Російські винахідники Черепанова
Будрейко Е. Н.
Найбільшу
популярність Юхиму Олексійовичу (1774-1842) і Мирону Юхимовичу (1803-1849)
Черепановим принесли роботи в галузі парової техніки та створення першого в Росії
паровозів. Все життя талановитих винахідників пов'язана з Уралом, становленням і
розвитком Нижнього Тагілу - одного з головних промислових центрів регіону.
Черепанова
були кріпаками відомих промисловців Демидових, що володіли не тільки
Нижньо-Тагильский заводами, а й Верхотурського, Лайскімі, Салдінскімі,
Усть-Уткінскімі, Черноісточінскімі та іншими машинно-фабричними виробництвами
Уралу. Важливе місце в системі Нижньо-Тагильский промислового регіону
належало Вийскому залізо-і мідеплавильного заводу. Основна сировина в цеху
поставлялося з Мідного рудника, розташованого біля підніжжя гори Високої. І на
заводі, і на копальні працювали кріпаки - вихідці з уральських і тульських
вотчин Демидових. Такими приписними селянами Вийского виробництва були Петро
та Олексій Черепанова - дід і батько майбутнього механіка.
З
дитячих років Юхим Черепанов допомагав дідові в колісному, сундучном, шкіряній і
інших ремеслах. У отрочні роки, працюючи поруч з батьком на заводі, він
освоює процеси виплавки заліза в крічних горнах на деревному вугіллі,
спостерігає роботу повітродувних хутра, що приводяться в рух водяними колесами.
Завдяки працьовитості, моторності, розуму в 20 з невеликим років Е. А. Черепанов
стає майстром, а через кілька років, в 1807 р., призначається "головним
дамби "Вийского заводу. На новій посаді він відповідав за пристрій і
роботу всіх гідротехнічних споруд і водяних двигунів на виробництві.
Крім
гідроенергетики Юхим Черепанов займався будівництвом промислових і житлових
будівель, розробкою і спорудою прокатних станів, удосконаленням
процесів металообробки, виготовленням різних машин, механізмів та
інструментів. За його пропозицією при Вийском заводі створюється спеціальний
механічне заклад, які виготовляли технічні засоби, деталі, запасні
частини, прилади для всієї групи Нижньо-Тагильский заводів.
Одним
з головних напрямків діяльності Черепанова в цей період було поліпшення і
розвиток чавуноливарного і железоделательного виробництв. Навесні 1821 р.,
перебуваючи в Петербурзі, він отримує припис від Н. Н. Демидова відправитися в
Англію для ознайомлення з металургійною промисловістю. Причиною поїздки
стала стурбованість заводовласника зниженням експорту вітчизняного заліза
до Західної Європи, в тому числі до Англії. Якщо в 1780-і рр.. збут виробленого
в Росії заліза становив 3,8 млн. пудів, то до початку XIX ст. він знизився до
1,5-2 млн. пудів, а через два десятиліття не досягав і 1 млн. пудів.
При
ознайомленні промисловості Англії Черепанов відчував чималі труднощі.
Металургійні та машинобудівні фірми ревниво охороняли свої секрети, і
посланець Демидова при відвідуванні фабрик і заводів міг бачити лише зовнішню
убік виробництва. Йому не показували технічну документацію і не пояснювали
сутність технологічних процесів. Тим не менше Черепанов виніс з поїздки ряд
цінних спостережень. Найважливіші з них стосувалися переходу англійської доменного
виробництва на мінеральне паливо (кокс) витіснення процесу виготовлення
металу в крічних горнах пудлінгованіем, при якому залізо отримували на поду
полум'яної відбивної печі; паливом служив кам'яне вугілля. Найбільше
враження на винахідника виробили рейкова дорога, прокладена від вугільних
копій Міддлтон до міста Лідса, і використання парових машин у металургійному
і гірничорудному виробництвах.
За
повернення в Нижній Тагіл в 1822 р. Черепанов представив докладний звіт про
поїздці. Детальний виклад побаченого та пропозиції про шляхи виробничого
розвитку регіону справили на керівництво Гірського округу сприятливе
враження, і незабаром за розпорядженням Н. Н. Демидова він був призначений головним
механіком Нижньо-Тагильский заводів. На новій посаді Черепанов зміг
реалізувати ряд своїх давно виношувані ідей. Найважливішою з них була споруда
серії парових машин і заміна водяного колеса як основи енергетичної бази
заводів на парової привід. Після поїздки до Англії Е. А. Черепанов остаточно
утвердився в прогресивності і необхідності впровадження в металургійне і
гірничорудне виробництва теплосилових двигунів.
Парові
машини були більш ефективні, надійні і, головне, універсальні. Вони виключали
наявність в одному місці і виробництва, і водного джерела як енергоносія. У
випадку теплових двигунів паливо можна було підвозити на гужовому транспорті і
відсутність або нестача гідроресурсів більше не були факторами,
обмежують технологічні процеси. Саме про нестачу води,
"малості води", "глибинах заводських рукотворних праць у
вершок "мало не в кожному листі з тривогою писав директор заводів Н. Д.
Данилов Демидова. Ситуація стала критичною після спалахнула в жовтні 1825
р. на Мідному руднику пожежі, у якій згоріла водовідливних кінна машина.
Необхідність оснащення виробництва паровими машинами стала ще більш
очевидною. Проте розвиток теплових двигунів йшло набагато повільніше, ніж
того вимагала виробнича ситуація. Причин тому було декілька.
Невідомість
і новизна "вогненних машин" викликали у відношенні їх у Н. Н. Демидова,
адміністрації заводів і майстрових стриманість і навіть настороженість. Їм була
ближче і зрозуміліше що існувала енергетична база виробництва. Таким
настроїв сприяли також надмірність і дешевизна кінних і людських
ресурсів.
Аргументом
проти форсованого впровадження у виробництво парових машин було швидке
до вирубки лісів, оскільки практично єдиним паливом для теплових
установок у першій третині XIX ст. була деревина. Мінеральне паливо ще не
застосовувалося, хоча вугільні родовища на Уралі були вже відомі. Безконтрольна
вирубка лісів викликала природну тривогу влади. У жовтні 1841 вийшов
навіть спеціальний указ Миколи I Уральському гірському правлінню, спрямований на
стримування розвитку парової техніки і наказував "надалі без
дозволу гірського правління ніяких змін в заводських і гірських пристроях
не робити ".
Розвиток
нової енергетичної бази виробництва стримувався і монополією іноземців на
виготовлення і розміщення теплосилових установок. У таких непростих умовах
починалася робота Е. А. Черепанова по споруді парових двигунів.
Перша
парова машина була створена Черепановим в 1820 р. Це був малопотужний двигун,
у будівництві якого взяв участь і 17-річний син винахідника Мирон.
Двигун ще не виконував постійних виробничих функцій, але досвід його
виготовлення заклав основи для спорудження більш потужних установок. Саме цю
машину мав на увазі механік, коли, перебуваючи в Англії, у звіті на ім'я Н. Н.
Демидова писав: "Також я бачив при вугільних ямах парові машини різної
величини, якими витягується вугілля і відливається вода ... таку можна буде
зробити і у нас при Мідному руднику для відливання води, які я можу зробити,
бачили багато тут і знаючи оне на практиці, так як я робив одну в заводі в
своїй фабриці, яка крутила токарний верстат противу сили двох людей, а для
мене все одно зробити як велику, так і маленьку ".
За
повернення з Англії в 1822 р. Юхим Черепанов приступив до споруди парового
двигуна потужністю 4 л. с. У службовій записці винахідник зазначав, що
"вогненна машина придатна може бути і на підйомі руди або з деяких
шахт води, зрозуміло, у такому випадку, де вона може бути корисніше і де за
дії своєму зручніше виявиться ". Спорудження машини було завершено навесні
1824 Однак у силу різних думок у заводському керівництві про те, як
використовувати установку, її спочатку змонтували на борошномельної млині і
лише у 1831 р. перемістили в Вийское механічне заклад, де "оная з
відмінною користю була пристосована до токарних верстатів ".
Для
ознайомлення з розвитком паросилова техніки гірничо-металургійного
виробництва Н. Н. Демидов в 1825 р. відправляє Черепанових разом з групою
майстрів Нижньотагільських заводів до Швеції. Відвідавши заводи, рудники, шахти,
російські майстрові утвердилися в думці про приблизно однаковому рівні технічного
розвитку двох країн. Повернувшись на батьківщину, Е. А. Черепанов відразу ж
запропонував побудувати для Анатольевской шахти Мідного рудника нову, більш потужну
парову машину.
На
спорудження установки потужністю 30 л. с. пішло менше двох років. У грудні 1827
вона пройшла випробування, а в лютому 1828 була приєднана до насосної системі
шахти і введена в експлуатацію. У конструктивному плані установка представляла
собою балансирні парову машину подвійної дії з вертикально розташованим
циліндром і відокремленим конденсатором.
З
1828 по 1830 рр.. споруджується ще один двигун потужністю 40 л. с. для
Володимирській шахти; в 1837 р. виготовляється установка потужністю 35 л. с. для
Сак-Елінське мідеплавильного заводу. Потужність найбільшим з усіх
черепановскіх машин досягала 60 л. с. Всього уральськими винахідниками було
виготовлено більше 25 паросилових установок потужністю від 5 до 60 л. с. За успіхи
в цій області Кабінет міністрів нагородив Е. А. Черепанова срібною медаллю
на аннінського стрічці. Висока оцінка заслуг механіка була підтримана Миколою I.
Одночасно
зі створенням паросилових установок Черепанова, за розпорядженням Н. Н. Демидова,
все більше сил і часу приділяють розвитку виробництва міді. Зі зростанням видобутку
руди на Мідному руднику вводяться в дію нові міделиварний, отделітельние і
медеочістітельние печі. У заводській лабораторії розгортаються роботи по
аналізу проб мідних руд.
Черепанова
займалися і питаннями розвитку розвитку золотих і платинових копалень. Вони
побудували промивальну машину, що замінив на золотих копальнях ручні промивні
верстаки і підвищити продуктивність праці більше, ніж у три рази.
Удосконалюючи технологію видобутку платини, Мирон Черепанов розробив спосіб
вилучення металу з руди шляхом її розчинення.
Створення
силових установок, мідеплавильних і доменних печей, технічних засобів,
забезпечували роботу рудників і копалень, вимагали власного і швидкого
виготовлення машин, механізмів, приладів, різних деталей і знарядь праці.
Цим успішно займалися на Вийском механічному закладі, штат якого в
середині 30-х рр.. XIX ст. включав: майстри, 7 ковалів, 17 слюсарів, 16
теслярів, 5 молотобійців, 4 машиніста (так називали фахівців з паровим
двигунів) і кілька десятків різноробочих. Заклад мав у своєму розпорядженні машинним
парком, що включав паровий двигун, ковальсько-пресове обладнання,
токарні, стругальні, свердлильні, гвинторізні, Штампувальна, зуборізні і
інші верстати, виготовлені за кресленнями і під керівництвом Черепанових. Саме
на цих верстатах створювалися вузли та деталі перших вітчизняних паровозів,
принесли уральським винахідникам всесвітню популярність.
На
рубежі XVIII і XIX в період бурхливого розвитку продуктивних сил Росії гостро
постає питання про якість доріг і способах транспортування по них усі
збільшуються вантажних потоків. Сухопутні перевезення здійснювалися або в
порядку підводно-гужовий повинності, або з допомогою найманих ямщиків. Такі
малоефективні засоби переміщення і поганий стан доріг входили у всі
більше протиріччя з виробництвом, що розвиваються. Поява перших паростків
капіталізму на транспорті - створення в 1820 р. акціонерного товариства
діліжансових повідомлень між Москвою і Петербургом і організація приватних
підприємств ізвозопромишленніков за товарно-вантажних перевезень - якісно
не змінювало ситуацію. Єдиною тягловою силою залишалася як і раніше кінна;
гужовий транспорт ставав все менш ефективним і вигідним.
Не
краще були справи і з річковими перевезеннями. Обмежений через тривалі зим
на багатьох водних шляхах термін навігації, недостатня річна пропускна
здатність середніх і малих річок, низька продуктивність бурлацьке праці,
небезпеку і тривалість доставки вантажів шляхом весняного сплаву суден-коломенок
робили малоефективним і ненадійним використання водних шляхів у
промислово-транспортних цілях. Складалася необхідність переходу на
принципово новий вид транспорту.
Перші
досліди по впровадженню нових способів перевезення вантажів поєднували в собі
традиційне використання кінної тяглової сили і транспортних возів і
фургонів, що переміщалися по рейках, шляхами. Наступним кроком була заміна кінної
тяги на канатний привід від водяного колеса. Така схема була застосована в 1826
р. на шляху від Мідного рудника до Нижньотагільський заводам. Проте ні енергія
водного потоку, ні тяглова сила тварин не могли забезпечити всі зростали
транспортні потреби виробництва. Необхідний був перехід до використання
нового виду енергоносія - "його величності пара".
Батьківщиною
парового транспорту є Англія. Е. Черепанов спостерігав паровоз на дорозі від
вугільних копій Мідлтон до міста Лідса. Пізніше М. Черепанов знайомиться з
роботою побудованого одним з піонерів паровозобудування Дж. Стефенсоном
паровоза "Ракета", курсували по дорозі Манчестер - Ліверпуль,
протяжністю 40 км. Стіфенсоном вперше були застосовані замість чавунних
рейок залізниці, на паровозах встановлені гладкі ведучі колеса; значно
підвищена продуктивність котла за рахунок збільшення сумарної поверхні нагрівання
шляхом використання так званої трубчастою конструкції, яка мала 25 димогарних
трубок.
За
підсумками поїздки до Англії Мирон підготував звіт, в якому ратував за якнайшвидше
розвиток парового транспорту на Уралі. Петербурзька контора Нижньо-Тагильский
заводів вирішила, що М. Е. Черепанов "з упередженням своєму, як і батько
його, до парових машин, сподівається бути в змозі влаштувати парові вози для
перевезення тяжкості. А тому і дати йому спосіб такі через потрібній праці
приготувати: одну для споживання при заводах, а іншу для присилання сюди на
показ ... ".
В
жовтні 1833 р. на Вийском заводі почалися роботи зі спорудження першої в Росії
"парової воза"; в лютому 1834 відбулися її випробування. Основу
паровоза становив горизонтально розташований котел циліндричної форми
довжиною 1,7 м діаметром 0,9 м, що мав 80 димогарних трубок. Два парових
циліндра також розташовувалися горизонтально. Перший паровоз Черепанових, або як
його тоді називали "сухопутний пароплав", перевозив складу вагою понад
3 т зі швидкістю близько 15 км/год. Склад включав фургон, або тендер, для
зберігання палива та води і "пристойну віз для всякої поклажі і
пасажирів, у числі 40 чоловік ". Рейки, виконані з чавуну, мали на
довжину 2 м і зміцнювалися впритул на металевих підставках, що розташовувалися на
дерев'яних шпалах. Ширина колії становила 1645 мм. Довжина шляху,
прокладеного по Вийскому полю, не перевищувала 900 м.
Восени
1834 почалася споруда другу паровоза. Він був більш потужним, ніж перша і
міг перевозити до 16 т вантажу. За спеціально побудованої від Мідного рудника до
Вийскому заводу чавунної дорозі перевозилися мідна руда та подрудок. Під час
відвідування Нижнього Тагілу в 1837 р. майбутній імператор Олександр II з
неприхованим інтересом знайомився з "дивовижної машинної премудрістю
Черепанових ".
Досвід
створення парового наземного транспорту був застосований в судноплавство. Група
майстрових на чолі з Мироном Черепановим розробила проект споруди
пароплава. "Водна парова віз" була в короткі терміни виготовлена та
випробувана на заводському ставку. Проте подальша діяльність винахідників в
області парового транспорту ускладнювалася великим обсягом поточних робіт з
обслуговуванню чинного металургійного і гірничорудного виробництв.
Стримані
на заохочення, подяку і похвалу заводчики Демідови неодноразово відзначали
заслуги Е. А. и М. Е. Черепанових. Їм і їхнім сім'ям були даровані вільні. Вони
отримували високу на ті часи платню і мали власний двоповерховий
кам'яний будинок. Праця Юхима Олексійовича та Мирона Юхимовича неодноразово відзначався
великими винагородами, їм були піднесені іменна срібна ваза,
дорогий перстень, інші цінні подарунки. На батьківщині, в Нижньому Тагілі
чудовим винахідникам встановлений оригінальний пам'ятник запам'ятовується. У
життя і діяльності Черепанових втілені найкращі качес?? ва російського народу:
талант, розум, працьовитість, любов до Батьківщини.
Список літератури
Для
підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.portal-slovo.ru
