Останкинская башня
1967 год, ноябрь
Общесоюзная радиотелевизионная передающая станция
Сейчас в каком бы районе Москвы вы ни находились, ваш взор невольно обращается к стройной полукилометровой башне, строительство которой заканчивается в Останкино. Это башня новой Общесоюзной радиотелевизионной передающей станции, которая заменит действующую до сих пор станцию на Шаболовке, построенную в 1947 году.
Создание многопрограммного телевизионного вещания на значительной территории, расширение обмена телевизионными программами между городами и странами, а также ввод в действие космических линий связи — таковы требования нашего времени. Для их реализации стало необходимым строительство нового 0бщесоюзного телецентра.
Обеспечить высококачественное многопрограммное телевизионное вещание на значительной территории — задача нелегкая. Было два пути: либо поднять передающие антенны ввысь, не менее, чем на 500 м, либо построить несколько десятков ретрансляционных станций, каждая из которых обслуживала бы ограниченную зону. Последнее предложение технически неосуществимо прежде всего из-за отсутствия необходимого количества частотных каналов. Но даже если бы они и имелись, стоимость строительства ретрансляционных станций и линий подачи программ к ним значительно превышала бы стоимость одной мощной многопрограммной станции. К этому можно еще добавитъ и несравненно большие затраты на эксплуатацию.
Вот почему было решено строить одну мощную передающую станцию в Москве. Основным сооружением ее является железобетонная башня высотой 533 м, включая 148-метровую металлическую антенную часть.
Железобетонная башня новой передающей станции — самое высокое свободностоящее (без применения оттяжек) сооружение в мире. Помимо решения чисто функциональных вопросов при проектировании ее особое внимание было уделено внешнему облику, так как это сооружение большой архитектурной значимости.
Общесоюзная радиотелевизионная передающая станция будет одновременно передавать пять телевизионных и шесть радиовещательных программ на ультракоротких волнах в режиме частотной модуляции. Одна из телевизионных программ цветная. Однако станция запроектирована таким образом, что в дальнейшем можно будет без существенных переделок оборудования увеличить число передаваемых цветных программ.
Радиус уверенного приема телевизионных и УКВ ЧМ вещательных программ будет не менее 120-130 км. Таким образом практически вся Московская область и прилегающие к ней районы смогут непосредственно принимать передачи Общесоюзного телецентра без ретрансляции. На этой территории проживает свыше 12 миллионов человек, имеется много крупных промышленных городов.
Наряду с увеличением радиуса действия телецентра и числа одновременно передаваемых программ новая передающая станция должна обеспечить значительное улучшение технического качества передаваемых изображений и резко увеличить напряженность поля телевизионного сигнала в пределах Москвы и ближайших окрестностей. В радиусе до 20 км от телецентра прием всех программ будет возможен на комнатные антенны, встроенные в приемники, или на наружные антенны коллективного пользования.
Кроме передач радиовещания и телевидения новая передающая станция будет обеспечивать радиотелефонную связь с подвижными объектами как в пределах Москвы, так и в радиусе 60—70 км. Благодаря этой системе связи, называемой «Алтай» (см. журнал «Радио», № 7, 1967 г.), подвижные объекты смогут получать прямую телефонную связь с любым абонентом Московской АТС, а через междугородную телефонную станцию и с другими городами.
На башне будет размещено значительное число метеорологических приборов. Информация от электрических датчиков этих приборов будет передаваться в специальную аппаратную для обработки и последующего прогнозирования погоды. Таким образом телевизионная башня одновременно будет единственной постоянно действующей в районе Москвы метеостанцией на такой высоте.
Для новой передающей станции отечественной радиопромышленностью разработаны специальные телевизионные и вещательные передатчики большой мощности, аппаратура управления и контроля, коммутационно-распределительная аппаратура для блока внешних передач.
Пять телевизионных программ будут передаваться четырьмя передающими станциями мощностью 50/15 квт. каждая, работающими соответственно в I, III, VIII и XI частотных каналах, и одной станцией мощностью 25/5 квт, которая будет работать в дециметровом диапазоне (33-й канал). Для приема этой программы телевизионные приемники должны быть оборудованы специальной приставкой или соответствующим ПТК (переключатель телевизионных каналов).
Передача шести программ УКВ ЧМ вещания будет вестись двумя трехпрограммными вещательными радиостанциями с мощностью передатчиков каждой программы по 15 квт.
Все радиостанции построены по системе сложения мощностей двух независимо работающих передатчиков. Поэтому в состав каждой телевизионной радиостанции метрового диапазона входят: два идентичных передатчика изображения, с пиковой мощностью 25 квт. каждый, и два передатчика звукового сопровождения мощностью по 7,5 квт. Также построены и передатчики для УКВ ЧМ радиовещания.
Станция дециметрового диапазона будет иметь два блока по 12,5 квт. для передачи видеосигнала и два блока по 2,5 квт. для передачи звукового сопровождения.
Сложение мощностей каждой пары передатчиков осуществляется в специальных мостах сложения. Это обеспечивает высокую надежность станции и, практически, непрерывное вещание, даже при выходе из строя одного из передатчиков. В этом случае второй, работающий передатчик, переключается в обход моста сложения.
Все радиостанции имеют автономную систему воздушного охлаждения. При этом половина из них охлаждается самостоятельными вентиляторами, что также повышает надежность работы станций.
Каждая радиостанция снабжена специальной аппаратурой, обеспечивающей управление, непрерывный эксплуатационный контроль и измерение ее основных качественных показателей. Аппаратура размещается в специальных кабинах (КУК), в которых находится рабочее место дежурного инженера. Система кондиционирования воздуха в кабинах создает благоприятные условия для работы обслуживающего персонала.
Кроме указанных пяти телевизионных радиостанций предусмотрена возможность установки в будущем еще двух станций, в том числе одной в метровом диапазоне (VI-й частотный канал) и одной в дециметровом диапазоне.
Для передачи всех телевизионных и радиовещательных программ устанавливаются новые высокоэффективные антенны с коэффициентом усиления около 10 — для I и III частотных каналов и 12 — для VIII и XI каналов.
Таким образом эквивалентная излучаемая мощность с учетом КПД фидера будет около 450-500 квт. для каждой станции, работающей в метровом диапазоне.
Антенна для радиостанции дециметрового диапазона будет иметь коэффициент усиления около 30, что позволит получить эквивалентную мощность порядка 600 квт.
Неравномерность полярной диаграммы в горизонтальной плоскости для всех антенн не превышает +/- О 5 дб. С целью увеличения доли мощности, падающей на землю, главный луч диаграммы антенны в вертикальной плоскости повернут в сторону земли на 1°. Для ликвидации мертвых зон в ближней зоне приняты специальные меры по некоторому расфазированию питания средних этажей каждой антенны.
В связи с применением антенн с большим коэффициентом усиления (в особенности для антенн дециметрового диапазона) энергия телевизионного сигнала в вертикальной плоскости излучается узким пучком, что позволяет увеличить радиус уверенного приема телецентра. Для антенны дециметрового диапазона ширина этого пучка по уровню 0,7 от максимального значения составляет, примерно, 1°20'.
Однако это предъявляет дополнительные требования к жесткости конструкции антенной опоры, высотка которой не должна отклоняться от вертикали на угол больший, чем 1°20'. Эти требования оказываются даже более строгими, чем те, которые вытекают из расчета прочности башни.
Если же это условие не выполнить, напряженность поля телевизионного сигнала в месте приема будет резко меняться. Особенно ощутимо это будет для телезрителей, живущих близко к границам зоны уверенного приема. Поэтому жесткость башни была рассчитана таким образом, что под действием ветровых нагрузок угол поворота верхней антенны равный или больше 1°20' будет наблюдаться не чаще, чем 10 раз в год, что можно считать вполне допустимым для нормального приема телевидения.
Все технические службы передающей станции расположены в стволе башни, а не в отдельно стоящем здании, как это проектировалось обычно раньше.
Башня состоит из двух основных частей. Нижняя часть ее от уровня земли до отметки 385 м выполнена из монолитного предварительно напряженного железобетона, Далее до отметки 533 м она составлена из отрезков стальных труб различных диаметров, на которых монтируются основные антенны передающей станции.
Фундамент башни с наружным диаметром около 70 м выполнен в форме кольца шириной 8 м и заглублен на 4,5 м. Для повышения трещиностойкости он по наружному периметру обжат специальной предварительно напряженной арматурой.
Наибольший диаметр наземной части башни равен 60 м, на высоте 63 м он сужается до 18 м. Образующая этой конусной части башни наклонена к горизонту под углом 65°. Выше диаметр башни постепенно уменьшается и на отметке 327 м становится равным 8 м. С этой отметки, и до конца железобетонной части ствол башни сохраняет постоянное сечение.
Общий вес башни, вместе с фундаментом, достигает примерно 55 тыс. тонн. Объем помещений внутри конусной части и ствола башни составляет 68 ООО м3.
В стволе башни имеется 4 основных зоны, где расположены различные помещения и оборудование. В первой, нижней зоне, расположенной на отметках от —7 м до + 63 м, размещаются основные технические помещения передающей станции телецентра, а также ряд вспомогательных служб. Эта зона состоит из 15 наземных и двух подвальных этажей.
Вторая зона на высоте от 117,8 м до 147 м имеет 7 этажей. Здесь находится оконечная аппаратная радиорелейных линий для обмена телевизионными программами с городами СССР и заграницы. На крытом балконе, опоясывающем ствол башни на отметке 138,8 м, установлены рупорно-параболические антенны для радиорелейной аппаратуры.
Параболические антенны для приема передач от передвижных телевизионных станций (ПТС) и от стационарных телевизионных транспунктов устанавливаются на 4-х балконах третьей зоны, которая расположена на отметках от 243,8 м до 269 М. В двух технических этажах этой зоны размещена часть аппаратуры приемных аппаратных ПТС и оборудование радиотелефонной УКВ связи с подвижными объектами. Диаметр башни в районе третьей зоны уже недостаточен для размещения аппаратных внутри ее, поэтому они вынесены на консольную обстройку вокруг ствола, имеющую наружный диаметр 18 м.
Наконец четвертая зона башни занимает пролет на высоте от 325 м до 385 м и имеет 16 этажей. Из них 10 нижних выполнены в виде обстройки вокруг ствола, а 6 верхних размещены внутри ствола. В этой зоне установлена телевизионная радиостанция, работающая в дециметровом диапазоне, часть аппаратуры УКВ радиотелефонной связи, а также трансформаторная подстанция для питания аппаратуры двух верхних зон. При таком размещении радиостанции длина высокочастотного фидера, соединяющего ее с антенной, не превышает 160 т. Это позволило получить достаточно высокий КПД фидера (примерно 0,85). Если бы станция была размещена в конусной части башни, там где находятся передатчики, работающие в метровом диапазоне волн, потери в фидере превышали бы 50%, и только половина мощности доходила бы до антенны.
Самая верхняя антенна на башне, а также ряд антенн, установленных на железобетонном стволе, предназначены для УКВ связи.
В центральной части железобетонного ствола башни на всю ее высоту построена специальная шахта, разбитая на отдельные отсеки. В них проходят скоростные лифты, высокочастотные фидеры, электросиловые кабели, кабели связи и сигнализации, а также различные сантехнические коммуникаций.
Можно с уверенностью сказать, что башня Общесоюзной радиотелевизионной передающей станции будет излюбленным местом экскурсий. Для этого на ней устроены смотровые площадки, расположенные на отметках 147,2 м, 268,7 м, 337,3 м и 340,8 м. На каждой из них одновременно смогут находиться до 200 человек. Кроме того, желающих подняться на такую высоту будет ждать ресторан, для которого отведены 3 этажа в 4-й зоне башни. Он рассчитан на 290 посетителей. Полы в ресторане вращаются, делая полный оборот за 1 час, стены выполнены из алюминиевых витражей с зеркальным стеклом. Три скоростных лифта со скоростью 7м/сек будут поднимать посетителей на смотровые площадки и в ресторан. Каждый лифт рассчитан на 14 человек, которых за одну минуту он сможет доставить на верхнюю смотровую площадку.
Один из этих лифтов предназначен и для подъема сотрудников передающей станции. На крыше его кабины предусмотрена специальная площадка для подъема оборудования станции.
Кроме того, имеется и четвертый скоростной лифт грузоподъемностью. 500 кг, предназначенный для сообщения с кухней ресторана, которая будет размещена в нижней, конусной части башни. С учетом пропускной способности лифтов, башню смогут посетить в день до 6 000 человек. Для обслуживания антенной части башни предусмотрены еще два малых лифта, рассчитанных на подъем одного — двух человек. С наружной стороны башни предусмотрены еще и специальные кольцевые площадки для доступа к антеннам.
Строительство передающей станции Общесоюзного телецентра должно быть завершено в 1968 году. К 50-й годовщине Великой Октябрьской социалистической революции закончена 1-я очередь строительства телебашни и начато вещание четырех телевизионных программ, в том числе, одной программы цветного телевидения.
(Ж-л "Радио" 1967 г.)