Лженаучные аспекты Саяно-Шушенской катастрофы

                Дерзайте ныне ободренны
                Раченьем вашим показать,
                Что может собственных Платонов
                И быстрых разумом Невтонов
                Российская земля рождать.
                Михайло Ломоносов (1747 г.)


Аварию на Саяно-Шушенской ГЭС с самого начала объявили как самое неочевидное и загадочное происшествие в мировой гидроэнергетике. По словам министра энергетики России С.И. Шматко, «это самая масштабная и непонятная авария гидроэнергетики, которая только была в мире».

Расследование причин аварии было поручено государственному органу, ответственному за состояние промышленной безопасности в стране – «Ростехнадзору». Так же собственное расследование проводили Государственная Дума и Следственный Комитет.

Общий состав комиссий, проводивших расследование, выглядел так [1]:

Комиссия «Ростехнадзора» - 27 человек: 1 – председатель, 26 – члены комиссии;

Парламентская комиссия – 48 человек: 2 сопредседателя, 14 члены комиссии, 32 – экспертная группа, в которую вошли академики РАН, руководители и ведущие специалисты энергетических и проектных институтов электротехнической промышленности;

Комиссия Следственного Комитета: 18 человек – привлечённые эксперты, Х – следственная группа (должности засекречены).

Со слов председателя комиссии «Ростехнадзора» Николая Кутьина:
«При комиссии была создана экспертная группа, которая возглавлялась Слабиковым Григорием Владимировичем. В экспертную группу у нас вошло достаточно большое количество специалистов, докторов наук, экспертов. Кроме того, всего 32 человека составляло именно экспертные группы. Из них шесть докторов, 14 кандидатов наук. Экспертные заключения этих привлеченных экспертов были переданы в Академию наук. У нас есть также пять заключений от Академии. Руководителем академической группы был академик Фортов Владимир Евгеньевич, там же был Махутов Николай Андреевич, который осуществлял взаимодействие с нами».

Кроме того, и сам председатель комиссии Николай Кутьин при расследовании был кандидатом юридических наук. После расследования стал доктором юридических наук, академиком РАЕН (РАЕН - Российская Академия Естественных Наук). И в его комиссии был представитель ПАО «Силовые машины» Юрий Петреня – профессор, доктор физико-математических наук. После расследования стал так же академиком РАЕН.

Как видно, проблема выяснения обстоятельств и причин аварии решалась на высоком государственном уровне. А научно-технический уровень был запредельно высок.

Расследование длилось полтора месяца. По результатам расследования был составлен акт на 170-и листах [2]. Был опубликован трёхтомный сборник материалов расследования по 500 страниц в каждом томе [3]. Проведено несколько научно-практических конференций, из них две международных.
Работа проведена огромная. Соответственно, и судили обвинённых в аварии в течение пяти лет. Для сравнения, Нюрнбергский Процесс уложился  всего за 10 месяцев.
 
  Кстати, на последнем заседании суда представителем государственного обвинения был так же учёный. Профессор, доктор технических наук. Но специалист не по металлическим и гидравлическим, а по деревянным конструкциям.

  И что в сухом остатке? Каков итог таких титанических усилий 55-и высших чиновников и 34-х новых русских Невтонов в поисках причин гибели 75-и классных специалистов на своих рабочих местах?

  По заключению комиссии причиной катастрофы оказалась усталость металла шпилек крепления крышки турбины гидроагрегата №2. А на 6-и шпильках якобы вообще не было гаек. Изношенные шпильки не выдержали давления под крышкой турбины, и ротор агрегата якобы был выброшен из шахты турбины. Машинный зал затопило. И, как в той легенде, «… в общем, все умерли».

  Вот как художественно изложил Николай Кутьин эти обстоятельства.
«После изучения расчетных величин давления и условий возникновения этих сил, все эксперты пришли к выводу, что действительно на момент аварии создались усилия, равные подъемной силе от 4,7 до 6 тысяч тонн. Гидроагрегат сам весит 1,5 тысячи тонн. В условиях, когда крепление было ослаблено, или шпильки уже имелись усталостные, и такое давление сдержать уже это крепление не могло, первоначальным усилием в 6 тысяч, максимально от 4,7 до 6 тысяч тонн, гидроагрегат пошел вверх.
Вверх он шел очень равномерно … практически на 2 метра. Это тот момент, когда усилие перешло в усилие 20 тысяч тонн. Потому что площадь изменилась резко, давление воды резко возросло, это все происходило в доли секунды, подчеркиваю. Не то что он там медленно поднимался, как обычно показывают на Байконуре ракеты стартуют, она медленно поднимается со стола, нет. Здесь происходило все в доли секунды буквально. И гидроагрегат, раскрыв большую площадь давления, получил подъемную силу в 20 тысяч тонн и вылетел практически мгновенно. После этого вода заполнила зал».

  Соответствуют ли такие выводы законам природы и здравому смыслу? Об инженерной логике говорить бессмысленно. Не корректно рядовому инженеру подвергать сомнению логику кандидатов, докторов наук и академиков. Тем не менее, после такого заключения справедливо будет поставить под сомнение и инженерную логику, и адекватность привлечённых экспертов.

  Остановимся на заключении об огромном давлении под крышкой турбины и о мгновенном вылете агрегата из шахты. Как подчёркнуто, не в пример черепашьему старту ракеты  на космодроме «Байконур». 

  Смотрим на Рис.3.
Да, в камере рабочего колеса турбины давление есть. И оно должно быть. Это давление свободно падающего сверху потока воды на лопасти турбины. Подчёркиваем, свободно падающего. То есть этому падению ничего не должно мешать.

  Это рабочее давление. Оно создаёт осевую силу направленную не вверх, а вниз, и реактивную тангенциально направленную силу, вращающую ротор. Это естественная рабочая сила – сила тяжести. И величина этой силы известна. При открытии лопаток направляющего аппарата на 63%, соответствующему расходу воды через турбину 256 м3/сек,  эта сила равнялась 443 тоннсил (тс).
  Здесь работает природное явление – гравитация.

  И вообще, при работе турбины все осевые силы, направленные вниз, это рабочие силы. Поэтому они имеют знак «+», а силы, направленные вверх, – знак «-». Появление при работе турбины отрицательной осевой подъёмной силы – это аварийный случай.

  А отрыв массивного ротора и его подъём – это совершенно другая история. Здесь нужна искусственная сила – сила тяги.
  Как она образовалась при штатном режиме работы агрегата, эксперты не объяснили. В своём заключении они полагают, что напор, при котором работает турбина, – это давление в её рабочей камере. При составлении математической модели они взяли величину давления в камере равной 230 метров водяного столба. И цифра «230» взята не по показаниям контрольно-измерительных приборов и устройств автоматики, а из обозначения марки турбины - РО230/833-В-677. (РО – радиально-осевая; 230 метров – напор, при котором по проекту может работать данная турбина; 833 – серийный номер изделия; В – с вертикальной осью; 677 – диаметр рабочего колеса в сантиметрах).

  Это банальное заблуждение в понимании устройства и принципа действия турбины. Именно оно не позволило комиссии выйти на настоящие причины аварии и найти настоящий фактор опасности, приведший к катастрофе.
  А, по сути, это безответственность.  В медицине такой поход к делу и такая манипуляция с фактами называется шарлатанством.

   Обратимся к научным основам гидроэнергетики.

  В 1641 году итальянский математик и физик Эванджелиста Торричелли сформулировал закон вытекания жидкости из открытого сосуда и вывел формулу для определения скорости вытекания (Формула Торричелли - см.выше).
Фактически это исследование заложило основу теоретического фундамента гидравлики, построение которого сто лет спустя завершил швейцарский физик, механик и математик Даниил Бернулли (Уравнение - закон Даниила Бернулли - см.выше).

В этих формулах:
Р – Давление воды на твёрдую стенку трубы. Размерность в Паскаль (Ньютон/квадратный метр –Н/м2);
р – Плотность воды. Размерность в килограммах на кубический метр (кг/м3); 
v – Скорость потока воды. Размерность в метрах в секунду (м/сек);
g – Ускорение свободного падения. Размерность в  метрах в секунду за секунду (м/сек2);
Н – Разность отметок уровня верхнего бьефа и меридиональной плоскости турбины. Размерность в метрах (м);
h – Разность отметок уровня нижнего бьефа и меридиональной плоскости турбины - заглубление турбины относительно отметки уровня нижнего бьефа (противодавление). Размерность в метрах (м);
(Н – h) – Рабочий напор – разность отметок уровней верхнего и нижнего бьефа. Размерность в метрах (м).

Конкретно в уравнении Бернулли:
Член «Р/р•g» – Пьезометрический напор - удельная потенциалная энергия одного килограмма массы воды в данном сечении потока. Размерность в метрах (м);
Член «v2/2•g» – Скоростной напор - удельная кинетическая энергия одного килограмма массы воды в данном сечении потока. Размерность в метрах (м).

Данные по состоянию гидроагрегата № 2 на 8 час. 13 мин. 17.08.2009:

Рабочий напор - (Н – h) = 212,04 м.;
Заглубление турбины  «h» = 11 м. Соответственно давление, выдавливающее крышку снизу (противодавление) = 11 метров водяного столба (м.в.с.);
По формуле Торричелли скорость потока v = 64,5 м/сек.;
Скорость вращения турбины n =142,8 об/мин;
Частота электрического тока, снимаемого с шин генератора  f = 50 герц (Гц).
Режим нормальный (штатный).

Режим по версии Николая Кутьина, когда на крышку якобы действовала подъёмная сила = 4,7 тысяч тонн:
Давление, выдавливающее крышку снизу (противодавление) h = 93 м. = 93 метров водяного столба (м.в.с.);
Напор (Н – h) = 129 м.;
По формуле Торричелли скорость потока v = 50 м/сек
Скорость вращения турбины, соответственно, и частота тока намного ниже номинальных значений.
В энергосистемах частота тока должна поддерживаться на уровне 50 герц (Гц) с отклонениями +/- 0,1 Гц. Понижение частоты ниже этих пределов – это системная авария. А так как ГА-2 перед аварией регулировал частоту и активную мощность в энергосистеме Сибири и Дальнего Востока с учётом перетоков мощности в Европейскую часть через Казахстан, то это была бы авария масштабов всей страны.
Есть уверенность, что такого не было.

Режим полёта ротора агрегата по версии Николая Кутьина, когда на крышку якобы действовала подъёмная сила = 20 тысяч тонн:
Давление, выдавливающее крышку снизу (противодавление) h = 397 м. = 397 метров водяного столба (м.в.с.);
Напор (Н – h) = - 175 м. Отрицательный напор.
Поток не из верхнего бьефа в нижний, а, наоборот, из нижнего в верхний со скоростью  v = - 58 м/сек. (То есть по направлению поток не Саяно-Шушенский, а Шушенско-Саянский).
Абсурд!

И вообще, необходимо отметить, что, все параметры гидравлической схемы гидроагрегата при аварии не превышали предельных, заштатных значений.

Это, прежде всего, давление, непосредственно под крышкой турбины. Именно оно по версии экспертов якобы было причиной катастрофы.
Непосредственно под крышкой – это полость между верхним ободом рабочего колеса (поз 10 на Рис.3) и днищем самой крышки (поз 20 на Рис.3). Здесь давление было 3,4 кгс/см2.
Давление в этой полости зависит от состояния лабиринтного уплотнения, от степени его износа. И Р = 3,4 кгс/см2 свидетельствовало  о нормальном состоянии уплотнения.
Такое давление держалось до самого момента начала разрыва шпилек. А шпильки начали рваться после момента начала разрушения агрегата [4]. Следовательно, нет никаких оснований считать это давление причиной аварии.

Давление в спиральной камере Р=21,6 кгс/см2 и в отсасывающей трубе Р=1,1 кгс/см2  - это тоже соответствие нормальному, штатному режиму.

Об усталости шпилек.

  Эта версия была бы убедительна, если бы эксперты в своём заключении привели сведения о затяжке гаек на шпильках.
Гайка на шпильке закручивается до создания в шпильке напряжения в 150 МПа, что создаёт усилие в 67 тс. Общее усилие затяжки 80-и шпилек - Nзатяжка=5400 тс. Как видно, это усилие намного больше тех надуманных комиссией сил, якобы отрывающих и поднимающих крышку.
 
  Также не убедительно заключение об отсутствии 6-и гаек на шпильках. В заключении НПО «ЦНИИТМАШ»  проводившее исследование разрушенных шпилек, указано: - «6 шпилек не разрушены и имеют сглаженный профиль резьбы по вершинам витков в верхней части шпильки на длине – 70 мм.». То есть гайки на этих шпильках были. Слесари ремонтники называют такое разрушение «сняты чулком».

  Также в заключении НПО «ЦНИИТМАШ»  указано: «Шпильки №№ 5, 6, 7, 8 отсутствуют, (вырваны с фрагментом опорного кольца)». Это 4 шпильки и фрагмент опорного кольца размером 1400 мм. на стороне направления падения ротора левый берег – нижний бьеф.Слесарь назвал бы это, «вырвано с мясом». Уставшим на 90 % шпилькам такое вряд бы удалось.
 
  Только эти два приведённых факта наряду с остальными (цвета побежалости на поверхности изломов, припасованные штифты, равномерно расставленные между шпильками [5] и др.) могут свидетельствовать о том, что кинетика разрушения шпилек была совершенно иная.

  Подводя итог изложенному, можно утверждать, комиссия «Ростехнадзора» не нашла истинных причин аварии. Фактор опасности, приведший к этой катастрофе, законсервирован.


Ссылки:
1. «Частное расследование аварии на СШГЭС (происшедшей 17-го августа 2009 г.)». Б. Колесников
2. «Акт технического расследования причин аварии, происшедшей 17 августа 2009 года в филиале Открытого Акционерного Общества «РусГидро» - «Саяно-Шушенская ГЭС имени П.С. Непорожнего»
3. «Разрушение гидроагрегата №2 Саяно-Шушенской ГЭС: причины и уроки. Сборник материалов»
4. «Саяно-Шушенская катастрофа. Причины и сценарий» Геннадий Рассохин/Проза.ру, 08.08.2025
5. «О безопасности и живучести восстановленной СШГЭС» Геннадий Рассохин/Проза.ру, 16.08.2025