Как полуграмотные крестьяне в XIX веке создали первый российский «сухопутный пароход. Черепановы Ефрем (отец) и Мирон (сын) разрабатывали паровые машины, построили одну из первых железных дорог
Российские инженеры, отец и сын. Строители первого в России паровоза.
Биография
Черепановы происходили из семьи крепостных, работавших на Выйском заводе уральских промышленников Демидовых. Дед Ефима Черепанова, Петр Черепанов был лесорубом, отец Алексей Черепанов занимался поденной работой, однако Ефим с раннего детства стремился стать заводским мастером.
Он не получил систематического образования, овладевать ремеслом механика ему пришлось в ходе работы на заводе. К 20 годам он становится мастером на заводе, позднее, на рубеже XVIII и XIX веков, Ефима вместе с двумя мастеровыми посылают в Петербург для помощи в строительстве железоделательного завода на Карельском перешейке.
В начале XIX века на Урале появляются первые паровые машины. В 1803 году русский Механик Лев Собакин, посетивший в 1787 году Англию и познакомившийся с Джеймсом Уаттом, строит паровую машину для Березовских Золотых промыслов. В 1804 году на Урал прибывает англичанин Джозеф Мержер, который также строит несколько паровых машин, правда невысокого качества. В 1815 году Афанасий Вяткин запускает паровую машину на Верх-Исетском заводе А.И. Яковлева. Этот пуск произвел сильное впечатление на Демидова, и через некоторое время Ефим Черепанов решился на строительство собственной паровой машины.
Первая из них, довольно маломощная, была построена в 1820 году. Вскоре Черепанов сооружает уже более мощные и совершенные машины, который начинают использоваться в производстве. В 1821 году Демидов посылает Черепанова для обмена опытом в Англию, где тот впервые знакомится паровозами. В 1823 году Черепанов становится главным механиком всех Нижнетагильских заводов.
В работе ему активно помогает сын Мирон, вместе в 1825 году они посещают Швецию для ознакомления с местной металлургической промышленностью. В 1826-1828 годах Ефим и Мирон Черепановы сооружают паровую машину в 35 л.с. для откачки воды на Выйской механической фабрике, в 1828-1830 годах - машину в 40 л.с. для Владимирской шахты. В 1831-1832 годах они сооружают аналогичную машину для Кыштымского завода Расторгуевых.
В 1833 году Мирон Черепанов отправляется в Англию, где знакомится в том числе и с рельсовым транспортом. В октябре того же года, по возвращению Мирона в Нижний Тагил, Черепановы приступают к строительству «сухопутного парохода». Конструкторов преследует ряд неудач, в марте 1834 года при взрыве котла они едва не погибают, однако к августу 1834 года им все же удается завершить работу и запустить движение по первой в Российской империи железнодорожной ветке, длинной около 800 метров. Год спустя Демидовы запускают в эксплуатацию еще один более мощный и совершенный паровоз, а в 1836 году прокладывают железную дорогу между Выйским заводом и медным рудником, протяженностью в 3 версты (около 3200 метров).
В 1833 году Ефим Черепанов за свои изобретения получает серебряную аннинскую медаль за усердие, кроме того Демидов дарует ему вольную. Три года спустя вольную получает и его сын Мирон.
Ефим Черепанов скончался в возрасте 67 лет в 1842 году, Мирон Черепанов пережил отца на семь лет.
Судьба паровозов Черепановых
Через некоторое время после ввода паровозов в эксплуатацию от использования паровой тяги на железной дороге Черепановы отказались. Связано это было как с сопротивлением конных заводчиков, так и с объективными техническими недостатками проекта. Черепановские паровозы в качестве топлива использовали дрова, при этом за долгие годы работы завода близлежащие заросли были вырублены, топливо приходилось доставлять издалека, с помощью конной тяги, что требовало определенных финансовых и логистических затрат. В итоге вместо паровозов вагонетки на железной дороге стали перевозить лошади.
Сами паровозы не сохранились, однако до наших дней дошли их чертежи, выполненные с натуры племянников Ефима Амосом Черепановым. Кроме того, частично сохранилась модель паровоза, собранная Черепановыми для промышленной выставки в Петербурге в 1837 году. На их основе был изготовлен ряд макетов, экспонирующихся в Политехническом музее в Москве, Историко-техническом музее «Дом Черепановых», музее истории науки и техники Свердловской железнодорожной магистрали, Самарском железнодорожном музее, музее Амурского моста и Сибирском государственном университете путей сообщения, а также у здания управления Красноярской железной дороги. Кроме того, памятник Черепановым установлен в Нижнем Тагиле.
Мирон Черепанов с малых лет перенимал от отца его искусство механика. Получив домашнее образование, он уже в 12 лет был взят на работу писцом в контору. А когда ему стало 17 лет, помогал отцу в постройке первого паровика. Позже сын станет плотинным Выйского завода. Демидову по душе пришлась высказанная Ефимом надежда, что со временем Мирон вообще сможет заменить его. В начале 1825 года заводчик решил отправить Черепанова в Швецию для изучения горных и металлургических производств и для «просмотрения машин». А Ефиму удалось добиться того, чтобы вместе с ним поехал за границу и Мирон.
В группе тагильских мастеров, отправившихся в Швецию, был и Козопасов. Он настаивал на откачке воды из шахт при помощи конных приводов, а также громоздких штанговых механизмов, действующих от водяного колеса. Эта техника хорошо была известна еще во времена Михаила Ломоносова. В Даннеморе уральские путешественники наблюдали в работе штанговую машину длиной около двух километров.
А внимание Черепанова привлекли опять же паровые машины. Потому и в своих отчетах о поездке он и Козопасов высказывались за совершенно противоположные способы откачки воды. В общем же шведская техника не произвела на Черепановых большого впечатления.
Заводское начальство не поддерживало Черепанова в его начинаниях. Как механик, он должен был ездить на рудники и на золотые прииски. И он просил Демидова освободить его от конторских дел. Пишет ему: «Больше разумею сделать что-нибудь своими руками да показать на деле мастерам и рабочим людям». Он вновь высказывается против штанговых машин и за постройку паровых.
И вот ответ: «Награждения, мною тебе делаемые, значительны, но усердие твое мало... То, что дошло до моего сведения нащет твоего нестарания по делам, вверенным тебе, считаю справедливым. Ты должен трудиться и стараться день и ночь...». И все же Демидов решает одновременно строить обе машины.
Черепановы пустили в ход свою паровую, в тридцать сил, машину в 1828 году. Откачивала она меньше воды, чем штанговая машина, к тому же нуждалась в дровах и казалась невыгодной. Но на штанговую машину при осеннем мелководье воды не хватало, она останавливалась, а паровая машина работала беспрерывно. Впредь решили, чтобы летом работала штанговая машина, а зимой -- паровая.
Черепановым указано было построить еще одну машину для откачки воды. И вот, пока строилась новая паровая машина для откачки воды, Мирон Черепанов начал обдумывать, как построить паровую телегу для перевозок медной руды с Выйского рудника до плавильного завода. О том, чтобы пустить паровую телегу по разбитой, ухабистой дороге, едва проходимой осенью и весной, негодной для колес зимою, нечего было и думать. Рельсового пути, или «колесопроводов», как говорили уральцы, на заводах Демидова не существовало, но проложить их между рудником и заводом не было большой трудностью, выемок, мостов, насыпей тут не требовалось.
В том, что «сухопутный пароход» должен ходить по колесопроводам, Мирон Черепанов не сомневался. Вопрос заключался в том, как уместить паровой котел с машиной на железной телеге, как облегчить вес всех частей, не снижая их прочности, как устроить перемену хода с прямого на обратный...
Вторую паровую машину для насосов мощностью в сорок лошадиных сил достроили в 1831 году. «Сия вновь построенная машина, -- говорилось в рапорте конторы Демидову, -- далеко превосходит первую, как чистотою отделки, а равно и механизмами, а потому контора обязанною себя почитает труды Ефима Черепанова и его сына поставить на вид и просить о вознаграждении их за устройство сей машины, дабы не ослабить их усердия на будущее время на пользы ваши».
В январе 1833 года заслуги Черепанова перед государством были отмечены высокой наградой. Предполагалось вначале дать золотую медаль, но таковыми отмечалось только купеческое сословие. А вскоре Ефим и его жена получили вольную, перестали считаться крепостными Демидовых.
Что касается Мирона Ефимовича, ближайшего помощника отца, то ему в знак благоволения хозяина было предписано: отправиться в Петербург на открывавшуюся там в 1833 году Всероссийскую промышленную выставку.
Осенью Мирон приехал домой и нашел, что у отца работа над пароходом значительно подвинулась: были готовы цилиндры, котел, жаровые трубки и многие мелкие детали. Мирон начал делать деревянные модели для отливки чугунных частей. В декабре и эти части были готовы. К новому году первый русский паровоз был собран, а с января 1834 года началось его опробование, первое робкое движение по колесопроводам, положенным возле механического заведения.
Опробование показало недостаточную паропроизводительность котла и несовершенство топки. На разогревание котла уходило слишком много времени. Мирон Ефимович предложил перестроить котел заново, придав ему устройство, отличное от котлов стационарных машин, которые они строили до сих пор.
Перестроенный котел разогрелся очень быстро, паропроизводительность его не оставляла желать лучшего, но при испытании предельной выносливости его, в апреле 1834 года, «оного парохода паровой котел лопнул», как было записано в протоколе испытаний. С гениальной проницательностью Мирон Черепанов пришел к выводу, что основной задачей конструктора является улучшение парообразования в котле, ибо пар составляет всю силу машины. Черепанов правильно рассчитал и то, что повысить парообразование можно прежде всего увеличением поверхности нагрева. Для этого он решил резко увеличить число трубок в котле, доведя его в конце концов до восьмидесяти, что вчетверо больше, чем у паровозов Стефенсона.
В августе 1834 года Черепановы пустили свой паровоз в ход на новой чугунной дороге протяжением в один километр. «В сентябрьский день 1834 года на Выйское поле шли люди к воротам завода и становились вдоль линии чугунных колесопроводов, лежавших на 400 сажен через Выйское поле.
Одновременно Черепановы строят второй паровоз, законченный в марте 1835 года. Он мог перевозить груз в 1000 пудов. В «Горном журнале» за 1835 год сообщалось: «Ныне... Черепановы устроили другой пароход большего размера: так что он может возить за собою до тысячи пудов тяжести... предположено ныне же продолжить чугунные колесопроводы... и употребите пароход для перевозки медных руд из рудника на завод». Он был вдвое мощнее первого и водил груженые тележки общим весом до шестнадцати тонн. К сожалению, описания этого второго паровоза не сохранилось, но по его мощности можно судить, что первый опыт был использован и изучен конструкторами весьма основательно и с большой пользой для дела.
Уже в 1842 году изнуренный непосильной работой, Ефим Алексеевич скончался. В течение семи лет после смерти отца продолжал трудиться на заводах Мирон Ефимович, проявляя свойственные ему энергию и настойчивость. В 1849 г. жизнь его оборвалась внезапно, в самом расцвете сил и таланта.
Работу по созданию паровых машин на заводах Тагильского округа продолжил Аммос Алексеевич Черепанов, племянник Ефима Алексеевича. Он сын младшего брата Ефима Черепанова - Алексея. Аммосу еще не исполнилось и года, когда неожиданно скончался его отец (1817 год). Историки предполагают, что Аммос воспитывался под влиянием Ефима и Мирона. Его приняли в 1825 году в Выйское заводское училище.
На страницах журнала регулярно публикуются материалы по истории развития отечественного железнодорожного транспорта и его техники. 175 лет назад на Нижнетагильском горном заводе раздался гудок первого в России паровоза, построенного знаменитыми уральскими умельцами-самородками механиками Ефимом Алексеевичем Черепановым и его сыном Мироном Ефимовичем. В связи с юбилеем первого отечественного паровоза в журнале публикуется статья о его создании и постройке первой в России паровой чугунной заводской дороги.
Паровоз, использующий в качестве энергетической установки паровую машину, долгое время был господствующим типом локомотивов и сыграл огромную роль в становлении железнодорожного сообщения. Лишь начиная с середины XX столетия паровые локомотивы вытеснили тепловозы и электровозы.
В России изобретение слова «паровоз» приписывается Н.И. Гречу, который в середине XIX века издавал газету «Северная пчела». До этого паровоз называли по-разному: «самокатная паровая машина», «паровая фура», «паровая телега», «пароходка», «паровой дилижанс» и даже «пароход». В первых отчетах строителя Царскосельской железной дороги Ф.А. Герстнера также употребляются названия «паровая машина», «паровой экипаж», «паровая карета». Но уже с 1837 г. Герстнер использует слово «паровоз».
Первые паровозы, нашедшие практическое применение на небольших линиях отдельных промышленных предприятий в Англии, были, как известно, построены английским инженером Георгом (Джорджем) Стефенсоном в период 1814-1828 гг. Пытались строить паровозы и до Стефенсона, но они имели крупные недостатки и не могли служить прототипами для создания работоспособных локомотивов. Например, в 1803 г. англичанин Ричард Тревитик построил одноцилиндровый паровоз с громоздкой зубчатой передачей; в 1811 г. англичанин Бленкинсоп, думая, что сцепления гладких колес с рельсами недостаточно для движения локомотива, построил паровоз, имевший зубчатое колесо, которое сцеплялось с рейкой, уложенной вдоль рельсового пути.
Модель паровоза Черепановых, хранящаяся в музее
железнодорожного транспорта в Санкт-Петербурге
В 1825 г. Георг Стефенсон на им же организованном в Дарлингтоне первом в мире паровозостроительном заводе построил паровоз «Локомошен» для сооруженной Стоктон-Дарлингтонской железной дороги протяженностью 40 км. Успешная работа этой первой в мире железной дороги общего пользования способствовала популяризации нового вида транспорта, последующему широкому строительству железных дорог, паровозостроительных заводов и самих паровозов. В 1829 г. Стефенсон построил знаменитый паровоз «Ракета», все основные элементы которого стали использоваться на других прототипах, в частности, коробчатая топка, котел с дымогарными трубами, устройства для создания искусственной тяги отработавшим паром и др. Георг Стефенсон, сыгравший большую роль в развитии паровозной техники и паровозостроения, на вопрос «Кто изобрел паровоз?» справедливо отвечал: «Паровоз есть изобретение не одного человека, а целого поколения инженеров и механиков».
Спустя пять лет после постройки «Ракеты», в 1834 г., на Выйском заводе, который входил в состав Нижнетагильских заводов Демидова, русский механик Мирон Ефимович Черепанов с помощью своего отца Ефима Алексеевича построили целиком из отечественных материалов первый в России паровоз. В обиходе тогда еще не существовало этого слова, и локомотив назвали «сухопутным пароходом». Сегодня модель первого русского паровоза типа 1-1-0, построенного Черепановыми, хранится в Центральном музее железнодорожного транспорта в Санкт-Петербурге.
Чертеж второго паровоза Черепановых
«При первом приступе к исполнению сего предприятия, - сообщалось в пятом номере «Горного журнала» за 1835 г. об этом паровозе, - встречены были Черепановыми следующие затруднения. Во-первых, печь, ими избранная, не давала довольно жара, так что котел долго нагревался, и паров оказывалось недостаточно, и, во-вторых, они были озабочены приисканием удобного механизма для соделания парохода способным ходить взад и вперед без поворачивания, как то делают обыкновенные повозки. При необычайной сметливости Черепановых и при данных им способах, они однако же скоро достигли цепи своей; сухопутный пароход, ими устроенный, ходит ныне в обе стороны по нарочно приготовленным на длине 400 сажень (853,5 м) чугунным колесопроводам. Пароход их неоднократно был в действии и показал на деле, что может возить более 200 пудов (3,3 т) тяжести (руды) со скоростью от 12 до 15 верст в час (13-16 км/ч). Самый пароход состоит из цилиндрического котла длиною 51/2 футов (1676 мм), диаметром 3 фута (914 мм) и из двух паровых лежачих цилиндров длиной 9 дюймов (229 мм), в диаметре 7 дюймов (178 мм).
Создатели первого русского паровоза уральские мастера Ефим Алексеевич Черепанов
и его сын Мирон Ефимович Черепанов
После первых опытов для усиления жара прибавлено в котел некоторое число парообразовательных медных трубок, и теперь имеется оных до 80. Обратное движение машины, без поворота, производится ныне переменою впуска паров в другую сторону, действием эксцентрического колеса, приводящего в движение паровые золотники. Запас горючего материала, состоящего из древесного угля и потребной на действие воды, следует за пароходом в особом фургоне, за которым далее прикреплена приличная повозка для всякой поклажи или для пассажиров в числе 40 человек.
Упоминаемые чугунные колесопроводы, по которым ходил пароход, собраны в Нижнетагильском заводе для опыта; они назначены для употребления при перевозке руд, куда и будут перенесены в непродолжительном времени. По испытании сего парохода Черепановы приступили к устроению другого подобного парохода, несколько более прежнего. Оный находится уже в сборке, и есть надежда, что можно будет приступить к испытанию его в скором времени».
Первый паровоз имел массу в рабочем состоянии 2,4 т. Его опытные поездки начались в августе 1834 г. Изготовление второго паровоза закончили в марте 1835 г.
У него были несколько увеличены размеры котла - длина до 6 футов (1829 мм), диаметр до 3 футов и 4 дюймов (1016 мм) и цилиндров - ход поршня до 10 дюймов (254 мм) и диаметр до 7,5 дюйма (190,5 мм). Это позволило поднять мощность с 30 до 40 л. с. Из выполненного с натуры племянником Ефима Черепанова Аммосом чертежа паровоза следует, что у второго паровоза бегунковая колесная пара имела диаметр колес меньше, чем движущая.
Постройка первой русской Нижнетагильской железной дороги (с картины худ. Владимирова)
Второй паровоз мог перевозить грузы уже массой 1000 пудов (16,4 т) со скоростью до 16 км/ч. Путь, на котором испытывались паровозы Черепановых, имел ширину колеи 2 аршина и 5 вершков (1645 мм). А в 1836 г. под их руководством построили чугунную дорогу от Выйского завода до Медного рудника протяженностью в 3 версты. Механики при этом самостоятельно решили целый ряд конструктивных и технических проблем: создали у локомотива многотрубчатый котел, парораспределение и реверс хода, проложили более удобную и экономичную широкую колею.
Изобретатели-самоучки крепостные Ефим Алексеевич Черепанов и его сын Мирон происходили из приписных крестьян Выйского завода. Ефим Алексеевич, будучи плотинным мастером, в 1820 г. своим «искусством и усердием» построил первую паровую машину, приводившую в движение токарный станок и заменившую труд двух человек. Среди почти 25 устройств, сконструированных позднее уральским умельцем с помощью сына, были рукоподъемные, водоотливные, винторезные, строгальные и золотопромывочные машины мощностью от 5 до 60 л.с. По словам самих Черепановых, они всю жизнь старались «неослабно заводить машины для пользы заводов и облегчения сил трудившихся». Отец и сын были хорошо знакомы с различными техническими новшествами, внедрявшимися в то время на крупных предприятиях России, Англии и Швеции.
Между тем начальство Нижнетагильского завода, да и сам заводчик Н. Демидов весьма скептически относились к постройке паровиков. Их гораздо больше беспокоило, почему за границей начал падать спрос на уральское железо. Но никто из них не хотел признавать, что все дело в техническом отставании отечественных заводов, неспособных добиваться высокого качества металла.
Чтобы установить истину, Демидов отправил старшего Черепанова в Англию, поскольку считал его толковым и технически грамотным специалистом. Однако, как и следовало ожидать, англичане не очень приветливо встретили русского механика, ведь они не были заинтересованы в передаче конкурентам своего опыта и секретов производства металла. Более того, в Англии гостя признали шпионом и перестали пускать на многие заводы. Судя по сохранившимся письмам, Ефиму удалось лишь внешне обозреть чудеса заморской техники, так как к чертежам и документам его не допустили. Тем не менее, со своей главной задачей он справился. Черепанов лишний раз убедился, что для повышения качества выпускаемого на Урале металла необходимо механизировать труд рабочих. А главное - в Англии он впервые увидел в действии рельсовую дорогу с паровой тягой, соединявшую угольные копи Мидлтона с Лидсом.
В 1825 г. Демидов отправил уже обоих Черепановых в Швецию для изучения горных и металлургических производств, а также «для просмотрения машин». В 1833 г. Мирон Черепанов побывал в Англии, где интересовался работой рельсового транспорта.
Вершиной творчества Черепановых стало создание ими в 1834 г. первого русского паровоза. Вот свидетельство очевидца первого рейса паровоза Черепановых: «В тот день на Выйское поле шли люди и становились вдоль линии чугунных колесопроводов. Тяжелые заводские ворота открылись, и вскоре появился сухопутный пароход - машина невиданная, ни на что не похожая, с высокой дымящейся трубой, сверкающей начищенными бронзовыми частями. На площадке у рукояток стоял Мирон Черепанов.
Пыхтя паром, мелькая спицами колес, пароход покатил мимо молчаливой толпы. Затем Мирон повернул какую-то рукоятку, клуб пара вылетел из трубы, и машина ускорила ход. Машинист довел паровоз до тупика и дал задний ход. Обратно машина шла очень быстро. Следующий рейс пароход сделал с прицепной повозкой пудов на 200 груза. А позже в повозку забралось десятка два-три людей, пожелавших стать первыми пассажирами».
За конструирование и постройку различных машин Ефим Алексеевич в 1833 г. был награжден серебряной медалью на Анненской ленте. Он и его жена получили вольную. Его сын Мирон стал вольным через три года. Остальные члены семьи оставались крепостными. Тяжело восприняли Черепановы известие о строительстве в 1837 г. под Петербургом первой в стране железной дороги до Павловска (27,5 км) иностранными специалистами и о закупке для нее паровозов в Англии и Бельгии. Нижнетагильская железная дорога работала тогда уже целых два года. В 1837 г. Черепановы строят модель паровоза для промышленной выставки в Петербурге. Однако созданная ими «пароходка» никого не заинтересовала. Ефим Алексеевич скончался в 1842 г. После смерти отца Мирон Ефимович продолжал трудиться на заводах, но в 1849 г. его жизнь внезапно оборвалась.
К сожалению, в отличие от стационарных паровых двигателей, востребованных в то время российской промышленностью, первой русской железной дороге Черепановых не было уделено того внимания, которого она заслуживала. Разысканные ныне чертежи и документы, характеризующие деятельность Черепановых, свидетельствуют, что это были истинные новаторы и высокоодаренные мастера техники. Они создали не только Нижнетагильскую железную дорогу и ее подвижной состав, но и сконструировали много паровых машин, металлообрабатывающих станков, построили паровую турбину.
Несмотря на вполне удачные конструкции, паровозы Черепановых не получили распространения. Одной из причин считается противодействие со стороны подрядчиков конного извоза, не желавших терять свои доходы. Но кроме этого имелись и некоторые объективные причины.
В качестве топлива в паровозах Черепановых использовались дрова. Паровоз потреблял их в таком количестве, что очень скоро встала проблема с подвозом их. Весь лес в окрестностях железной дороги был вырублен, и дрова приходилось возить издалека. Это тоже сильно повлияло на судьбу паровоза. К примеру, первые паровозы Стефенсона работали на перевозке угля из угольных шахт, который и использовали в качестве топлива.
В краеведческом музее в Нижнем Тагиле хранится рисунок первого в России паровоза, сконструированного Черепановыми. Коллектив Нижнетагильского завода имени Куйбышева построил по нему действующую модель. Теперь копия черепановского паровоза и трех вагонов выставлены для обозрения около Высокогорского рудника. В год 170-летия первого российского паровоза на родине «пароходного дилижанса» в Нижнем Тагиле открылся музей его создателей - отца и сына Черепановых. Инженеры Уралвагонзавода, изготовившие макет черепановского механизма, смогли повторить его лишь на треть, так как большинство описаний и чертежей безвозвратно утеряны. Сохранился всего один рисунок, остальное пришлось домысливать. Особенно тяжело было решить, как сшивать корпус. Ведь все известные локомотивы изготовлены с помощью сварки, но тогда ее не было. Решили склепать «пароход».
В первой половине XIX века паровозы в Россию в основном ввозились из-за рубежа. Cерийное их производство было налажено только в 1870-е годы, а до этого производилось небольшое количество локомотивов иностранной разработки. Со временем Россия стала второй страной в мире (после Англии), где строились свои паровозы. По времени введения железных дорог с паровой тягой Россия занимала четвертое место - после Англии, США и Франции. Эра паровозов продолжалась до 1950-х годов, когда их производство было полностью свернуто.
Подпишитесь на нас
Казалось бы, о том, кто такие Черепановы и чем они знамениты, знает каждый тагильчанин чуть ли не с пелёнок. Да что тагильчане – вся страна знает! Стоит набрать в строке запроса любой поисковой системы «Черепано…», и система предложит Вам сотни ссылок на Интернет-ресурсы, посвящённые самим Черепановым, либо их изобретениям.
О популярности наших прославленных земляков говорит забавный случай, произошедший в 2006 году в Москве. Тогда, накануне Дня Народного Единства корреспонденты «Радио Свобода» вышли на Красную Площадь, к памятнику Минину и Пожарскому, чтобы узнать, знают ли москвичи и гости города, кому и за что установлен этот монумент. Из более чем трёх десятков опрошенных семь человек уверенно сказали, что фигуры памятника – это уральские умельцы и изобретатели первого русского паровоза, братья Черепановы…
Кстати, попробуйте задать в поисковике Яндекса или Гугля «братья Черепановы», и ссылок Вам насыплется немало, хотя речь на таких ресурсах будет идти по-прежнему об отце и сыне.
В Интернет-пространстве, на различных околоисторических форумах, за словосочетание «братья Черепановы» вас могут подвергнуть обструкции, заклеймив «школотой» или «пэтэушником», с обязательным советом «идти, учить матчасть». И будут… неправы.
Дело в том, что в вопросе создания первого русского паровоза не всё так просто, как преподносит нам официальная история. Мало того, что в создании паровоза принимали участие не только Ефим Алексеевич и Мирон Ефимович, но ещё и пальму первенства в паровозостроении у легендарных тагильских механиков едва не отобрали в период заката советской эпохи.
Давайте попробуем разобраться во всём этом.
Надо сразу сказать, что Черепановы не были пионерами в развитии парового машиностроения на Урале. Если говорить о тех, кто первыми начал внедрять силу пара на производстве, то нельзя не вспомнить Льва Фёдоровича Собакина, прибывшего в 1800 году на Урал из Твери. Лев Собакин был знаменит тем, что в 1787 году он побывал в Англии, где встречался с Джеймсом Уаттом, а по возвращению в Россию издал книгу о паровой машине Уатта. В 1803 году Собакин построил для Березовских золотых промыслов одноцилиндровую паровую машину. Спустя два года он стал работать механиком Камско-Воткинского завода, где разрабатывал различные механизмы, станки и паровые машины. Но главной страстью Льва Собакина было конструирование часов, и поэтому он вошёл в историю как часовой мастер, а не как механик и изобретатель паровых машин.
В 1804 году на Урал приехал англичанин Джозеф Мержер. Он также построил несколько паровых машин для казённых заводов, и хотел уже организовать здесь собственную фирму, однако вскоре оказалось, что изготовленные им машины весьма несовершенны. В течении полутора лет все они вышли из строя, и Мерджер потерял всю клиентуру.
А в 1814 году на Урал, по приглашению А. И. Яковлева, приехал механик Афанасий Сидорович Вяткин. Яковлев нанял Вяткина для внедрения паровых машин на Верх-Исетском заводе. Первую из них Вяткин построил и опробовал в 1815 году. На испытаниях этой машины присутствовал и Николай Никитич Демидов, и работа парового агрегата произвела на него сильное впечатление.
На испытания вяткинской машины Николай Никитич приехал не один, а в сопровождении двух своих крепостных механиков Черепановых – братьев Ефима и Алексея…
…Ефим Алексеевич Черепанов родился 27 июля 1774 года в традиционно многодетной для тех лет семье крепостного углежога Алексея Петровича Черепанова. Семья Черепановых жила на Ключах – рабочем посёлке Выйской слободы, расположенном близ горы Высокой, – и помимо главы семейства и его супруги насчитывала девять детей, из которых «лиц мужеского полу» было только трое: Ефим, Гаврила и Алексей. Все трое братьев начали работать очень рано: отец часто недужил, и мальчишки помогали семье по мере своих сил.
Вскоре приказчики заметили, что юные Черепановы живо интересуются слесарным, столярным и доменным делом, а в свободное время охотно помогают соседским кустарям. Сыновей углежога взяли на заметку и определили в школу. Впрочем, сам факт зачисления на учёбу ещё ни о чём не говорил. Алексей Петрович против такого оборота не возражал: образование давало шанс на то, что дети смогут стать мастеровыми, что для углежога было пределом мечтаний.
Легенда гласит, что как-то раз один из мастеров выбросил на улицу замок, который ему принёс на ремонт приказчик Выйского завода. Замок, по мнению мастера, ремонту не подлежал. Каково же было удивление мастера, когда два дня спустя Ефим Черепанов принёс ему этот замок в рабочем состоянии. Мастер доложил об умелом недоросле приказчику, и тот определил Ефима в ученики мастеру по изготовлению ящичных мехов. А уже два года спустя Ефим назначается «мастером дел слесарных при плотинном смотрителе».
Карьера Ефима стремительно шла в гору. Однако приказчики отмечали, что «…оной Ефимко всего достигает токмо смекалкою своей, а грамотой пренебрегает… …счёт знает, но читать может худо, лишь пальцем водя…» Нелюбовь Ефима Черепанова к книгам современники отмечали и позднее.
Тем не менее, когда графиня Салтыкова попросила Николая Демидова помочь ей в строительстве завода, Николай Никитич отправляет в Петербург трёх своих мастеровых: «…Фирсова, Лобова да Черепанова-старшего, на срок пока завод тот не пустят» . Завод Салтыковой пустили в 1801 году, и тагильские мастеровые вернулись домой.
По возвращении из «командировки» Ефима ждали разные новости.
Средний брат — Гаврила – умер от неведомой болезни, зато младший брат — Алексей – попал в поле зрения приказчиков, как умелый механик. Несмотря свой на юный возраст он уже «… жалован серебром и имеет многия благодарности за изрядныя старания и смекалку». Кстати, и самого Ефима уже ожидало повышение…
…В официальной истории Николай Никитич Демидов представлен, как мот, транжира, и человек абсолютно не интересующийся производством. В реальности существует множество документов, которые свидетельствуют об обратном. Если при отце Николая – Никите Акинфиевиче – обучение работных людей грамоте и специальностям носило эпизодический характер, то Николай Никитич уделял подготовке собственных квалифицированных кадров огромное внимание. Так же, впрочем, как и модернизации производства. Любой «смышленый отрок» попадал на учёт приказчикам и направлялся на учёбу. Особо талантливые имели все шансы продолжить обучение за границей, а по окончании её стать приказчиками и даже управляющими…
Николай Никитич Демидов
В 1802 году Ефима Черепанова назначают плотинным мастером при Выйском заводе. Уже вскоре приказчики докладывают Демидову: ;«Ефимко Алексеев [плотинное] хозяйство блюдёт строго, створы починил да сделал по-своему, от чего те ломать[ся] перестали, а ещё станки разныя на ход поставил и работают они лучше прежнего…»
Вскоре, Ефим женится, и через год у него родится сын Мирон, ставший известным всем нам, как первый помощник отца и единственный соавтор первого русского паровоза.
Алексей Черепанов родился в 1787 году. С детства Алексей старался во всём походить на Ефима и к 14 годам зарекомендовал себя «учеником прилежным, склонным к постижению наук». Как и старший брат, Алексей Алексеевич быстро продвигался по карьерной лестнице. В возрасте 16-и лет Алексей в составе группы мастеровых отправляется на Каму в помощь заводчику и сенатору Всеволоду Андреевичу Всеволожскому…
…Уже в советское время, в заводских архивах Всеволожских были найдены наброски и описание «устройства паровой машины на речной лодке и сухопутном дилижанце», выполненные Алексеем Черепановым. Датируются эти документы 1803 годом. В то время, судя по всему, предложение молодого тагильского мастерового осталось без внимания, но уже в 1817 году Всеволожский построил на Каме первый российский пароход, и сам провёл его до Казани. А в 1828 году была частично реализована и идея «парового дилижанца»: на одном из заводов Всеволода Андреевича в городе Пожва была построена его действующая модель, демонстрирующая возможность создания сухопутного транспортного средства на паровой тяге. И хотя, реализовывались эти проекты под руководством иноземных инженеров Тетов, в их основу легли изобретения Алексея Черепанова…
Паровая коляска Пожвинского завода
…Тем временем, карьера Алексея Черепанова движется стремительно. Он много ездит по России, выполняя поручения Николая Демидова, связанные с устройством механического дела на разных заводах. В 1813 году Алексей Алексеевич, будучи в очередной «командировке» в Москве, лично знакомится с Николаем Никитичем Демидовым и докладывает ему свои соображения по переводу передельного производства на силу пара. Хозяину идея понравилась, и он отправляет Алексея на чугунолитейный завод в Кронштадт для знакомства с оборудованием. Результат этой поездки был неутешительным: Алексей Алексеевич докладывал в контору, что «англицкия машины» дороги и крайне ненадёжны. Но в целом, Демидов остался доволен работой Алексея и задумался о создании собственного производства паровых машин. Пока же для Черепанова-младшего нашлась другая, более срочная работа: его поставили его во главе проволочного производства на Нижнетагильских заводах. Вскоре Демидову понадобилось ещё и лудильное производство, и организацию его так же поручили Алексею Черепанову. Доверие к молодому крепостному механику росло. Вскоре хозяин отправляет крепостного механика в Архангельск с заданием провести ревизию товарной конторы.
После этого случая Николай Никитич заявил, что в скором времени намерен произвести Алексея Черепанова в приказчики.
…Тем временем, под влиянием брата, интересоваться паровыми машинами начинает и Ефим. Его карьера на нижнетагильских заводах тоже движется в гору. На заводах Черепановы пользуются большим уважением. Приказчики и управляющий обращаются к ним по имени-отчеству, их дети получают специальное образование, а Демидов отмечает братьев премиями. Но неожиданно для всех, в 1817 году Алексей Алексеевич Черепанов умирает от воспаления лёгких. Ему было всего 30 лет…
…Через три года после смерти брата Ефим Черепанов объявляет об успешных испытаниях своей первой паровой машины. Это было устройство сравнительно небольшой мощности, приводящее в движение токарный станок. Внедрение машины позволило высвободить двоих рабочих и серьёзно увеличить производительность станка. Тогда же, в 1820 году, Ефим Алексеевич испытывает ещё одну паровую машину. Первоначально, он предлагал использовать её для откачки воды из шахты Выйского рудника, но в итоге машина была установлена на мельницу для помола зерна.
Схема первых паровых машин Черепановых
Внедрение этих машин убедило Николая Демидова в возможности самостоятельной постройки таких агрегатов. Заводчик отдаёт распоряжение направить Ефима Алексеевича в Англию, чтобы тот ознакомился с особенностями производства и применения паровых машин.
Летом 1821 года Черепанов отправляется в Англию.
Принимавший гостя банкир Э. Спенс недоумевал в письме Демидову: «…Как может простой мастер, к тому же не знающий английского языка, разобраться во всём? Что сможет он понять в английской технике и в металлургическом производстве?»
Тем не менее, Ефим Черепанов осмотрел предприятия в Гулле и Лидде, уделяя особое внимание паровым машинам. Об одной из таких машин Ефим Алексеевич докладывал Демидову: «…За минуту сия машина нагнетает на высоту 17 метров до 500 ведер воды… … Не мешает употребить таковую и при нашем медном руднике» . В тогдашнем центре британской металлургии – городе Лидде – Черепанов впервые увидел и паровую машину, движущуюся по суше. Это была трехосная платформа, на которой был укреплен горизонтально расположенный котел. Машина двигалась по рельсам. Колеса средней оси захватывали зубья на рельсах, а колеса двух крайних осей двигались по гладкому рельсу. “Смотрел паровую машину Мёррея, что возит каменный уголь в один раз по две тыщи пудов на расстояние четырех верст три раза в день» , -писал Ефим Черепанов в докладе, — «Машина сия зело диковинна, но для нас она негожа по той причине [что] аглицкие мастера хошь и скоры до дела, но машины их служат не долго, а потому часто стоят в ремонте…» . Гораздо большее впечатление на уральского мастера произвели паровые машины Уатта, применявшиеся в процессе проката железа.
В 1823 году Демидов назначает Черепанова главным механиком всех заводов Нижнетагильского округа. Первое время ему приходилось заниматься лишь перестройкой и ремонтом плотин, ларей, водяных колес и других механизмов. Однако, уже скоро Ефим Алексеевич представляет третью свою паровую машину мощностью в четыре лошадиные силы. Эту машину так же установили на мельницу, где она перемалывала до 90 пудов ржи в сутки.
Два года спустя, Ефим Алексеевич по приказу Демидова отправляется в Швецию. В эту поездку он взял и своего сына – Мирона. Из Швеции отец и сын Черепановы заехали в Петербург, где на Колпинском и Ижорском заводах осмотрели установленные там паровые машины Берда. Причина этого визита была в том, что предприниматель и заводчик Берд обладал монопольным правом на торговлю паровыми машинами собственной конструкции на территории Российской Империи, и не раз предлагал Демидову заказать машины для уральских заводов. При этом Берд ломил такие цены, что Николай Никитич начал всё больше склоняться к тому, что собственное производство паровых машин неизбежно…
…В 1826 году, по указу Николая Демидова, при Выйском заводе было создано «Механическое заведение» — своего рода конструкторское бюро. В «заведении» начали работать известные тагильские механики – Пётр Макаров, Степан Козопасов, Фрол Монзин, Мирон Черепанов, Павел Стеблов. Во главе «заведения» был поставлен Ефим Алексеевич Черепанов.
Первым изделием, которое вышло из стен «Механического заведения» была паровая машина мощностью 40 лошадиных сил, предназначенная для откачки грунтовых вод на Анатольском медном руднике. В феврале 1828 года эта машина вступила в постоянную эксплуатацию.
После смерти Николая Никитича Демидов, управление заводами перешло к его сыновьям – Павлу и Анатолию. Павел Николаевич был занят на государственной службе и заводскими делами интересовался постольку поскольку. Зато молодой Анатолий сразу же обратил своё внимание на проблему технического перевооружения заводов. В «Механическое заведение» Черепанова Анатолий Николаевич назначил куратора – молодого, образованного крепостного управляющего Фотия Швецова, предоставив ему широкие полномочия. Перед Черепановым Анатоль поставил задачу не только «смело внедрять при заводах и шахтах паровые механизмы», но и обучать особо способных недорослей. Кроме того, перед «заведением» была поставлена задача в течение года подготовить как можно больше проектов по внедрению паровых машин в металлургическое производство и для его обслуживания. И год спустя «КБ» Черепанова представляет на суд Анатолию Демидову почти полтора десятка различных проектов с использованием паровых машин: механизмы для откачки воды, паровые молоты, проект речного парохода и «парохода сухопутного». Ряд этих предложений были приняты, ряд — отвергнуты, ряд — отправлены на доработку. В числе последних был и проект паровоза.
Одна из паровых машин разработанная в «Механическом заведении» Черепанова
Кроме удовлетворения нужд тагильских заводов, в «Механическом заведении» строили паровые машины и на «экспорт», то есть по заказу других заводчиков. Так, в 1828-1830 гг. были созданы и переданы в эксплуатацию машина для откачки воды на Владимирской шахте медного рудника, паровая машина для Кыштымского завода Расторгуевых, несколько паровых машин для мельниц.
Свои машины не только обходились Демидовым вдвое, а то и втрое, дешевле бердовских, но, как оказалось, пользовались неплохим спросом у заводчиков и купцов Урала и Сибири…
(продолжение следует)
N.B.: Последняя, четвёртая часть аудиокниги по трилогии Е. Фёдорова «Каменный Пояс», доступна для загрузки:
Отец и сын Черепановы, русские изобретатели и промышленные инженеры, вошли в историю российских открытий не только как мастера технического искусства, улучшившие существовавшие на тот момент механизмы, но и как «родители» нового вида транспорта, используемого в модифицированном виде и поныне. Ефим и Мирон Черепановы являются создателями паровоза. Происхождение изобретателей простое — семья крепостных крестьян, но в роду Черепановых немалая часть крови принадлежала Демидовым — знаменитой семье владельцев заводов.
Совсем молодым человеком Ефим Алексеевич попал на Выйский завод и стал работать там «меховым» мастером (по воздуходувным устройствам). Демидовы заметили талантливого юношу и стали привлекать его к работе по организации горнометаллургической промышленности.
В 1801 году Ефим женился, и у него родился сын Мирон. В 1807 году Черепанов-отец занял должность «плотинного», мастера, ответственного за устройство и исправность гидротехнических сооружений и водяных двигателей на Выйском заводе, а затем и на всех девяти Нижнетагильских заводах.
Юный Мирон с детства интересовался механизмами и помогал отцу. В 1813 году 12-летний подросток по причине высокой грамотности» был принят в контору Выйского завода.
Так, Черепанов-отец с 1822 года и до дня своей смерти занимал должность главного механика всех заводов Нижнего Тагила. Изначально сын Мирон являлся его учеником, подчинявшимся непосредственно только отцу, затем стал заместителем, а после смерти отца в 1842 году окончательно его заменил.
Черепановым удалось в разы увеличить коэффициент полезного действия механизмов, применявшихся в конце XIX века в металлургической, золотодобывающей и рудообрабатывающей промышленностях, а также на лесопилках и мукомольных мельницах.
В 1820 году Ефим построил свою первую паровую машину. Вообще отец и сын сконструировали и протестировали свыше 20 паровых машин мощностью от 2 до 60 лошадиных сил.
Весной 1820 года Демидовы отправили Черепанова-сына в Англию, чтобы выяснить причину падения сбыта уральского железа. В Англии Мирон изучал устройство железнодорожной системы, благодаря чему в 1833—1834 годах на практике опробовал полученные в Европе знания. Плодом этих усилий стал первый в России паровоз. Он явился первым транспортным средством, передвигавшимся по рельсовой дороге. Понятие локомотив, широко используемое в настоящем, появилось именно тогда, во времена становления железнодорожной промышленности.
Технические и полевые испытания машины, построенной в 1833 году на Выйском заводе, являющимся частью нижнетагильских заводов, начались только в августе 1834 года. По некоторым данным, прототипом для создания этого локомотива стал увиденный Мироном Черепановым в Великобритании паровоз Дж. Стефенсона «Ракета».
Устройство российского варианта, сильно дополненного и модернизированного, стало общенародным после публикации в 1835 году статьи в «Горном журнале» (№ 5). Именно благодаря ей потомкам и известна история создания локомотива, трудности, с которыми столкнулись изобретатели. Одной из таких проблем стал котел, который не давал достаточного количества энергии для набора хотя бы минимальной скорости движения.
Необходимый объем котла в локомотиве Черепановых был достигнут за счет использования большего количества так называемых дымогарных труб, число которых увеличилось до 80. Дымогарные трубы — обязательные элементы конструкции парового котла и основные компоненты ее цилиндрической части — были созданы для увеличения нагревательной плоскости котла. Из названия следует и вторая выполняемая ими функция — пропуск нагретых до необходимой температуры газов горения, образующихся в топке котла, и последующая передача энергии газа воде за счет происходящего непрерывно и постоянно теплообмена между ними. Суммарная площадь дымогарных труб и площадь нагрева топки являются основной характеристикой устройства — испаряющей поверхностью нагрева котла.
Прототипы этих труб появились задолго до работ Черепановых и использовались отнюдь не в железнодорожной промышленности. Одним из примеров раннего использования этого технического достижения является вертикальная дымогарная труба самовара, которая, проходя через емкость с нагреваемой водой, и является тем самым нагревательным элементом, за счет которого и получается кипяток для чая. Именно на этой основе и был создан первый паровой котел, состоящий, как и самовар, из одной дымогарной трубы и резервуара с водой. Практически всю первую четверть XIX века эта конструкция оставалась неизменной до тех пор, пока англичанин Дж. Стефенсон не установил на котел своего паровоза «Ракета» 25 таких труб, что существенно увеличило количество пароотдачи котлом. Однако это достижение, по сравнению с инновацией Черепановых, выглядит не столь внушительно.
Также была обнаружена и спешно решена проблема реверса — устройства, позволяющего изменять направление движения машины без ее разворота. Специально для того, чтобы обеспечить локомотиву подобную мобильность, было разработано эксцентрическое колесо, приводившее в движение паровые золотники, которые, в свою очередь, выполняли функцию впуска пара в цилиндры и меняли направление этого пара.
Именно паровоз послужил началом экономического подъема России в период с конца XIX до второй чеиверти XX века, позволив выйти ей в пятерку стран - мировых лидеров. В этот период на паровозную промышленность пришелся основной объем грузоперевозок по стране.
Статья в «Горном журнале» сообщает читателю следующие технические параметры паровоза Черепановых: «Сухопутный пароход, ими устроенный, ходит ныне в обе стороны по нарочно приготовленным на длине 400 сажень (853,5 м) чугунным колесопроводам. Пароход их неоднократно был в действии и показал на деле, что может возить более 200 пуд (3,3 тонны) тяжести со скоростью от 12 до 15 верст в час (13—16 км/ч). Самый пароход состоит из цилиндрического котла длиною 5 1/2 футов (1676 мм) диаметром 3 футов (914 мм) и из двух паровых лежачих цилиндра длиной 9 дюймов (229 мм), в диаметре 7 дюймов (178 мм)». Также упоминается тендер — специальный вагон, предназначенный для хранения и перевозки топлива и воды для локомотива, занимающий всегда второе после головного вагона место в поезде, и «чугунные колесопроводы» — рельсы, отлитые специально для данной разработки по заказу Черепановых на Нижнетагильском заводе.
В ходе эксплуатации первоначальная конструкция, разработанная Черепановыми, претерпевала значительные изменения. Появились различные виды паровоза. Например, паровозы без тендера, механизмы, оснащенные шестернями и турбинами, и даже модели, не нуждавшиеся в дополнительном сжигании горючего топлива.
Только во второй половине XX века паровые локомотивы уступили ведущие роли более совершенным конструкциям — теплоходам и электровозам.
В 1835 году, приняв во внимание собственные ошибки, Черепановы сконструировали новую модель паровоза, более мощную и удачную. Параллельно с разработкой и сборкой паровоза отец и сын трудились над прокладкой чугунной двухколейной дороги длиной 854 м от одной из промышленных фабрик до медного рудника. За это строительство Мирон Черепанов получил вольную, однако несколько позже, нежели отец Ефим, заслуживший свою свободу также разработкой и созданием паровых машин. К сожалению, несмотря на явное преимущество нововведений Черепановых, их изобретения не получили сразу широкого распространения и не были известны за пределами заводов, их выпускающих. Паровые локомотивы, заказанные и выкупленные царем, буквально через 15 лет после начала эксплуатации были заменены телегами с конной тягой!
В подобной недальновидности была повинна вовсе не косность мышления администрации заводов. Как это ни странно для современного человека, но причина непопулярности действительно передового и революционного изобретения Черепановых крылась в экологии. Дело в том, что единственным приемлемым источником энергии для работы черепановских конструкций служило дерево, вырубка которого в этих районах и без того была слишком избыточной. Лес возили на огромные по меркам XIX века расстояния, затрачивая множество средств и времени. В таких условиях использование паровых двигателей становилось непростительной роскошью. Для регулярного применения паровозов нужно было разрабатывать угольные карьеры и шахты, проводить к ним железную дорогу и перевозить топливо с помощью локомотивов (угольных же) к двигателям заводов — угольным паровым машинам. Подобная схема сложилась далеко не сразу.
Вторая модель, созданная этим конструкторским дуэтом, была массивнее первого детища. Имелись и существенные отличия от него, в частности в устройстве парового двигателя и важных механических узлах машины. Длина котла второго паровоза составляла 6 футов...
Открытия и изобретения России, Славянский Дом Книги
