Тридцать три рассказа об инженерах

Хозяин Змеиной горы Козьма Фролов (1726–1800)

1763 год, город Змеиногорск

На Алтае, рядом с городком Змеиногорском, есть знаменитая Змеиная гора. Название объясняет всё – понятно, кто там водился в изобилии. В прошлом змей приказывали убивать и приносить на площадь раз в неделю – там их сжигали. Самым усердным давали награду, а тех, кто ничего не приносил, били палками.

Но Змеиная гора знаменита не этим. Уже после смерти Петра Первого купцы нашли здесь слитки серебра. Вскоре вырыли шахту, сделали рудник. Благодаря сказочным запасам Змеиной горы она надолго стала основным источником благородного металла для всей Российской империи.

И всё бы хорошо, но работа в руднике была опасной для рудокопов. И не только опасной, но и очень тяжёлой. Весь труд был ручным.

Вручную, вёдрами, вычерпывали и выносили воду, которая набегала каждый день из подземных рек и ручьёв. Вручную молотками и кирками добывали руду. Вручную поднимали на поверхность. Вручную измельчали её. Вручную промывали, чтобы найти в ней крупинку серебра. А когда всё делается вручную, то и результат такого труда получается скромным.

Горный мастер Козьма Фролов был сыном простого рабочего. Он восемнадцать лет проработал на Урале, прежде чем правительство направило его на Алтай. Он хорошо знал тяжесть горняцкого труда: сам разведывал руду, сам отбивал её молотком в сырых и тёмных подземных штольнях, сам стоял у плавильных печей. И он понимал как никто другой, что тяжёлый ручной труд нужно, как сейчас сказали бы, автоматизировать.

Но о какой автоматизации речь, когда на дворе не XXI, а всего лишь XVIII век? Возможно ли это? Оказывается, возможно!

В те стародавние времена находились люди, способные смотреть сквозь столетия вперёд.

Козьма Фролов построил в Змеиногорске грандиозный подземный завод-автомат, который действовал от гигантской гидросиловой установки[5].

Что это такое? Это система, в которой машины и механизмы работали сами по себе под действием постоянно текущей речной воды. Сейчас объясню подробнее.

Фролов перегородил реку плотиной. От неё направил поток по подземному тоннелю к лесопильной мельнице, где вода вращала колёса лесопильной установки. Дальше от мельницы течение шло опять под землёй к рудоподъёмной машине Екатерининской шахты, где тот же водяной поток вращал двойное колесо. От Екатерининского рудоподъёмника волны текли по подземному каналу к водоподъёмной машине, поворачивая её огромное колесо диаметром в семнадцать метров. Затем струя лилась под землёй к рудо- и водоподъёмным установкам Вознесенской шахты и крутила там колесо диаметром шестнадцать метров. Оттуда вода устремлялась по подземной Крестительской штольне, а потом вытекала в речку ниже плотины.

Водоотливная машина на Вознесенском руднике Кузьмы Фролова

Рудоподъёмная машина Фролова на шахте Змеиногорского рудника, 1785 год

Машины вычерпывали и поднимали жидкость с глубины в шестьдесят три (!!!) метра. Общая длина подземных каналов составляла почти два с половиной километра. Козьма Фролов построил здесь самые мощные в мире водяные колеса, по высоте они превышали бы современный пятиэтажный дом.

Вода приводила в действие колёса, рычаги, шестерёнки, поршни насосов – всё скрипело, ползло, стучало, работало – само! Нельзя сказать, что участие человека было больше не нужно. Но человек скорее следил за механизмами, чтобы прийти к ним на помощь, если что-то пойдёт не так. Он уже не тащил всю тяжесть горы на своих плечах.

Змеиногорская гидросиловая установка Фролова круглый год приводила в действие лесопильную мельницу, устройства для подъёма руды на поверхность, вагонетки для перевозки руды, воздушные насосы плавильных печей, из которых выходило чистое серебро.

Хотите знать, как вода помогала работать плавильным печам? Очень просто: водяные колёса с помощью валов и железных рычагов приводили в движение смазанные поршни двух огромных цилиндрических насосов, которые сначала «втягивали» в себя воздух, а потом «выдыхали» его в трубы плавильных печей. От такого «дыхания» угли раскалялись и давали больше жара.

Козьма Фролов строил в Змеиногорске также машины для промывки руды. Он спроектировал, построил и пустил в ход водяные «толчейные» мельницы, измельчавшие руду. Он построил в Барнауле водяные колеса для кузнечного молота.

Нельзя не удивляться инженерному искусству и математической точности Фролова, сумевшего так рассчитать все части колеса, что оно не разваливалось на куски от собственной тяжести и от сил инерции во время работы. Поражали современников и все остальные части сооружения: насосы и приводы к ним, плотины и пруды.

Об этих сооружениях Фролова писал видевший их современник:

«Кто посещал Змеиногорский рудник, тот, конечно, с удовольствием осматривал производимые на оном работы, превышающие, кажется, силы человечества, и механические устройства, облегчающие труды рудокопателей при извлечении сокровищ из недр земных».

Изобретения его могли бы прославить любого европейского инженера. Но в России XVIII века русскому изобретателю было очень трудно пробиться: всем заправляли иностранцы. Даже на Алтае Змеиногорским рудником командовал немец по фамилии Лейбе. Этот господин не только не поддерживал своего гениального подчинённого, но постоянно высмеивал его, вставлял ему палки в колёса и даже пытался наказывать. Как-то речь зашла об очередном изобретении Фролова, на этот раз он придумал что-то вроде автоматической системы пожаротушения, и она требовала некоторого вложения денег. Вместо помощи немец обвинил Фролова в том, что он не отмечает в журнале начало и конец своей работы, разрешает своим ученикам уходить домой до конца смены. А Фролов просто не обращал внимания на такие мелочи. Но Лейбе был строг: он сделал в присутствии всех горных инженеров рудника «крепкий выговор» Козьме Фролову, денег не дал и запретил ему эксперименты с водяными колёсами.

Только после смерти Лейбе карьера Фролова пошла в гору. Он был назначен управляющим Змеиногорского рудника. В последние годы жизни ему помогали его сыновья Павел и Пётр, получившие инженерное образование в Санкт-Петербурге.