4 - 2020

Шуховская башня и SOLIDWORKS


Руслан Щитов, преподаватель CAD/PDM, компания «Идеальные Инструменты»

Шуховская башня — знаковое сооружение своего времени. В ней нашли отражение и смекалка, и инженерный талант великого русского изобретателя Владимира Григорьевича Шухова. Башня на Шаболовке не только стала символом инженерного гения, но и вдохновила множество архитекторов, художников и инженеров на не менее грандиозные постройки, в которых использованы сетчатые конструкции и форма однополосного гиперболоида.
В этой статье мы попробуем разобраться, сможет ли SOLIDWORKS помочь будущим творцам в их нелегком деле проектирования архитектурных объектов.

Ровно 100 лет назад, в 1920 году, был дан старт строительству Шуховской башни, удивительного сооружения своей эпохи. Владимир Григорьевич Шухов разработал очень технологичную и в то же время надежную конструкцию. В тяжелые времена, связанные с изменением социального строя страны, этот выдающийся конструктор смог возвести грандиозное строение при минимальных затратах. Сама конструкция подразумевала использование для строительства максимально похожие, простые прокатные профили из доступного металла, технологичные клепаные соединения и систему сборки без применения башенных кранов или лесов.

Технологически В.Г. Шухов опережал свое время, его мысль неслась вперед и находила воплощение в различных видах конструкций и технологий, таких как:

  • новейшие способы переработки, транспортировки и хранения нефти;
  • создание трубчатых паровых котлов;
  • проектирование и возведение сетчатых сводов висячих павильонов для Всероссийской промышленной и художественной выставки 1896 года;
  • изобретение арочных стеклянных сводов ГУМа, Петровского пассажа, заводов Выкса, Пушкинского музея и Киевского вокзала;
  • самые знаменитые сооружения — это, конечно, башни в форме однополосного гиперболоида вращения, которые можно увидеть по всей стране.

С самого начала своей деятельности В.Г. Шухов старался максимально использовать весь потенциал технологий того времени. (Если бы инженер получил доступ к сегодняшним системам и машинам, трудно даже представить, чего бы он смог добиться!)

Каким бы гениальным ни был изобретатель, полет его мысли тормозят инструменты, с помощью которых приходится воплощать идею. В наше время, при наличии современных инструментов, гораздо проще и быстрее визуализировать задумку и понять, чего не хватает и как можно довести конструкцию до идеала. Одним из таких инструментов является комплекс САПР SOLIDWORKS, обладающий обширным функционалом. Попробуем разобраться, как SOLIDWORKS помог бы В.Г. Шухову при разработке его самых знаменитых построек.

Наша задача — представить себя на месте конструктора В.Г. Шухова и попытаться спроектировать башню с нуля. Для реализации этой идеи можно воспользоваться целым рядом инструментов SOLIDWORKS.

3D­эскиз

Для первичной расстановки профилей и определения диаметров оснований можем использовать инструмент 3D­эскиз, позволяющий в свободной форме располагать линии в пространстве независимо от плоскостей. Укажем расстояния между точками линий для определения угла раствора профилей.

Сварные детали

Пусть конструкция и не подразумевает сварку, а только клепку, мы всё равно можем использовать эту функцию для упрощения выбора профильных конструкций из богатого списка стандартных профилей, а также получить групповой список необходимых профилей для изготовления или покупки.

Гибкие

В варианте с круглым профилем этой функцией не пришлось бы пользоваться, но уголковый профиль для правильного расположения необходимо торсионно изогнуть.

Параметризация

Угол поворота профиля мы можем запараметризовать и получить автоматический изгиб в зависимости от угла раствора профиля.

Поверхности

Для правильного позиционирования опорных колец по высоте башни мы создадим поверхность однополосного гиперболоида, образованную от базовых линий профилей.

Групповое создание конфигураций

Поскольку Шуховская башня на Шаболовке состоит из нескольких секций, которые различаются между собой только диаметрами оснований и положением профилей, мы на основе одной детали можем создать несколько конфигураций, задавая в одной таблице все параметры секций.

Сборки

После получения всех секций можем спокойно собрать их вместе с помощью функции сборки и определить узлы соединения секций между собой.

Это лишь те функции, что связаны с прямым проектированием. Дополнительно SOLIDWORKS способен помочь в прочностных расчетах, создании управляющих программ для производств, создании чертежей, оценке технологичности, экологического влияния на окружающую среду при производстве и многое другое.

Отсутствие каждой из представленных функций в то время существенно усложняло проектирование и постройку конструкций: приходилось выводить формулы, создавать опытные образцы, отрабатывать отдельные методы производства и сборки. Современные системы, такие как SOLIDWORKS, позволяют ускорить и упростить процесс проектирования, для того чтобы уже сегодняшние гении могли раскинуть крылья воображения и создавать то, что будет помогать и радовать нас и наших потомков.

Более подробную информацию, посвященную использованию этих инструментов, а также построению и расчету этой башни, вы можете увидеть на нашем YouTube­канале «Мастерская SOLIDWORKS».