"Нефть: Чудовище и сокровище" - читать интересную книгу автора (Остальский Андрей)

Крекинг русского полимата

В русском языке почему-то не существует точного аналога для английского слова polymath. (по-французски – polymathe, по-немецки, также и на множестве других языков – Polyhistor). Словари дают лишь значения: эрудит, человек энциклопедических знаний. Типичное не то. Эрудитов каждый из нас встречал в жизни и имел счастье с ними общаться. В крайнем случае, наблюдал в передаче «Что? Где? Когда?» или в телевикторинах – вот уж там эрудиты, так эрудиты!

Между тем, настоящие «полиматы», кажется, совсем уже перевелись. Некоторые даже считают: в современном, перенасыщенном информацией мире этому явлению больше нет места.

Русская Википедия предлагает буквальный перевод латинского Homo Universalis – «универсальный человек», что по значению ближе, но всё же чуть иное. Что значит, универсальный? На все способный, на все годящийся? Но даже самый главный универсал всех времен и народов – Леонардо, да Винчи – не буквально, же во всех областях блистал (хотя и в очень многих). В конце концов, Википедия, как и некоторые другие публикации, сбивается на буквальную транслитерацию английского – полимат, и другого выхода, видимо, нет.

Буквально с древнегреческого это слово было принято переводить как «много знающий» (отсюда, видимо, и русские значения типа «эрудита»). Но уже в древности греки вкладывали в слово μάθημα («матема») значение не просто науки, а прежде всего, именно математической.

Итак: «полимат», он же «полихистор» знает не одну только математику и не одну только историю – а множество разных наук. Причем не просто знает, а может считаться корифеем, двигателем прогресса сразу в нескольких областях.

Обидно, что по-русски для выражения этой идеи приходится целый абзац писать. Что за дискриминация! Что разве в России некого было этим словом назвать? Конечно, было! Один Ломоносов чего стоит. Или Менделеев.

И еще один человек, сыгравший колоссальную роль в истории нефти – Владимир Григорьевич Шухов.

Его как-то обычно забывают перечислить в этом ряду, потому, что он был «всего лишь» инженер, конструктор, изобретатель. А этого вроде как недостаточно, чтобы считаться полиматом. Познаний в фундаментальных науках вроде не хватает.

Между тем, Шухов был блистательным математиком, все его изобретения и феноменальные конструкции начинались именно с математических формул, точно описывающих принцип создаваемого. Что и позволило ему добиться в некоторых областях совершенства – в буквальном смысле слова. Некоторые его архитектурно-строительные и инженерные решения приближаются к этому в общем-то, даже страшному краю. Когда специалисты говорят: всё, получен абсолютный результат, дальше двигаться некуда, дальнейшее совершенствование невозможно…

Мороз по коже – это же признаки гения. Или кого-то еще, кого мы называть по имени не будем.

И вообще как можно еще квалифицировать человека, который одновременно может работать над изобретением крекинг-процесса, паровых водотрубных котлов, совершивших переворот в мировой теплотехнике и отапливавших всю Россию много десятилетий, и еще разработкой капитального плана водоснабжения Москвы. Каждое из этих дел могло занять даже очень способного человека на всю жизнь, но Шухов еще и создал принципиально новые виды поршневых насосов.

Не надо глубоко разбираться в этих важнейших для добычи нефти агрегатах, чтобы понять типичную для Шухова гениальную простоту неожиданного решения. Созданный французскими инженерами этот замечательный насос не мог применяться для добычи нефти с больших глубин по той причине, что штанга поршня оказывалась под чрезмерным давлением при каждом обороте шатунного механизма. Чтобы выдержать такое давление, надо было делать штангу гораздо толще и тяжелее или еще какие-то добавлять сложные элементы во всю конструкцию. Что делало применение насоса практически бессмысленным. Он становился и слишком дорогим, и слишком громоздким и тяжелым. Шухов написал несколько формул в своей рабочей тетради и предложил решение противоположное – наоборот, сделать штангу очень легкой и гибкой, состоящей из одних только ремней и канатов. Снабдить ее амортизирующей пружиной и так далее.

В каком-то смысле также подходил он и к своим знаменитым архитектурно-инженерным проектам. Как сделать покрытия зданий очень прочными, но, не увеличивая при этом нагрузку на само здание? А изготовить его в форме ажурной металлической конструкции выстроенной впрочем, не абы как, а в точном соответствии с некоей математической моделью, которая несет в себе тайну великую. Потому что именно она позволяет сделать конструкцию абсолютно оптимальной. При минимальном расходе металла – максимальный результат. Не случайно его произведения имели и такой сильный эстетический эффект. Помните крышу Гуам? В советские времена, на фоне убогой архитектурной стандартизации она на многих производила потрясающее впечатление. Да и сейчас смотрится совсем не плохо.

Или дебаркадер Киевского вокзала? Примененные Шуховым формы (специалисты называют это арочной фермой) были столь легки и изящны, что казались скрепленным паутиной стеклом. Или легчайшим прозрачным металлом, что ли! И никакой преграды свету и солнцу, небо совсем близко.

Еще бы! Обычные тяжеловесные – и на вид, и на самом деле – стойки и раскосы были заменены лучевыми металлическими растяжками диаметром всего один сантиметр! Давление оказывается только в направлении растяжения – а это, утверждают специалисты, самый неутомительный, самый безопасный для металла вид усилия. Говорят математически доказано: всё, приехали, поиск наиболее рациональной конструкции такого покрытия закончен. Ничего более оптимального создать уже нельзя.

И своего рода апофеоз – знаменитая Шуховская башня или, как ее еще называют, гиперболоид инженера Шухова.

Эти слова у каждого вызовут определенную ассоциацию. Ага, где-то я это слышал, фильм есть с похожим названием, и еще, кажется, книга такая существует…

Бессовестный Алексей Толстой украл у Шухова всё. Заменил только его имя на какого-то «Гарина», который в его романе придумал некий прототип лазерного оружия. Оружие это, в крайнем случае, должно было бы называться «параболоид» – от слова «парабола». Гипербола, гиперболоид же тут совершенно не при чем! Но Толстому нужен был эффект и узнаваемость, а на остальное наплевать…

Настоящий же гиперболоид – это такая удивительная ажурная башня, такая совершенно невесомая на вид (да и удивительно легкая для такого размера на самом деле) конструкция, точно повторяющая одноименную геометрическую проверить фигуру и потому, видимо, сверхпрочная. И точно гипнотизирующая скрытым в ней музыкальным ритмом, открывающая какой-то секрет соответствия всего всему, каждой формы другой, построенная по волшебной формуле, имеющей отношение к высшим математическим законам мироздания – как и что с чем соотносится…

Не стоит углубляться в математику, но послушайте просто музыку этих слов: Однополостный гиперболоид вращения может быть получен вращением гиперболы вокруг ее мнимой оси… Да-да, именно мнимой!

И дальше – больше: если прямая пересекает ось вращения, то при ее вращении получится поверхность коническая, если она оси параллельна – то цилиндрическая, но если скрещивается с осью – выходит гиперболоид вращения!

Вот это застывшее в металле вращение гиперболы и было сотворено Шуховым, точно вырванное им из какого-то совсем другого измерения… В каких снах это ему приснилось, кто нашептывал ему эти идеи?

Но в эту книгу русский полимат, гениальный инженер Владимир Шухов угодил все-таки благодаря двум своим другим великим изобретениям – процессу крекинга нефти и нефтепроводу.

Правда, в специальной литературе обнаруживается бесконечный спор: кто же был все-таки первым? Дмитрий Менделеев утверждал, что идея нефтепровода первому пришла в голову ему – или, по крайней мере, он ее первый озвучил. И даже письменно предложил в 1863 году: «устроить от нефтяных колодцев к заводу и от завода к морю особые трубы для проведения нефти, как на завод, так и на морские суда». Но американцы, шутил Менделеев, его «подслушали» – и через год-другой первыми проложили примитивную, но вполне себя оправдавшую железную трубу в Пенсильвании, в районе Ойл Крик, того самого Нефтяного ключа, где в 1859 году Эдвин Дрейк впервые открыл способ добывания нефти из-под земли с помощью артезианской скважины.

Но теоретическое и математическое обоснование современного нефтепровода без сомнения осуществил Шухов. И сам же построил его тоже – зимой 1878–1879 годов по заказу товарищества «БраНобель», соединив месторождение на Апшеронском полуострове с нефтеперерабатывающими заводами Черного города на окраине Баку.

В том-то и была удивительная черта Шухова – отсутствие разрыва между теорией и практикой. Сначала подробное обоснование, математические выкладки, подсчеты, выполняемые даже без арифмометра, на бумаге, но в основном – в голове (о, это та еще была голова!), и потом точное, буквальное осуществление. Причем даже с очень близкими к реальности экономическими прикидками – сколько денег потребуется, для чего и когда. Неукоснительное соблюдение бизнес-планов, которому могут позавидовать многие современные менеджеры.

Подготовленный им проект был очень подробен и включал в себя даже обоснование и расчеты для всей инфраструктуры на трассе и первых в мире цилиндрических резервуаров. Собственно, Шухов впервые и математически обосновал, почему эти резервуары должны быть цилиндрическими и никакими другими, какой они должны быть оптимальной высоты и диаметра.

Несмотря на яростное сопротивление владельцев гужевого транспорта – терявших заработок – нефтепровод был сдан в срок и позволил сразу же в пять раз снизить расходы на транспортировку – как и предсказывал Шухов. Нефтепровод окупился уже через год.

Шухов построит, по крайней мере, будет автором проектов – еще нескольких нефтепроводов и керосинопровода Баку-Батуми. По ходу дела сделает еще массу изобретений – например, «особые тонкостенные трубы с постоянным диаметром». Но что, пожалуй, важнее, он придумает так называемый «остаткопровод». Тяжелые вязкие нефтяные остатки застревали в трубе. Шухов изобрел «трубчатые подогреватели, устанавливаемые на всасывающей трубе у насоса». Разогретые остатки легко проходили через клапаны и трубы.

Еще один пример того, как Шухов шел от теории к практике – использовав дифференциальное уравнение четвертой степени он доказал, что эти его знаменитые цилиндрические резервуары должны стоять не на жестком и твердом основании, а на гибком листе, опирающемся на упругую «подушку» из песка, в некоторых случаях с добавлением слоя асфальта.

Опять всё та же идея: амортизация, а не жесткое сопротивление… Теория полностью оправдалась и на практике. Но вот пришедших к власти большевиков не интересовала ни теория, ни непонятная им практика. Как это мягкая подушка? Чушь какая! Тяжелый резервуар должен стоять на чем-нибудь монументально твердом, например, на железобетонной плите! А шуховская методика осталась для других стран мира.

В результате построенные Шуховым резервуары, основанные на расчете оптимального соотношения диаметра, высоты и способа изготовления опоры, прослужили от 70 до 100 лет. Изготовленные вопреки его принципам выходили из строя лет через 10 – при том, что часто на них уходило значительно больше металла и других материалов.

Математика помогла Шухову и сделать сенсационный вывод о том, что наливные баржи для перевозки нефти можно изготавливать гораздо большей длины, чем это считалось возможным. Шуховские баржи экономили массу денег – при их использовании стоимость перевозки нефти по реке от Астрахани до Нижнего Новгорода упала в четыре раза. Буксирный пароход мог теперь легко тянуть не одну, а сразу две-три длиннющих баржи.

Шуховские баржи получили потом распространение и в Европе, где они назывались «перевозка русским способом».

Но, возможно главным изобретением Шухова был «аппарат для непрерывной дробной перегонки нефти», запатентованный им в 1886 году. Фактически речь шла о знаменитом крекинге, хотя слова такого Шухов не употреблял – центральном процессе переработки нефти, без которого совершенно немыслима современная нефтяная индустрия. Шухов непрерывно совершенствовал его, пока в 1890 году не запатентовал способ очистки нефти, который станет всемирной классикой. Суть его – увеличить выход керосина и легких продуктов с помощью разложения нефти под высоким давлением.

Крекинг – это своего рода продолжение работы над нефтью там, где природа остановилась. Но продолжение тем же методом, каким создавалась и сама нефть – сочетанием очень высокого давления и очень высокой температуры. При этом происходит расщепление, упрощение сложных, длинных углеводородных молекул, разрушаются связи между атомами углерода. В результате из аппарата выходит гораздо меньше тяжелых фракций – мазутов и асфальтов и больше легких, – бензина, смазочных масел и сырья для химической промышленности и так далее. Энергетическая ценность возрастает многократно.

В годы первой мировой войны американец Уильям Бертон практически повторил методику Шухова и пытался запатентовать это изобретение как свое.

Но и в России, уже советской, была предпринята попытка переписать авторство изобретения крекинга. Когда в 1934 году в Баку наконец-то был построен нефтеочистительный завод «Советский крекинг», то вдруг было объявлено, что он использует «процесс Шухова-Капелюшного». Причем имя Шухова, оттуда пытались и вовсе убрать, а самого его обвинить во вредительстве со всеми вытекающими последствиями. Шухову в возрасте 78 лет пришлось мчаться на завод, собственноручно устранять там неполадки, устроенные не слишком грамотными людьми. Это его спасло.

Вообще с советской властью не заладилось с самого начала. Сразу после революции его выбросили из собственного любимого дома в 1-м Неопалимовском переулке. Вытряхнули – да так, что уничтожили большое количество ценных рукописей и работ, многие их которых еще ждали своего практического осуществления – и уже не дождались. Потом Шухова заставили строить радиобашню для Коминтерна, с помощью которой можно было бы поддерживать радиосвязь с коммунистами всех стран. Башня строилась в пожарном порядке, по личному указанию Ленина. А потому чекисты ходили по стройке и размахивали наганами – но от этого не прибавлялось железа и других элементарно необходимых материалов. Но Шухов творил чудеса изобретательности и как-то башня все же продвигалась. Но потом подвел видимо некачественный металл – одна из секций сломалась, упала, при этом повредила еще две. Практически всё пришлось начинать сначала. Специальная комиссия расследовала инцидент и пришла к выводу: никакого вредительства, усталость металла. Но чекистов это не устроило. Как это нет вредительства? Какая еще усталость, что вы нам голову морочите? Наверняка этот царский спец, он вредитель и есть. Шухова потащили на допросы. А потом объявили, что он приговорен к расстрелу. И расстреляли бы, конечно, но вот проблема: где взять другого инженера? А ведь Ленин торопит, Поэтому приговор был вынесен условно. Была такая удивительная мера в те времена – человек остается даже на свободе, но ЧК может в любой момент его расстрелять, если сочтет, что в его действиях есть что-нибудь предосудительное.

Со второй попытки Шухову эту башню построить удалось. Она, как и все шуховсие башни стоит до сих пор – кроме тех, что были разрушены умышленно. Хотя в 1931 году строительство новых гиперболоидов было запрещено – советским инженерам всё не верилось, что столь воздушные конструкции могут быть прочными и безопасными. И вообще – строил их этот подозрительный старый спец. И всё же почему-то не посадили, хотя много раз Шухов ожидал ареста.

А «запрещенные» башни так и стоят и стоят – за исключением тех, что сломали специально. Каждый может поехать и посмотреть на одну из них – ту самую, бывшую коминтерновскую. Хотя, в общем-то, старшее поколение бесчисленное число раз и так ее видело на телевизионных заставках – «уникальную гиперболоидную конструкцию, выполненную в виде тонкой стальной оболочки». Адрес – улица Шаболовка, 37. Раньше этот адрес знали наизусть миллионы – до того, как был построен Останкинский телецентр.