ГлавнаяHe могли не заинтересовать надувные конструкции и великого инженера Возрождения Леонардо да Винчи. Дж. Вазари свидетельствует: «Изготовив особенную восковую массу, он делал из нее ... тончайших, наполненных воздухом животных, которых он заставлял надуваться и взлетать вверх...»
Пневматические конструкции помогли человеку подняться в воздух. Воздушные шары братьев Монгольфье, начавшие в 1783 г. эру практического воздухоплавания, были, по существу, пневматическими конструкциями.
Пузыри на дождевых лужах, мыльные пленки ассоциировались у человека с большими искусственными пузырями, под сводами которых можно было бы жить и работать. Удивительна аналогия между подводным жилищем паука-серебрянки и подводными домиками акванавтов. Паук использует в качестве оболочки пленку поверхностного натяжения и наполняет ее пузырьками воздуха, которые заносит с поверхности воды в своих мохнатых лапках. Люди делают из прорезиненной материи мешки и накачивают в них воздух компрессорами.
История пневматических строительных конструкций еще очень коротка. Изобретателем их обычно считают английского инженера Фредерика У. Ланчестера, который запатентовал конструкцию воздухоопорного здания в 1917 г. (рис. 1.7). Однако известный немецкий специалист в области легких конструкций проф. Фрей Отто, не отрицая приоритета конструкции Ланчестера, отметил, что «по всей вероятности, ей предшествовали еще более ранние, но неизвестные проекты ...» Как мы увидим далее, он был прав. После Ланчестера обычно упоминают имя американца Герберта Г. Стивенса, который в 1942 г. разработал проект перекрытия здания авиасборочного цеха в виде воздухоопорной оболочки диаметром 365 м из листовой (1,27 мм) стали. Справедливости ради между именами Ланчестера и Стивенса следует поставить имя проф. Г. И. Покровского, неоднократно выступавшего в печати с предложениями, относящимися к области «аэростатической архитектуры». Статья его «Тонкие пленки» в 1936 г. открывает серию публикаций с оригинальными предложениями в этой области.
Идея купола, наполненного воздухом, существовала давно, и время от времени находила свое выражение в различных проектах и изобретениях. Однако ни Ланчестеру, ни Покровскому, ни Стивенсу не удалось воплотить свои идеи. В те годы это было технически трудно, но вполне возможно. Достаточно взглянуть на снимок времен обороны Москвы 1941 г., где на фоне Большого театра изображен плуспущенный аоэростат заграждения. Казалось, стоило только прикрепить его кольями по периметру к земле, наполнить воздухом, и крыша над головой, которая была так нужна в те суровые годы, была бы готова.
Только в 1946 г. американскому авиационному инженеру Уолтеру У. Бэрду удалось создать первое в мире реальное пневматическое сооружение (купол укрытия радиолокационной антенны), взобраться на него и сфотографироваться, как на покоренной вершине (рис. 1.8). В 1956 г. У. Бэрд организовал фирму «Бэрдэйр» и уже через год изготовил около 100 пневмосооружений. Общее число пневматических сооружений во всем мире в 1972 г. составляло около 20 тыс., а в 1976 г.— уже 50 тыс. единиц. Прогноз на следующее пятилетие — еще 100 тыс.
И все же не Ланчестеру принадлежит пальма первенства. Оказалось, что корни истории патентования пневматических сооружений уходят в прошлый век. В «Журнале новейших изобретений и открытий» за 1896 г. говорится: «Выдающийся интерес представляют аэробалки, изобретенные г. Сумовским. Сущность нового изобретения сводится к следующему: непроницаемые мешки длиной до двух и более сажен различного диаметра наполняются при помощи воздушного насоса воздухом. Из этих мешков можно строить легко и быстро громадные постройки... Оригинальная идея г. Сумовского проверена практически, и Министерство путей сообщения уже ассигновало необходимую сумму для производства дальнейших опытов с его изобретением». Пока неизвестно, как использовал Сумовский эти ассигнования. Однако нам удалось обнаружить в патентных архивах сведения о том, что он получил на свое изобретение американский патент № 511472 в декабре 1893 г.
Аналогичная идея — несущие элементы конструкции, наполненные воздухом, — родилась и у японца Кашениге Номура, который в 1929 г. изготовил опытный образец (японский патент № 65170) палатки «Тентмодерн» размерами 2х2х2 м с каркасом из четырех пневмостержней.
По свидетельству А. Квормби, подобные палатки («иглу») в Англии стали поступать на рынок с 1936 г., и их производят по сей день. Он же сообщает, что английские зенитчики в 1938—1939 гг. широко использовали надувные купола диаметром 6—9 м в качестве тренажеров, проецируя на их сферическую поверхность фильм с кадрами атакующих самолетов.
Hecмотря на давние проектные начинания, практическая реализация идеи пневматических сооружений в нашей стране началась с некоторым запозданием. Первое сооружение — сферический купол диаметром 36 м — было создано только в 1959 г. С 1975 г., после введения в строй Ангренского комбината, воздухоопорные здания стали серийной продукцией.
Важнейшие события в истории развития пневматических конструкций:
1893 г. — Сумовский запатентовал конструкцию моста из пневмобалок и получил ассигнования на производство опытов от Российского министерства путей сообщения.
1917 г. — Ф. У. Ланчестер запатентовал конструкцию воздухоопорного здания, имеющего все элементы современного пневматического сооружения.
1929 г.— К. Номура (Япония) изготовил и запатентовал «Тент-модерн» — палатку 2х2х2 м с надувными ребрами.
1933 г. — Н. Васильев получил авторское свидетельство № 45330 на пневматическую антенну из прорезиненной ткани с проволочной тягой внутри.
1936—1964 гг. — Публикации Г. И. Покровского на тему «Пневматическая архитектура».
1938 г. — Ф. У. Ланчестер опубликовал проект воздухоопорного купола диаметром 329 м.
1938 г. — Б. Раш (Германия) предложил проект надувного ангара для Антарктики.
1938 г. — Использование воздухоопорных куполов как тренажеров для английских зенитчиков.
1939 г. — Использование англичанами ложных надувных макетов боевой техники во время операций в Северной Африке.
1942 г. — У. Нэфф (США) использовал надувную опалубку для бетонирования куполов.
1942 г. — Г. Стивенс (США) опубликовал проект авиационного завода, перекрытого воздухоопорной оболочкой из листовой стали.
1946 г. — У. Бэрд (США) построил и испытал первое пневматическое здание — сферический купол диаметром 11 м.
1951 г. — Спроектирован и испытан надувной самолет (Кардингтон, Англия).
1956 г. — Начало серийного производства воздухоопорных оболочек для гражданских целей (фирма «Бэрдэйр», США).
1958 г. — Первое пневматическое сооружение в Европе — павильон ПАНАМ на Брюссельской Всемирной выставке.
1959 г. — Первое воздухоопорное здание в России — сферический купол диаметром 36 м.
1960 г. — Первое произведение пневматической архитектуры — двухслойный воздухоопорный павильон передвижной выставки (В. Ланди, США).
1964 г. — Э. Линк (США) разработал конструкцию первого подводного дома, в котором два акванавта пробыли 49 ч на глубине 132 м.
1965 г. — Изобретение технологии бетонирования куполов на надувной опалубке (Д. Бини, Италия).
1970 г. — Массовое (более 20 единиц) использование пневматических выставочных павильонов на ЭКСПО-70.