Гайки Невьянской башни
Гайки Невьянской башни
Одиннадцатые Татищевские чтения : материалы Всероссийской научно-практической конференции (Екатеринбург, 18-19 ноября 2015 г.). – Екатеринбург : ООО «Издательство УМЦ УПИ», 2015. – С. 434-438.
Евгений Анатольевич Курлаев
Гайки Невьянской башни. Их осталось всего несколько штук в стальных стропилах крыльца, тех, старинных, квадратной формы. Каждый день сотни людей проходят мимо, даже не подозревая
об их существовании. Быстрее в башню по узким лестницам к ее тайнам.
В августе 2012 г. я участвовал в консультации немецких специалистов, исследовавших железные стропила Эрмитажа. Их интересовала технология производства металла и продукция уральских заводов в XVIII–XIX вв. Днем позже вместе с А. Е. Курлаевым мы организовали поездку гостям на памятники индустриального наследия в Невьянск и Нижний Тагил.
Во время экскурсии на Невьянскую башню немецкие ученые предположили, что если датировка башни и крыльца соответствует заявленной, то это первая в Европе (мире?) крыша, при монтаже стропил которой использовано резьбовое болтово-гаечное соединение. В то время в Европе металлические стропила скрепляли проволокой, так как сверлить отверстия было очень дорого.
Общепризнанно, что Невьянская башня – выдающийся памятник истории, архитектуры, инженерного дела и, как следствие, туристической индустрии Урала. С ней связаны легенды о подземных ходах и тюрьме, тайной выплавке серебра и чеканки монеты, воплощенные в литературе и художественных фильмах. Неизвестны имя архитектора, дата и причина постройки объекта. Имеются реальные архитектурные, инженерные, исторические загадки и феномены: кривизна башни и ее железочугунный каркас, слуховая комната, громоотвод, английские часы и т. д. Однако в доступной научно-популярной литературе о памятнике среди этих чудес я не встретил каких-либо упоминаний об уникальных особенностях крыльца [2; 3; 4; 6].
В истории развития металлических конструкций в России, исходя из потребностей общества и возможностей технической базы, выделяется 5 периодов.
Первый период (XII – начало XVII вв.) характеризуется применением металла в уникальных сооружениях (дворцах, церквях) в виде затяжек и скреп для каменной кладки. Затяжки выковывали из кричного железа и скрепляли через проушины на штырях. Одной из первых таких конструкций являются затяжки Успенского собора во Владимире (1158 г.).
Второму периоду (XVII – конец XVIII в.) характерно применение наклонных металлических стропил и конструкций глав церквей. Стержни конструкций выполнены из кованых брусков и соединены на замках и скрепах горновой сваркой. Примерами служат перекрытие Большого Кремлевского дворца в Москве (1640 г.), каркас купола колокольни Ивана Великого (1603 г.) и др.
Третий период (XVIII – середина XIX в.) связан с освоением процесса литья чугунных стержней и деталей. Соединения чугунных элементов в это время осуществляются на замках или болтах. Первой чугунной конструкцией в России принято считать перекрытие крыльца Невьянской башни (1725 г.).
Следовательно, крыльцо известно специалистам, с него даже начинают эпоху использования чугунного литья в металлических конструкциях. Однако здесь составитель периодизации ошибается. Стропильный каркас изготовили из среднеуглеродистой стали и значительно позже 1725 г. Металловедческий анализ образца стропил с заводским клеймом показал содержание углерода 0,5–0,6% [5, с. 97–105].
Крыша крыльца имеет крутую двускатную конструкцию. Эта архитектурная форма пришла к нам из стран Северной Европы. В средние века, в эпоху позднего возрождения, городские здания Голландии, Дании, Германии строились с высокими крышами, пространство которых состояло из нескольких используемых ярусов. Кровля имела уклон скатов 45–75°. И в России допетровского периода города застраивались зданиями, имеющими высокие двускатные крыши или разнообразные шатровые формы.
В научно-популярной литературе принято считать, что использование резьбовых соединений начинается в XV в. при креплении подвижных деталей доспехов и частей часовых механизмов. Станок немецкого первопечатника И. Гутенберга, созданный в 1448–1450 гг. имел резьбовые соединения с винтами. Первый копир, который предложил Леонардо да Винчи, воспроизводил профиль эталонного винта, скрепленный с заготовкой. Сохранились записи и зарисовки винторезных станков его проектов. Первый станок изобрел и построил в 1568 г. французский математик Ж. Бессон.
К концу XVII в. винты получили широкое распространение в огнестрельном оружии. Появление гаек и резьбового соединения сходного с современным документально подтверждается в XVII в. Первые гайки и винты были изготовлены вручную.
Принцип механической нарезки резьбы вновь реализовал соратник Петра I механик А. К. Нартов в начале XVIII в. Винты и шурупы широко применяли в оружейном деле. В описании деталей фузей, изготовленных на Тобольском оружейном заводе в 1703 г., упоминаются мелкие «привертные» шурупы и винт, с помощью которого крепили ложе к стволу. В 1797 г. несколько винторезных станков, но с использованием привода от паровой машины, создал англичанин Г. Модсли.
Первоначально шаг резьбы был дюймовым, а в начале XIX в. французы ввели в обиход метрическую резьбу. В 1841 г. в Великобритании состоялся доклад Дж. Витворта «Система унифицирования винтовых резьб».
В кратком архитектурно-инженерном обзоре отмечу североевропейский (голландский) стиль крыши крыльца и отсутствие к началу XVIII в. примеров массового применения в производстве и быту резьбового болтово-гаечного соединения. Как мы уже упоминали, железные стропила использовали только на очень значимых объектах. На крыльце Невьянской башни они стальные, толщиной около 2 см. В них просверлены отверстия близкого диаметра. В то время сверление отверстий в стали было уникальной технически сложной операцией, которая значительно удорожала строительство. Однако все условия для великого изобретения были.
Акинфий Демидов денег на башню явно не жалел. Он был потомственным оружейным мастером и изготовлял на заводе необходимый металл. Поэтому в Невьянске при необходимости мог заработать сверлильный станок, а мастера изготовить винты и гайки любых форм и размеров. Не удивлюсь, если отверстия в стропилах соответствуют калибру фузей.
На одном из фрагментов стропил сохранилось клеймо «Невьянский завод, дворянин Акинфий Демидов, Сибирь НS: ДАД». Такой товарный знак на продукции Невьянского завода появился с 1734 г. [1, С. 15–16, 23]. На гравюре Невьянского завода 1735 г. крыльцо башни изображено в виде одноэтажного домика с низкой крышей. На гравюре 1770 г., скопированной с гравюры И. В. Люрсенуса и И. Э. Гриммеля 1742 г., видно, что низкую крышу у крыльца башни к этому времени заменили на высокую. Полагаю, что и стропила, которые сохранились до настоящего времени, были установлены между 1735 и 1742 гг.
Можно ли считать крыльцо Невьянской башни первым в Европе (мире) объектом, где в креплении железных стропил кровли использовали резьбовое гайко-болтовое соединение? Надо набирать аргументы.
Библиографический список
1. Корепанов Н. С., Рукосуев Е. Ю. Клейма уральских заводов XVIII–XIX вв. Екатеринбург, 2004
2. Очерки истории культуры и быта старого Невьянска Люди, памятники, документы (К 300-летию города) / Под общей научной редакцией В. И. Байдина. Екатеринбург, 2001.
3. Стариков А. А., Симиненко В. И. Невьянск. Екатеринбург, 2011.
4. Старый Невьянский завод / Под общей научной редакцией М. Е. Главацкого. Екатеринбург, 2001.
5. Счастливцев В. Хлебникова Ю. Невьянская башня: реалии прошлого // Наука в России. № 2. 2012.
6. Шакинко И.М. Невьянская башня. Свердловск, 1989.