Братья черепановы. "дилижанец" черепановых
Русский изобретатель и промышленный инженер.
Ефи́м Алексе́евич (1774-1842) и Миро́н Ефи́мович (1803-1849) Черепа́новы, русские изобретатели и промышленные инженеры, отец и сын. Они были из крепостных Демидовых - знаменитой семьи владельцев заводов.
С 1822 вплоть до своей смерти, Ефим был главным механиком всех заводов в Нижнем Тагиле. Сын Мирон был его учеником и в 1819 году был назначен его заместителем и, в конечном счете, заменил отца после его смерти.
Черепановы значительно улучшили механизмы, использовавшиеся в металлургии, добыче золота, железа и меди, а также лесопилки и мукомольные мельницы. Однако наиболее интересным аспектом работы Черепановых являются паровые машины, которые они упорно пытались внедрить в промышленное производство. Начиная с 1820 года, Черепановы построили около 20 паровых машин мощностью от 2 до 60 л.с. В 1833 году Мирон Черепанов был командирован в Англию, где изучал устройство железных дорог. По возвращении, в 1833-1834 они создали первый в России паровоз, а затем в 1835 - второй, более мощный. Они также построили чугунные железные дороги от одной из своих фабрик на медный рудник. За строительство железной дороги длиной 854 м. Мирон Черепанов получил вольную (Ефим получил ее несколько раньше, также за строительство паровых машин). Несмотря на успешное выполнение проекта, и их локомотивы, изобретение Черепановых не нашло поддержки за пределами завода, и впоследствии, их паровые локомотивы были заменены конной тягой.
Не следует считать, что построенные Черепановыми паровые машины не нашли применения из-за косности администрации заводов. Дело было совершенно в другом. Как ни удивительно - в экологии. Единственным источником энергии в тех краях была древесина. Вырубка лесов дошла до немыслимых пределов. Лес приходилось возить на огромные по тем временам расстояния. Использовать паровые машины в таких условиях было просто нереально. Нужно было время, чтобы одновременно сложилась целая структура: угольные карьеры, железные дороги к ним, угольные паровые машины (паровозы) для транспортировки угля к угольным паровым машинам - двигателям заводов.
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.
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
Братья Черепановы
Работу выполнила
ученица 10А класса ГБОУ школы №185
Барсукова Олеся
Москва 2015
Черепановы происходили из приписных крестьян Выйского завода. Ефим Черепанов с самого раннего возраста помогал отцу в работе на медеплавильном заводе, здесь, да в мастерских выйских умельцев, изучал он на практике заводское дело. Пример Макаровых, Е.Г. Кузнецова, Ф.А. Шептаева, К.К. Ушкова и других изобретателей-самоучек, несомненно, оказал влияние на формирование Ефима Алексеевича как мастера. Он в совершенстве освоил производство. Рано проявились его врожденные способности к механике и технике. Позднее, став плотинным мастером Выйского завода, он создал «механическое заведение», не уступавшее в техническом отношении передовым машиностроительным предприятиям Европы.
По словам самих Черепановых, они всю жизнь старались «неослабно заводить машины... для пользы заводов и облегчения сил трудящихся».
Росту среднего, лицом весноват, волосы на голове и бороде рыжие, борода невелика, глаза серые, от роду 26 лет». Такой вот выдержанный в полицейских тонах словесный портрет Ефима Черепанова был начертан на пропуске демидовским мастерам, возвращавшимся в августе 1801 года в Нижнетагильский завод из командировки на Линдоловские заводы Салтыковой.
Чем они там занимались, доподлинно неизвестно. Но владелица этих заводов Дарья Салтыкова еще за год до того послала Николаю Демидову письмо, в котором просила: «Хоть мехавова мастера и доминнова подмастерья сделайте милость вставьте и продолжите их пачпорты». Значит, необходимы они были графине. «Мехавой мастер» – это и был Черепанов. Он отвечал на Выйском заводе за меха – воздуходувные машины.
В 1806 году Ефима назначили «плотинным учеником», а через год – плотинным. Пребывая в этом звании, он в 1820 году построил первую свою паровую машину.
Между тем начальство нижнетагильских заводов, да и сам Демидов, весьма скептически относились к постройке паровиков. Их беспокоило, что спрос в других странах на уральское железо падает. Но при этом они не желали признать, что все дело в техническом отставании, в недостаточной энергетической базе.
С тем, чтобы разобраться в причинах отставания своих заводов, Демидов отправляет Черепанова в Англию. Его комиссионеру в Гулле Эдварду Спенсу было отписано в рекомендательном письме: «его пр-во желает, чтобы он (Черепанов) осматривал в особенности железоделательные заводы и рудники вашей страны».
Там Ефим осмотрел металлургические заводы и медные рудники. И убедился в том, что уральские заводы отстают технически, а преимущество английских – в широком использовании паровых двигателей. Тогда же он увидел и рельсовую дорогу с паровой тягой, соединявшую угольные копи Мидлтона с Лидсом. Будучи, по словам английского партнера Демидовых, «человеком необычайных способностей в механике», Черепанов позже сумел наладить производство двигателей на Выйском заводе.
Конечно, англичане не были заинтересованы в передаче кому-либо своего технического опыта, своих секретов. А потому здесь отнюдь не дружелюбно встретили Ефима, «длинная борода которого возымела несчастные последствия и привлекла внимание, как вы сможете убедиться из приложенной газеты» (это из сообщения Эдварда Спенса в Петербургскую контору Демидовых).
Оказывается, Черепанова приняли за шпиона, из-за чего его попросту могли не пустить на многие заводы. На сообщении ему об этом Демидов начертал: «Черепанов – шпион! Газетчики – уроды». Однако, судя по сохранившимся письмам той поры, Ефиму довелось лишь внешне обозревать чудеса заморской техники, к чертежам и документации его не допускали. Какой уж там «шпион»!
Позже в донесении из Гулля своему хозяину-заводчику особый упор Ефим делает на виденные им паровые машины и предлагает соорудить такую же для откачки воды из медного рудника. О том же говорит он и в докладной записке по возвращении в Россию. В своих комментариях начальство петербургской конторы весьма скупо говорит об этом.
В следующем году Черепанова назначают главным механиком нижнетагильских заводов. Круг забот его значительно расширился. И при этом ему, как и прежде, нелегко было отстаивать свое мнение о необходимости строить паровые машины. И все же Демидов поручает ему построить второй паровик. Но Ефим предлагал с его помощью откачивать грунтовые воды из шахты медного рудника, а начальство решило установить его при новой деревянной мукомольной мельнице, строящейся в устье реки Выйки.
Демидова, руководившего своими предприятиями то из Неаполя, то из Флоренции, очень беспокоили успехи его главного соперника Алексея Яковлева. Тому к началу XIX века уже принадлежали и основанные ранее первым Демидовым Невьянский и Верх-Нейвинский заводы.
Черепанов получает прямо-таки шпионское задание: побывать в Верх-Нейвинске и выяснить, «почему там на короб угля выплавляется от 23 до 25 пудов... у нас же только обходится на короб 14 и 16 пудов». По итогам этого расследования заводчик намеревался даже соответственно «переправить» свои домны.
Выполняя это щекотливое поручение, Черепанов ограничился теми сведениями, которые дала ему администрация завода. Он сообщал в своем послании «о каковой выплавке с их книги, равно о размерах их доменных, горнов, угленосных коробков». Дело оказалось в том, что коробки эти у Яковлева были побольше демидовских, руды отличались по качеству, да и сами доменные печи были разных размеров.
В своем донесении хозяину от 28 марта 1824 года Ефим с радостью сообщает, что вторая его паровая машина была испытана, «но без всякой пристройки еще к мукомольному жернову, и весьма легко действовала».
А Демидова в первую очередь интересует, как бы догнать Яковлева в производстве меди и наладить «делание купоросу». «Должно быть, – пишет он 7 августа 1824 года Черепанову, – что от сего будет изрядная выгода, потому что Алексей Иванович Яковлев есть первый заводчик в моих глазах». Но и к этому делу он сам вскоре охладел.
В том же письме Николай Демидов высказывает предположение, что заводские приказчики по привычке будут отклонять вводимые им новшества. И недвусмысленно грозит своему механику: «Ты не должен подражать своим товарищам, а поступай, как тебе приказывают: ибо я очень не люблю, когда подчиненные стараются наводить мне неудовольствие своими противоречиями».
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 Ефима 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 насчет твоего не старания 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. Откачка подземных вод, затоплявших рудники, и перевозка руды и угля от рудника к заводу были теми статьями расхода, которые больше всего беспокоили хозяина, а значит, и контору, желавшую угодить ему. Целый поселок, расположенный на левом берегу Тагила, занимался перевозками руды и угля, скупкой башкирских и калмыцких лошадей, приучением их к работе. Вереницы двухколесных тележек, управляемые женщинами и подростками, были неотъемлемой частью индустриального пейзажа и в Нижнем Тагиле, да и на всем почти Урале.
Этот пейзаж был постоянно у всех на глазах, но только у одного Мирона Ефимовича Черепанова пробудил он мысль о том, что и здесь можно заменить с выгодой и успехом лошадей паровой машиной, как это сделано было у насосов.
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. Государь император соизволил утвердить решение Комитета министров о вручении ему серебряной медали с надписью «За полезное» для ношения на шее на аннинской ленте. 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, познакомиться с достижениями отечественной техники, а заодно осмотреть и пароходы на Неве и разные машины на заводах и вообще все то, что можно было бы перенять и ввести в заводское хозяйство Нижнего Тагила.
Ничего особо любопытного на этот раз в Петербурге для демидовского механика не нашлось, и он уже собирался возвращаться в Тагил, когда получил приказ Петербургской конторы выехать в Англию «изучить выделку полосного железа посредством катальных валов».
В мае того же года он отправляется в Англию, где, между прочим, интересуется работой рельсового транспорта. В письме Эдварду Спенсу говорилось: «Черепанов такой же упрямец, как его отец, – он не позволил сбрить себе бороду; попытайтесь убедить его согласиться на это и соблаговолите купить ему хорошие серебряные часы». Это, видимо, для того, чтобы Мирона, как в свое время его отца, не приняли за шпиона.
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.
Авария не могла обескуражить конструкторов, так как паровоз уже был «действием перепущен, в чем и успех был», к тому же при взрыве котла никто не пострадал. Для нас же совершенно ясно, что авария была следствием того, что Мирон Черепанов вовсе не следовал чужим образцам, проектируя свою машину, а шел своим собственным путем. Подобно своему гениальному предшественнику в железнодорожном строительстве, Мирон Черепанов, так же, как и Петр Фролов, принадлежал к тем людям, которым легче объять весь многосложный предмет в целом, предвидя его частности и выводы, нежели ощупью идти от частностей к этим выводам, чтобы, наконец, обнять весь предмет.
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.
Кладя начало тепловой модернизации паровоза, Мирон Черепанов столкнулся с технической трудностью размещения такого количества трубок в котле, в результате чего при опробовании котла и произошла авария. При постройке нового котла трудности были преодолены, и при опробовании его оказалось, что паровоз «успех желаемой оказывает».
Лето 1834 года ушло у Черепановых на конструирование устройства для перемены прямого хода паровоза на обратный. И с этой трудной задачей они справились самостоятельно.
После того как паровоз был совершенно готов и неоднократно испытан, начались работы по прокладке линии. При накопленном русскими строителями опыте в прокладке рельсовых путей работы были закончены очень быстро.
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.
– Открывают! – крикнул кто-то в толпе. Тяжелые ворота медленно приоткрылись... Еще минута ожидания, и в раме ворот появился сухопутный пароход – машина невиданная, ни на что не похожая, с высокой дымящей трубой, сверкающая начищенными бронзовыми частями. На площадочке у рукояток стоял Мирон Черепанов. Пыхтя паром, мелькая спицами колес, пароход покатил мимо молчаливой толпы... Миновав толпу, Мирон повернул какую-то рукоятку, клуб пара вылетел из трубы, машина ускорила ход. Мирон повел машину до тупика и дал задний ход. Обратно машина шла очень быстро. Следующий рейс пароход сделал с прицепной повозкой пудов на 200 груза... В повозку забралось десятка два-три людей, пожелавших стать первыми пассажирами» – описывает А.Г. Бармин торжественный пуск первого паровоза.
Заметка в «Горном журнале» за 1835 г. сообщала, что он «...ходит в обе стороны по нарочно приготовленным на длине 400 сажен чугунным колесопроводам и возит более 200 пудов тяжести со скоростью от 12 до 15 верст в час. Запас горючего материала следует за пароходом в особом фургоне, за которым прикреплена приличная повозка для всякой поклажи или для пассажиров в числе 40 человек».
Первая в России «чугунка» длиной 854 метра была проложена по Выйскому полю. Для эксперимента Черепановы предлагали по примеру англичан применять дорогу для перевозки руд – проложить маршрут от Выйского медеплавильного завода до Меднорудянского рудника. «Чугунка», проложенная на Выйском поле, имела только опытное значение. Черепановы добивались, чтобы эта дорога превратилась в рудовозную, постоянно действующую от Выйского завода к медному руднику, что было осуществлено в 1836 году.
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.
При строительстве паровозов и рельсовой дороги Черепановы решили ряд технических проблем: более удобные, прочные и экономичные, чем зарубежные, колесопроводы-рельсы, близкая к современной ширина колеи (1645 миллиметров), реверсивность движения, многотрубчатый котел парораспределения, меньшее количество стыков и другие.
В отличие от стационарных паровых двигателей, востребованных тогдашней российской промышленностью, сухопутный пароход вместе с рельсовой дорогой так и остался «опытным». Движение по рельсам в ту пору не выдерживало конкуренции с более рентабельным гужевым транспортом, к тому же в этом бизнесе были задействованы и заинтересованы все слои населения: кто разводит лошадей, кто за ними ухаживает, занимается фуражом, кто мастерит снаряжение и повозки, плюс сами возчики...
Тем не менее факт остается фактом: Россия стала единственным государством в Европе, где первые паровозы были изготовлены самостоятельно, а не импортированы из Англии. Однако имена героев этой славы после их смерти были надолго, почти на век, преданы забвению. Роковую роль здесь сыграло то обстоятельство, что на третьей Петербургской промышленной выставке в 1839 году модель паровоза Черепановых не была представлена. А экспонировался на ней паровоз «Пермяк», изготовленный на Пожевском заводе механиком по имени Э.Э. Тет, который и получил медаль за «первый русский паровоз». Но «Пермяк» был лишь третьим в России паровозом. Почему оказались забытыми сообщения «Горного журнала», перепечатанные многими столичными изданиями, историкам остается только предполагать. Темными остаются и причины «неявки» на выставку модели тагильского паровоза, которую механики изготовили специально для демонстрации в столице. Почему-то другие экспонаты от Тагила туда отправились, а этот остался дома...
У Черепановых было немало сподвижников, преемников и продолжателей среди рабочих, мастеров и инженеров уральских заводов. Однако их изобретательская деятельность протекала в обстановке стойкого предубеждения и равнодушия со стороны заводовладельцев, козней и интриг со стороны зачастую бездарных управляющих или служащих демидовских контор. Мастера переживали подлинную трагедию людей, лишенных свободы творчества, поставленных в узкие рамки всевозможными мелочными запретами и ограничениями. Облегчить ее не могли ни сравнительное материальное благополучие, ни награды заводчиков и правительства, ни «вольные», которые не принесли, однако, свободы семьям талантливых механиков.
Тяжелым ударом стало для Черепановых известие о строительстве под Петербургом железной дороги иностранными специалистами, о закупке паровозов в Англии и Бельгии. Их создание – «пароходка» – никого не интересовало, их имен никто не вспомнил.
Изнуренный непосильной работой, Ефим Алексеевич скончался в 1842 году. 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. Из «заводских письменных дел» Аммосу больше всего нравились рисование и черчение. Правда, он преуспел и по другим дисциплинам.
В тринадцать лет младший из семейства Черепановых успешно закончил это учебное заведение и, как записано в послужном списке, был принят помощником к механикам Черепановым, которым, по всей видимости, нужен был специалист, умеющий хорошо чертить и рисовать. Надо полагать, что Аммос принимал активное участие в разработке чертежей паровых машин, станков, механизмов. О том, что он был толковым и способным специалистом, говорит факт, что уже в 1833 году (Аммосу 17 лет) вместе со своим двоюродным братом Мироном он совершает поездку в Петербург, Москву и Ярославль, где посещает промышленные предприятия и знакомится с техническими новинками. И в том же году, осенью, Нижнетагильская контора назначает Аммоса Черепанова младшим помощником механика по Выйскому заведению (то есть помощником старших Черепановых). Уже менее чем через два года Черепанов-младший получает назначение на должность помощника приказчика на медный рудник.
Не прошло и трех лет, а ему уже предлагают новое дело: Аммос начинает «заведовать механическими постройками» на Нижне-Тагильском заводе, то есть становится механиком. Толчком к этому, возможно, послужил разработанный им проект оригинального комбинированного металлообрабатывающего станка, на котором можно было производить токарные, сверлильные и винторезные операции. После одиннадцатилетнего перерыва Аммос снова возвратился в Выйское заводское училище. На этот раз уже преподавателем, чтобы передавать свой опыт молодому поколению.
Аммос Черепанов, как явствует из дошедших до нас документов, являлся одним из крупных специалистов по машиностроению. Единственным в своем роде он стал после смерти своего дяди и двоюродного брата. Являясь смекалистым и талантливым, к тому же технически грамотным, Аммос уже в начале
30-х годов принимал активное и непосредственное участие в создании паровозов, став первым помощником своих старших родственников. Ведь прежде чем что-либо строить, непременно нужно было иметь проект и смету на будущее сооружение, которые утверждались заводской конторой.
Можно утверждать, что Аммос Черепанов непосредственно участвовал в строительстве уральских паровозов (хотя бы первого из них). И потому его можно признать соавтором «пароходки» и поставить имя Аммоса в ряд с Ефимом и Мироном. Он построил «парового слона» – самоход, который в течение многих лет перевозил грузы на Салдинских заводах.
Найденные ныне чертежи и документы, характеризующие деятельность Черепановых, свидетельствуют, что в лице этих первых русских железнодорожников мы имеем истинных новаторов и высокоодаренных мастеров техники. Они создали не только Нижнетагильскую железную дорогу и ее подвижной состав. Ими было сконструировано много металлообрабатывающих станков, построена паровая турбина.
В краеведческом музее города Нижнего Тагила хранится чертеж первого в России паровоза, сконструированного Черепановыми. Коллектив Нижнетагильского завода имени Куйбышева, под руководством инженера Шляпникова, построил по имеющимся чертежам действующую модель паровоза Черепановых. Не следует считать, что построенные Черепановыми паровые машины не нашли применения из-за косности администрации заводов. Дело было совершенно в другом. Как ни удивительно - в экологии. Единственным источником энергии в тех краях была древесина. Вырубка лесов дошла до немыслимых пределов. Лес приходилось возить на огромные по тем временам расстояния. Использовать паровые машины в таких условиях было просто нереально. Нужно было время, чтобы одновременно сложилась целая структура: угольные карьеры, железные дороги к ним, угольные паровые машины (паровозы) для транспортировки угля к угольным паровым машинам - двигателям заводов.
Сейчас точные копии черепановского паровоза и трех вагонов выставлены для обозрения около Высокогорского рудника. Правящие классы царской России не верили в творческие силы народов России и усиленно насаждали среди них преклонение перед всем иностранным. В то же время с еще большей силой отстаивали свою самостоятельность в науке, технике, литературе и искусстве передовые люди, настойчиво боровшиеся со всеми попытками принизить высокое достоинство и превосходство отечественной науки и техники.
История железнодорожного транспорта в России с особенной убедительностью и ясностью свидетельствует о передовом характере русской техники и науки.
Творения механиков Черепановых и их имена составляют национальную славу России.
Истории многих изобретений, как и биографии их авторов, полны драматизма и случайных совпадений. Непростой оказалась и судьба уральских механиков, потому что, как все таланты, Черепановы немного обгоняли свою эпоху. Они не были изобретателями-одиночками, ограниченными масштабами демидовских владений, были знакомы с техническими новшествами, что внедрялись на крупных заводах России, Англии и Швеции, общались с другими мастерами-новаторами.
Источники.
Уральские механики отец и сын Черепановы были выдающимися изобретателями и первооткрывателями. Они построили первую в России железную дорогу с паровой тягой, создали первый русский паровоз, двигатели для рудников и заводов, изобрели и построили много металлообрабатывающих станков и других машин. Черепановы происходили из крепостных крестьян, приписанных Выйскому заводу Демидовых на Урале. Дед и отец Ефима Черепанова всю жизнь занимались так называемыми «непременными работами»: валили лес, рубили дрова и возили их на завод.
Но Ефим Черепанов, родившийся в 1774 г., с детства полюбил столярное и слесарное мастерство, процветавшее в заводском посёлке, где многие жители занимались металлообрабатывающими промыслами. В одном из послужных списков Ефима Черепанова указано, что он обучался «при доме».
Но установить, кто конкретно обучал мальчика и поддерживал его страсть к изобретательству, не удалось. Совсем ещё молодым человеком Ефим Черепанов был принят на Выйский завод в качестве «мехового мастера» и довольно скоро стал признанным специалистом по воздуходувным устройствам, которые играли тогда важнейшую роль в металлургии. Ефим Черепанов изучал и другие машины и механизмы, которые применялись в железо- делательном и медеплавильном производстве, и стремился их всячески усовершенствовать. Поэтому многие владельцы заводов привлекали его к решению наиболее сложных задач, связанных с организацией горно-металлургической промышленности, и он всегда быстро и искусно справлялся с порученным делом. Посланный в числе шести искусных мастеров на Линдоловский железоделательный завод в конце 90-х годов, он работал столь успешно, что был оставлен там ещё с одним мастером на год против условленного срока.
Мастеров отпустили с завода лишь по настоятельному требованию Демидова. В 1812 г. Ефим Черепанов отлично решил задачу по устройству прокатных станов на казённом Нижне-Туринском заводе. Но известность крепостного мастера-самоучки не облегчила тяжёлых условий его жизни. Долгие годы за свою работу он получал ничтожную заработную плату, которая не обеспечивала хотя бы сносное существование его семьи. Ефим Черепанов женился в 1801 г. Через два года, в 1803 г., у него родился сын Мирон, который стал его верным учеником и продолжателем его дел.
В 1807 г. талантливый механик был переведён на должность «плотинного» - отвечающего за устройство и эксплуатацию гидротехнических сооружений и водяных двигателей, вначале на Выйском, а затем и на всех девяти Нижнетагильских; заводах Демидовых. В обязанности Е. А. Черепанова также вменялось решение различных технико-экономических вопросов, связанных с деятельностью заводов. За эту сложную работу он получал долгое время лишь 50 рублей ассигнациями в год.
Через 8 лет заработки его доходили примерно до 8 рублей с небольшим в месяц.рублей. В «Горном журнале» за июнь 1835 г. отмечалось, что он «удовлетворяет своему назначению, почему и предложено ныне же продолжать чугунные колесопроводы… до самого медного рудника и употреблять пароход для перевозки медных руд из рудника на завод». Дорога Нижнетагильских заводов, протяжённостью до трёх километров, была построена довольно быстро. Это уже была не экспериментальная железная дорога, а дорога, выполнявшая существенные производственные задачи. Она возникла ранее Царскосельской, о которой позже писали как о первой железной дороге в России. И хотя это была рудовозная дорога и линия частного пользования, изобретатели Черепановы имели такой технический опыт, который мог быть широко использован. Однако они не добились никакой поддержки в этом направлении от своих хозяев и заводской администрации, несмотря на все усилия. Благодаря Е. А. и М. Е. Черепановым Россия стала второй страной в мире после Англии, где создавались собственные паровозы. По времени введения железных дорог с паровой тягой наша страна занимает четвёртое место после Англии, США и Франции.
Талантливые уральские механики, несмотря на занятость, уделяли большое внимание подготовке молодых специалистов из детей крепостных. Механическое заведение, устроенное на Выйском заводе, стало передовым техническим центром всей Нижнетагильской группы демидовских заводов. Весной 1833 г. в помещении Выйского механического заведения была открыта Высшая заводская школа. Туда переводили учеников старшего класса Выйского училища, проявивших любовь к техническим наукам. М. Е. Черепанов преподавал там механику.
Аммос Черепанов обучал мальчиков Выйской школы черчению. К этому времени самый молодой из мастеров Черепановых Аммос не мог повседневно, как прежде, сотрудничать со своими старшими родственниками и наставниками. Он был переведён в другое место, где выполнял ответственные чертежи и разрабатывал оригинальные проекты сложных механизмов. Однако труды Е. А. и М. Е. Черепановых не получили ни признания, ни должного развития. Краткие публикации в 1835 г. в «Горном журнале» и в «Коммерческой газете» были мало кем замечены. Только в 1902 г. появилось в «Горном журнале» ещё одно краткое сообщение о паровозе Черепановых.
О замечательном начинании Черепановых забыли надолго и основательно. В 1837 г. в печати появилось много статей об окончании строительства Царскосельской железной дороги, но имя Черепановых даже не было названо. Больше всего и прежде всего в этом замалчивании дела Черепановых повинны их хозяева Демидовы, любившие выступать в роли меценатов, учреждать премии за научные работы и т. д. Склонностью к собственному возвеличиванию и позе особенно отличались Павел и Анатолий Демидовы, сыновья Николая Никитича, умершего в 1828 г.
Именно в те годы, когда хозяевами Нижнетагильских заводов были Павел и Анатолий, совершены были самые замечательные из дел Черепановых. Однако ни Павел, ни Анатолий Демидовы даже не попытались отдать должное трудам своих «домашних механиков». В конце 1836 г. были составлены дополнительные «особые правила» для всех заводских механиков, по которым загруженность Черепановых чрезвычайно возросла. Они не могли даже вовремя производить текущий ремонт действующих паровых машин. Но именно в этот напряжённый период Черепановы построили на Выйском медеплавильном заводе 10-сильную паровую машину необычного типа.
Котёл этой машины обогревался отходящими горячими газами медеплавильных печей. В официальном отчёте сообщалось, что эта машина работала на горючих газах четырёх медеплавильных печей, и только для «воспаления газов употребляется самая малая часть дров, не более 40 сажен в год». Но многие проекты нижнетагильских изобретателей не могли быть реализованы. Ввиду преклонного возраста и расстроенного здоровья Е. А. Черепанов подал в отставку. Но его с работы не отпустили.
И в «черновом послужном списке» за 1840 г. Е. А. Черепанов всё ещё значится служащим. Пренебрежительное отношение «господ владельцев» к творчеству замечательных изобретателей сказалось и при отборе экспонатов для промышленной выставки в Петербурге. Черепановым «поручили сделать для выставки в небольшом виде паровоз». Дело, однако, кончилось тем, что в ящиках, отправленных на выставку 1839 г., место модели первого русского паровоза заняли, согласно «росписей», «чугунная кобыла и чугунный жеребец». Демидовы и их приказчики остались верны себе и при посылке самых различных вещей на выставку «образцов изделий фабричной, заводской, ремесленной и всякого рода произведений местной промышленности», которая открылась в 1873 г., в число экспонатов попали подсвечники, листовое железо, гвозди из штыковой меди, тальк, посуда, малахит и даже чугунные бюсты владельцев заводов, лисьи капканы и «раритеты из царства ископаемых» во главе с «зубом мамонта».
Не нашлось места только для чудесных творений Ефима и Мирона Черепановых. 27 июня 1842 г. Ефим Алексеевич Черепанов скончался. Он и умер, «выезжавши ещё накануне смерти по делам службы». Мирон Ефимович Черепанов ненадолго пережил своего отца: он умер 17 октября 1849 г. Огромное, многогранное творческое наследие Черепановых, их вклад в развитие горного дела, металлургии, гидротехники, теплотехники, машиностроения, сухопутного и водного транспорта навсегда вошли в российской техники.