НПАА, Шпаков О.Н. Строительство водопроводов. Появление задвижек

НПАА, Шпаков О.Н. Строительство водопроводов. Появление задвижек (продолжение из книги «Эволюция конструкций трубопроводной арматуры»)



Уже в средние века города и порты обзаводились водопроводами. Первые водопроводы появились в Китае в IV в. до н.э. Они были изготовлены из бамбука.

При царе Эвмене II в г. Пергам (Греция) примерно в 180 году до н. э. был создан напорный водопровод длиною в несколько километров, с помощью которого подавали воду в водохранилище Пергамской крепости, построенной на горе. Трубопровод пролегал по различным седловинам гор, поэтому разница высот расположения достигала 195 метров. Для получения необходимого напора воды требовалось давление от 16 до 20 атмосфер. Считают, что трубы были изготовлены из бронзы. Как можно судить по размерам каменной обкладки, диаметр труб составлял около 300 миллиметров. Водопровод был снабжен насосами и арматурой. К сожалению, их остатки не сохранились.

Начальные сведения об устройстве централизованных городских водопроводов в Европе относятся к XII в. В конце XII в. построен первый самотечный водопровод в Париже. В XIII в. начинается централизованное водоснабжение Лондона. К началу XV в. относятся сведения об устройстве водопроводов в немецких городах.

Самотечный родниковый водопровод существовал в московском Кремле с 1491 года. Этот водопровод был построен при Иване III и предназначался для подачи воды при осаде. По проекту Петра Фрязина были устроены на «основаниях каменных водныя течи, яки реки, текущие через весь Кремль-град осадного ради сидения». Вода поступала из родника под Собакиной башней (ныне Угловая Арсенальная башня) и самотёком шла по кирпичной трубе к Троицкой башне.





В 1633 году Христофор Галовей построил в Кремле водопровод с водонапорной башней. Вода для этого водопровода поступала из колодца в нижнем этаже Свибловой башни и подавалась при помощи подъёмной машины, приводимой в движение лошадьми т.н. взвода (башню с тех пор называют Водовзводной). Вода подавалась в большой бак, а оттуда по свинцовым трубам текла на царскую кухню и в другие помещения Кремля. Этот водопровод подавал около 4 тысяч вёдер воды в сутки (50 кубических метров) и просуществовал свыше ста лет до 1737 года, когда был уничтожен пожаром.

Игумен Соловецкого монастыря Филипп (в миру Федор Колычев) в XVI в. на Соловках создал отдельное технически грамотно построенное государство, поскольку был в нашем понимании менеджером-управленцем высшего звена: и гидротехником, и аграрием, и строителем и пр. (он возглавлял монастырь с 1548 по 1566 годы). Соловецкая каменная мельница является замечательным памятником промышленной архитектуры XVII в. На сегодня это древнейшая сохранившаяся на территории России каменная водяная мельница. Мельничная служба всегда имела для монастыря жизненно важное значение. В монастырской описи 1614 года фиксируется наличие водяной мельницы в трех верстах от монастыря на канале, проведенном Филиппом Колычевым из озера в море. Как свидетельствует житийная литература, «он начал с братию горы высокие копати и проводити воды из озера во озера разные и привода 52 озера во едино озеро иже бе под монастырем и ис того озера ров ископа и спустити воду в море сквозе монастырь и ту сотвори две мельницы к монастырскому строению вельми угодны со всякими монастырскими службами». В этот период на территории южной части монастыря был вырыт канал, проводящий воду из Святого озера в море, здесь были выстроены две деревянные мельницы, работавшие на энергии воды, что во многом заменяло ручной труд.

Первое краткое описание каменных мельниц монастыря относится к 1640 г.: «…да в Соловецком монастыре сделаны две мельницы и толчея каменные с переходами, а в мельнице трое жернова, а толкут и сеют и крупу делают водою, а вода пущена сквозь город под землею». Для проветривания и починки канала были сделаны люки и удобный спуск.

В период с середины до конца XIX века деревянные конструкции канала окончательно были заменены на каменные, дальнейшие перестройки участков канала связаны с модернизацией мельничных гидроагрегатов, постройкой водораспределительного бассейна у сухого дока. Водозабор из Святого озера находится напротив Архангельских ворот Соловецкого монастыря. В нескольких метрах от берега был устроен затвор в маленьком деревянном строении, далее канал проходил под крепостной стеной, солодовней (ныне – Прачечный корпус). Здесь установлен большой запорный шлюз-регулятор, выполненный из дерева и металла. Затем канал пересекает южный дворик монастыря, далее проходит к портомойне, мельнице, где размещалось гидротехническое оборудование.





После этого канал, пересекая крепостную стену, выходит за пределы территории монастыря и сливает воду в водораспределительный бассейн, откуда она поступает в сухой док. Внутреннее сечение канала – переменное, ширина варьируется от 1,2 до 1,8 м, высота – от 1,5 до 2 м, а местами до 3-х м. Под мельницей имеется перепад вертикальных отметок для установки в этом месте водяного колеса или гидротурбины. Стены изнутри выполнены из гранитных тесаных блоков, валуна и кирпича. Своды кирпичные или из некрупного валуна. К настоящему времени конструкции канала находятся в тяжелом техническом состоянии, требуют проведения работ по укреплению и реставрации.
В 1769 году «переправлена братская поварня, в коей пробиты и выше подняты большие окна, намощен кирпичный пол, а посредине на фундаменте устроен большой очаг с местами для котлов и с трубою, проведенною вверх по мере строения; при нем вмазан большой котел, куда посредством помпы из колодца, подземною трубою из Святого озера наполняемого, пропускается через желобы вода, которая по надобности в сем котле согревается и из него через медные краны выпускается, а другой таковой же холодной воды».

В XIX в. были выполнены работы по улучшению водоснабжения кухни. В рапорте настоятеля Соловецкого монастыря Святейшему синоду в 1838 году сообщается: «Из Святого озера устроен канал, проведена вода в братскую кухню и хлебопекарню под землей, действием медного насоса и проведенных от него помп на расстояние 32 саженей, и в квасную проведено оттуда ж посредством кранов и крытых желобов на 20 саженей». Архимандрит Досифей в своем «Летописце Соловецком» дает по тому же поводу следующее описание: «1838 г. Отстроена общая кухня теплая на английский манер с большою на очаге чугунною доскою. Причем из Святого озера проведена чистая вода трубою и достается в котел на кухню, а равно в квасоварню и в хлебопекарню, а помоины пропущены особою подземную трубою в море».

В середине ХVIII в. Екатерина II поручила Бауэру найти и привести в Москву воду хорошего качества. После того, как выбор остановился на мытищинских ключах, указом от 28 июля 1779 года на сооружение водопровода было выделено 1,1 млн рублей, другой указ привлекал к работе 400 солдат. Дополнительное финансирование выделялось Павлом I (400 тыс. рублей) и Александром I (200 тыс. рублей). Несмотря на это, строительство первого городского водопровода продолжалось долго. Через 25 лет под руководством инженера Герарда строительство было завершено, и 28 октября 1804 года Мытищинский-Московский водопровод был открыт.





Зарождение и развитие капиталистической мануфактуры вызвало дальнейшее развитие арматурной техники. Промышленная революция XVIII в. обусловила строительство фабрично-заводских водопроводов. В то же время сброс промышленных сточных вод в открытые водоемы привел к их сильному загрязнению и поставил вопрос об обеспечении населения чистой водой. Возникла потребность в арматуре больших проходов для управления транспортом значительных объемов воды.

Водопроводы городов, фонтаны загородных парков Версаля, Потсдама, Петродворца, Царского села, электростанции комплектовались крупной арматурой. Сооружение в 1842 году Кротонской водопроводной станции для подачи воды Нью-Йорку на расстояние 35 миль вызвало к жизни строительство водопроводов в других городах и создание нескольких арматуростроительных компаний. Новым условиям отвечали только что появившиеся задвижки.

Первым патентом на задвижку является патент Великобритании 1837 года, выданный инженеру Овиду Тофему (Ovid Topham).

Патенты на задвижки, конструктивные схемы которых сохранились до сегодняшних дней, были выданы в 1839 и 1840 годах в США и Германии. Задвижки стали третьим типом арматуры, изготавливаемым промышленным способом.

К началу XIХ в. конструкции кранов, клапанов и задвижек в основном сформировались. В Глазго появилась первая в Европе арматурная компания – Shipman Valves Com., известная с 1798 года. Учрежденная в 1828 году компания John Mills Ltd изготавливала запорные и контрольные клапаны из бронзы. Фирма Auld Valves Ltd была основана в 1833 году. Изобретатель манометра (в 1849 году) Бернард Шафер основал в 1850 году вместе с Кристином Буденбергом первый в Германии завод для промышленного производства арматуры в Магдебурге.





На рубеже XIXXX вв. компания Schaffer&Budenberg насчитывала в своём штате около 2 300 рабочих. Позже в Магдебурге были основаны другие фирмы, занимающиеся производством арматуры: Strube (1864 год) и Polte (1885 год). Эти компании специализировались на определённых типах арматуры. Schaffer&Budenberg сконцентрировалась на арматуре для горячего пара высокого давления, Polte уделяла внимание системам пожаротушения, установке арматуры для питьевой воды и крупному оборудованию. Strube специализировались на производстве предохранительных клапанов и оборудования для локомотивов и судов.

В XIX в. в европейском и американском промышленном производстве происходит бурный рост количества специализированных арматурных компаний и разнообразных конструкций арматуры. Чертежи XIX в. свидетельствуют о совершенном фасонном литье, точной машинной обработке деталей и сложившихся традициях в конструировании основных типов арматуры. Представление об этом дает «Швейцарский политехнический журнал 1856-1870 гг.».

В течение 1850-1900 гг. в США появились основные арматурные фирмы. Rockwell, Crane, Lunkenheimer, Jenkins и Grinnell, которые начинали свою деятельность с патентования конструкций запорных клапанов. Изобретатели США проявили творческое стремление обеспечить наиболее полное удовлетворение разнообразных требований потребителей созданием оригинальных конструкций арматуры. Патентный бум США начался с 40-х годов девятнадцатого века.

Размещено в номере: «Вестник арматуростроителя», № 5 (47) 2018