Общий вид работ на Волховстрое. На первом плане спущенные и спускаемые железо-бетонные кессоны.
Статья инж. А. Флинка.
«Коммунизм — это советская власть
плюс электрификация».
Ленин.
Основной чертой современного электрического развития любой страны является разумное использование тех видов энергии, которые предоставляются человеку природой. Таковы: энергия, получаемая от сжигания топлива, энергия движущейся и падаюшей воды на реках и порогах, энергия морского прилива, энергия солнца, ветра и проч. Наиболее распространенным является использование тепловой энергии — «черный уголь», а затем водной энергии — «белый уголь». Для того, чтобы удобнее передавать получаемую энергию с мест добычи ее к потребителю, выгоднее всего превращать эту энергию (механическую энергию движущего махового колеса паровой машины или вращающегося вала водяной турбины) — в энергию электрическую — энергию динамо-машины, которую можно передать по проводам в любое место потребления. Создание мощных тепловых и гидро-электрических (использующих водную энергию) станций и является задачей электрификации страны.
Основная цель электрификации: дать дешевую энергию фабрикам и заводам для приведения в движение их механического оборудования, а также — снабдить население электрической энергией для освещения и прочих хозяйственных домашних надобностей.
В нашей стране значение электрификации подчеркнуто в резолюциях VIII-го С'езда Советов РСФСР и, благодаря мощному содействию «первого электрификатора» т. Ленина закреплено в законодательном порядке.
Из всех строящихся ныне новых больших районных электрических станций только Волховская использует энергию движущейся воды, а остальные работают на угле и торфе. Сравнивая эти два вида электрических станций, приходится признать, что использование сил реки имеет следующие достоинства перед использованием горючего топлива: 1) всякая станция, работающая на угле, или торфе, мало по малу истощит свой питательный бассейн и в более или менее близком будущем ей придется пользоваться ближайшим соседним местонахождением топлива, так что провоз с течением времени удорожит вырабатываемую энергию; 2) в связи с выяснившейся ограниченностью мировых запасов минерального топлива1) крайней неосмотрительностью является выпускание «на дым» этого богатства природы без использования даровых водных сил, тогда как в некоторых отраслях промышленности (напр., металлургической) употребление угля является единственно возможным и незаменимым; наоборот, использование текущей воды не наносит никакого ущерба природным богатствам страны и всякая гидро-электрическая станция является на долгое время «вечным двигателем», так как бассейн, ее питающий, почти не истошается; 3) эксплоатация построенной гидро-электрической установки гораздо проще и дешевле сложного хозяйства паротепловой электрической станции, где требуется большой персонал для постоянного снабжения топливом, ухода и периодической чистки парового оборудования в то время, как для управления гидро-электрической станцией нужно лишь наблюдать за подачей воды в турбину (см. ниже).
Использование водных сил, получившее за последние два десятилетия, такое огромное развитие в Западной Европе и Америке, — в России находится еще в зачаточном состоянии. Количество действующих электрических установок, как приведено ниже, весьма невелико, мощность их незначительна, технически они крайне несовершенны и только в самые последние годы началось сооружение мощной гидро-электрической станции на реке Волхове, которая займет первое место среди русских и европейских и видное место среди своих американских собратьев.
Основной целью производящихся на Волхове работ является сооружение гидро-электрической станции с одновременным коренным улучшением судоходных условий через Волховские пороги. Судоходен Волхов по всему своему течению, и в прежние времена он служил водным путем, по которому шла торговля с Западом. Однако, Волховские пороги настолько неудобны для судоходства, что в в былые времена суда здесь обычно разгружались и товары шли сухим путем в обход порогов. Задачей Волховского строительства и является возможно полно и экономично использовать паровые силы реки Волхова постройкой силовой гидро-электрической станции и, одновременно с этим, шлюзованием порожистой части реки, создать непрерывный путь, соединяюший Волжский и Приильменский бассейны с Ленинградским портом, что восстановит былое значение Волхова, как транспортного пути.
Станция сооружается в районе села Михаила-Архангела ниже конца Петропавловских порогов и выше железнодорожного моста Северной ж. д. Берега реки здесь скалистые, почти отвесные и доходят до 15 саж. высоты, что дает возможность весьма значительно (на 10 мтр.) поднять воду в реке, не вызвав затопления берегов. Схема расположения сооружений приведена на рис. 1. От левого берега сооружается сплошная бетонная плотина, длиной 210 мтр., высотой около 11 мтр. и шириной по низу свыше 17 мтр. Сооружение такой массивной преграды дает уверенность в неповреждении ее быстрыми водами реки во время весеннего ледохода. У правого берега реки расположена сама станция и ледозащитная стенка, образующие как бы гигантский треугольник. В середине этого треугольника находится, так называемая, «аванкамера», т.-е. бассейн для питания водой машин станции. Воды реки идут из подпертой части Волхова через арочные отверстия ледозащитной стенки в аванкамеру, откуда через всасывающие трубы попадают в турбины станции и приводят их во вращение, затем уже отработанные выливаются наружу. В виду того, что разность уровней воды у плотины весьма значительна (10 мтр.), — можно себе представить с какой скоростью и силой стремится вода найти себе выход из подпертой части вниз, вращая 8 гигантских турбин и 8 динамо-машин общим весом до 80.000 п. (только одни подвешенные на валу, вращающиеся части машин). Наконец, в самой выемке правого берега будет расположен шлюз с камерой для пропуска судов с осадкой до одной сажени; к камере ведут два искусственных канала: верхний и нижний. Как уже сказано, оборудование станции состоит из 8 турбин системы Френсиса, представляющих из себя колеса с лопатками, вращаемые сильной струей воды, подводимой по особым трубам. Мощность станции определяется в 80.000 лошадиных сил2) (по 10.000 лош. сил каждая турбина). (Для получения такой мощности станция должна в секунду пропускать до 700 кб. мтр. воды3) при напоре в 10 мтр.). Для того, чтобы яснее понять эту работу, укажем на то, что мощность человека можно принять равной ¹/15 лош. силы. Мощность, которую будет давать Волховстрой, определена в 80.000 лошад. сил. Таким образом, постройкой станции мы приобретаем мускульную силу 1.200.000 человек, причем таких рабочих, которые работают круглые сутки, не отдыхая ни одной минуты, не требуя никакого вознаграждения за свою работу.
Таковы могучие запасы сил, таящиеся в природе. Приобретая и завоевывая их, человек получает таких верных и неутомимых бессловесных помощников, равных которым по работоспособности он не найдет среди живых существ в целом свете. Помимо 8 больших турбин, мощностью по 10.000 лош. сил, установлены будут 2 малые возбудительные турбины мощностью по 1.400 сил — для приведения в действие больших. Электрический ток, вырабатываемый динамо-машинами (напряжением в 11.000 вольт) поступает сперва в трансформаторы4), где он повышается до напряжения в 110.000 вольт и затем передается в Ленинград двумя цепями медных проводов. Длина линии передачи около 123 верст. Опоры устраиваются частью в виде металлических башен, частью деревянные. В Ленинграде напряжение тока будет понижено для более удобного распределения потребителям.
Помимо описанных частей сооружения отметим, что для регулирования стояния воды в аванкамере существует специальный водоспуск, закрываемый щитами системы Стонея (см. рис. 1). Их ясно видно на общем виде готовой станции слева (см. рис. 2). Постольку, поскольку Волхов — река рыбная, пришлось сделать между плотиной и узлом сооружения специальный рыбоход. Наконец, для сообщения будущей станции с железной дорогой устроен под'ездной путь с правого берега к зданию станции по мосту через шлюз. Ветка оканчивается поворотным кругом для оборачивания паровозов (см. рис. 1).
Ознакомившись с расположением и назначением сооружений Волховстроя, отметим некоторые усовершенствования и особенности производства его работ. Прежде всего, берега Волхова в месте сооружения плотины грозят размыванием и прорывом подпертых вод в обход плотины. Чтобы предотвратить это — пришлось впервые в России применить, так-назваемый, способ «цементации водоносных слоев», состоящий в том, что через проделанные бурением скважины нагнетался жидкий цементный раствор, который после отвердения образовывал сплошную стенку в водоносном слое, препятствуя движению воды через вертикальные трещины известняков. Отдельные скважины располагались друг от друга на расстоянии 4—5 сж.
Другим, и весьма интересным по своей новизне и смелости является кессонный способ возведения плотины. Проект этот не только никогда не осуществлялся в России, но и является первой пробой во всем мире в этом отношении, как это свидетельствует горячий восторг и поздравления недавно приезжавшей делегации шведских экспертов и инженеров.
Способ этот (предолженный Главным Инженером Строительства Г. О. Графтио, состоит в следующем: на особых площадках изготовляются большие железо-бетонные полые ящики «кессоны», шириной 7 мтр. и длиной 21,5 мтр., весом около 30.000 пудов. Таких кессонов потребовалось — 10 шт. После отвердевания такой кессон подымается плавучим краном (см. рис. 3) и в таком виде подвозится к месту работы. После установки кессоны закрываются сверху, накачиваются сжатым воздухом и взрывом скалистого дна реки (внутри кессона) у их острой нижней кромки мало по малу осаживаются на глубину — 2 метр. ниже дна. Затем внутренность кессонов будет заполнена бетоном, а между смежными кессонами будут установлены непроницаемые железные переборки, чтобы, откачав воду из этих промежутков (шириной 7,5 мтр.) производить там бетонную кладку плотины, как на суше. (см. рис. 4). Способ этот, помимо гарантии наибольшей срочности работ (около 20 месяцев), дает основания не ожидать во время производства работ непосредственных случайностей, напр., в виде паводков, способных повлиять на ход работ и их стоимость.
Подобным же кессонным способом, но уже «с'емными» кессонами (на подобие колоколов со сжатым воздухом) производится работа по возведению 17 опорных быков вышеупомянутой ледозащитной стенки, представляющей собой бетонный мост, имеющий своим назначением задерживать лед и плавающие предметы (см. Заставку к статье).
Наконец, основание под самую станцию строится также на 18 кессонах из железа, образующих как бы стенку вокруг внутреннего фундамента, за которой работы будут производиться, как на суше.
Исполнение основных работ по Волховскому строительству требует, кроме того производства еще целого ряда вспомогательных работ весьма внушительных размеров.
На выполнение вышеописанного проекта использования силы падения р. Волхова и шлюзования его порогов необходимо затратить: 14 миллионов рабочих дней, вынуть 75.000 кб. сж. грунта, заготовить и употребить в дело 30.000 кб. сж. камня и 20.000 куб. сж. песка, вытесать 8.500 кв. сж. каменной облицовки, заготовить и употребить в дело 350.000 десятипудовых бочек цемента, затратить на металлические и железо-бетонные конструкции 700.000 пуд. железа и употребить в дело до 4 мил. куб. фт. леса. Общая стоимость гидроэлектрической станции и связанных с нею работ на реке Волхове в настоящее время может быть указана лишь приблизительно и выражается примерно в цифре 60—80 миллионов золотых рублей.
Приведенные итоги дают возможность понять всю грандиозность такого колоссального предприятия, как Волховстрой, который является самым большим сооружением в настоящее время не только в России, но и во всей Европе.
Что же может дать Волховстрой Ленинграду? Насколько ощутим для городской промышленности тот поток электрической энергии, который станция день и ночь будет посылать в Ленинград? Ответом служат сведения о потреблении электрической энергии промышленностью и населением за последние годы по двум столицам — Москве (приведено для сравнения) и Ленинграду.
В 1913 году потребная максимальная мощность Москвы выражалась в 38 тысяч киловатт5), в Ленинграде — 30 тысяч. В 1923 году Москва потребляла — 45 тысяч киловатт, Ленинград — 40 тысяч. Как уже упомянуто выше, мощность Волховской станции установлена в 80.000 лош. сил, считая потерю на линии передачи 10% и собственные нужды 5%, получили в самом Ленинграде 68.000 лош. сил или 50 тыс. киловатт. Это показывает, что весь Ленинградский район со всеми заводами, фабриками и освещением в состоянии жить энергией только одного Волховстроя. Если же пустить в ход уже существующие тепловые электрические станции, то потребление энергии в Ленинграде, после пуска Волховстроя, может быть увеличено более, чем в два раза. Дешевая электрическая энергия в Ленинграде произведет своего рода революцию в промышленности района, увеличит ее развитие и удешевит стоимость товаров. Отсюда все колоссальное значение будущей гидроэлектрической станции на Волхове для Северо-Западного Района Союза.
Еще несколько месяцев тому назад поперек Волхова стояли леса и понтоны. Подвоз кессонов еще не был начат. «Генеральное сражение» дано было с 4 по 24 октября 1923 года, когда были благополучно подвезены и спущены 10 кессонов плотины.
Труд, железная воля и энергия победили все препятствия. Бурный Волхов навсегда скован в железо-бетон. В настоящее время работы на Волхове выполнены примерно на 45%. Наступивший зимний период используется для подготовки дальнейшего наступления весной, после ледохода.
Поэтому, масштаб зимних работ нисколько не будет сужен. Если не встретится никаких неожиданных препятствий, то Волховстрой даст поток энергии Ленинграду в назначенный срок — именно в 1925 году.
Так происходит новое завоевание мощных сил природы: десять тысяч человек упорно продолжают побеждать стихию. И в этом героизме и самоотверженности бззымянных тружеников Волховстроя — залог успеха, уверенность в полной и окончательной победе электрификации — победе Волховстроя.
Вспомним великие слова вождя пролетариата, покойного т. Ленина, впервые выдвинувшего идею создания электрических станций, что «без электрификации — нет коммунизма». Вспомним ту энергию и настойчивость, с какой он отстаивал интересы Волховского строительства своей мощной поддержкой и будем надеяться, что Волховстрой напряжет все силы к созданию дивного памятника победы над стихией во имя счастья грядущего человечества.
1) Например, угля в Соед. Штатах Сев. Америки при современном интенсивном потреблении хватит, по вычислениям геологов, не более, как на полстолетие. (назад)
2) Лошадиная сила = 175 килограммо-метров или работе, совершаемой при поднятии 75 килогр. на высоту 1 метра в 1 секунду. (назад)
3) Об'ем 700 куб. метров составляет об'ем 30 товарных железнодорожных вагонов. (назад)
4) О получении электрическаго тока, его трансформировании и передаче к месту использования см. статью инж. Чечета «От горного озера к электрической лампочке» — «Смена» № 1. (назад)
5) Киловатт — единица электрической энергии = ⁷/₁₀ лошадиной силы. (назад)