Часть 3. В.Ф. Добротворский – автор первого проекта Волховской ГЭС

Уважаемые читатели, при всём нашем понятном, восхищённом, любящем и восторженном взгляде на жизнь и творчество легендарного Г.О. Графтио, историческая справедливость потребовала назвать авторов попыток и робких проектов улучшения условий судоходства по Волхову, а особенно автора первого научно, технически и экономически обоснованного проекта Волховской ГЭС, выдающего русского инженера, заложившего фундамент для дальнейшего комплексного использования гидроэнергии Волхова, на котором зиждилось дальнейшее исследование богатого водной энергией могучего седого Волхова.

Вениамин Фёдорович Добротворский – выдающийся русский инженер-механик, автор первых проектов гидроэлектрических станций в России. Родился 9 октября 1857 года в городе Подольске, Московской губернии. Окончил Московское высшее техническое училище в 1879 года в звании инженера-механика. Прослужив недолго в артиллерийских войсках, В.Ф. Добротворский работал в Главном инженерном управлении.

Вениамин Фёдорович Добротворский

В 1889 году В.Ф. Добротворский начал изыскания, а в 1890 г. провёл полевую съёмку и разработал проект силовой станции на реке Вуоксе с использованием энергии водопада Большая Иматра. Переработанный в этом же году проект предусматривал сооружение гидроэлектрической станции уже с электрической передачей энергии.

Вскоре В.Ф. Добротворский занялся изысканием возможности сооружения гидроэлектростанции на порогах реки Нарова. Он составил проект сооружения Нарвской ГЭС мощностью в 32.000 л.с.

Проект предусматривал сооружение плотины, деривационного канала и здания станции. Планировалась установка 24 турбин по 1.345 л.с. каждая и трёх динамомашин мощностью по 10.000 л.с. каждая при напряжении в 10.000 в. Линия электропередачи в Петербург с генераторным напряжением от Нарвской ГЭС была запроектирована как линия трёхфазного переменного тока.

О разработанном проекте Нарвской ГЭС В.Ф. Добротворский доложил 13(25) мая 1894 года в VI (электротехническом) отделе Русского технического общества. Проект вызвал оживлённое обсуждение. На все возражения В.Ф. Добротворский ответил в статье «Электрическая передача энергии от Нарвского водопада в Петербург».

Он привёл экономические доводы в пользу осуществления своей идеи, широко осветил опыт Лауфен-Франкфуртской линии электропередачи (работа выдающихся русских инженеров М.О. Доливо-Добровольского и Р.Э. Классона) и других проектов, выдвинутых в это время за рубежом.

Доказывая необходимость осуществления проекта, В.Ф. Добротворский указывал на значение, которое будет иметь первая гидроэлектрическая станция в России: «…это первое предприятие передачи энергии водопадов даст русским техникам ценную опытность в устройстве подобных сооружений и послужит примером для устройства и других установок, утилизирующих даровые природные силы, которыми столь богато наше отечество. Вместе с тем, весьма печально будет нам, русским, если это дело попадёт в руки иностранцев, которые уже интересуются им».

В 1895 году В.Ф. Добротворский возвратился к проекту использования водопада Большая Иматра и рассмотрел возможность сооружения здесь гидроэлектростанции мощностью до 200.000 квт.

Фёдор Матвеев. Водопад в Иматре (1819 г.). Государственный Русский музей

В октябре 1895 года вышла из печати работа В.Ф. Добротворского, в которой он изложил проект сооружения гидроэлектростанций на реке Нарове и водопаде Большая Иматра – с передачей электроэнергии от них на центральную распределительную подстанцию в Петербург.

В 1895 году изыскания В.Ф. Добротворского дополнились полевыми съёмками, проведёнными специально образованным акционерным обществом «Иматра». Если бы это общество смогло приступить к работам по сооружению гидроэлектростанций в 1896 г., то оно, по мнению, В.Ф. Добротворского, могло «…к юбилейному году (в 1903 г. исполнялось 200-летие со дня основания Петром I Петербурга – прим. автора) окончить все работы по устройству передачи силы от двух водопадов». Однако проект, благожелательно встреченный передовыми деятелями русской науки и техники, остался неосуществлённым.

Неудача акционерного общества «Иматра» не сломила В.Ф. Добротворского. 13 мая 1897 года он создал «С.-Петербургское общество электропередач силы водопадов». В первом параграфе устава общества говорилось о намерении использовать водопады рек Наровы и Вуоксы, а позднее (1899 г.) и Волхова для передачи в Петербург энергии порогов Волхова и водопадов рек Вуоксы и Наровы.

В 1897 году инженер В.Ф. Добротворский предложил использовать энергию реки Волхов, построив гидроэлектростанцию мощностью 37,4 тыс. л.с. Полная стоимость Волховской силовой установки оценивалась в 6.589.600 руб. Затраты на 1 лошадиную силу, развиваемую турбинами, равнялась 176 руб. 46 коп.

Значение реки Волхов, в глубокой древности служившей естественным водным путём, ещё более возросло после сооружения Приладожского канала и Вышне-Волоцкой системы. Главным препятствием к нормальному судоходству служили Петропавловские пороги, начинавшиеся у Гостинопольской пристани.

Это препятствие требовало разгрузки судов и перевозки грузов сухим путём для обхода порогов. Высота падения воды в порогах составляла около десяти метров. Небольшой участок реки, кипящий в быстринах, привлёк к себе внимание инженеров своими возможностями выработки гидравлической энергии.

В 1899 году В.Ф. Добротворский закончил составление проекта Волховской ГЭС на порогах реки. Это был первый, научно, технически и экономически обоснованный, оригинальный по замыслу, проект использования энергии Волхова, который предусматривал утилизацию водяной силы порогов и установление судоходства через них. В.Ф. Добротворский предлагал плотиной у села Дубовики ниже Петропавловских порогов поднять уровень воды на 5,6 м., обеспечив свободный проход судов с осадкой 2 м. на всём протяжении Волхова.

(Теперь понятно, что не случайно к этому месту в начале ХХ в. была подведена линия железной дороги. И возникновение станции «Званка» было вызвано будущим строительством Волховской ГЭС – прим. автора).

Планировалось сооружение набросной плотины из местного камня, высотой 9,8 м, объёмом 350 тыс. м3, с железобетонной диафрагмой особой конструкции. Заложение напорного откоса – 17 м., а «откоса в 1/20 для слива воды – 230 м.». Автор проекта считал, что «вода затянет все скважины и промежутки в каменной накладке – наносами».

Предложенная «система растворно-опускной плотины» состояла из устанавливаемых на гребне плотины щитов, размером 2 х 2,3 м, свободно вращающихся на горизонтальной оси (изобретение В.Ф. Добротворского – прим. автора). В выемке левого берега проектировался трёхкамерный шлюз с понтонными затопляемыми затворами (также его изобретение – прим. автора).

Здание «турбино-генераторной станции» планировалось расположить в устье канала, проложенного по правому берегу реки. Намечалось оборудовать его 18-ю вертикальными сдвоенными турбинами Френсиса (такого же типа, как незадолго перед тем применённые на гидростанции Рейнфельден на Рейне), развивающими 2.082 л.с. каждая, при напоре 11, 5 м. и 100 об/мин. Расчётный расход гидростанции – 350 м3/сек. Диаметр направляющего колеса – 2,72 м., «двигающего» – 1,69 м.

Кроме запроектированных 18 рабочих турбин, предполагалась установка и двух запасных турбин реактивного типа (100 об/мин) по 2.082 л.с. каждая, работающих при напоре 11,5 м. Подвод воды к турбинам осуществлялся бы открытым каналом длиной 425 м., площадью живого сечения 37 х 7 м., проложенным по правому берегу.

В электрической части станции были запроектированы шестиполюсные динамомашины постоянного тока, соединённые по системе Д.А. Лачинова, который первым предложил последовательное соединение динамомашин для повышения напряжения в линии.

Выбор постоянного тока и системы последовательного соединения объяснялся возможностью получения напряжения в 43.200 вольт без применения повышающих трансформаторов. Планируемый рядом водосброс был рассчитан на пропуск воды - 665 м3/сек. Общая рабочая мощность проектируемой ГЭС составила бы 37.476 л.с.

Передача электроэнергии в Петербург постоянным током высокого напряжения по системе Тюри, незадолго перед тем появившейся в Швейцарии, проектировалась от трёх групп последовательно соединённых динамомашин тремя цепями, подвешенными на двух рядах опор.

Такая же схема электрической части линий (двухцепной) была предложена В.Ф. Добротворским для Наровы и Иматры с одной центральной подстанцией в Петербурге. На подстанции была запроектирована установка преобразователей, превращающих постоянный ток в переменный низкого напряжения.

Полная стоимость Волховской ГЭС предполагалась в сумме 6,6 млн. руб., что определялось стоимостью одной установленной лошадиной силы – 176 руб. Стоимость электроэнергии у потребителя в Петербурге составляла бы в 12 коп. за 1 квт/ч. Намечался трёхлетний срок работ. Проект В.Ф. Добротворского заложил фундамент для разработки дальнейших планов по использованию гидроэнергии Волхова.

29 декабря 1899 года на первом всероссийском электротехническом съезде Вениамин Фёдорович выступил с программой утилизации энергии Волхова, Наровы и Иматры и доказал целесообразность сооружения на них гидроэлектростанций для электроснабжения С.-Петербурга. Один из его убедительных аргументов – сохранить в России капиталы, затрачиваемые на покупку английского каменного угля. Энергия трёх предлагаемых установок позволила бы значительно сократить ввоз этого угля.

Расчёты показали: стоимость «силы-часа» гидроэнергии значительно ниже её стоимости на тепловых электростанциях. Например, на Нарвской ГЭС стоимость «силы-часа» была определена в размере 0,92 коп. по сравнению с 6 – 7 коп. на тепловых электростанциях «Общества электрического освещения 1886 г.».

Позднее (1903 г.) к этим аргументам были добавлены следующие: «…кроме того, большая доступность и удешевление электрической энергии приведут к жизни новые и расширят старые, уже зародившиеся производства: получение алюминия, кальция, карбида, карборунда, ферроникеля, меди из руды, озона, белильных веществ, веществ для стерилизации, а равно очистки воды, сварки и осаждения металлов».

Оценивая значение своих работ, В.Ф. Добротворский в докладе говорил: «Десять лет тому назад, когда задуман был мной проект передачи энергии от ближайших водопадов в столицу, и приступлено было к изысканиям на месте, т.е. до времени классического опыта электропередачи от Лауфена во Франкфурт и ранее составления проектов на устройство электрической установки на Ниагаре, эта идея была единственная в своём роде по своей новизне и грандиозности. За истекшее десятилетие моими работами стало ясным, что с утилизацией водяной силы порогов судоходных рек удобно совмещаются шлюзование и затопление порогов для целей судоходства через них. Такового совмещения обеих целей не было до меня ни в одном проекте».

Юридические, экономические и иные препятствия, не позволили В.Ф. Добротворскому осуществить свои проекты. Тщетно, более 20 лет, пропагандировал он необходимость сооружения гидроэлектростанций, добивался признания своих идей.

Одновременно с плодотворной деятельностью в области энергетики Вениамин Фёдорович многое сделал для развития русской промышленности и торговли. Разработал проект поощрения развития отечественного мореходства и судостроения и особенно способствовал развитию железнодорожного транспорта в России.

С 1896 года он работал в управлении Балтийской и Псково-Рижской железных дорог, в 1898 году перешёл в Министерство путей сообщения на должность инженера-механика по приёмке заказов на заводах, а с 1899 – инспектора «Путиловского рельсопрокатного и вагонного заводов». На этой должности оставался до 1914 года, когда был «причислен к Министерству путей сообщения», в штате которого состоял до 1918 года.

В области железнодорожного транспорта В.Ф. Добротворский внёс ряд предложений и проектов, из которых наиболее интересны предложение нового типа рельсов и проект Южно-Донецкой железной дороги. Одновременно он разработал методы испытаний железнодорожных вагонов и рельсов. В 1905 году В.Ф. Добротворский, работая старшим инженером-механиком по приёмке заказов МПС на Путиловском заводе и относясь сочувственно к революционному движению рабочих этого завода, выступил с предложением всеобщих выборов в Государственную думу.

9 марта 1905 года он подал в министерство внутренних дел две записки с проектом избирательного закона. На них не обратили внимания. В октябре 1905 г. В.Ф. Добротворский написал и издал за свой счёт проект всеобщих выборов жребьевыми выборщиками.

Такова краткая характеристика деятельности одного из выдающихся русских инженеров-новаторов, горячо любившего свою Родину, явившегося достойным продолжателем Ф.А. Пироцкого, Д.А. Лачинова и других русских инженеров и учёных – инициаторов технического прогресса в области энергетики.

Таким образом, проект В.Ф. Добротворского был первым научно, технически и экономически обоснованным проектом Волховской ГЭС, заложившим фундамент для дальнейшего комплексного использования гидроэнергии Волхова: в промышленности, для электрификации Петербургского железнодорожного узла, появления трамвайного движения в Петербурге, в подготовке условий для появления алюминиевого производства в России, для электротяги судов на Приладожских каналах, для бытового потребления.

Новизна проекта заключалась в том, что «с утилизацией водяной силы порогов судоходных рек удобно совмещаются шлюзование и затопление порогов для целей судоходства через них». Такого совмещения двух целей до В.Ф. Добротворского не было ни в одном проекте.

Последующие проекты, основанные на новейших достижениях в области гидроэнергетики, были созданы в начале ХХ века К.П. Литовченко, Е.А. Палицыным и Г.О. Графтио.

Предлагаемый вашему вниманию фотопортрет В.Ф. Добротворского уникален. Он был неожиданно найден в 1950 году и опубликован единственный раз в 1952 году. Читатель имеет возможность увидеть портрет талантливого, но пока ещё мало известного инженера.

Наша публикация о В.Ф. Добротворском и его портрета в некоторой степени восполнит пробел в предыстории Волховской ГЭС.

Николай КАРЕЛИН,
историк

Продолжение следует