Замечательные русские механики Черепановы

«Механическое заведение» Черепановых. Строительство паровых машин

а территории Выйского завода вместе с медеплавильными и другими печами находилась в особом двухэтажном корпусе механическая фабрика или, как её тогда называли, «механическое заведение» Черепановых. Здесь много лет под наблюдением Е. А. Черепанова изготовлялись разные заводские машины, механизмы и приспособления для демидовских и других заводов Урала (фиг. 4).

Фиг. 4. План и фасад корпусов «механического заведения» Черепановых и кузницы Выйского завода.

Выйская механическая фабрика имела четыре отделения: два токарных, сверлильное и столярное. Сначала в отделениях станков было мало, но Черепановы, создавая машины для производства машин, из года в год пополняли ее оборудование и к 1837 г. в механической фабрике уже было: шесть токарных (фиг. 5), один зуборезный, три сверлильных и три винторезных станка (фиг. 6) и шесть подъемных воротков. В 1840 г. в механической фабрике, кроме этого оборудования, работали два гвоздарных станка (фиг. 7), продольно-строгальный (фиг. 8) и паровая машина в 10 л. с., приводившая в действие все механизмы фабрики.

Фиг. 5. Один из токарных станков Выйского «механического заведения» Черепановых: вверху — фасад, внизу — план.

Фиг. 6. Винторезный станок Выйского «механического заведения» Черепановых: вверху — «концевой вид», внизу — план.

Фиг. 7. Гвоздарный станок Выйского «механического заведения» Черепановых: вверху — план, внизу — «концевой вид».

Фиг. 8. Продольнострогальный станок Выйского «механического заведения» Черепановых.

В 1837 г. в Выйском «механическом заведении» работали 85 человек, в кузнице — 4 и в слесарной 1, но, когда производилась «отковка и отливка разной принадлежности к машинам», число кузнецов доходило до 18, а слесарей до 43 человек.

Ефим Алексеевич был строг и взыскателен к подчиненным мастеровым, но и сам работал наравне с ними.

Своим отношением к труду, к мастеровым он резко отличался от большинства тех демидовских служащих, которые с перечислением в штат быстро усваивали барские повадки.

«Механическое заведение» Черепановых обслуживало всю группу Нижне-Тагильских заводов и заслуженно может быть названо центром передовой технической мысли того времени. Здесь создавались паровые машины, части паровозов Черепановых, самые разнообразные заводские механизмы, металлообрабатывающие станки: токарные, строгальные, сверлильные, винторезные, штамповальные и другие.

Изделия, выходившие из «механического заведения» Черепановых, а также изготовленные под наблюдением их в других местах, отличались добротностью, точностью и долговечностью в работе. Недаром на Вые и на других демидовских заводах мастеровые с гордостью говорили — «Черепановские инструменты» или «Черепановская работа».

Другая механическая фабрика была построена на Нижне-Тагильском заводе. Все оборудование этой фабрики изготовлялось под руководством Черепановых.

Руководя механическими заведениями, Черепановы утверждали все проекты и чертежи, а также самые работы по устройству плотин, водяных ларей, паровых машин, воздуходувных установок, кричных молотов, прокатных станов, лесопильных мельниц и других заводских устройств.

В 1846 г. «Горный журнал» «между множеством замечательных предметов в Нижне-Тагильском заводе» упоминал «о не слишком обширном, но весьма хорошем механическом заведении, с прекрасными станками», в котором изготовлялись «частично по заказам паровые и другие машины…»[17].

Одной из первых крупных работ, проведенных Черепановыми в Выйском механическом заведении, было строительство паровой машины значительной мощности для откачивания воды из шахт медного рудника.

К сооружению этой машины Черепановы приступили в начале 1826 г. Демидов приказал Нижне-Тагильской заводской конторе допустить к постройке водоотливных машин отца и сына Черепановых и Козопасова, «дав им все нужные на то способы».

Поводом к этому послужил неожиданно вспыхнувший пожар на двух конных водоподъемных машинах («погонах»). Пожаром были уничтожены машина, колесо, вал; в шахте обгорели бревна крепления.

Сооружение паровой машины не было для Черепановых новым делом, — они, как указывалось выше, сумели построить небольшую паровую машину еще в 1824 г. Но создавать сложную металлическую машину без теоретически обоснованных расчетных данных было очень трудно. Трудности, однако, не испугали Черепановых, они смело взялись за работу. Их самоотверженный труд увенчался успехом: в октябре 1827 г. паровая машина двойного действия была построена. Это в условиях крепостнического государства было настоящим подвигом.

Какой, действительно, громадной одаренностью, талантом, необычайной силой воли, выдержкой и настойчивостью должны были обладать Черепановы, чтобы в такой короткий срок при общем низком уровне техники того времени, при отсутствии у них специального образования, создать, точный механизм, предварительно разработав собственную его конструкцию и произведя все технические расчеты!

Что строительство паровой машины было делом беспримерным и необычно трудным, понимал и Демидов. В одном из его писем, присланных на имя Нижне-Тагильской конторы еще до постройки машины, имеются такие строки: «В полной мере знаю, сколько трудно устройство паровой машины. Есть ли одна маленькая штучка в оной не будет хорошо потрафлена, то вся машина не действительна!» Далее Демидов указывал, что если бы Черепанов мог «устроить оную (т. е. паровую машину — Ф. Б.), то бы это было чудо, почти не постижимое».

Паровая водоотливная машина Черепановых развивала мощность до 36 л. с. и заменила 216 лошадей. Это был сложный механизм, основанный на точных расчетах. Демидов писал, что «сия машина многодельная и премудреная в расчислениях верности». Машина обошлась заводу 15 тыс. рублей. За сутки она сжигала 2 куб. сажени дров и подавала в минуту от 35 до 38 пудов воды. Ее работа стоила в 12 раз дешевле, чем работа конной машины; содержание ее обходилось 5 тыс. рублей в год[18].

Машину установили на Анатольской шахте, где она приводила в действие два насоса, диаметр поршней которых достигал 5 вершков, а ход — 12 вершков. Полностью установка для выкачивания воды из шахты была закончена в марте 1828 г. Черепановы были вполне удовлетворены работой машины. Ефим Алексеевич 17 марта 1828 г. писал Демидову: «Паровая машина пущена мною в действие, — труды мои и моего сына увенчались, и даже сверх чаяния моего, совершенным успехом! Она пошла в действие, как лучше нельзя желать».

Несколько ранее закончил сооружение своей штанговой водоотливной машины Козопасов. Машина Козопасова действовала от водяного колеса, установленного у плотины заводского пруда.

Заводская контора использовала обе машины. Они работали поочередно: штанговая летом, пока в пруду было много воды, а паровая — зимой.

Одновременно с постройкой паровой машины Е. А. Черепанов в апреле 1828 г. построил золотопромывальную машину оригинальной конструкции, которая промывала в день от 800 до 1000 пудов золотоносного песка и заменяла 24 рабочих и 8 лошадей. В том же году Черепановы построили еще две таких же золотопромывальных машины.

После того, как первая паровая машина Черепановых показала хорошую работу, «механическое заведение» получило заказ на постройку второй паровой машины.

Вторая машина двойного действия мощностью 40 л. с. была построена Е. А. Черепановым в 1830 г. и приспособлена к насосам Владимирской шахты (фиг. 9).

Фиг. 9. Паровая машина в 40 л. с., построенная Черепановыми для Владимирской шахты в 1830 г.

Эта машина по своему устройству была значительно лучше первой. 5 декабря 1830 г. Нижне-Тагильская контора доносила новому владельцу заводов П. Н. Демидову: «Строющаяся под руководством Ефима Алексеевича при Медно-Рудянском медном руднике вторая паровая машина отстройкою кончена и вчерашний день по полудни в 12 часу была перепущена. Судя по первоначальному ея действию, подает большую благонадежность на отливку воды из медного рудника. Отдавая полную справедливость механику в устройстве и отделке ея, контора нимало не сомневается в том, чтобы, она не была полезна, — может уверить в том, что сия машина далеко превосходит устройством и отделкою первую» (фиг. 10).

Фиг. 10. Донесение Нижне-Тагильской заводской конторы Демидову о пуске паровой машины, построенной Черепановыми в 1830 г.

Вместе с постройкой паровой машины на Медно-Рудянском руднике строились также водоотливные насосы с передаточным механизмом. Изготовление насосов и установка машины были закончены в январе 1831 г. 29 января Нижне-Тагильская контора сообщила Петербургской главной конторе: «Машина по установлении в горе труб пущена в полное действие на две трубы; оборотов делает в минуту до 15; выносит воды каждая труба по 3 ведра, а в минуту до 20 ведер». При этом заводская контора еще раз подчеркивала, что «сия вновь отстроенная машина далеко превосходит первую как чистотой отделки, а равно и механизмом».

Вторая паровая машина заменила три конных «погона», состоявших из 224 лошадей, и приводила в действие два насоса с диаметром поршней 6 вершков, с ходом 11 вершков.

После сооружения второй машины Черепановы построили еще одну паровую машину «силою в 40 лошадей в заводах наследниц Расторгуева».

За постройку второй меднорудянской паровой машины Е. А. Черепанову в 1832 г. была выдана денежная награда, а в марте 1833 г. «он, Черепанов, удостоен награды медалью». С серебряной медалью Ефим Алексеевич был изображен художником на портрете, сохранившемся до наших дней[19]. В конце марта 1833 г. Е. А. Черепанова назначили приказчиком по механической части на Салдинские заводы. В этом же году Демидовы решили выдать ему «вольную», т. е. освободить «из крепостного состояния».

Е. А. Черепанову в это время было уже 59 лет, но, несмотря на преклонный возраст, он продолжал работать на производстве, не щадя своих сил.

В конце августа 1833 г. Нижне-Тагильские заводы осматривал директор Петербургской главной заводской конторы Данилов. Совещание руководителей завода обсудило вопрос об «улучшении некоторых частей заводского управления» и решило дать отдельным служащим помощников, в том числе и «механику Ефиму Черепанову, тож двух помощников».

Нижне-Тагильская контора по этому поводу писала: «Механическая часть при заводах требует неусыпной деятельности, наблюдения и улучшения; механик же Ефим Черепанов по многому ему занятию от старости лет иметь должное наблюдение за механизмом по всем заводам не в силах. Здешнею конторою признано за нужное определить ему кроме старшего помощника, находящегося у него сына Мирона Черепанова, еще младшими помощниками, по возвращении из Санкт-Петербурга, Павла Мокеева и Аммоса Черепанова, как людей к сей части несколько способных и подающих надежду к приобретению впредь познаний, с тем, дабы они под руководством Ефима Черепанова могли более познакомиться с механикою, необходимою при заводах».

В ноябре 1833 г. Ефим Алексеевич решил получить аттестат о своей службе у Демидовых. Но Петербургская контора отказала ему в этом. По мнению демидовских управителей, право работника на документальное признание полезности его работы возникало «только по окончании службы или когда служащему откажут от должности».

Смысл решения главной конторы был ясен: хотя механик Е. А. Черепанов и вышел «из крепостного состояния», но о свободном труде он не должен был и помышлять, пока находится «на службе господ-наследников».

Посылая «вольную» Ефиму Алексеевичу, главная контора приказала явиться в Петербург М. Е. Черепанову.

На Нижне-Тагильском заводе вводилась прокатка листового железа. «Механическое заведение» Черепановых должно было строить катальные машины. Мирону Ефимовичу предписывалось осмотреть лучшие столичные заводы, чтобы перенять все пригодное для своего «заведения».

Мирон Ефимович приехал в Петербург весной 1833 г. Здесь он ознакомился с постановкой дела на столичных машиностроительных заводах — Александровском, Колпинском, Берда, осмотрел Петербургскую бумажную фабрику, «примечая все годное для Выи».

Между Петербургом и Кронштадтом курсировало паровое судно, перевозившее пассажиров. Мирон Ефимович подробно ознакомился с его Устройством.

Побывал он также на строительстве громадного Исаакиевского собора, где ставились знаменитые гранитные колонны. Это посещение оказалось особенно поучительным. От берега реки Невы к стройке для перевозки массивных колонн была проведена железная дорога («колесопроводы»). М. Е. Черепанов узнал, что еще два года назад на доставку пяти колонн требовалось четыре дня, а по «колесопроводам» такие же пять колонн доставлялись за один час.

Наблюдая за работой дороги, Мирон Ефимович сравнивал с нею доставку руд и металлов на лошадях по уральскому бездорожью. Сколько времени, сил и средств можно было сберечь, если бы, например, возить медную руду с рудника на Выйский завод по таким же «колесопроводам»!

Задолго до поездки в Петербург Мирон Ефимович, которого давно занимала мысль о постройке железной дороги, начал сооружать «паровую телегу». Наблюдения на петербургском строительстве укрепили его в решении довести начатое дело до конца.

В Петербурге главная контора демидовских заводов предписала М. Е. Черепанову ехать в Англию, чтобы изучить там «выделку полосного железа посредством катальных валов, томление и плавку стали».

В Англии Мирон Ефимович пробыл все лето 1833 г. и вернулся в Петербург к осени. Но эта поездка оказалась для него бесплодной, как и поездка в свое время его отца Ефима Алексеевича. С конструкциями машин познакомиться ему не удалось, как не удалось увидеть и чертежей: у англичан не было особенного желания раскрывать «секреты» своих изобретателей[20].

27 сентября 1833 г. Мирон Ефимович вместе с двоюродным братом Аммосом, находившимся в это время в Петербурге, отправились в обратный путь на Урал через Москву. В Москве братья прожили несколько дней, ожидая попутный груз. В эти дни они побывали в некоторых московских «механических заведениях», интересовались устройством разных машин. Из Москвы Черепановы поехали через Ярославль с целью осмотра здешних заводов.

В Нижний Тагил Мирон Ефимович привез из Петербурга предписание главной конторы: «контора признала справедливым за усердие, оказываемое Мироном Черепановым по части своей, и для поощрения к трудам на будущее время наименовать его механиком Нижне-Тагильских заводов так, чтобы отец его почитался при оных впредь первым, а он вторым». Далее главная контора предлагала «должность плотинного при Выйском заводе возложить на кого-либо другого, а его, Черепанова, употреблять исключительно по механической части по всем вообще Нижне-Тагильским заводам» и рекомендовала «пользоваться замечаниями Черепанова по выделке железа, томлению стали и другим предметам, могущими послужить к улучшению заводских производств».

В ноябре было получено письмо от директора главной конторы Данилова. Находясь в Петербурге, Мирон Ефимович сумел убедить Данилова в необходимости улучшения оборудования Выйского «механического заведения». Данилов в письме предлагал: «при Выйском заводе устроить две вагранки и небольшое для медных отливок производство; присовокупить оные к фабрике Черепановых, переместить туда литейщика Звездина, и вообще пополнить заведение Черепановых всем нужным, дабы успешно могли устраиваться машины, без особого пособия других заведений»[21].