В статье описан комплекс электромеханического и гидравлического оборудования исторической сцены Государственного академического Большого театра России, установленный в ходе последней реконструкции.

Новое сценическое оборудование обладает рядом преимуществ: высокий уровень безопасности, точность позиционирования, широкий диапазон скоростей движения, малый уровень шума.

Первое здание Большого театра было открыто 30 декабря 1780 года и просуществовало до 1805 года, когда его уничтожил пожар. Следующее здание, возведенное по проекту Осипа Бове, открылось в 1825 году, однако и его постигла та же печальная участь: в 1853 году театр практически полностью сгорел. То здание Большого театра, которое уже более сотни лет воспринимается всеми как одна из основных достопримечательностей Москвы, спроектировано главным архитектором императорских театров Альбертом Кавосом и открыто 20 октября 1856 года, в дни коронации Александра II. С того времени театр прошел через множество ремонтных и реставрационных работ, однако облик его фасада и зрительской зоны остается прежним и в наши дни.

Последние работы по реставрации и переоборудованию исторического здания Большого театра начались в 2005 году и имели целью превратить знаменитый российский театр в многофункциональный комплекс, отвечающий всем современным требованиям в области театрального строительства. Вместе с сохранением исторического облика фасада и зрительной зоны была запланирована масштабная реконструкция сценического пространства и вспомогательных внутренних помещений с использованием последних технических достижений в области театральных технологий. В результате напряженного конкурсного отбора к техническому оснащению сцены была привлечена известная немецкая компания bosch Rexroth, которая разработала и реализовала технический проект оснащения сцены электромеханическим и гидравлическим оборудованием.

К настоящему моменту произведена полная реставрация зрительской зоны театра и реконструкция сценической части, с существенным расширением подземной части здания — глубина трюма сцены (рис. 1 — 7) составляет теперь 17 м, значительно увеличена площадь складских помещений (рис. 1 — 9, 10) по сравнению с прежней планировкой.

Производитель и поставщик оборудования сценической механизации — немецкая компания Bosch Rexroth, имеющая на своем счету большое число успешно реализованных проектов по оборудованию театров сценической механикой и являющаяся лидером в производстве многофункционального гидравлического оборудования.

Компания разработала и смонтировала многофункциональный комплекс устройств верхней и нижней механизации сцены — оборудование установлено в оркестровой зоне (рис. 1 — 22, 23), игровой зоне (рис. 1 — 2, 7, 12, 13) и на арьерсцене (рис. 1 — 3, 8, 9). Пуско-наладка установленного оборудования и системы управления проводилась при активном участии технических специалистов Большого театра, внесших множество рациональных предложений по оптимизации работы устройств сценического комплекса.

1. Система управления верхней и нижней механизации

Система управления верхней и нижней механизацией сцены, спроектированная и установленная компанией Bosch Rexroth, имеет два уровня управления:

уровень SYB2000 (собственная аббревиатура Bosch Rexroth) — компьютеризированное управление механизацией с помощью пультов управления SCII с возможностью программирования движения приводов; используется преимущественно для проведения спектаклей;

уровень SPS (нем. Speicher-Programmierbare Steuerung) — управление с помощью программируемого логического контроллера (ПЛК); используется для монтажа/демонтажа спектаклей и других подготовительных работ.

Система уровня SYB2000 (рис. 2) построена по децентрализованному принципу с резервированием управляющих блоков: при отказе одного или нескольких блоков (осевых контроллеров, сетевых коммутаторов, частотных преобразователей) остальные блоки продолжают обеспечивать полнофункциональную работу системы управления.

Электрошкафы с блоками распределения питания и сетевыми коммутаторами (свитчами) расположены в отдельных помещениях (диммерных) с оптимальной температурой и влажностью воздуха. Шкафы с электроникой приводов размещены в лебедочных (штанкетные и индивидуальные подъемы), на сценических галереях (пролетные кулисы), на вентильной станции (сценические площадки) и рядом с самими приводами в сценическом пространстве (софит-мосты, люки провала, полетные устройства) (см. рис. 1 — 2, 7, 12, 13).

Двусторонний обмен данными между элементами системы (контроллер привода — свитч — ПЛК) производится по шине MR10 (скорость обмена — 10 Мбит/с).

Пульты SYB2000 SC II позволяют управлять как электромеханическими, так и гидравлическими приводами.

Ниже перечислены основные особенности системы уровня SYB2000:

• центральные пульты управления SC II с общим принципом управления всеми приводами, подключенными к системе SYB2000;
• возможность программирования представлений (последовательности перемещений приводов);
• синхронизированное по скорости/времени/расстоянию движение приводов;
• высокая безопасность работы с уровнем сертификации SIL3 (Safety Integrity Level 3 — третий системный уровень надежности (из четырех возможных), определяет надежность системы с точки зрения вероятности отказа);
• допустимо перемещение людей.

Система уровня SYB2000 контролирует работу следующих приводов:

• штанкетные подъемы нулевого плана, боковые, основные, на промежуточной сцене, на арьерсцене (лебедки с металлическими фермами, горизонтально подвешенными на тросах; используются для подъема декораций, светового, звукового и иного сценического оборудования);
• индивидуальные подъемы (лебедки с одиночным тросом, опускаемым с колосников в определенное место планшета сцены; подъемы предназначены для вертикального перемещения декораций, софитов, занавесов и иного сценического оборудования);
• портальный софит-мост (часть портальной арки сцены, жесткая металлическая конструкция с осветительной и звуковой аппаратурой, перемещаемая в вертикальном направлении);
• секции передвижных трех- и пятисекционных софит-мостов (жесткие металлические конструкции, перемещаемые в вертикальном направлении; на секциях монтируется осветительная аппаратура);
• пролетные кулисы (электроприводы с мягкими декорациями в виде занавеса для скрытия боковых частей сцены);
• полетные устройства (устройства для перемещения артистов по двум координатам в вертикальной плоскости);
• двухъярусные сценические площадки с наклонной поверхностью;
• люки провала (лифты-площадки для поднятия/опускания артистов во время спектакля, устанавливаются на двухуровневых сценических площадках);
• кабельные барабаны, синхронизируемые со штанкетными подъемами (используются для подключения светового оборудования, предварительно закрепленного на штанкетных подъемах).

Основные особенности системы уровня SPS:

отдельные пульты управления, адаптированные для каждого привода;

отсутствие возможности программирования представлений;

асинхронное одиночное движение приводов с возможностью синхронизации приводов в отдельных случаях;

независимые системы контроля для определенных типов приводов.

Уровень SPS контролирует работу следующих приводов:

• передвижные портальные башни (боковые части портальной арки сцены, жесткие металлические конструкции с осветительной и звуковой аппаратурой, перемещаемые в горизонтальном направлении);
• горизонтальное перемещение трех- и пятисекционных софит-мостов;
• боковые телескопические осветительные башни;
• хойсты (лебедки со штангой для закрепления осветительного оборудования);
• занавесы (антрактно-раздвижной, или греческий, — два полотна, раскрывающихся от центра сцены в стороны к порталам, итальянский — два полотна, раскрывающихся от центра сцены по диагонали вверх и в стороны, подъемно-опускной, или немецкий, — целое полотно, закрепленное на несущей балке, подъем происходит одновременно с подъемом балки);
• микрофонные подъемы (электролебедки с кабелями для подключения микрофонов);
• механизмы оркестровой зоны (барьер оркестра и оркестровые площадки, позволяющие формировать различные конфигурации оркестровой ямы);
• балетные пандусы слева и справа, задние (боковые площадки, могут выставляться под тем же углом, что и балетный пол, и тем самым увеличивать его площадь);
• боковые грузовые подъемники (расположены в карманах сцены, позволяют перемещать грузы со складов на сцену);
• сейфы мягких декораций с проекционными софит-мостами (жесткие металлические конструкции с полками для хранения габаритных мягких декораций);
• грузовые площадки (гидравлические площадки в середине сцены и на арьерсцене, используются для перемещения декораций и сценического оборудования между сценой и складами, расположенными ниже уровня сцены);
• передвижная суфлерская будка (расположена под авансценой);
• выравнивающие площадки (расположены на арьерсцене, необходимы для временного хранения сценических фур, балетной фуры и поворотного круга);
• противопожарный занавес (огнеупорная конструкция в районе авансцены, разделяет зрительный зал и сценическую часть);
• ворота арьерсцены (расположены перед задней грузовой площадкой) (см. рис. 1 — 11);
• дымовой люк (часть крыши над игровой зоной сцены, перемещаемая с помощью гидропривода);
• акустические ворота (разделяют игровую зону сцены и арьерсцену) (см. рис. 1 — 2 и 3);
• раздвижные противопожарные ворота на складах декораций (см. рис. 1 — 9).

2. Исполнительные устройства верхней механизации

Исполнительные устройства верхней механизации весьма разнообразны по конструкции и принципу действия. Рассмотрим кратко каждый тип устройства.

Главный антрактно-раздвижной занавес

Занавес с электроприводом фирмы Gerrietz (Германия) управляется с пульта помощника режиссера кнопкой активации и регулятором скорости движения. Режимы работы занавеса: греческий (горизонтальное раскрытие) и итальянский (диагональное раскрытие — вверх и в стороны). Для проведения технического обслуживания дорога занавеса опускается на уровень сцены.

Штанкетные подъемы

В театре установлены следующие виды штанкетных подъемов (ШтП):

• ШтП авансцены (5 шт.);
• ШтП игровой зоны (79 шт.);
• ШтП промежуточной сцены (12 шт.);
• ШтП арьерсцены (21 шт.).

Привод подъема представляют собой лебедку без противовесов с вертикально размещенным тросовым барабаном (рис. 3). На приводе подъема имеется четыре контура тормозов, система контроля ослабления троса и термозащита привода.

Индивидуальные подъемы

На колосниках сцены установлено 100 индивидуальных подъемов (ИП). Нечетные номера подъемов сгруппированы на правой стороне колосников, четные номера — на левой.

ИП приходят в требуемую точку сцены через систему отводных блоков, расположенных на специальных станинах. Станины перемещаются по всей глубине колосников и закрепляются на направляющих с помощью специальных фиксирующих штырей.

Трос ИП имеет запас по длине, общая длина троса — порядка 50 м. Такая длина является вполне достаточной при рабочем расстоянии 27,8 м от колосников до уровня планшета сцены. Специальный режим на пульте управления SCIII позволяет перебросить трос ИП из одной точки сцены в другую с сохранением рабочего диапазона движения.

Электромеханика для светового оборудования

Сцена укомплектована механикой для перемещения светового оборудования: портальный софит-мост с гидроприводом (рис. 4), три пятисекционных софит-моста (рис. 5) и два трехсекционных софит-моста с возможностью горизонтального перемещения основных ферм мостов, 10 боковых осветительных башен, 17 хойстов. Механика размещена в районе боковых галерей игровой зоны.

Противопожарное оборудование

Сцена и зрительный зал разделяются противопожарным занавесом, перемещаемым с помощью гидропривода. Собственный вес занавеса составляет 25 т, аварийное время закрытия — менее 30 с.

Дымовой люк, представляющий собой часть крыши здания театра, управляется гидроприводом. В соответствии с действующими нормами этот люк открывает необходимую для отвода дыма площадь (189 кв. м.). Время открытия люка составляет 15 с.

В театре также установлены акустические ворота, управляемые гидроприводом, разделяющие игровую зону и арьерсцену, и противопожарные раздвижные ворота на трех уровнях складских помещений (см. рис. 1 — 9).

3. Исполнительные устройства нижней механизации

Исполнительные устройства нижней механизации предназначены для оперативного монтажа и демонтажа спектаклей, изменения сценического пространства в зависимости от спектакля, удобного перемещения и складирования декораций.

Схема расположения устройств нижней механизации приведена на рис. 6. На схеме розовым цветом выделены те области, в которых расположены устройства с электромеханическим приводом типа «винт-гайка»; желтым цветом — области c устройствами, имеющими привод типа Serapid (жесткая толкающая цепь, сгибающаяся только в одном направлении); синим цветом — области, в которых размещены устройства с гидравлическим приводом.

Приводы оркестровой зоны

• Механика оркестровой зоны (рис. 7) представлена различными типами приводов:
•  барьер оркестра (БО) и задняя площадка (ОП №3) имеют шпиндельный привод;
•  центральная оркестровая площадка (ОП №1) управляется гидроприводом;
•  оркестровые площадки слева и справа от центральной (ОП №1 левая, ОП №1 правая) и средняя оркестровая площадка (ОП №2) передвигаются с помощью приводов типа Serapid (жесткая толкающая цепь, сгибающаяся только в одном направлении);
• на суфлерской будке, расположенной под авансценой, установлен привод типа Spiralift (вертикальная и горизонтальная металлические пружины, преобразуемые с помощью специального роликового механизма в жесткую колонну определенной высоты).

Сценические площадки

Двухуровневые сценические площадки, перемещаемые с помощью гидропривода, являются наиболее крупным и технически сложным подъемно-транспортным оборудованием исторической сцены. Площадки в количестве семи штук позволяют формировать различные виды сценического пространства — балетный пол с уклоном 4° (для этого используются наклонные поверхности на верхнем уровне площадок), ровный планшет, ступенчатая структура. С помощью группового перемещения площадок возможна оперативная смена объемных декораций (павильонов, стен, лестниц).

Площадки также позволяют создать эффект внезапного исчезновения артиста со сцены или его появления на ней: для этого верхний уровень какой-либо площадки устанавливается на высоте планшета сцены, на нижнем уровне площадки закрепляется люк провала — мобильный огороженный боковыми панелями лифт-платформа с электроприводом. Люк провала фиксируется под одной из 17 откидных крышек с электроприводом, расположенных на верхнем уровне сценической площадки по всей ее длине. Артист во время спектакля заходит с нижнего уровня площадки на платформу люка провала и поднимается до уровня сцены («вырастает из-под земли»). Таким образом, при помощи люка провала артист может оперативно появиться/исчезнуть практически в любой точке игровой зоны сцены.

Балетные пандусы

Пандусы, расположенные в левой и правой части сцены, представляют собой наклоняемые платформы с электромеханическим приводом (рис. 9). С помощью автоматического пульта управления пандусы выставляются под наклоном 4% (4 см на 1 м, угол наклона при этом составляет примерно 2,29°) относительно горизонтали сцены, что необходимо для установки балетной фуры, имеющей тот же градус наклона.

Боковые грузовые подъемники

Подъемники представляют собой грузовые лифты грузоподъемностью 3000 кг с верхней крышкой (балдахином), фиксируемой на уровне планшета сцены (рис. 10). Подъемники расположены на сцене слева и справа рядом с балетными пандусами; они позволяют перемещать грузы с уровня сцены на складские уровни.

Сейфы мягких декораций с гидроприводом

Сейфы представляют собой каркасные конструкции с 20 секциями для хранения скатанных мягких декораций (рис. 11). С одной стороны секции сейфов имеют ходовые ролики для установки металлических контейнеров, в которых хранятся мягкие декорации. С другой стороны секции выполнены в виде обычных полок. Во всех секциях имеются блокировочные устройства для предотвращения выпадения складируемых предметов. Кроме того, на каждой секции имеется защита от режущих кромок в виде бамперов безопасности: при контакте бампера с посторонним предметом происходит мгновенная остановка сейфа.

Автоматический пульт управления сейфами позволяет производить как свободное перемещение конструкций сейфов, так и движение до запрограммированной позиции (определенная полка, уровень сцены, складской уровень).

Передняя грузовая подъемно-опускная площадка с гидроприводом

Площадка (рис. 12) позволяет перемещать грузы с уровня сцены на складские уровни. Площадка, размещенная в районе трюма сцены (см. рис. 1 — 12) представляет собой одноэтажную стальную конструкцию с гидравлическим приводом (главный гидроцилиндр и четыре выравнивающих гидроцилиндра для корректировки положения углов площадки). Главный гидроцилиндр и выравнивающие цилиндры располагаются в металлической приводной раме на днище трюма площадки. Управление площадкой осуществляется с помощью автоматического пульта управления в режиме свободного движения и движения по запрограммированным позициям.

Выравнивающие площадки арьерсцены

Семь выравнивающих площадок с электромеханическим шпиндельным приводом позволяют поднимать и опускать транспортировочные тележки арьерсцены, отдельно или группами. Одна выравнивающая площадка может опускать одну тележку. Кроме того, выравнивающая площадка №7 может опускать до трех тележек и, таким образом, складировать их. Управление площадками осуществляется с помощью автоматического пульта управления в режиме одиночного или группового перемещения.

Задняя грузовая площадка с системой погрузки/разгрузки контейнеров с декорациями

Площадка (см. рис. 1 — 11, рис. 13) используется для транспортировки контейнеров с декорациями на складские уровни и уровень арьерсцены. Площадка приводится в движение тросовым приводом через четыре гидроцилиндра с направляющими роликами. На каждой предварительно заданной позиции остановки перед выполнением погрузки или разгрузки площадка принудительно блокируется с помощью четырех стопоров (ригелей). Площадку можно перемещать с помощью настенного автоматического пульта на предустановленные уровни сцены, погрузочной рампы, улицы и трех складских уровней.

На площадке смонтирована система погрузки/разгрузки контейнеров фирмы Dornieden. Данная система позволяет в автоматическом режиме захватывать с припаркованной к северному фасаду грузовой фуры сетчатые контейнеры с декорациями и переносить их на площадку. Система погрузки/разгрузки представляет собой совокупность грузозахватных приспособлений (телескопических вил), которые могут перемещаться по горизонтали и вертикали, и оптических датчиков положения сетчатых контейнеров.

Гидравлическая насосная станция

Расположенная в отдельном строении рядом со зданием исторической сцены гидравлическая насосная станция (ГНС) представляет собой комплекс управления гидравлическими сценическими устройствами, разработанный и смонтированный компанией Bosch Rexroth. ГНС имеет в своем составе следующие элементы:

• собственно насосная станция (рис. 14) с маслобаком емкостью 50 000 л, блоком насосов (насос поддержания давления, пять основных насосов и циркуляционный насос для контура охлаждения масла) и с 13 поршневыми гидроаккумуляторами емкостью по 1000 л;
• азотная станция (39 баллонов емкостью по 1500 л с азотом для поршневых гидроаккумуляторов).

Заключение

Сценический комплекс исторической сцены Большого театра открывает широкие возможности для режиссеров-постановщиков, работающих в балетном и оперном жанре. Комплекс позволяет проводить на высоком техническом и художественном уровне разнообразные культурные мероприятия, оперативно и качественно осуществлять подготовку и проведение спектаклей. Гидравлическое оборудование, установленное на сцене театра, обладает явными преимуществами: оно практически бесшумно в работе (уровень шума на сцене при движении сценических площадок — не выше 30 дБ), что особенно важно при проведении музыкального спектакля, имеет высокую точность позиционирования (±2 мм) и оптимальную скорость перемещения (диапазон скоростей: 0,05…0,7 м/с). Для сравнения — шум при работе электродвигателя мощностью 100 кВт (сопоставима с мощностью гидропривода сценической площадки) составляет не менее 80 дБ.

Открытие исторической сцены после реконструкции стало большим событием для команды профессионалов мирового уровня. Труд технических специалистов смогли по достоинству оценить как зрители, так и работники театра — режиссеры, артисты и работники постановочной части.

Прокимов Павел Алексеевич, к. т. н., главный специалист

электромеханического цеха Большого театра,

 p.prokimov@bolshoi.ru