Водонапорные башни. Водонакопительные баки в системе водоснабжения

Производство металлоизделий для установки необогреваемых водонапорных башен колонн началась в 1925 году, когда инженер Земсков П.И. на основе проведенных им в зимнее время замеров температуры воды в водонапорных башнях на железнодорожных магистралях Омск – Иркутск пришел к выводу о возможности отказа от их отопления зимой.

В 1936 году инженер Рожновский А.А. предложил конструкцию водонакопительного бака, способ производства металлоизделий деталей башни, метод скоростного монтажа и схему автоматической работы цельнометаллической необогреваемой башни водоснабжения для железнодорожного транспорта. В дальнейшем  они получили широкое распространение на транспорте в военные и послевоенные годы, когда условия времени требовали изготовление металлоизделий для водонакопительных сооружений в заводских условиях (без сложной металлообработки на станках), простого монтажа (без грузоподъемных кранов) на месте установки в течение нескольких суток и, самое главное, отказа от использования дефицитного в то время топлива на обогрев водонапорной башни.

Конструкция водонакопителя полностью отвечала этим требованиям, и автор за их создание и внедрение был удостоен в 1942 году звания Лауреата Сталинской премии. Башни водоснабжения получили наименование башни системы Рожновского. Начиная с 1951 года, водонакопительные баки меньшего размера стали осваиваться и в системах водоснабжения села. В то время башни строились из кирпича, в верхней части размещался металлический водонакопительный бак емкостью 25 м куб. Цена бака была 60 - 80 тыс. руб. и строительство башни водоснабжения длилось от 6 месяцев до года. Другое дело водонапорная башня Рожновского.

Доставленная с завода в виде блоков модулей, башня водоснабжения монтировалась за 2 – 4 дня и цена ее составляла около 18 тыс. руб.

Изготовленная опытная партия для водоснабжения села была испытана в 15 хозяйствах в течение 1951-53 годов и показала положительные результаты. 21 сентября 1953 года СМ СССР и ЦК КПСС своим постановлением № 2457 обязали "…принять предложение Министерства сельского хозяйства СССР о постановке на производство водонапорной башни конструкции Рожновского".

Знакомясь с научными отчетами тех лет, невольно отмечаешь акцент в исследованиях и разработках на экономию металла. Страна быстро залечивала военные раны, вставала из руин, налаживала промышленность, но металла все еще не хватало. Вот и для водонакопительных башенных систем все тем же постановлением было выделено 50 тыс. тонн металла на изготовление в 1954-55 годах 25 тыс. штук водонакопительных баков, имея в виду, что опоры будут изготавливаться на местах из подручного материала: дерева, камня, бетона или устанавливаться на крышах зданий и сооружений (силосных башнях).

В этой ситуации научная мысль была направлена на создание оптимальных по трудозатратам, цене, используемому материалу и материалоемкости опор для водонакопительных баков.

Была предложена и обоснована решетчатая конструкция опор для установки накопительного бака дающая максимум экономии металла и низкую стоимость производства. Опора под накопительный бак емкостью 25 м3 изготавливалась из уголков сваренных «в квадрат». Такая опора для бака весила 593 кг. Далее, вместо металлической трубы-стояка применили асбоцементную трубу на металлических соединениях, вместо кровельной стали на крыше применили толь. Все это снизило расход металла на накопительный бак для воды, цена уменьшилась на 53,4%.

Однако такая схема водонакопительной системы сводила на нет одну из основных функций башни водоснабжения – иметь запас воды, поскольку в опоре из цельного металла можно разместить еще такой же объем воды как и в накопительном баке.

С решетчатой конструкцией опоры башни водоснабжения это не возможно. Поэтому перед разработчиками встала очередная задача: создать цельнометаллическую опору оболочкового типа большие емкости. При этом расход металла на накопительный бак запаса воды не должен значительно превышать то количество, которое использовалось для решетчатой конструкции опоры башни водоснабжения. Предварительные расчеты показали, что допустимая толщина металла стенок опоры водонапорной башни 25 куб бака равна всего 0,4 … 0,6 мм. На заводе Ухтомского была изготовлена такая башня водоснабжения высотой 11 м, общей емкостью 35 м куб с толщиной стенок 3 мм. Общий расход металла на башню составил 1800 кг.

Башня водоснабжения была смонтирована и пущена в эксплуатацию 5 декабря 1954 года в подсобном сельскохозяйственном предприятии санатория Центросоюза на ст. Удельная. Водонакопительная система обслуживала теплицы, парники, коровник, жилой поселок с двухэтажными зданиями.

Эту дату можно считать днем начала широкого применения водонапорных цельнометаллических необогреваемых башен Рожновского в сельском хозяйстве. 

До недавнего времени башни проектировали с шатрами — надстройкой, внутри которой размещали бак. Практика эксплуатации водонапорных башен показала, что устройство шатра необязательно: при наличии обмена воды в баке она не промерзает; если начинает замерзать, то на внутренней поверхности бака образуется слой льда, служащий теплоизоляцией и препятствующий дальнейшему замерзанию ее. В последние годы водонапорные башни проектируют бесшатровыми. При водоснабжении из открытых источников, а также в сложных климатических условиях (в северных районах) башни можно применять с утепленными с наружной стороны баками.

Наиболее опасные для промерзания места в башне — центральный подводяще-разводящий стояк и узел его соединения с баком. Вследствие этого стояк проектируют утепленным, а в узле присоединения стояка к баку при сложных климатических условиях предусматривают электроподогрев.