← оглавление номера
:
ПРО ПАРОВУЮ МАШИНУ, ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ И УМЕЛЬЦЕВ ЧЕРЕПАНОВЫХ
В 1832 г. Петербургская академия наук учредила, по-нынешнему говоря, весьма престижную премию за публикацию трудов в области науки, техники, искусства. Присуждалась она ни много ни мало в течение тридцати трех лет, а «спонсором» ее, выражаясь тем же «новоязом», был Павел Николаевич Демидов, потомок Никиты Демидовича Антуфьева, тульского кузнеца, возведенного в 1720 г. Петром I в дворянское достоинство (отсюда и фамилия – Демидов). Подобное признание пращур заслужил благодаря строительству на Урале металлургических заводов, которые «зело потребны» были России молодой.
Там-то, на Урале, в поселке одного из заводов – Выйского – в конце XVIII-начале XIX вв. жила семья Черепановых. Родоначальником ее считают крепостного дровосека Петра Черепанова.
Сын его Алексей был занят на различных заводских работах, не требовавших особого «умельства». Но уже дети его, как нередко бывает, пошли многим далее своего родителя. И пальму первенства здесь хочешь-не хочешь следует отдать старшему, Ефиму, век которого длился с 1774 по 1842 гг.
Памятно то, что в конце XVIII в. Россия была лидером мировой металлургии, занимая по выплавке чугуна первое место в мире. Всероссийская «кузница» – Урал – не только обеспечивала потребности своей державы, но и отправляла продукцию за рубеж, вплоть до берегов «туманного Альбиона». На металлургическом поприще и делал свои первые шаги Ефим Черепанов. С молодости он «зело крепко» изучил все заводские процессы, правда, отдавая приоритет воздушным мехам и иным «махинам», приводимым в движение силой воды, лошадей, а чаще и вручную. Не чужд он был и самообразования.
Трудно шел он по служебной лестнице, и в 1807 г. стал «плотинным мастером» Выйского завода. Должность немалая. Надлежало ему руководить постройкой и эксплуатацией плотин, водохранилищ, каналов, а вкупе с ними водяных колес и иных вододействующих конных и ручных устройств.
Дошло, однако, и до высокородного Демидова об успехах Е.Черепанова. Хозяин принял решение послать нашего героя в Лондон, тем паче что сбыт русского железа на Британских островах значительно сократился. Там уральский механик не только «уму набрался», но и сам заставил лондонских умельцев дивиться мастерству российского «левши».
После возвращения домой Черепанову удалось убедить хозяина в возможности постройки машины, «коию к каждому действию пристрастить можно». С помощью сына Мирона, перенявшего многие технические навыки предков, Ефим в 1824 г. построил машину в 4 л. с., в 1826-27 гг. другую – мощностью более 30 л. с., а спустя три года – третью, в 40 л. с.
Первая нашла свое применение на мукомольной мельнице, а затем на платиновом прииске. Две другие откачивали грунтовые воды на Медном руднике.
Вскоре молва об умельцах Черепановых вышла далеко за пределы демидовских заводов. Более того, в начале 30-х гг. главный управляющий уральских заводов представил Ефима Черепанова к награждению золотой медалью. Петербургские властители решили, что простолюдину, тем паче выходцу из крепостных (Демидовы в конце концов дали вольную своему своезатейливому «всеумейке», оставив в крепостной зависимости остальное семейство), достанет и серебряной.
Между тем сын Черепанова-старшего Мирон надумал создать «паровую телегу», сиречь паровоз. Тому в немалой степени способствовала поездка в пресловутую Англию, где паровозы Стефенсона уже отмеряли свои мили. Правда, чертежей британских «самодвижущихся паровых машин» пытливому россиянину никто показывать не спешил. Но, может быть, именно это и дало толчок для разработки собственной конструкции.
Первый черепановский паровоз стал на рельсы в 1834 г. Он вел состав весом 3,2 т. На следующий год был построен второй, и груз у него был солиднее – 16 т. Истины ради скажем, что устройство локомотивов мало чем отличалось от стефенсоновских: в горизонтально расположенном котле находилось около 80 дымогарных труб, а в передней части паровоза – два паровых цилиндра. Машина могла везти груз со скоростью 13-16 км/ч и к тому же была снабжена оригинальным механизмом обратного хода.
Одновременно талантливые русичи усовершенствовали различные отрасли заводского производства: гидротехнические сооружения, металлургическое оборудование, металлообрабатывающие станки, паровые машины. Работали они и над использованием тепла и теплотворности отходящих газов медеплавильных и доменных печей.
…Горное начальство было убеждено, что между мощностью машины и количеством потребляемого ею топлива существует прямая пропорция. Поэтому труднее всего было получить разрешение на постройку больших (по тем временам) машин. Вот почему последующие черепановские машины имели мощность от 4 до 10 л. с. Это было единственное, чего им удавалось добиться.
В 1838 г. Черепановы построили небольшую машину, предназначенную для Павло-Анатольевского платинового прииска. Она работала почти круглый год, приводя в движение промывочные механизмы. Мощность ее составляла 4 л. с. Несмотря на небольшие размеры, паросиловая установка машины использовалась для подогрева воды и для отопления промывочного корпуса при Павло-Анатольевском прииске. В следующем, 1839 г. Черепановы построили две паровые машины, каждая мощностью по 10 л. с.».
Первый из этих двигателей был установлен на Выйском механическом заведении Черепановых для приведения в действие различных металлообрабатывающих станков: токарных, сверлильных, винторезных, гвоздарных и прочих. До этого на черепановской фабрике работала четырехсильная паровая машина 1824 г., которая теперь, в связи с применением там более мощного двигателя, была перенесена на один из платиновых приисков.
Вторая машина, мощностью в 10 л. с., была построена М. Е. Черепановым для Вилюйского золотого прииска и обслуживала промывочные («мутильные») механизмы.
Корпус, в котором она действовала и где производились золотопромывочные работы, прежде нужно было отапливать 12 чугунными печами. Теперь же отпадала всякая необходимость в печах, потому что помещение отапливалось посредством использования тепла от паровой машины.
В том же 1839 г. была построена еще одна черепановская паровая машина для медеплавильного цеха Выйского завода. Установка была введена в строй через год. Она обслуживала воздуходувные мехи при медеплавильных печах. Устройство котла этой машины представляло особый интерес: котел обогревался отходящими газами медеплавильных печей и не требовал дополнительного расхода топлива.
Важные опыты по использованию тепла и теплотворности отходящих газов медеплавильных и доменных печей были начаты на тагильских заводах в конце 30-х годов по инициативе Фотия Швецова. Известно, что отходящие газы металлургического производства имеют высокую температуру, кроме того, сами обладают свойством горючести. Ученые во многих странах давно уже занимались вопросом о возможности обогрева этими газами котлов паровых машин для других установок.
Одним из первых выдвинул такое предложение французский металлург Бертье в 1814 г. Мы знаем, что когда Швецов учился в Париже, Бертье был одним из его учителей. Молодой русский инженер имел возможность познакомиться с его идеей улавливания теряющегося тепла и теплотворности газов. И вот по возвращении в Россию Швецов, а затем Черепановы и Мокеев серьезно занялись практической разработкой способов улавливания тепла отходящих газов доменных печей, кричных, медеплавильных горнов и так далее.
Опыты тагильских мастеров проходили одновременно с подобными же исследованиями в других государствах.
Черепановы, а также Павел Мокеев полностью разделяли мнение, высказанное Швецовым, что использование «теряющегося жара» металлургических печей могло произвести «замечательный переворот в заводском производстве». В заводской переписке за 1839 г. указывалось, что Мирон Черепанов специально изучал постановку опытов использования тепла отходящих газов на заводах Шепелева.
В 1840 г. на Выйском заводе начала работу печь при прокате меди. Эта печь действовала на отходящих газах двух медеплавильных горнов. Строилась и другая такая же печь. Обе печи должны были обеспечить прокат от 20 до 25 тысяч пудов меди в листы.
В 1841 г. отходящие газы кричных горнов использовались на Нижнесалдинском заводе для подогрева железа и стали в процессах проката и проковки, на Верхнесалдинском заводе при выделке гвоздей, а на Нижнелайском заводе при прокате листового железа.
В начале 40-х годов Черепановы продолжали постройку небольших паровых машин, как правило, для золотых и платиновых приисков.
Одна из таких машин, мощностью в 4 л. с., была установлена в 1840 г. на Вязовском прииске. В следующем году Черепановы перенесли ее на Медный рудник и использовали в качестве привода для воздуходувных устройств при действовавших там медеплавильных печах.
В заводской переписке весной 1842 г. отмечалось, что черепановская машина доставлена на Медный рудник с Вязовского прииска вместо выстроенной для опыта и проработавшей лишь недолго паровой турбины. При этом разъяснялось, что от применения паровой турбины заводоуправление отказалось из соображений экономии топлива, поскольку котел паровой машины обычного типа мог быть полностью переведен на обогрев отходящими газами от четырех медеплавильных печей, тогда как паровая турбина требовала расхода дров.
Имя изобретателя турбины в переписке не упоминалось, но можно предположить, что конструктором этого нового типа парового двигателя был Павел Мокеев.
Идея постройки паровой турбины, то есть двигателя ротационного (вращательного) типа, в котором поток пара воздействовал бы непосредственно на подвижную часть (ротор) двигателя, возникла давно. Прообразы паровой турбины можно найти в неосуществленных проектах Дж. Бранка и некоторых других изобретателей XVII в. Алтайские теплотехники делали опыты по устройству паровой турбины с конца XVIII в. Один из них, П.М. Залесов, построил в 1807 г. деревянную модель паровой турбины, предназначенной им для откачки воды из шахт Сузунского рудника.
Теперь тагильские изобретатели сделали следующий важный шаг, пытаясь применить паровую турбину на практике, чем далеко опередили свою эпоху. Ведь в мировом производстве паровые турбины стали систематически применяться лишь 40 лет спустя, с 80-х годов XIX в.
Но интересные опыты на тагильских заводах были прерваны из-за вмешательства заводского исправника. И черепановская машина работала недолго. В июне 1841 г. была остановлена и она. Воздуходувные устройства стали, как прежде, приводиться в движение конным приводом.
Только год спустя, после того как черепановская паровая машина была перестроена, ее снова пустили в ход, и она стала работать на отходящих газах четырех медеплавильных печей, без расхода дополнительного топлива. В те же годы механики построили еще четыре машины.
Однако, увы, не в первый раз приходится об этом говорить, судьба оказалась немилостивой к русским самородкам. Очередной хозяин завода, А.Н. Демидов, постоянно жил за границей и больше доверял иностранным специалистам, нежели отечественным, да еще и из крепостных вышедших. Паровые машины и станки строить перестали, предпочитая покупать готовые на стороне. Паровозы бездействовали, а на заводских рельсовых линиях применяли лишь конную тягу вплоть до начала нынешнего века.
Но идеи Черепановых, их замыслы, оригинальные технические решения и творческий дух потомкам удалось сохранить и преумножить.
Низкий поклон вам, «самоцветы» земли уральской! По материалам журнала «Энергия» (1974 г.), «Горного журнала» (1884 г., 1978 г.)
|
