы швы вышеукладываемых плит не совпадали с нижними. Схема раскладки плит представлена на рис. 2. Над теплоизоляционным слоем из плит URSA устраивали песчаную подушку.
Рис. 2. Схема раскладки плит из пенополистирола URSA
Для железобетонного основания под резервуары монтировали железобетонные дорожные плиты, стягиваемые металлическим кольцом, которое устанавливали до монтажа плит по наружному контуру основания. Дорожные плиты укладывали на уплотненный выравнивающий слой песка. Затем швы герметезировали сухой цементно-песчаной смесью.
Впервые в практике фундаментастроения с целью снижения интенсивности коррозионных процессов на днище резервуара укладывали герметизирующий гидрофобный слой из рулонного материала «резитрикс» в виде склеенного изоляционного ковра. Рулоны «резитрикса» раскатывали «внахлест» битумной поверхностью вверх и склеивали горячим воздухом с помощью аппарата «Электрон» (фирма «Leirster»).
Ограждающие конструкции, представляющие собой сборно-разборную систему, монтировали после крепления в предварительно пробуренных скважинах опорных стоек.
Устройство отмостки из тротуарных плит будет выполнено по окончании монтажа металлоконструкций РВС.
В апреле 2006 г. комплекс вышеперечисленных работ реализовали по РВС 50 000 Тит 1,6 и 1,4, после чего провели наладку и пуск в эксплуатацию второго контура термостабилизации.
Предварительные результаты термомониторинга подтвердили высокую работоспособность системы термостабилизации грунтового основания.
История развития стальных вертикальных резервуаров (РВС)
Резервуары вертикальные стальные (РВС) активно стали использоваться в России с конце XIX века. В 1880-ых годах их было установлено около 130. С тех пор спрос на стальные вертикальные емкости только растет. Проследим их историю.
Первые металлические резервуары были прямоугольной формы и использовались в США с 1864-м года. В 1878 г. российский инженер В.Г. Шухов спроектировал первый металлический резервуар для хранения нефти, собранный из клепаных листов металла. Построенный по проекту инженера вариант имел цилиндрическую форму, что значительно снижало количество металла, расходуемое на его изготовление.
Динамичное развитие резервуаростроения в России было тесно связано с Бакинской нефтяной промышленностью. В XVII в. с увеличением добычи нефти в Баку начали сооружать нефтяные склады, которые представляли собой земляные резервуары (ямы) в глиняных грунтах. Затем в конце XIX века перешли к строительству вертикальных цилиндрических клепаных резервуаров из стали.
В 1935 впервые в России был сооружен металлический сварной резервуар емкостью 1000 м 3 . Этот прогрессивный метод сооружения приобрёл известность и позволил в дальнейшем перейти на индустриальный метод изготовления основных частей резервуаров.
Почему именно цилиндр?
На сегодняшний день цилиндрические емкости являются самыми популярными конструктивными решениями для хранения нефтепродуктов, воды и других жидкостей. Поскольку именно цилиндр признан самой эргономичной и надежной формой емкости для хранения любых жидкостей, цилиндрические резервуары находят применение на предприятиях топливно-энергетического комплекса, на предприятиях легкой и пищевой промышленности, используются для хранения топлива, запасов пищевой и технической воды, в том числе и как противопожарные емкости.
Методы монтажа РВС
По методам изготовления и монтажа листовых конструкций цилиндрические резервуары можно разделить на следующие виды:
- резервуары рулонной сборки, листовые конструкции которых изготавливаются и монтируются в виде рулонируемых полотнищ;
Виды конструкций РВС
По своим конструктивным особенностям вертикальные цилиндрические резервуары принято подразделять на резервуар вертикальный стальной (РВС); резервуар вертикальный стальной с понтоном (РВСП); резервуар вертикальный стальной с плавающей крышей (РВСПК).
Для сборки сварных стальных резервуаров объемом от 100 кубометров и более используются самоходные высотные подъемные краны.
Строителям удалось частично индустриализировать процесс производства стальных резервуаров за счет упрощения монтажа и выполнения сложных работ на базе крупных предприятий. И это увеличило скорость их производства. Однако, этот способ является и трудоемким, и сложным как в плане доставки, так и в плане монтажа готовых резервуаров.
Инновационные технологии РВС
Сложные сварные работы, контроль качества сварных швов и соединений, использование дорогостоящей и сложной высотной техники во время монтажа сварных РВС - этого избежать невозможно при производстве стальных сварных емкостей для воды.
Около 30 лет назад был разработан способ монтажа сборных стальных вертикальных резервуаров с помощью гидравлических домкратов. Они устанавливаются на стойках и синхронно поднимают кольца резервуара, что позволяет проводить монтажные работы без использования высотной техники.
Одним из пионеров этой технологии была французская компания APRO Industrie, которая в 1987 году представила решение для хранения жидкостей с использованием стальных оцинкованных листов на болтовых соединениях и высокопрочной ПВХ-мембраны. Эта технология значительно ускорила процесс монтажа и упростила доставку комплектующих.
Компания FLAMAX является официальным дистрибьютором APRO Industrie на территории Российской Федерации. За несколько лет сотрудничества было реализовано более 150 проектов для различных отраслей промышленности, складских и торговых комплексов, сельхозпредприятий как в области резервуаров пожарного запаса воды, так и муниципального водоснабжения.
Выводы
За время своего существования емкости РВС прошли колоссальное развитие. Эволюционировала как конструкция резервуаров (от прямоугольных до цилиндрических), так и технология изготовления и сборки. В настоящее время у проектировщиков и инженеров, работающих в системе резервуаростроения, есть возможность выбора между традиционными сварными емкостями и инновационными сборно-разборными технологиями.
Владимир Шухов
Мы говорим «Шухов» — подразумеваем «башня», говорим «башня» — подразумеваем «Шухов». Большинство из нас помнят знаменитого русского и советского инженера, архитектора и изобретателя Владимира Шухова по его самому заметному (во всех смыслах слова) творению — ажурной телевизионной вышке на Шаболовке, построенной по его проекту в 1922 году. Но мало кто знает, что Шухов обессмертил себя еще за 40 с лишним лет до этого, став одним из пионеров строительства трубопроводных систем.
В 70-е годы XIX века Шухов стал автором первой в мире научной теории проектирования, строительства и эксплуатации трубопроводов — де-факто именно он создал и изложил в своих трудах классическую теорию нефтепроводов. И не только предложил теорию, но и осуществил ее на практике.
Именно благодаря знаниям и усилиям Шухова в 1878 году нефть в Российской империи впервые потекла по трубам. До этого ее перевозили в бочках.
Шухов писал, что, с учетом масштабов огромной страны, роста промышленности и все увеличивающейся потребности в черном золоте, это слишком затратный и медленный способ. Нефть должна течь сама! Идея заинтересовала братьев Нобель, развивавших тогда российскую «нефтянку» на юге империи. И «Товарищество нефтяного производства братьев Нобель» заказало Шухову проект промыслового трубопровода Балаханы — Черный город (от Апшеронского полуострова до нефтяной окраины нынешнего Баку). Шухов стал не только автором проекта, но и главным инженером строительства первого нефтепровода в России.
Проект включал в себя все сооружения технической инфраструктуры по трассе нефтепровода и первые в мире цилиндрические резервуары-нефтехранилища (до этого нефть хранили в открытых прудах; лишь незадолго до Шухова американцы догадались строить для нее металлические хранилища, но они, в отличие от шуховских, тоже были открытыми и прямоугольными, что делало их возведение дороже, а эксплуатацию — сложнее).
Резервуар для хранения нефти, емкостью 50 000 пудов, Чертеж В.Г. Шухова. 1914
Первый российский нефтепровод строили осенью 1878 года. Стальные трубы соединяли при помощи муфт и нарезных концов. Процесс шел не без сложностей. Мешали конкуренты — владельцы гужевых повозок, перевозивших нефть традиционным способом, которые много раз поджигали и ломали строящиеся конструкции.
Проблему удалось устранить, лишь выставив охрану по всему маршруту трубопровода. По нынешним меркам он, естественно, оказался невелик — всего около 10 километров, от Балаханского месторождения до нефтеперерабатывающих заводов в Черном городе. Да и диаметр труб составлял всего 3 дюйма (7,62 см). Но ведь это было лишь начало! Объем перекачки нефти по трубопроводу Шухова был, мягко говоря, небольшим, а по меркам сегодняшнего дня вообще смехотворным — порядка 1,3 тыс. т в сутки. Но расходы на транспортировку мигом снизились в 5 раз! Окупился нефтепровод тоже стремительно — в течение года, что заставило другие нефтедобывающие компании пойти по тому же пути. Стало ясно, что за трубопроводами будущее, а владельцам гужевых повозок нужно срочно искать себе другое применение. Уже в следующем году по заказу нефтяной компании Лианозова Шухов построил второй нефтепровод, чуть длиннее первого (более 13 километров), а также первый в мире мазутопровод с подогревом. За три последующих года Шухов построил на нефтепромыслах Баку еще три аналогичных нефтепровода.
Первый в России нефтепрвод Балаханы – Черный город 1878
К 1890 году на Балаханах эксплуатировалось уже 25 трубопроводов общей протяженностью около 300 км, по которым ежесуточно перекачивалось более 20 тыс. т нефти, а обходилось это уже не в 5, а в 10 раз дешевле дедовских методов.
Строительство нефтепроводов Шухова стало первым шагом на долгом пути: сегодня одна только компания «Транснефть», мировой лидер отрасли, имеет в своем распоряжении 68 тыс. км магистральных трубопроводов. Изобретением же технологии транспортировки сырья Россия обязана разностороннему таланту Владимира Шухова. Вспомните об этом, когда будете проходить мимо телебашни на Шаболовке.
Первый вертикальный стальной клепаный резервуар в россии по проекту в г шухова был построен
«Колоссальный рост нашей нефтяной и химической промышленности, а также коммунального хозяйства ставит в настоящий момент проблемы резервуаростроения весьма остро». Этими словами, написанными в 1932 г. почетным академиком Академии наук СССР В.Г. Шуховым, можно начинать вступительную часть любого труда, монографии, статьи в области резервуаростроения. Они являются актуальными и на сегодняшний день.
Официальной датой начала возникновения отечественной нефтяной и газовой промышленности считается 1864 год. В то время наиболее крупными нефтяными районами были Баку, Грозный, Майкоп и др. Богатые нефтяные месторождения привлекали внимание многих отечественных и зарубежных предпринимателей. Среди них был американский инженер А.В. Бари, который в 1878 г. приехал в Россию и в Петербурге основал техническую контору, куда главным инженером пригласил 24-летнего В.Г. Шухова.
В том же 1878 г. В.Г. Шухов как представитель конторы переехал в Баку и занялся проектированием техники для добычи, транспортировки и хранения нефтепродуктов.
До шуховского периода нефть хранили в огромных открытых ямах, стенки и дно которых для предотвращения утечки покрывали глиной. Эта глиняная изоляция была ненадежной и огромное количество нефти просачивалось в землю и терялось безвозвратно. К тому же самая ценная составляющая нефти испарялась.
В развитых капиталистических странах нефтепродукты хранили в металлических сосудах, представляющих собой прямоугольный короб, обшитый плоскими металлическими листами. Такую коробку собирали из плоских невальцованных листов, для обеспечения прочности под воздействием гидростатического давления в ней требовалась установка многочисленных элементов жесткости.
В.Г. Шухов, проанализировав существовавшее положение, за короткий срок решил ряд задач по коренной перестройке нефтяного производства. По его предложению стали осуществлять добычу нефти с помощью сжатого воздуха, хранение нефти в железных металлических вертикальных резервуарах, перекачку нефтепродуктов с подогревом, транспортировку по трубам или в железных нефтяных баржах.
В.Г. Шухов впервые в мире запроектировал и соорудил стальной клепаный вертикальный цилиндрический резервуар (ВЦР) для хранения керосина. С 1878 г. стальные ВЦР получили широкое распространение в нашей стране и за рубежом. Блестящая идея В.Г. Шухова о целесообразности хранения нефтепродуктов не в коробах, а в цилиндрических вертикальных резервуарах и строгое теоретическое обоснование эффективности этого метода открыло дорогу современному резервуаростроению.
В 1880 г. техническая контора Бари перевелась из Петербурга в Москву. В.Г. Шухов как главный инженер фирмы создает проектно-конструкторское бюро и разрабатывает оригинальные проекты ВЦР для хранения нефтепродуктов. Обнаруженные в настоящее время новые архивные материалы о начале деятельности В.Г. Шухова раскрывают его позицию в этой области. В частности, имеются фотографии процесса строительства десяти низких стальных резервуаров общим объемом 1600 тыс.пудов на базе в Константиновке (рис. 1). Они построены в 1881 г. для хранения нефти взамен земляных ям амбаров.
Рис. 1. Строительство резервуарного парка на Волге
В период 1880-1905 гг. под руководством В.Г. Шухова было построено около 3000 стальных вертикальных цилиндрических резервуаров общей емкостью 160 миллионов пудов (1 пуд = 0,016 т) для хранения керосина, нефтепродуктов, нефтяных остатков, воды, масел, спирта, пшеницы, цемента и т.д.
Разработаны проекты и введены в эксплуатацию цилиндрические мерники, сортировочные чаны, оригинальные весы системы инженера Шухова для взвешивания нефтяных остатков до 200 пудов, прямоугольные резервуары для горячей и холодной воды, горизонтальные цилиндрические резервуары для кислоты емкостью до 1000 пудов, стальные наливные баржи для перевозки керосина общей емкостью 6 802 500 пудов и т.д.
В.Г. Шухов при решении проблемы резервуаростроения с самого начала базировался на трех основных критериях: экономии металла как проектировочного начала, наименьшей трудоемкости как технологического начала и скоростного монтажа как производственного начала. Эти три критерия были основными во всей его инженерной деятельности и в последующем стали основой принципов отечественной конструкторской школы в области проектирования, изготовления и монтажа металлических сооружений.
Благодаря всестороннему анализу вертикальный цилиндрический резервуар со дня его создания получил достаточно надежное теоретическое обоснование. В основу был положен строго научный метод расчета, разработанный Шуховым и опубликованный в 1883 г. в журналах. В.Г. Шухов особое значение придавал выяснению соотношения геометрических размеров цилиндрического вертикального резервуара, при котором расход металлов был бы наименьшим.
Шуховская теория расчета и конструирования стальных вертикальных цилиндрических резервуаров, соотношение геометрических размеров и основные выводы сохраняют свою ценность и в настоящее время, являясь классическими, используются повсеместно в учебниках, справочниках и др.
Особое внимание В.Г. Шухов обращал на устройство фундамента под ВЦР, требовал тщательного выравнивания и трамбовки грунта, «ибо неравномерная осадка резервуара весьма болезненно отражается на прочности резервуара».
В 1880 г. В.Г. Шухов для маленьких объемов, например V = 10 000 пудов, рекомендует посадить резервуар на балластовый песчаный слой толщиной 1 фут (?30,48см), а резервуары объемом V = 75 000 пудов и более — на песчаную подушку, имеющую на поверхности асфальтовый (гидрофобный) слой, внутри дренажную систему и окаймленную кольцом (рис. 2).
Рис. 2. Резервуар емкостью в 75 ООО пудов, предложенный Шуховым в 80-ые годы XIX
В предложенном варианте резервуар садится на упругое основание, а кольцо препятствует выбиванию песка из-под резервуара в процессе эксплуатации. Такой тип фундамента в настоящее время в СССР практически не используется, тогда как многие страны успешно применяют предложенный В.Г. Шуховым вариант столетней давности. Примером может служить строительство фундамента шести резервуаров вместимостью 50 000 м3 в Новополоцке, смонтированных польскими монтажниками.
В СССР под стенки ВЦР объемом 10 000 м3 и более устраиваются ленточные фундаменты, состоящие из отдельных железобетонных плит, эксплуатация которых, особенно в северных районах, показала, что переувлажнение грунта, его оттаивание в основании резервуара влечет за собой частичную потерю несущей способности грунта и осадки в зоне прилегания к периметру резервуара, выталкивание в горизонтальном направлении железобетонных плит из-под стенки резервуара и др.
Благодаря усилиям В.Г. Шухова молодая нефтяная промышленность России за короткое время была технически оснащена новыми передовыми нефтяными сооружениями (резервуарами, трубопроводами, насосными нефтяными вышками и другими), что способствовало ускорению добычи нефти, ее переработке и лучшему сохранению.
Добыча нефти в России к 1913 г. достигла уровня 10 млн.т в год. В то время такая величина считалась крупным показателем добычи и Россия являлась одной из крупных нефтяных держав.
По оценочным расчетам в стране в это время был резервуарный парк в общей сложности примерно на 4 млн м3. Для сооружения такого количества резервуаров необходимо более 100 тыс.? стали и страна должна была иметь заводы-изготовители соответствующей мощности и необходимые кадры.
Крупным наследием В.Г. Шухова являются многие сотни клепаных резервуаров, построенных начиная с последней четверти XIX до 30-х годов XX века, которые прослужили 70-100 лет и еще в настоящее время находятся в рабочем состоянии.
Выполненные обследования действительного Состояния этих резервуаров в Баку, Астрахани, Куйбышеве, Ярославле, Грозном и других нефтебазах показали высокое качество их изготовления и монтажа, обеспечивших надежную работоспособность конструкций.
Многие резервуары объемом 10 тыс. м3, построенные в 70-е годы методом рулонирования, уже через десять лет были остановлены на капитальный ремонт.
В.Г. Шухов как выдающийся ученый своевременно оценил достоинства сварки и одним из первых применил ее для изготовления сначала небольших, а впоследствии и относительно больших объемов резервуаров, собираемых полистовым методом.
Сооружение сварных резервуаров полистовым методом сборки стенки и днища представляет собой второй период отечественного резервуаростроения, охватывающий тридцатые годы, военные и послевоенные годы до начала 50-х годов. Этим методом были сооружены стальные резервуары емкостью до 10 тыс. м3 включительно, газгольдеры до 32 тыс. м3, эксплуатируемые до настоящего времени.
В период Великой Отечественной войны сварка получила широкое распространение, а к концу сороковых и началу пятидесятых годов с возникновением рулонного метода практически полностью вытеснила строительство клепаных резервуаров.
К числу многочисленных заслуг В.Г.Шухова, отмеченных на научной сессии, посвященной 120-летию со дня его рождения, относится создание им конструкторского бюро, которым он бессменно руководил в течение 50 лет (бывшая контора Бари, затем «Парострой»), на базе которой возник Центральный научно-исследовательский институт строительных металлоконструкций (ЦНИИПроектстальконструкция), коллектив которого осуществляет проектирование всех типов металлических резервуаров.
Номенклатура проектируемых резервуаров соответствует современным требованиям промышленности и может быть конкурентоспособной, если удовлетворять всем требованиям технических условий как при изготовлении, транспортировке, так и при монтаже резервуаров.
Нефтяные изобретения Владимира Шухова
Владимир Шухов известен у нас в стране в первую очередь как создатель первой российской телерадиобашни, установленной ровно сто лет назад на московской улице Шаболовка. Однако он был не только инженером и архитектором, но и ученым-изобретателем. Шухов оставил миру множество полезных ноу-хау, которые успешно используются в наши дни. Часть из них относится к области нефтедобычи, в которой Владимир Григорьевич работал несколько лет. Недаром компания «Лукойл» воздвигла ему памятник на Сретенском бульваре в Москве, напротив своего главного офиса.
Первое свое изобретение, касающееся нефтепродуктов, Шухов сделал еще во время учебы на четвертом курсе Императорского московского технического училища (сегодня – МГТУ им. Баумана), в возрасте 21 года.
Тогда, в 1874 году, в мире начинался нефтяной бум. Нефть была нужна в основном как источник керосина, а оставшуюся после его добычи массу – мазут – не считали полезным продуктом и просто уничтожали. Дело в том, что мазут тогда не умели использовать в качестве топлива, поскольку он горит лишь на поверхности – медленно и почти не выделяя тепла. Шухов придумал способ использовать его как горючее. Инженер понял, что для хорошего горения мазута нужна большая площадь соприкосновения с воздухом. Для этого нужно было распределить массу по большой плоскости, что нецелесообразно, или же превратить ее в мелкие капли. Так появилась форсунка Шухова, в которой горячий пар смешивается с мазутом, в результате чего получается горючая взвесь.
В 25 лет Шухов поступил на работу в фирму Александра Бари, который занимался строительством механизмов для нефтяной промышленности. Здесь Владимир Григорьевич стал одним из крупнейших в стране специалистов по строительству объектов нефтяной индустрии.
Нефтяная станция Товарищества "В.И. Рагозин и Ко" на Волге по проекту В.Г. Шухова
В первую очередь Шухов придумал способ быстро и дешево добывать нефть из скважины: закачать в нее воздух, который выталкивал ее по трубе на большую высоту. Такой способ сегодня называется эрлифт, что в переводе с английского означает «воздушный лифт».
На заре нефтедобычи нефть транспортировали в бочках или бурдюках. Первый нефтепровод появился в Америке, но детали его устройства хранились в тайне, и Шухов создал собственный нефтепровод. Для «Товарищества нефтяного производства братьев Нобель» он создал проект и стал главным инженером строительства первого российского нефтепровода Балаханы - Черный Город (нефтепромыслы в Баку). Затем Шухов сконструировал также большие и экономичные баржи для перевозки нефти по воде. Длина их достигала 170 метров, но благодаря точному расчету вода свободно подходила под их плоским днищем и не производила сзади водоворота, который мешал бы управлять гигантским судном.
Шухов изобрел и новый способ хранения нефти. Раньше ее сливали в огромные ямы, вырытые в земле. Разумеется, большое количество нефти при этом просачивалось в почву, а ценные вещества испарялись. Затем люди стали строить резервуары с толстыми стенками и мощным фундаментом, чтобы емкость выдержала давление десятков тонн нефти. На такие резервуары требовалось много металла, что делало их постройку долгой и дорогой.
Нефтяной резервуар Шухова на железнодорожной станции города Владимира
Владимир Григорьевич задался целью построить дешевый нефтяной резервуар. Для этого он сделал его днище тонким и установил его не на фундамент, а на слой песка, чтобы оно прогибалось под тяжестью нефти. Поскольку давление на стенки резервуара было разным – внизу больше, а вверху меньше, – Шухов предложил делать стенки более толстыми внизу резервуара и тонкими в верхней его части. Такая конструкция позволяла значительно сэкономить металл на строительстве резервуаров и, соответственно, уменьшить конечную стоимость нефтепродуктов.
Наконец, Шухов изобрел установку термического крекинга (то есть расщепления) нефти: это высокотемпературная переработка нефти и ее фракций с целью получения продуктов меньшей молекулярной массы. Впрочем, крекингом этот способ назвали потом, в США, когда расщепление нефти стали применять в первую очередь для получения бензина для автомобилей.
Установка Шухова для термического крекинга нефти (1931)
Шухов выяснил, что, нагревая нефть под высоким давлением, можно получить в два раза больше керосина, чем в ней содержится. Чтобы нагреть нефть до нужной температуры, он предложил использовать не обычные кубы, а трубчатые печи: множество отдельных труб идеально подходят для нагрева жидкостей. Как мы писали чуть выше, при такой дробной перегонке нефти в трубчатой печи получался не только керосин, но и бензин. С началом автомобильной эры это обстоятельство оказалось весьма ценным.
Читайте также: