Инженер Дмитрий Журавский

ЖУРАВСКИЙ, Дмитрий Иванович
(17.XII.1821 - 18.XI.1891)

автор: Ш.Гойзман

ПРОЕЗЖАЯ ПО МОСТАМ, ВСПОМИНАЙТЕ О НЁМ!

Ещё каких-нибудь 150 лет тому назад, когда поезд въезжал на мост, машинист снижал скорость и начинал подавать непрерывные тревожные гудки, а пассажиры обращали взоры ко Всевышнему, шепча про себя молитвы: "Пронеси, о господи!".

Уж очень часто в те годы мосты не выдерживали нагрузки и вместе с поездами обрушивались в воду. Движение по железным дорогам было не безопасным, обвалы мостов в Европе и Америке были довольно частыми. В Америке, в Филадельфии, рухнул в воду мост в 1811 году, его восстановили, но через пять лет он снова развалился. По данным статистики, в Соединенных Штатах Америки даже в более поздние годы - с 1878 по 1887 гг. - произошло более 250 аварий мостов. Не лучше обстояло дело и в других странах.

В чём дело? Почему одни мосты стояли долгие годы, а другие обрушивались? Ответить на этот вопрос нетрудно. В то время мостостроение, как наука, вовсе не существовала. Инженеры при сооружении мостов руководствовались только своим опытом, своей интуицией, а не точным расчетом.

Разумеется, одной интуиции для инженера недостаточно, тем более, когда речь идет о большом сооружении. Ведь на мост оказывают влияние самые различные силы и все их надо учесть! Как подбирать фермы моста? Как будет вести себя тот или иной материал, из которого решили строить мост?

На эти и многие другие вопросы инженерная наука того времени не могла дать точный ответ. Даже фермы мостов никто не умел рассчитывать. Над вопросами мостостроения работали виднейшие инженеры и механики мира. Но только молодой русский инженер Дмитрий Иванович Журавский впервые создал теорию мостостроения, вооружил инженеров строгой системой и методами расчетов.

Дмитрий Иванович Журавский родился 29 декабря 1821 года в селе Белый Колодезь Щигровского уезда Курской губернии (ныне - Золотухинского района Курской области). Отсюда он уехал на учёбу в Нежинский лицей, который блестяще окончил в 1838 году, проявив особые математические способности. После лицея семнадцатилетний юноша продолжает учёбу в Петербургском институте корпуса инженеров путей сообщения - одно из лучших высших учебных заведений России того времени. Здесь Журавский слушал лекции по математике известных академиков М. В. Остроградского и В. Я. Буняковского, и это повлияло на выбор специальности.

После окончания с отличием института в 1840 году молодого инженера направили на строительство Петербургско-Московской железной дороги. Российским инженерам предстояло преодолеть очень большие трудности при постройке железной дороги, которые не встречались в других странах. Это должна была быть по тем временам самой большой железной дорогой в мире длиной в 656 км. Ее трасса пролегала по непроходимым и трудным местам. Достаточно сказать, что на этой дороге предстояло построить 184 моста и 68 других искусственных сооружений. Нужно было произвести 97 миллионов кубометров одних только земляных работ. И российские инженеры отлично справились со своей задачей.

Молодой инженер Дмитрий Журавский сначала участвовал в изыскательских работах. Когда он отлично проявил себя на них, ему поручили проектировать мосты. Строительство каждого моста для того времени было настоящим подвигом, тем более если мост был больших размеров и предназначался для железной дороги. ЖуравскиЙ горячо взялся за это дело. Но уже в первые дни возникли труднейшие проблемы, буквально на каждом шагу приходилось самостоятельно разрешать самые сложные задачи.

Журавскому всё пришлось делать впервые. Естественно, вопрос о материалах не возникал - камень и дерево - чугунные и стальные мосты появились значительно позже. И молодой инженер вначале пошёл по проторенной тропе, решив строить деревянные мосты раскосной системы американского инженера Гау - системы запатентованной и, как все авторитеты утверждали, самой совершенной. Но беда в том, что даже сам Гау не знал, как рассчитывать свои фермы и поэтому тяжи и раскосы он делал одних и тех же размеров.

Дмитрий Иванович очень скоро понял, что вслепую строить мосты нельзя, следует учитывать усилия в фермах во время движения поезда, давление на мост сильного ветра и т. д. Для этой цели он построил макет будущего моста из набора одинаковых ферм в полном соответствии с патентом Гау. Но тяжи и раскосы каждой фермы он сделал из металлических проволочных стержней одинакового диаметра, которые имели одинаковое усилие затяжки. Известно: чем туже натянута струна, тем более высокого тона издаёт она звук, если водить по ней смычком. Это свойство и решил использовать Журавский. И оказалось, что стержни, находящиеся у середины фермы, издавали более низкий тон, чем стержни, размещенные у опор, т. е. раскосы и тяжи у опор моста испытывают значительно большее напряжение, чем тяжи и раскосы, находящиеся в его середине. Вот, очевидно, одна из причин аврий мостов и, следовательно, г-н Гау не прав, утверждая, что мост следует делать из одинаковых ферм! Чтобы нагрузки на тяжи и раскосы были равномерными, их следует делать различной толщины, как различны струны у скрипки. А уж теперь расчёт диаметров выполнить не сложно. И молодой инженер предложил выполнять тяжи и раскосы ферм мостов различного сечения в предложенной им закономерности.

Эксперимент был настолько прост и вместе с тем так убедителен, что возражать молодому инженеру никто не смог. В дальнейшем Дмитрий Иванович, как правило, все свои расчеты проверял экспериментально. Он справедливо считал, что "вычисления без контроля опыта часто уходят в область фантазии". Журавский блестяще сочетал в себе качества учёного теоретика и талантливого инженера-практика.

Прежде, например, для каждого пролета делали отдельную ферму, такие мосты называются разрезными. Дмитрий Иванович впервые решил строить неразрезные мосты, т. е. такие, где одна ферма перекрывает сразу несколько пролетов, что повышает прочность моста и облегчает его постройку. Впервые в мире неразрезной мост был спроектирован и построен Дмитрем Ивановичем Журавским через реку Мсту возле станции Веребье. Веребьинский мост, в то время один из крупнейших в мире, был выполнен в виде одой неразрезной ферму на девять пролетов, длина каждого пролета равнялась 25,5 сажени (54,3 метра)! А на железной дороге Москва - Орел Журавский построил мост, в котором применил особую конструкцию мостовых ферм, состоящую из сплошной и гибкой арки. Жаль, что "фермы Журавского" сейчас называют "фермами Лангера", который предложил их на 10 лет позже. За восемь лет строительства Петербургско-Московской дороги - с 1843 по 1851 год - по проектам Журавского было построено большое количество мостов. Это такие, как девятипролетный мост через реку Мста у станции Вышний Волочёк, ещё больший, чем Веребьинский мост (длина каждого пролета равнялась 61,17 метра), пятипролётный через реку Волхов, трехпролётный -через Волгу у Твери и многие другие.

Попутно Журавскому пришлось разрешить и ряд других сложных для того времени технических проблем. Так, например, для строительства мостов он применил дешёвую сосну, но предварительно пропитав её особым составом. Состав, предложенный Журавским, предохранял дерево от гниения и придавал ему особую прочность. Весьма показательно, что мосты из этой сосны простояли по тридцать пять и больше лет и снесли их только тогда, когда деревянные мосты решили заменить железными. В Ленинградском транспортном музее находится срез сваи, которую извлекли из воды при ремонте одного из мостов Петербургско-Московской железной дороги в 1926 году. Даже опытный специалист, глядя на этот срез, не сказал бы, что свая простояла без малого сто лет в воде. Журавский разрешил еще одну сложную проблему. Для испытания образцов применяемых материалов он сконструировал и построил специальные машины. Таким образом, он получил полные характеристики материалов для своих мостов. На этих же машинах Журавский определял прочность элементов и соединений конструкций ферм.

Свой опыт строительства Петербургско-Московской железной дороги Дмитрий Иванович Журавский обобщил в монографии "О мостах раскосной системы Гау". В этой монографии Журавский изложил первую в мире научно-обоснованную теорию мостостроения, с многочисленными математическими выкладками и расчетами. Великий русский математик Пафнутий Львович Чебышев дал блестящую оценку этому труду, и в 1855 году Журавскому за его монографию Российская Академия Наук присудила Демидовскую премию (ежегодные премии, учреждённые в 1830 году курским губернатором П. И. Демидовым "за лучшие по разным частям сочинения, дабы содействовать к преуспеянию наук, словестности и промышленности в своём отечестве").

Монография "О мостах раскосной системы Гау" стала незаменимым пособием мостостроителей тех времён, впервые как бы получивших компас в своей работе. Этим Дмитрий Иванович Журавский заложил прочную основу научного мостостроения, основал русскую школу, которой принадлежала и принадлежит сейчас ведущая роль в мире.

Через год после выхода монографии, в 1856 году, Журавский опубликовал второй труд - "Замечания относительно сопротивления бруса, подверженного силе нормальной к его длине". Эта работа принесла Журавскому еще большую признательность и славу во всем мире, чем первая монография, Дмитрий Иванович открыл совершенно новое явление, которое имеет большое значение в прикладной механике. Журавский впервые доказал, что разрыв балки при изгибе может произойти не только в месте закрепления, но и вдоль самой балки, т. е. может произойти её продольное расслоение. В этой же работе Журавский предложил метод расчета взаимодействия нижней и верхней частей и вывел формулу их зависимости. В дальнейшем эта формула нашла широкое применение в инженерном искусстве, она приводится во всех учебниках по сопротивлению материалов. В курсе сопротивления материалов эта работа известна, как "теорема Журавского".

Дмитрий Иванович Журавский был человеком неукротимой фантазии, большой творческой мысли. В 1874 году Журавскому предложили построить металлический шпиль на колокольне Петропавловской крепости. К работе он приступил, как всегда, с большой тщательностью сочетая теоретический расчет с экспериментальной проверкой. В результате Журавский не только построил шпиль, являющийся украшением Санкт-Петербурга, но и впервые создал теорию сквозных пирамидальных отверстий.

Дмитрий Иванович Журавский долгое время возглавлял железнодорожное дело в России, сперва как вице-президент Главного общества российских железных дорог, а с 1877 года - как директор департамента железных дорог. При нём было проложено 4800 км новых железнодорожных путей в различных уголках России. Несмотря на большую занятость на административной работе, Журавский не покидал живой инженерной деятельности. В 1869 году, когда было прервано сообщение между Москвой и Петербургом (сгорел знаменитый мост через реку Мста), Журавский предложил весьма интересный и смелый проект его восстановления. Друзья отговаривали Дмитрия Ивановича от этого рискованного проекта, который мог в случае неудачи подорвать авторитет вице-президента. Но Дмитрий Иванович сам взялся руководить работами и в тридцатиградусный мороз в очень короткое время восстановил мост.

Основатель научного мостостроения и автор теории важнейшего раздела прикладной механики, наш земляк Дмитрий Иванович Журавский занял почетное место в истории мировой техники. Дмитрий Иванович Журавский за свои труды был награжден большим количеством русских и иностранных орденов. После его смерти в Петербурге в 1891 году в Колонном зале Института инженеров путей сообщения установили мраморный бюст выдающегося инженера.

В настоящее время научные труды и изобретения Журавского в области мостостроения стали обыденностью до такой степени, что никто и не вспоминает об их авторе. И только далеко от родного Курского края, на ж.-д. станции Любань в Петропавловской церкви, прихожанами которой считают себя все железнодорожники магистрали "Санкт-Петербург - Москва", на почётном месте висит портрет нашего земляка в составе портретной галереи всех знаменитых строителей этой магистрали.

ТРУДЫ Д. И. Журавского: