РАЗВИТИЕ ДНОУГЛУБИТЕЛЬНЫХ РАБОТ

Организация систематических замеров глубин па лимитирующих судоходство участках рек, а также создание службы судоходной обстановки были важными мерами в деле упорядочения судоходства. Однако они не могли изменить гидрологической характеристики рек, мелководье на которых было главным препятствием для нормальной работы флота. Требовались активные меры с тем, чтобы, рационально используя водный поток, направить его с учетом интересов судоходства. Увеличение габаритов судового хода путем шлюзования требовало огромных затрат, углубление рек с помощью выправительных сооружений или землечерпания в первой половине XIX в. еще не имело опыта и не располагало теоретической базой.

Первые сведения о постройке выправительных сооружений относятся к 1810 г. Выправление рек при помощи регуляционных сооружений русские гидротехники вели, используя зарубежный опыт. Он заключался в том, что русло реки при помощи полузапруд и струенаправляющих дамб суживалось до определенной ширины, в результате чего скорость течения увеличивалась, происходил размыв русла и повышение глубин.

Несмотря на то что «водостеснительный» метод не давал должного эффекта, его продолжали использовать, поскольку иных способов улучшения судоходных условий свободных рек наука еще не знала.

В 1799 г. па верхней Волге затонуло судно в таком положении по отношению к течению, что это привело к интенсивному размыву переката. Этот случай обратил на себя внимание. Возникло своеобразное увлечение новым методом улучшения судоходных условий с помощью «судовых плотин», начало которому положил инженер Вельяшев.

При капитальном выправлении переката Телячий Брод (вблизи Нижнего Новгорода) в 1863 г. наряду с дамбами было затоплено 14 коломенок длиной по 43 м каждая и 3 баржи. Суда затопили в стороне от основного фарватера и в результате стеснения речного потока образовался судовой ход шириной 80 м, глубина на котором была от 135 до 210 см вместо 90 см в естественных условиях.

Судовые плотины строились вплоть до 80-х годов прошлого столетия, хотя результат их действия не всегда был положительным.

В середине XIX в. получают распространение сооружения из каменно-фашинной кладки, которые впервые были применены на Криушинских мелях ниже Костромы в 1838 г.

Начиная с 1871 г. в течение 20 лет с переменным успехом на Волге применялись плотины инженера Янковского. Состояли они из ряда деревянных щитов, подвешиваемых на плотах и спускаемых вертикально до дна реки. Создаваемое щитами стеснение потока способствовало размыву русла, чем и достигалось углубление обмелевших участков. Первые опыты, проведенные на Борском перекате и на перекате Телячий Брод, показали положительные результаты. Изобретателю удалось получить от правительства привилегию на их строительство и вознаграждение за каждую сажень построенных сооружений по 50 коп. Но в дальнейшем выявилось, что плотины Янковского не всегда оказывали положительное воздействие на увеличение глубин. Результаты зависели от гидрологического режима реки, морфологической структуры русла, крупности наносов. Положительный результат па повышение глубин эти плотины оказывали лишь в благоприятных для их действия условиях. Съезд инженеров-гидротехников в 1892 г. признал нецелесообразным дальнейшее строительство плотин Янковского.

Специалисты все больше убеждались, что водостеснительный метод не дает должного эффекта, поскольку песок, вымываемый из зоны сужения потока, откладывается в непосредственной близости на нижележащем плесе, а то и на перекате, и все больше приходили к мысли применить принудительное углубление перекатов механическими средствами.

Одним из простейших механических устройств такого типа была «волокуша», которая взвешивала наносные отложения в потоке, а течением их сносило на нижележащие участки реки.

В 1809 г. в местечке Хольмичи Минской губернии проводились испытания машины для расчистки перекатов, изобретенной киевским купцом Т. А. Бухтеевым. Рабочим органом машины было колесо, укрепленное на горизонтальном валу, который покоился на двух небольших судах («дубках»). Колесо по окружности имело 6 лопастей («перьев») с металлическими гвоздями. Принцип действия машины состоял в том, что колесо при вращении приводило поверхность переката во взвешенное состояние, а течение реки уносило эти наносы. Вращалось колесо силой течения, при этом для увеличения скорости потока последний стеснялся путем постановки с обоих бортов спаренного корпуса судна деревянных щитов, представляющих собой как бы переносную плотину.

Испытания машины показали, что с ее помощью можно за час работы создать канал шириной 25 м, длиной 1 м и глубиной около 30 см. Практического применения эта машина не получила.

В сентябре 1847 г. на Костинском перекате Волги испытывалась «чистительная машина» купца Крохопяткина. Представляла она из себя понтон с прорезью посередине, в которую опускалась вращающаяся рама. Внизу рамы на расстоянии 0,4 м одна от другой укреплялись 4 железных прута и к ним приделывались лопасти. 20 рабочих вращали раму, лопасти рыхлили грунт, который уносился течением. Распространения это устройство также не получило.

Относительно широко применялись грабли Быкова, которые показали положительный результат при их использовании в 1883 г. на Ветлянском перекате Волги, где удалось увеличить глубину на 18 см.

Более совершенным аппаратом для дноуглубительных работ стал прототип землесоса конструкции французского инженера Базена. Принцип действия его состоял в том, что с помощью помпы, установленной на судне, грунт отсасывался и удалялся по грунтопроводу. Такие аппараты нашли широкое применение на Волге и Днепре.

Мысль об использовании специальных машин для углубления перекатов появилась у русских инженеров-гидротехников еще в первой половине XIX в., но осуществление ее затянулось.

В 1858 г. на Сормовском заводе был построен землечерпательный снаряд для Астраханского порта. Это была первая многочерпаковая машина, созданная в России, которая имела железный корпус и паровую машину мощностью 20 л. с.

В 1895 г. ряд зарубежных фирм предложил русскому правительству свои услуги в организации на Волге работ по улучушению судоходных условий. Фирмы принимали на себя поставку необходимого количества земснарядов и проведение дноуглубительных работ, но взамен испрашивали привилегию по взиманию сбора с перевозимых грузов. На такие требования правительство не согласилось, но это, видимо, ускорило решение вопроса о покупке землечерпательных машин, поскольку в том же 1859 г. был заключен контракт с заводом в Гамбурге на постройку для Волги двух таких машин с грунтоотвозными шаландами к ним и двумя пароходами.

В октябре 1860 г. построенные суда прибыли в Петербург, причем шаланды при перегоне затонули, испытания прошли неудачно, и только весной 1861 г. караван был принят заказчиком.

В 1861 г. Министерство путей сообщения заказало в Бельгии 2 черпаковых земснаряда: один производительностью 80 куб.м/ч, который получил наименование «Ширмокша» и второй — 40-кубовая машина «Малая». В июне 1864 г. эти машины были выведены для производства работ на Копринских мелях (у Рыбинска) и эту дату можно считать началом применения землечерпательных машин для разработки перекатов на транзитном пути.

Первый опыт показал, что такие малопроизводительные машины не в состоянии решить задачу обеспечения необходимых для судоходства транзитных глубин. Неудача породила скептическое отношение к механическому дноуглублению вообще. Закупка землечерпательных машин или постройка их на отечественных заводах была отодвинута почти на 30 лет.

Но практика все более настойчиво требовала создать машину, которая была бы способна обеспечить механическое углубление судового хода. Так, например, в дельте Волги из-за малых глубин приходилось дважды перегружать в Астрахани и на Ямном (морском) рейде грузы, следующие на море или с моря на Волгу. Ограждение морского канала плетнями и земляными дамбами оказалось непрочным, а установка тяжелых фашин, заполненных камнем, очень дорогой. Проводимые работы никакого улучшения не дали. Тогда направленная в 1870—1872 гг. на место комиссия Министерства путей сообщения пришла к выводу, что надо в порядке опыта попытаться углубить судовой ход с помощью землечерпания.

Начатые в 1874 г. работы по расчистке и углублению Бахтемировского рукава дали вполне удовлетворительные результаты. Был создан канал шириной 60 м и глубиной 1,8 м, а к 1882 г. с помощью второй, более мощной землечерпалки глубина его была доведена до 2,5 м.

В 1882 г. Казанский округ путей сообщения возвратился к изучению возможностей использования упомянутых выше базеновских аппаратов для углубления некоторых перекатов на Волге с чистыми наносными песками и в 1883 г. 2 таких снаряда были построены по проекту инженера Боярских в Балахне. В 1892 г. появился последний аппарат этого типа, но все они не оправдали надежд конструкторов и вскоре были выведены из эксплуатации.

Таким образом, даже к концу XIX в. на Волге и других реках достаточно надежных и соответствующих мощным рекам России механических средств дноуглубления еще не было создано. В 1874 г. на Волге работали лишь 4 черпаковых землечерпательных снаряда. В 1891 — 1892 гг. были заказаны 3 таких машины производительностью по 250 куб.м/ч с опусканием рамы на глубину 4,9 м. В 1893 г. в Василевских мастерских Казанского округа путей сообщения был построен первый отечественный землесос «Волга», впоследствии переименованный в «Волжскую-12». Эта уникальная машина контрактовой производительностью 100 куб.м/ч была создана на довольно высоком для того времени техническом уровне.

Землесос имел корпус длиной 42,7 м, шириной 9,1 м и осадку 1,1 м. Управление лебедками было централизованным. Впоследствии земснаряд модернизировали, установили более мощную паровую машину и довели его производительность до 750 куб.м/ч. В этом виде он проработал на Волге до 50-х годов текущего столетия.

В 1898 г. по заказу Департамента шоссейных и водных собщений на заводе «Джон Коккериль» в Бельгии был построен на самом высоком техническом уровне мощный землесос. Машина состояла из двух самостоятельных корпусов, жестко соединенных вместе, которые пришлось разъединить, чтобы пройти через шлюзы Мариинской системы. По прибытии на Волгу они так и использовались как самостоятельные машины («Волжская-7» и «Волжская-8»). Долгое время это были самые мощные землесосные машины — производительностью 1100 куб.м/ч.

Представляет интерес и многочерпаковая машина «Волжская-9», построенная в 1900 г. на Сормовском заводе. Оригинальность этой 350-кубовой машины заключается в том, что грунт мог отводиться как с помощью шаланд, так и по рефулеру. Из черпаков грунт вываливался в специальный приемный колодец, где разжижался забортной водой и помпой перекачивался на место отвала.

Однако в целом землечерпательный флот России был недостаточен и не располагал необходимой мощностью, чтобы существенно влиять на улучшение судоходных условий. В 1899 г. на Волге было всего 14 землечерпалок общей производительностью 4800 куб.м/ч. За три года, к 1902 г. их численность возросла лишь на 4 машины. Кроме них, в 1903 г. округа путей сообщения имели 150 паровых судов, в том числе 80 колесных пароходов, 4 заднеколесных, 43 винтовых. Для разработки тяжелых грунтов на Путиловском заводе в Петербурге были построены многочерпаковые машины «Волжская-23» и «Волжская-24», которые вступили в эксплуатацию в 1912 г. К 1915 г. землечерпательный флот Волги состоял из 40 машин общей производительностью 10750 куб.м/ч. Работавшие с ними грунтоотвозные шаланды имели вместимость грунтовых трюмов от 40 до 150 куб.м. Флот, обслуживающий все виды путевых работ, состоял из 37 нефтянок, 62 брандвахт, 49 арендованных и 31 казенных пароходов, 10 паровых баркасов и 22 моторных лодок.

Почти в то же время, что и на Волге, землечерпательные машины появились и на Мариинской системе. В 1867 г. Вытегорский округ путей сообщения получил построенную в Бельгии машину «Мариинскую I», а в 1869 г. — «Мариинскую II». Производительность их была всего 25—30 куб.м/ч. В 1886 г. на Коломенском заводе, а в 1893 г. в Швеции были построены рассчитанные для работы в тяжелом каменистом грунте землечерпательные снаряды «Свирская-I» и «Свирская-II». Более мощная машина производительностью 140 куб.м/ч «Шекспинская-I» была построена только в 1904 г. на Путиловском заводе. В 1896 г. Вытегорский округ имел 6 землечерпалок, а к 1909 г. число их увеличилось всего на 2. За эти 14 лет округ ежегодно расходовал на землечерпательные работы в среднем по 117,7 тыс. руб.

В других речных бассейнах России обеспеченность землечерпательным флотом была еще меньше. Томский округ путей сообщения в 1904 г. имел 7 таких машин, из которых только 3 работали с производительностью по 250 куб.м/ч, остальные — от 25 до 50 куб.м/ч, и общая производительность землечерпательного каравана составляла 900 куб.м/ч, что для Сибири было явно недостаточно.

К 1913 г. число землечерпалок увеличилось лишь до 9, а их общая производительность до 1450 куб.м/ч. Из другого флота в 1913 г. Томский округ имел 32 парохода, 6 грунтоотвозных шаланд, 5 карчекранов, 9 брандвахт, баржей и паузков 41 и 6 морских лихтеров.

На всех реках России в 1913 г. работало 119 землечерпательных снарядов общей производительностью 0 5 тыс.куб.м/ч, из которых 18 производительностью 3,4 тыс. куб.м/ч эксплуатировались на реках Сибири и Дальнего Востока.

К концу XIX в. на водных путях России сложилось такое положение: усилия округов путей сообщения увеличить габариты судового хода путем устройства выправительных сооружений не давали желаемых результатов Мелководье на реках, как и раньше, оставалось главным препятствием для увеличения грузооборота и улучшения использования транспортного флота. Землечерпание как метод углубления судового хода и ликвидации препятствующих судоходству перекатов многими специалистами путевого хозяйства отрицалось, и, как следствие этого, землечерпательный флот пополнялся и развивался совершенно недостаточно. В итоге судоходные условия рек улучшались крайне медленно и не соответствовали требованиям развивающегося судоходства.

Разуверившись в возможностях углубления перекатов без широкого использования землечерпательного флота, группа волжских пароходовладельцев обратилась к V съезду русских деятелей по водным путям сообщения, который в феврале 1898 г. проходил в Петербурге, с заявлением, в котором говорилось: «...производство регуляционных работ на Волге должно быть приостановлено до всестороннего и окончательного выяснения господами инженерами при участии представителей от судопромышленников причин неудач производившихся до настоящего времени работ и до производства, сначала в малых размерах, опытных работ по плану, который будет выработан на основании вышеупомянутых исследований.

Вместе с тем, мы всецело присоединяемся к предложению профессора Тимонова, чтобы отпускаемые для улучшения судоходных условий реки Волги и ее притоков средства употреблялись прежде всего на приобретение наиболее современных и сильных дноуглубительных снарядов».

Чтобы понять причины, породившие такое заявление, необходимо знать, что к концу XIX в. большое влияние на воззрения русских гидротехников в области улучшения путевых условий имели примеры европейских стран. Крупные выправительные работы, осуществленные на р. Роне (Франция), позволили увеличить ее глубину с 0,4 до 1,25 м. Затраты на 324 км этой реки в 1895 г. составили 40 млн. фр., или 50 тыс. руб., на километр выправляемого участка. На р. Миссисипи в США аналогичные работы оценивались в 200 тыс. руб. Поэтому многие гидротехники усматривали единственную возможность улучшения судоходных условий на русских реках только в широком распространении выправительных сооружений, хотя вероятность получить необходимые для этого в масштабах России многомиллионные ассигнования практически исключалась.

Что касается землечерпания, то оно казалось абсолютно неспособным решать эти задачи. Да и отечественная практика показывала, что разрабатываемые землечерпательными снарядами перекаты быстро заносились и вновь лимитировали судоходство.

Маломощный по производительности и незначительный по количеству парк землечерпательных машин не мог решить задачу увеличения глубин. Не было возможности накопить опыт работы на транзитном судоходном пути и сделать выводы об условиях рационального использования технических средств землечерпания как самостоятельного вида путевых работ. А без этого получить высокую эффективность при разработке перекатов не представлялось возможным.

Несмотря на неблагоприятные условия, сторонники использования землечерпательных снарядов для повышения и поддержания транзитных глубин настойчиво отстаивали правоту своих воззрений и, имея в активе инженерный расчет, знание режима речного потока и процессов формирования речного русла, сумели полностью освободиться от влияния зарубежных авторитетов.

Крупнейший ученый и признанный авторитет в области гидротехники свободных рек В. Е. Тимонов возглавил движение сторонников землечерпания и теоретически обосновал возможность и целесообразность использования землечерпательных снарядов для обеспечения необходимых судоходству транзитных глубин.

Правление Казанского округа путей сообщения выступило против предложения В. Е. Тимонова и высказалось резко отрицательно о возможности применения даже мощных машин для повышения глубин на перекатах.

Переломным в дискуссии между сторонниками выправления рек и приверженцами землечерпания стал 1897 г., когда при сильнейшем мелководье на некоторых участках Волги судоходство нередко прерывалось на несколько дней. Необходимость восстановления глубин вынудила правление Казанского округа вывести землечерпательные машины на транзитный судоходный путь. Было разработано 20 перекатов — рекордное число с момента появления машин на Волге — и получено среднее углубление на 32 см. Подобной глубины разработки на большой группе перекатов ранее не удавалось добиться.

На упомянутом V съезде русских деятелей по водным путям сообщения доклад В. Е. Тимонова «О рациональном методе коренного улучшения судоходных условий больших рек» вызвал оживленную полемику и резкую критику со стороны почитателей чистого выправления. Тем не менее убедительные и строго аргументированные положения доклада не могли быть опровергнуты. Хотя многие участники съезда были настроены отрицательно к предложениям В. Е. Тимонова, в резолюции по этому вопросу безусловный приоритет выправительных сооружений не декларировался, а это уже считалось победой сторонников землечерпания. Дискуссия на съезде оказала определенное воздействие на правительственные круги, в результате чего увеличились ассигнования на приобретение и строительство землечерпательных снарядов.

Активным сторонником теории В. Е. Тимонова и его последователем был В. Г. Клейбер, который не только пропагандировал, но и практически организовал применение землечерпательных снарядов на транзитном судоходном пути. Он доказывал, что необходима предварительная разработка перекатов до наступления межени, которая позволит создать устойчивый судовой ход, а потребное количество землечерпательных снарядов для достижения этой цели будет не так уж и велико. По его расчетам получалось, что для поддержания глубины в 180 см при самых низких уровнях воды на плесе от Кстова (вблизи Нижнего Новгорода) до устья Камы (475 км) потребуется 6 землечерпательных снарядов производительностью по 250 м³/ч каждый, а расходы на их содержание не превысят 750 тыс. руб., тогда как стоимость выправительных работ для достижения такой глубины обойдется в 60 млн, руб. В 1901 г. Клейберу удалось получить разрешение на проведение эксперимента, а в навигацию 1901 и особенно 1902 г. новая система землечерпания получила блестящее подтверждение на практике.

Несколько позднее, 12 октября 1907 г., министр путей сообщения докладывал, что «Результатом землечерпа-тельных работ на транзитном ходе р. Волги в 1907 году было то, что глубина фарватера на плесе Рыбинск-Нижний Новгород была поддержана для самой низкой воды не менее 9,5 четвертей (около 170 см), на плесе Нижний Новгород — Симбирск 11 четвертей (около 200 см) и далее до Царицына — 10 четвертей (180 см). Такая глубина не была обеспечена на Волге в навигации прошлых лет, при стоянии низкого горизонта воды, а 10 лет назад глубины фарватера падали соответственно до 4 четвертей (70 см) и 6 четвертей (105 см)».

Система землечерпания, разработанная В. Г. Клейбером на основании теоретических проработок В.Е. Тимонова, исключала элементы случайности в организации работ и вводила строгое планирование всего комплекса мероприятий, обеспечивающих решение основной задачи — улучшения состояния плеса и повышения глубин. Своевременный анализ режима перекатов и выявление их состояния, организационная четкость в перемещении дноуглубительных средств и улучшение использования землечерпательных снарядов дали возможность получить высокую результативность их использования, сократив их количество на транзитных работах.

Методы технической организации землечерпательных работ, разработанные В.Г.Клейбером, просуществовали долго, действовали они и после Великой Октябрьской социалистической революции, применялись и за рубежом.

Землечерпание быстро завоевало общее признание как эффективное средство повышения транзитных глубин и улучшения путевых условий.