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.
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
Модель паровоза Черепановых, хранящаяся в музее железнодорожного транспорта в Санкт-Петербурге
Чертёж второго паровоза Черепановых
Создатели первого русского паровоза уральские мастера Ефим Алексеевич Черепанов и его сын Мирон Ефимович Черепанов
Постройка первой русской Нижнетагильской железной дороги (с картины худ. Владимирова)
Модели первого паровоза Черепановых на постаментах
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 отчётах 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 колёс с рельсами недостаточно для движения локомотива, построил паровоз, имевший зубчатое колесо, которое сцеплялось с рейкой, уложенной вдоль рельсового пути.
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 протяжённостью 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, котёл 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 изобрёл 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 ещё 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.
«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 котёл долго нагревался, и паров оказывалось недостаточно, и, во-вторых, они были озабочены приисканием удобного механизма для соделания парохода способным ходить взад и вперёд 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 колёсопроводам. 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 вёрст 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).
После первых опытов для усиления жара прибавлено в котёл 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 колёсопроводы, 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 колёсная пара имела диаметр колёс меньше, чем движущая.
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 протяжённостью в 3 версты. Механики при этом самостоятельно решили целый ряд конструктивных и технических проблем: создали у локомотива многотрубчатый котёл, 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 рукоподъёмные, 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 всё 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 колёсопроводов. Тяжёлые 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 колёс, пароход покатил мимо молчаливой толпы. Затем Мирон повернул какую-то рукоятку, клуб пара вылетел из трубы, и машина ускорила ход. Машинист довёл 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 награждён 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 неё 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 высокоодарённые мастера техники. Они создали не только Нижнетагильскую железную дорогу и её 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 трёх 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 её не было. Решили склепать «пароход».
В первой половине XIX века паровозы в Россию в основном ввозились из-за рубежа. Серийное 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 четвёртое место - после Англии, США и Франции. Эра паровозов продолжалась до 1950-х годов, когда их производство было полностью свёрнуто.
П. И. САДЧИКОВ, директор Центра научно-технической информации и библиотек ОАО «РЖД»
Т. Н. ЗАЙЦЕВА, начальник отдела Центра
Источник
- «Первый русский паровоз Черепановых», журнал «Железнодорожный транспорт», № 12, 2009
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.
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
