プレッシャーの下での生活：給水塔のしくみ

この夏、キロフ地方のスロボツコイの町で、個人所有者が地元のランドマークであるウォータータワーを売却されました。ウォータータワーは、100年以上前に有名なVyatkaの建築家IvanCharushinによって建てられました。ソビエト時代には店があり、2000年代初頭には地元のテレビが機能していました。新しい所有者はそこに博物館を開き、敷地の一部をホテルの部屋に変えることを計画しています。



ロシア中にそのような構造がたくさんあります。給水塔は、モスクワ、エカテリンブルク、サンクトペテルブルクなどの大都市や村にもあります。それらの多くはまだ意図された目的を果たしています。そして、この投稿は、それらがどのように機能するか、どのタイプの塔がそこにあるか、そしてSlobodskoyの運命についてもう少しです。







以下のテキストは、VyatSUのKirov Boiling Pointの支援を受けて、Kirov Nuclear Energy InformationCenterによって8月に開催されたトークショー「Letusdisassembletoatoms 」の問題の1つを編集したものです。







Slobodskaya Towerの新しい所有者、技術科学の候補者であるDenis Suvorov、歴史科学の候補者であるAnton Kasanov、設計エンジニアのAlexander AnushchenkoであるAnatoly Kurbatovが出席し、給水塔の工学的側面と建築的特徴について話しました。トークショーの完全な記録は、Leader-IDのイベントの説明にあります。



アナトリー・クルバトフがこの塔をどのように購入したかという話も興味深いですが、テキストが乱雑にならないように、スポイラーの下に置きます。

なぜ給水塔が必要なのですか

ウォータータワーのアイデアはとてもシンプルで独創的であるため、今日まで、地球のさまざまな場所で、同じ機能を実行するモダンな構造を見つけることができます。20世紀の初めには、パイプを通して水を汲み上げることができるポンプがすでに存在し、公益事業で部分的にさえ使用されていました。しかし、電気を動力源とする油圧ポンプの発明は、当時の真の工学的成果でした。結局のところ、設置後、住民は井戸のハンドルを回す必要はありませんでした。水自体がパイプを通って上昇し、バケツに注がれました。しかし、強力な水道の建設には、そのようなポンプの生産性は十分ではありませんでした。より強力なポンプで水を汲み上げるシステムを構築してみませんか？理論的には可能でしたが、経済的には非現実的でした。



ウォータータワー技術の開発を促したもう一つの問題は、人々が水を非常に不均一に使用することでした。目覚めたばかりの早朝や、寝る夜は特に水は必要ありません。現時点で何らかの理由で給水を利用している地域住民が1、2人いるのかもしれませんが、例外です。





朝の6時から8時頃、人々は目を覚まし、洗って、朝食を食べ、給水システムの負荷が増加します。さて、午後になると、企業が働き始め、灌漑システムがオンになり、水の消費量が数倍になります。また、現時点では、低出力ポンプを使用すると、システムに水を送り込む時間がないため、水の移動は実質的に停止します。

強力なポンプを使用することの不便さは、電力調整を監視する「スマート」コントローラーがなかったという事実にもありました。古い給水塔のほとんどで使用されているポンプシステムの設計を見ると、古いポンプには「オン」と「オフ」の2つの動作モードしかないことがわかります。これは、強力なポンプがリソースを非常に浪費することを意味します。

インドの会社KirloskarBrothers Limited（KBL）によって製造された最大の水平分割クランクケースポンプ。27.5メートルの頭で毎秒7000リットルの流れを作り出すことができた



その結果、給水塔は様々な場所に急速に建てられ始めました。





ザライスクの給水塔、1916年





1901年、モスクワの建築家ゲッペナーによる給水塔

給水塔の中身

塔の頂上には大きな水槽があります。このタンクが設置されるレベルは、水が供給される最も高い建物よりも高くなければなりません。水塔の原理全体は液柱が作り出す圧力に基づいているため、高さの違いは非常に重要です。





パイプは、通常低出力ポンプが使用されるポンプステーションからタンクに通じており、予備タンクを徐々に満たします。





給水塔の機能はシンプルです。しかし、ヨーロッパ、特に20世紀初頭のそのような建物の建築を見ると、これらの建物の多くの外観はしばしば中世の城に似ていることがわかります。





世界最大の給水塔の1つであるヘルシンキのロイフヴォリのように、より近代的な塔は未来的なデザインを持つことができます。





Roihuvuori水塔1977が現在動作していない、



この塔は、キノコの形で造られた、その最大径が66.7メートルであり、その高さは52メートルであり、タンクの容積は、12 600メートルである³。



ビジネスがその実用性で知られている米国では、古い水構造でさえ厳格な外観を持っています-サポート付きの貯水池。デザインだけがその目的を達成するのであれば、余分なものはなく、高価な「美しさ」もありません。





ネブラスカ州オマハの旧フォード施設の屋上にある給水塔



いわゆるロズノフスキー塔は、ロシアで最も人気がありました。それらは優雅なデザインで輝きませんが、特に私たちの厳しい気候条件を考えると、非常に信頼性があります。



Rozhnovsky Towerは、その中の水が–30℃でも凍結しないように設計されています。この場合、正しい操作が非常に重要です。このような低温では、1日あたり2タンクの割合で取水が行われる必要があります。圧力が下がると、水は確かに氷に変わります。





Rozhnovskyの塔とその内部構造



古いロシアで水塔を建設する際、レンガと木という組み合わせた材料がよく使用されました。給水塔のバレルには、耐久性に優れたレンガを使用し、上層階は木造でした。木材はより軽く、その使用はロシアの寒い冬の存在によっても条件付けられました。Rozhnovskyの建設のような現代の給水塔は、もっぱら金属でできています。



従来の給水塔は6か月間建設されましたが、Rozhnovskyの構造は数倍速く設置されました。タワーはもともと蒸気機関車に水をすばやく満たすように設計されていたため、線路沿いに建てられました。基準によると、このようなタワーの寿命は30年ですが、その堅牢な設計により、実際の寿命ははるかに長くなります。



Rozhnovskyの給水塔の主要コンポーネントは、給水塔の他の構造と大差ありません。水タンク、水圧金属サポート、検査ハッチ付きのタンク蓋です。そのような水圧構造のバレルとドームの壁の厚さは同じです-約5mm。 Rozhnovskyタワーの設計では、異なる高さで相互に関連して配置された2つのタンクを同時に設置することができました。それぞれに異なる水圧を持つ複数の水圧ネットワークを提供する必要がある場合、2つのタンクを使用する必要が生じる可能性があります。タワーの最大高さが30メートルを超えることはめったにありません。





近代的な給水塔の設置



タンクの内壁には、アイスホルダーブラケットと、サービス要員を降ろすためのブラケットが溶接されています。塔を登るには、安全柵のある外部階段を使用します。



3〜4年に1回、定期的なメンテナンスを実施する必要があります。亀裂や漏れの特定と修理、錆の除去、タンクの消毒、塗装、固定金属リングの交換などです。





1896年、リペツク地方ポリビーノのシュホフスカヤ給水塔



伝説的なシュホフスカヤの塔は、すべての建造物から際立っています。ウラジミール・シュホフは世界初のハイパーボロイド構造を発明し、メッシュシェルを組み立てる方法を考案しました。新しい形状と固定技術のおかげで、このような金属製の塔は高強度で軽量でした。今日、そのような構造はめったに記憶されていませんが、それにもかかわらず、さまざまな都市で、認識可能な「シュホフ」スタイルの給水塔を見つけることができます。





「Shukhovskaya」タワーの階段



長所と短所



給水塔は非常に良い解決策でした。それらには多くの利点があり、最小限の投資でパイプを介した水の移動を確実にする必要がある領域で今でも使用されています。



学生でも給水塔の圧力を計算できます。まず、式h = n * h _eを使用して、水の上昇の高さを決定する必要があります。ここで、nは建物の階数、_heは床の高さです。地球のレベルでの圧力を決定するためのパスカルの式を思い出します



。P=ρ* g * H、



ここで、ρは水の密度、gは重力の加速度、Hは給水塔の高さです。これにより、建物のどの階にある給水塔の圧力も簡単に計算できます。

現代の建物では、水圧は通常6〜8気圧を超えません（SNiP 2.04.01-85によると、低温の場合は0.3〜6 atm、高温の場合は0.3〜4.5 atm）。40メートルを超える建物の場合、圧力調整器が追加で使用され（水は上から下に供給できます）、高層の建物の場合、ポンプステーションを備えたテクニカルフロア全体が構築されます。

塔は少ないですが、欠点もあります。主な欠点は、高さに拘束されることです。ウォータータワーの使用経験が示すように、集落では遅かれ早かれ、タワー内のパイプの高さによって生じる圧力がもはや十分ではない、より高い建物が建てられています。ここでは、新しいタワーを建設するか、給水システムの設計を完全に修正する必要があります。どちらのソリューションも高価すぎるため、このような場合、高層ビルでは、タンクは通常、屋根に直接設置されます。





1938年ノボシビルスクの



塔給水塔は、現代の状況に非常に簡単に「適応」できます。古い建物は改装され、オフィスやショップになっています。そしてさらに良いのは、これらの建造物の多くには豊かな歴史があるため、美術館にとってです。

はい、購入しました。では、「ウォーターポンプ」をどうするか。

クルバトフは、最初は「これすべて」が今や彼の責任であるという事実そのものを受け入れるのは難しいことを認めました。今後、彼は建物がどのように見えるか、そして何がその中にあるかを決める必要があります。



驚いたことに、30年前、タワーはJSC「KirovskieUtility Systems」の処分中に、その主要な機能を実行しました。その後、それは本来の目的のために使用されなくなり、何度も手を変えました。かつては「ハンターアンドフィッシャーマン」というお店があり、2000年代初頭には地方テレビ会社の駐在員事務所がありました。ウォーターポンプステーションを本来の目的で使用することについては話していません。これは必要なく、技術的に困難です。これは、構造を使用するための新しいオプションを探す必要があることを意味します。



Kurbatovは、建物を2つの部分に分割することを計画しています。下の階に美術館を開き、上階の4階からは街の絶景が広がり、ロマンス愛好家のための部屋を備えたホテルになります。



博物館博覧会の主題に関しては、まだ確実性はありません。一方では、博物館は、Vyatka州の主要な建築家であるIvanCharushinに捧げることができます。一方、地球上のさまざまな場所にある給水塔の構造を示すインタラクティブな3次元プレゼンテーションを使用して、水構造の最新の博物館を作成できます。



建物の将来に関する最終決定は、ファサードが復元され、内部の部屋が復元されたときに行われます。それでも、オプションの選択は二次的なものであり、主なことは、建物を保存し、破壊を止めて、以前の魅力に戻すことです。残念ながら、当局によって歴史的に価値のある建物を不注意に修理して「修復」した後、元の外観の痕跡が残っていない場合が多くあります。しかしアナトリーは、塔を救うために最善を尽くすことを決心しました。

技術調査はすでに実施されており、見積もりが作成され、作業範囲が決定されています。予備的な見積もりによると、建物の修復には約180万ルーブルが必要です。

一部のタスクはボランティアによって引き継がれました。まず、建物の上層階を覆うものも含めて、生い茂ったものを取り除く必要がありました。これらの偶発的に発芽した植物は非常に危険です。それらの根系はゆっくりとしかし着実に建物を破壊します。もう一つの大きな懸念は、長年そこに蓄積されたゴミの山の家を片付けて、それを取り除くことです。



すべての問題と質問：「作業を整理するための最善の方法」、「直面する可能性のある落とし穴」など。質問する人がいないため、自分で解決する必要があります。ロシア全体を見ると、この種のオブジェクトを復元した経験はあまりありません。あなたは自分の力だけに頼ることができます。ただし、大統領と民間または国営企業の両方で助成金が期待されており、これにより自社のコストが大幅に削減されます。





塔の床の1つにいるアナトリー・クルバトフ。ご覧のとおり、ストーブ暖房はまだ使用されています。



給水塔の外部ファサードを復元するために、アナトリーはこの運動の可能性を利用して、都市の歴史的環境であるトムソーヤーフェストを復元することにしました。このグループのメンバーの粘り強さがようやく実を結び始めました。今日、ボランティアのチームには、MTS、Stanley、Black＆Decker、LeroyMerlinなどの企業を含む多かれ少なかれ恒久的なスポンサーがいます。



もう少し忘れられていますが、非常に正しい伝統はサブボトニックです。現在までに、新しい所有者はすでにいくつかのそのようなイベントを実施しており、そのおかげで事業は軌道に乗った。ちなみに、前向きな例は常に伝染性です。Slobodskoyのチーフアーキテクトと都市改善部門の責任者でさえ彼らの助けを提供しました、多くの人々はKirovから来ました。

合計の代わりに

最新のポンプシステムは、実質的に水圧構造に取って代わっています。ポンプを条件に適合させる電子機器やその他の機器は、「よりスマート」になり、常に安価になっています。おそらく、時間が経つにつれて、人々は水圧構造を使用するという考えを完全に放棄し、別の問題が発生します：構造をどうするか。おそらく最上階からパノラマの景色を望むエキゾチックなホステル、新しい美術館の展示会が登場します。別の傾向があります：そのような構造は買い取られて、住宅の建物に変えられます。あなたはウェブ上でたくさんのオリジナルの物語をググることができます、しかしそれらはおそらく別の物語に値します。