Крепостные Черепановы, горнозаводчики Демидовы и технический прогресс в России. Часть 2

Паровой двигатель

В 1822 г. вскоре по возвращении из Англии Ефим Черепанов поднял вопрос о постройке парового двигателя, на этот раз мощностью в 4 л.с. Демидов долго не верил в возможность успешного осуществления этого замысла, считая, что «домашнему механику» не справиться со сложной задачей постройки паровой машины. Но всё же Демидов разрешил Черепанову составить смету и делать модели для небольшого двигателя, постройка которого обошлась бы в сумму, не превышающую 2 тыс. рублей.

Черепанов предназначал машину в первую очередь для сверления цилиндров насосов. А во вторую очередь Черепанов предлагал использовать паровую машину «и на подъёме руды или из некоторых шахт воды, разумеется, в таком случае, где она может быть полезнее и где по действию своему удобнее окажется».

Крепостные Черепановы, горнозаводчики Демидовы и технический прогресс в России. Часть 1

Создание первой в России рельсовой дороги с паровой тягой

Черепанов подчеркивал в том же письме ненадёжность водяных двигателей. Он сообщал, что уже изготовляет модели для новой паровой машины, а для «тончайших правил вычисления» привлёк одного из знающих старших воспитанников Выйского училища.

Машина была закончена к весне 1824 г. Она была целиком построена из местных материалов и обошлась, как сообщал Черепанов в письме от 6 февраля 1825 г., очень дёшево.

Ведомость о расходах на постройку этой машины была представлена Черепановым в феврале 1825 г. Из ведомости видно, что машина мощностью в 4 л.с. обошлась в 1 тыс. рублей, в то время как Берд брал по 1 тыс. рублей за 1 л.с., т.е. машина подобной мощности стоила бы у него вчетверо дороже (до 1825 г. завод Берда выпустил 130 паровых машин заводского назначения и построил 11 пароходов).

«Главноуправляющие заводской конторой» с самого начала неодобрительно относились к идее введения силы пара. Они не доверяли двигателю нового типа, предпочитая традиционные водяные колёса. По их предписанию Черепанову пришлось ограничиться применением своей паровой машины на мукомольной мельнице. В 1825 г. «господа правящие» вынуждены были сообщить хозяину, что «паровая машина действует довольно успешно и в каждые сутки на обоих поставах может перемолоть не менее 90 пудов ржи». Через некоторое время паровая машина была «отставлена» и от работы на мельнице. Лишь несколько лет спустя, в 1831 г., в результате энергичных настояний Черепанова машина была передана в Выйское механическое заведение.

В ходатайстве о награждении Черепанова осенью 1832 г. указывалось, что машина «с отменной пользой приспособлена к токарным станкам». В заведении машина оставалась до 1839 г., а затем была передана на один из платиновых приисков. Долгий срок работы машины свидетельствовал о её превосходном качестве.

В то, время как главные приказчики считали излишней затеей даже скромный опыт применения маленького парового двигателя, Черепанов рассматривал эту машину лишь в качестве предшественницы будущих мощных (по масштабам тех лет) паровых двигателей.

Универсальный характер проектируемых им паровых двигателей Черепанов ясно подчеркивал в письме от 31 июня 1824 г. В ответ на запрос Демидова: «к какому производству таковая машина может быть способна по моим заводам» — изобретатель писал: «….Оную к каждому действию можно пристроить».

Борьба Черепановых за механизацию производства на Нижне-Тагильских заводах усиливается с 1824 г.

Конь или пар?

Черепановым пришлось столкнуться с серьёзным противодействием. Главные приказчики враждебно встречали предложения Е.А. Черепанова, хотя давно уже жаловались в переписке на недостатки конных и водяных двигателей. Горное начальство отрицательно относилось к самой идее создания новых установок, потребляющих топливо. Демидов допускал применение паровых машин лишь в том случае, если никак нельзя будет обойтись конными или «едраулическими» двигателями.

Однако к началу 1825 г. заводовладелец убедился, что именно такое положение создаётся на Медном руднике, с которого поступали очень тревожные донесения.

Разработка этого богатейшего рудника была начата ещё в первой четверти XVIII в., но она дважды прекращалась из-за прилива грунтовых вод, мешавших углублению выработок после того, как истощались поверхностные слои месторождений.

В 1813-1814 гг. Медный рудник был, можно сказать, открыт заново, после того как в его районе были обнаружены новые богатейшие рудные месторождения.

К середине 20-х годов на руднике начало создаваться все более угрожающее положение с откачкой воды из шахт. Конные водоотливные устройства по мере углубления подземных выработок всё хуже справлялись со своими задачами, хотя на содержание конных «погонов» тратились большие суммы.

На трёх конных водоотливных машинах Медного рудника посменно работало 216 лошадей, от тяжелой работы ежегодно выходило из строя до 60 лошадей. При них было занято 145 погонщиков и конюхов. Общий расход по трём конным машинам достигал 63 тыс. рублей в год.

Поставленный во главе Медного рудника приказчик Данила Осипов был невежественным рутинёром и жестоким эксплуататором. Он совершенно развалил дело, после чего вынужден был подать в отставку и был заменён Ф.И. Швецовым.

Грунтовые воды подмывали породу, разрушали крепления. Каждый день в нижних выработках можно было ожидать обвала. Опасность усугублялась ещё тем, что рудник эксплуатировался старыми, примитивными способами. Заводовладельца и управляющих мало беспокоило, что прорыв грунтовых вод непосредственно угрожает здоровью и жизни рабочих. Но снижение добычи медной руды грозило упадком выплавки меди, на сбыт которой Демидов возлагал главные надежды.

И вот в начале 1825 г. Демидов вспомнил о прежних предложениях Черепанова и велел подготовить все необходимые расчёты для постройки паровой машины. Но прежде чем Е.А. Черепанов приступил к постройке машины для Медного рудника, ему был прислан «ордер» ехать в Петербург, а оттуда в Швецию.

Вместе с Черепановым в Швецию должны были ехать мастера тагильских заводов Степан Козопасов, Савва Желваков и А.А. Любимов (из Петербурга). Черепанов с двумя своими спутниками выехал из Нижнего Тагила в Петербург по зимнему пути 12 февраля и к началу марта был уже в Петербурге. Здесь Е.А. Черепанов усердно знакомился с заводами столицы и её окрестностей, изучая «разные машины и устройства». По настоянию Ефима Черепанова к нему присоединился также его сын Мирон.

В июне 1825 г. А.А. Любимов, отец и сын Черепановы и другие мастера тагильских заводов отправились в Швецию.

Командировка в Швецию

В тот период Швеция переживала процесс развития буржуазных отношений в сельском хозяйстве и в промышленности. Однако господство консервативного дворянства как в хозяйственной, так и в политической жизни страны задерживало развитие шведской экономики и техники.

Как свидетельствует путевой дневник Ефима Черепанова и донесения Степана Козопасова, составленные во время пребывания их в Швеции, шведское горнометаллургическое производство отнюдь нельзя было считать «доведённым до совершенства».

Черепанов и его спутники внимательно осматривали заводы Стокгольма и других промышленных центров.

Основной целью поездки демидовских мастеров и служащих был центральный горнозаводский район Швеции, так называемый «Бергслаген». Своим горным ландшафтом, обилием рек и искусственных водохранилищ, множеством небольших металлургических заводов и рудничных вышек Бергслаген во многом напоминал Урал.

Из Стокгольма путешественники отправились на север, к старинным Даннеморским железным рудникам. Там Черепановы, Козопасов и другие мастера видели в действии установку для откачки воды из рудника с глубины около 170 м, причём двигателем этой установки было водяное колесо диаметром около 12 м, а передаточным механизмом — давно известные в России «полевые штанги», т.е. система деревянных шатунов, укреплённых на деревянных столбах. В Даннеморе протяженность штанговой передачи составляла более 2 км.

Однако на том же Даннеморском руднике имелась и паровая машина. Около Даннеморских рудников путешественники видели металлургический завод с доменным и железоделательным цехами.

Дальнейший путь русских мастеров лежал в Фалун, расположенный к северо-западу от Даннемора.

Мирон Черепанов, Козопасов и Любимов вместе спускались в шахту Фалунского медного рудника. Затем они осматривали Фалунские медеплавильные заводы, оборудование которых не только Черепанову, но и Козопасову показалось «посредственным» и устроенным «на старинный манер».

Побывали они также на некоторых других рудообжигательных, железоделательных, медеплавильных, свинцовых заводах и на рудниках. Паровых машин там применялось немного, и различные установки приводились в движение преимущественно водяными и конными двигателями. Сверлильные машины и насосные установки, по словам Черепанова, были значительно хуже английских. Некоторые предприятия уступали уральским.

В Швеции в то время применялись два способа передела чугуна на железо. Первый по существу не отличался от практиковавшегося на Урале. При этом способе вся операция передела производилась в одном горне и крицы имели значительный вес.

При втором способе, известном за границей под названием валлонского, операция передела велась в двух горнах. Крицы же имели меньший вес.

Черепанов как всегда подходил к изучаемому им зарубежному производству очень вдумчиво и считал необходимым проверить на Урале опытным путём многое из того, что практиковалось в Швеции. Он не отрицал целесообразности применения в отдельных случаях и вододействующих «штанговых машин» или способов проплавки руды, или передела чугуна, «по-шведски» (т.е. валлонским способом).

Но в целом Черепанов отнёсся к состоянию шведского горнометаллургического производства критически прежде всего потому, что там недостаточно применялись паровые машины.

Одним из доказательств этого является разговор Черепанова с пермским канатным заводчиком и бывшим управляющим Гороблагодатскими заводами А.Ф. Мейером на обратном пути из Швеции и Петербурга в Нижний Тагил.

Как сообщал Мейер Демидову, Черепанов предполагал «на Медном руднике иметь паровую машину» для откачки воды вместо штанговых машин.

Мейер, воспользовавшись случаем, попросил Черепанова построить усовершенствованное приспособление для изготовления канатов, приводимое в движение небольшим паровым двигателем в 2-4 л.с. по образцу черепановской машины 1824 г. Механик согласился.

Мы не знаем, дал ли Демидов необходимое согласие и выполнил ли Черепанов просьбу пермского заводчика. Но показательно, что уже в 1825 г. деятельность Черепанова как строителя паровых машин была известна за пределами Нижнего Тагила.

… никак без паровой машины обойтись неможно

В октябре 1825 г. на Медном руднике вспыхнул пожар. Одна из конных водоотливных машин сгорела. Положение с откачкой воды стало критическим. Но и в этих условиях Демидов стал торопить Черепанова с постройкой не паровых, а конных или вододействующих («штанговых») машин по шведскому образцу.

В ответных донесениях Черепанов, допуская возможность использования и штанговой машины, подчеркивал, что полное решение вопроса об откачке подземных вод может дать только применение паровых двигателей.

Он указывал, что взамен конных машин «необходимо нужно разрешить при оном руднике построить паровую, без которой обойтись никак будет неможно».

К середине декабря 1825 г. Е.А. Черепанов по своей инициативе, не имея даже ещё принципиального согласия Демидова и без санкции «господ правящих», которые как раз в это время готовили ему всяческие подвохи, приступил к составлению рабочих чертежей паровой машины и технико-экономических обоснований её установки. Мирон помогал отцу в этой важной работе.

Демидов предписал всё же в первую очередь строить «штанговую машину». Черепанов вынужден был, конечно, выполнять хозяйский приказ и заготовлять лес для постройки этих машин. Однако он продолжал настаивать на своём. «…Нахожу, что никак без паровой машины обойтись неможно», — писал механик в январе 1826 г.

В конце концов Черепанову было разрешено строить паровую машину во время, свободное от иных занятий (в том числе и от устройства конных водоотливных машин). Это было большим успехом в борьбе механика за новую технику.

Черепановы не теряли времени. В письме от 4 января 1826 г. Черепанов сообщал: «Планы же черновые совсем мною на таковую [паровую] машину окончены».

Черепановы по собственной инициативе не только разрабатывали проект новой паровой машины, но и подготовляли уже оборудование для изготовления деталей паровой машины и насосной установки.

В то время как Е.А. Черепанов добивался окончательной «апробации» Демидова и Любимова (директор заводов с начала 1826 г.) на постройку паровой машины, главные приказчики создавали очень неблагоприятные условия для его работы. Они строчили на главного механика одну кляузу за другой, и Черепанов, отрываясь от работы над паровой машиной, вынужден был оправдываться перед хозяином и разоблачать интриги своих врагов.

Кроме того, именно в этот период напряженной подготовки к строительству паровой машины конторские приказчики, формально выполняя распоряжение Демидова о командировке Черепанова на другие уральские заводы для изучения производственного опыта, отправили обоих Черепановых на Богословские заводы «за покупкою для бульона звериного мяса». Иными словами, Бийское механическое заведение было оставлено без руководства, в то время как оба механика выполняли столь «важное» поручение (Демидовы экспортировали сгущённый бульон из мяса зайцев, лосей и других животных за границу).

Правда, Е.А. Черепанов сумел и эту затею превратить в полезное дело: он изучил работу четырех паровых машин, установленных на Богословских заводах, и ещё раз убедился в той выгоде, которую приносили даже эти очень посредственные машины по сравнению с конными водоподъёмными установками. Но результатом отъезда Черепановых из Нижнего Тагила всё же явилась задержка в сооружении паровой машины.

Много времени отнимала и постройка конных водоотливных машин.

16 июля заводская контора направила в Петербург рапорт, в котором сообщалось, что приступлено к постройке паровой машины наряду со штанговой (которую сооружал С.Е. Козопасов).

Черепанов составил подробную смету стоимости паровой машины, предназначенной для Анатольевской шахты Медного рудника. Она интересна перечнем деталей парового двигателя того времени, необходимых материалов и операций по сооружению машины такого рода. В ней подробно перечисляются все работы, выполняемые мастеровыми при постройке паровой машины.

Смета ещё раз показывала, что над сооружением паровой машины для Медного рудника трудились не одиночки-изобретатели, а большой штат мастеровых различных специальностей, которыми руководили Черепановы.

Из смет было видно, что черепановская машина (мощность которой условно оценивалась в 30 л.с.) должна была обойтись в 8.5 тыс. рублей. Стоимость же вододействующей «штанговой машины» С.Е. Козопасов определял в 9.5 тыс. рублей. Напомним, что петербургский завод Берда поставлял паровые машины из расчёта 1-2 тыс. рублей за 1 л.с.

После того как в Выйском механическом заведении начали сооружать первую паровую машину для Медного рудника, Черепанов сразу же поднял вопрос о возможности постройки ещё одной паровой машины по окончании первой или одновременно с ней.

Демидов ответил Черепанову, что о двух паровых машинах ещё рано говорить. Несмотря на удачный первый опыт (постройку машины в 1824 г.), заводовладелец всё ещё выражал сомнение в том, окажется ли новая паровая машина достаточно выгодной на производстве.

В начале 1827 г. Мирон Черепанов и Фёдор Козопасов (сын строителя «штанговой машины») уехали в Петербург. М.Е. Черепанов пробыл там с января по март 1827 г., изучая промышленные предприятия. Петербугская контора отмечала, что он приобрёл дополнительные познания в различных областях техники. Он вынужден был отказаться от дальнейшего пребывания в Петербурге (равно как и от предполагавшейся поездки за границу), так как Черепанов-старший по причине всё ухудшающегося здоровья не мог один без помощника справляться с многочисленными и сложными заданиями, которые в это время поручались ему Демидовым и заводской администрацией.

Но хотя Мирон Черепанов был в Петербурге сравнительно недолго, его поездка принесла большую пользу.

Роль М.Е. Черепанова в постройке машины для Анатольевской шахты была столь значительна, что, например, в его отсутствие было приостановлено изготовление парового котла.

Успехи Черепановых в деле сооружения паровых машин как будто начали убеждать Демидова в целесообразности дальнейшей механизации производства, однако подобные настроения у Демидова продолжались недолго.

«Уведомь меня, — запрашивал он Черепанова той же осенью, — может ли твой сын Мирон устроить таковую паровую машину в Одессе?» Речь шла о применении парового двигателя на суконной фабрике в Завадовке, одной из экономий Демидова недалеко от Одессы.

На это Черепанов отвечал, что Мирон «..может действительно таковую сам по себе устроить».

Однако вскоре Демидов, очевидно по советам управляющих, отказался от мысли применить двигатель на суконной фабрике в Одессе.

Итак, деятельность Черепановых отнюдь не ограничивалась районом Нижне-Тагильских заводов. С одной стороны, оба Черепанова самым внимательным образом изучали передовой опыт петербургских, московских, уральских новаторов техники. С другой стороны, черепановские идеи оказывали влияние на развитие техники не только на Урале, но и далеко за его пределами.

Испытания черепановской паровой машины состоялись в начале декабря 1827 г. К февралю 1828 г. машина была соединена с насосной установкой Анатольевской шахты и вступила в эксплуатацию.

Постройка Анатольевской машины была выдающейся победой «природных механиков», доказавших, что они в совершенстве овладели той самой наукой практической механики, которую, по утверждению Демидова и приказчиков, Е.А. Черепанов будто бы совершенно не знал.

Опыты 1820 и 1824 гг. ещё не убедили заводовладельца в том, что Черепановы способны построить мощную паровую машину. Однако теперь, после пуска Анатольевской паровой машины, таланты крепостных механиков в самой сложной и новой области техники получили блестящее подтверждение.

Устройство Анатольевской паровой машины Черепановых

Мы не располагаем изображением Анатольевской паровой машины. Однако, судя по описаниям, она принципиально не отличалась по своему устройству от одной из следующих черепановских машин, чертёж которой приведён ниже.

Это была балансирная паровая машина двойного действия с вертикально расположенным цилиндром, снабженная конденсатором, т.е. наиболее совершенной по тем временам системы, впервые предложенной Уаттом и подвергнувшейся за первую четверть XIX в. различным усовершенствованиям в деталях. Мощность Анатольевской машины в документах оценивается по-разному — то в 30, то в 36 л.с.

Первая серьезная победа Черепановых в их борьбе за механизацию заводского производства вызвала ещё большую зависть и досаду у «господ правящих». Лишь П.С. Макаров сочувственно отзывался о достижении Черепановых в своём очередном донесении Демидову:

«Труды и хлопоты прикащика Ефима Черепанова, продолжающиеся слишком два года, увенчались наконец успехом!»

Далее он писал о паровой машине почти в тех же выражениях, что и сам Черепанов. «Относительно же дров, могущих употребиться на действие паровой машины, — добавлял Макаров, — то статья сия оказывается столь маловажною, что и судить о ней много нечего».

Эти последние «оправдания» были рассчитаны не столько на хозяина, сколько на екатеринбургское горное начальство, перед которым заводской администрации приходилось вновь и вновь отчитываться: а не повысило ли введение паровых машин расход «сгораемого»?

Впрочем, качества Анатольевской машины были столь высоки, а потребление топлива так умеренно, что даже екатеринбургское начальство смягчилось и заинтересовалось работой черепановской машины.

В письме от 13 апреля 1828 г. Е.А. Черепанов, подчеркнув, что Анатольевская машина «действовала в продолжение 7 недель безостановочно и без малейшей поправки», сообщал:

Не только «соседственные заводчики» и екатеринбургские горные инженеры интересовались черепановской машиной. В 1828 г. на Урале побывал известный учёный А.Я. Купфер, член Петербургской Академии наук и профессор Института путей сообщения.

Пять лет спустя Купфер выпустил в Париже на французском языке книгу «Путешествие по Уралу», приложив к ней альбом художественных гравюр. Описывая Нижне-Тагильские заводы, Купфер отмечал, что там начинается и применение паровых машин. «В Нижнетагильске есть уже одна такая машина, построенная на месте одним сибирским механиком», — писал Купфер. К сожалению, имени Черепанова Купфер не упоминал.

Владимирская паровая машина Черепановых

Весной 1828 г. умер заводовладелец Н.Н. Демидов. Его огромные богатства, которым могли завидовать многие европейские монархи, достались сыновьям Н.Н. Демидова — Павлу (1798—1840) и Анатолию (1812—1870).

Фактическое участие в управлении заводами мог вначале принимать лишь Павел: Анатолий был слишком молод. Наследники демидовских заводов не были осведомлены в производственных вопросах и к тому же, проживая большей частью за границей, имели слабое представление о России.

Впрочем, к Черепановым Павел Демидов отнёсся довольно снисходительно. Поскольку ещё Н.Н. Демидов разрешил Черепанову строить вторую паровую машину для Медного рудника — начатое дело продолжалось. Н.Н. Демидов обещал выдать Черепановым премию за Анатольевскую машину — новый хозяин, по рекомендации главного управляющего демидовскими заводами Н.Д. Дурново, тоже согласился на выдачу механикам значительной награды. На это решение, по-видимому, оказал влияние и тот интерес, который был проявлен к Анатольевской машине начальником Екатеринбургских заводов, пославшим инженеров для её изучения и «положения на план».

15 июня 1829 г. в Нижний Тагил прибыла экспедиция знаменитого немецкого естествоиспытателя Александра Гумбольдта. Вечером её участники посетили Высокогорский и Медный рудники. Гумбольдт ознакомился и с паровыми машинами Черепанова, дав им высокую оценку.

Из письма Гумбольдта к французскому физику Араго от августа 1829 г. видно, что Ф.И. Швецов сопровождал членов экспедиции и давал им объяснения.

Строящаяся в это время паровая машина предназначалась для Владимирской шахты. Черепановы приступили к разработке её чертежей ещё весной 1828 г.

Одновременно с самим двигателем и котлом к нему на Выйской фабрике изготовлялась водоотливная насосная установка для Владимирской шахты. Для машины снова строился особый каменный корпус.

Как и при Н.Н. Демидове, Черепановым приходилось отрываться от постройки машины для выполнения других своих разнообразных обязанностей. Бывали и чрезвычайные происшествия, сильно задерживавшие завершение работы с машиной. Так, например, в июле 1829 г. на Нижне-Тагильском заводе возник пожар, и Е.А. Черепанов должен был принять самые энергичные меры, чтобы восстановить нарушенный ход производства.

Благоприятным обстоятельством для скорейшего завершения работ по сооружению паровой машины, каменного корпуса для неё, а также насосной установки в рудничных выработках явилось уже отмеченное выше назначение Ф.И. Швецова управляющим Медным рудником (в начале 1830 г.). Талантливый инженер получил вскоре вольную.

Вступление Ф.И. Швецова на эту должность вскоре дало самые положительные результаты. Тогда как прежний управляющий Д. Осипов неизменно доказывал, что нужно сократить добычу руды, чтобы укрепить рудник и исправить недостатки, Швецов повёл совсем другую политику. Он рассматривал постройку водоотливных паровых машин как один из самых существенных моментов в подготовке новых работ по увеличению добычи руды. В его лице Черепановы имели неизменного благожелателя и защитника.

Владимирская паровая машина была закончена в начале декабря 1830 г. Испытывалась она полтора месяца спустя. В рапорте Нижне-Тагильской конторы от 22 января 1831 г. указывалось, что эта машина превосходила Анатольевскую своими техническими качествами и тщательностью отделки.

Мощность Владимирской паровой машины оценивалась вначале в 36 л.с., впоследствии в 40 л.с.

Машина заменила три конных погона, на которых было занято 224 лошади.

Интерес «соседственных заводчиков» к черепановским паровым машинам всё более возрастал. Ведь эти двигатели по своим качествам были лучше многих из установленных на других предприятиях, особенно двигателей Меджера, который столь пространно доказывал в своё время невозможность успешной постройки паровых машин русскими мастерами.

Следующая черепановская машина была построена для уральских заводов Расторгуевых и установлена, по некоторым данным, на Медном руднике Сак-Элгинского медеплавильного завода, вступившего в строй в 1837 г., и откачивала воду из двух шахт. Мощность этой машины оценивается в 30 или 40 л.с.

Награда от Николая I

В начале 30-х годов на демидовских заводах побывал главный начальник горных заводов хребта Уральского. Убедившись в выдающихся достижениях Е.А. Черепанова, он решил представить его к награде.

Осенью 1832 г. он направил в Петербург в Департамент горных и соляных дел министерства финансов ходатайство о награждении Черепанова золотой медалью.

Награждение крепостных специалистов медалями производилось и прежде, но, разумеется, очень редко. Министр финансов Канкрин, хотя и был весьма реакционным деятелем, не нашёл оснований для отказа в этом ходатайстве.

На двух заседаниях Комитета министров (10 и 24 января) 1833 г. слушалось дело «о награждении заводского служителя Черепанова золотой медалью».

Однако Комитет министров решил, что крепостной «служитель» не достоин золотой медали по своему званию. В протоколе Комитета так и говорится: «Комитет, имея в виду, что золотые медали существующими правилами предоставлены в награду купечеству, полагал наградить Черепанова серебряной медалью на аннинской ленте». Николай I утвердил это решение.

Повседневные заботы Черепановых

Среди своих многочисленных обязанностей Ефим и Мирон Черепановы никогда не забывали исходной специальности «плотинных мастеров». Они были поборниками паровых двигателей, но, поскольку на заводах всё ещё преобладали водяные двигатели, Черепановы много и успешно занимались также различными гидротехническими сооружениями.

Черепановы строили плотины, водяные колёса и т.д. Так, например, осенью 1826 г. Е.А. Черепанов руководил перестройкой плотины на Висимо-Шайтанском заводе, куда ему приходилось часто ездить для этой цели.

На рисунке ниже изображён водяной ларь, построенный в 1824 г. на Нижне-Тагильском заводе, возможно под руководством Е.А. Черепанова.

Черепанов стремился совершенствовать и водяные двигатели. Так, касаясь вопроса о перестройке воздуходувных устройств у кричных горнов Выйского завода, Черепанов уточнял, что он собирается приводить их в движение посредством чугунных водяных колес вместо распространённых в то время на Урале деревянных.

Механик много работал также над устройством водяных мельниц, поскольку обязанности «плотинного мастера» и «мельничного мастера» были в ту пору тесно связаны.

Отцу и сыну Черепановым приходилось принимать постоянное участие также и в постройке лесопилок. Вместе с Черепановыми этим делом занимались также Ф.И. Швецов и С.Е. Козопасов.

Немало времени отнимал у Черепанова надзор за постройкой помещений для крепостных-переведенцев, которых заводовладелец переселял на заводы во всё возрастающем количестве. Он должен был регулярно объезжать строительство, смотреть за ходом постройки изб, подробно обо всём рапортовать хозяину и т.д.

Развитие металлургического производства

Производство железа

20-е годы XIX в. были временем снижения производства чугуна и железа и значительного роста выделки меди на демидовских заводах.

Сбыт русского железа на мировом рынке продолжал сокращаться. Он не достигал в эти годы и 1 млн. пудов по сравнению с 1,5—2 млн. пудов в 1800—1815 гг. и 3,8 млн. пудов в 1782 г.

О причинах этого сокращения уже говорилось выше.

Задержка технического прогресса на крепостном Урале сказывалась на качестве экспортируемого железа. Мы знаем, что Ефим Черепанов наметил целый ряд мероприятий, которые должны были привести к значительному повышению качества тагильского железа, и что Спенс от имени английских заказчиков настаивал на том, чтобы именно черепановский план был проведён в жизнь.

Но ни главные приказчики, ни сам Демидов не обратили должного внимания на указания выйского плотинного. Качество экспортного железа продолжало оставаться неодинаковым и в последующие десятилетия.

Е.А. Черепанов настаивал также на всемерном развитии проката сортового железа, полностью поддерживая в этом П.С. Макарова, с деятельностью которого больше всего связано развитие проката сортового железа в начале XIX в. на тагильских заводах. Макаров также руководил производством кос из стали, получаемой посредством поверхностного науглероживания железа.

Некоторые опыты по усовершенствованию металлургического производства Черепанов производил вместе с другими мастерами: Саввой Желваковым, П.С. Макаровым и другими.

Когда Ефим Черепанов поехал в Англию, он обратил серьёзное внимание на «воздушные печи», как тогда русские мастера именовали и отражательные печи для переплавки чугуна и пудлинговые печи. В «Записке» о наблюдениях в Англии Черепанов писал, что «надеется таковые воздушные печи устроить», однако высказывал серьёзные сомнения в целесообразности этого. Черепанову казалось, что условия для введения пудлингования на Нижне-Тагильских заводах ешё не созданы. Он опасался, что «по неопытности мастеров» и в силу его собственного недостаточного знакомства с кричным делом качество пудлингового железа окажется хуже, чем изготовлявшегося до тех пор кричного железа. К тому же Черепанов был уверен (разделяя преобладавшее в среде заводской администрации ошибочное мнение), что на Урале «не имеется каменного угля, дающего гораздо больший жар против дров и дровяного угля», а потому налаживать пудлингование на тагильских заводах будет особенно трудно.

О пудлинговании на дровах Черепанов вообще не упоминает. Ему было известно лишь пудлингование на каменном угле. Что касается заводовладельца, то он отнёсся к вопросу о введении пудлингования на заводах ещё более отрицательно, поставив под сомнение ценность способа пудлингования вообще.

«Никуда не годится, и в Англии скоро бросят по непроваренности железа», — писал Демидов на сообщении Черепанова.

Черепановы немало времени уделяли улучшению доменного производства. В донесении Е.А. Черепанова неоднократно упоминается участие механиков в сооружении, перестройке и ремонте доменных печей.

Н.Н. Демидов стремился прежде всего к тому, чтобы доменное производство на его заводах было поставлено не хуже, чем на предприятиях его соседа и главного конкурента А.И. Яковлева.

По предписанию заводовладельца Е.А. Черепанова посылали на заводы А.И. Яковлева для выяснения «тайны» большего выхода чугуна на 1 короб угля на этих заводах. Впрочем, из этого поручения ничего не вышло. Выведывание соседских «тайн» хитроумными способами, обычными в то время, было не в характере Черепанова. Он попытался ознакомиться с производством яковлевского Верх-Нейвинского завода открыто, прямо обратившись к администрации завода. В этом ему, понятно, помешали. Черепанов отмечал, что он «допущен управляющим… не был в подробность заводскую сего промысла». Однако Черепанов всё же сумел выяснить, что убеждение Демидова в том, будто его конкурент обладает какой-то «тайной», неверно.

Подводя итоги своим наблюдениям на яковлевских заводах, Черепанов просил давать в дальнейшем подобные поручения кому-либо другому. Вскоре вопрос о доменном производстве вообще отошел на задний план, так как Демидов решил всемерно развивать медеплавильное производство.

Медеплавильное производство

Выплавка меди на Нижне-Тагильских заводах увеличивалась из десятилетия в десятилетие. В 1815 г. она составляла 13 тыс. пудов, в 1830 — 59,5 тыс. пудов. Иными словами, за 15 лет выплавка выросла в 4,5 раза.

Соответственно росла добыча руды на Медном руднике и вводились в строй новые медеплавильные и медеочистительные печи как на территории, прилегающей к Медному руднику, так и на Выйском заводе. Медеплавильное производство состояло в то время из трёх главных стадий: плавильной, отделительной (шплейзофенной) и очистительной. Каждой из этих стадий соответствовали печи специального устройства. Однако заводовладельцу казалось, что печи строятся слишком медленно.

Настойчиво повторяя требование увеличить выпуск меди, он заявлял в своих письмах, что должен стать «первым медным заводчиком» на Урале и в России. На железо спрос всё равно слабый, как ни улучшай производство, а вот на медь следует обратить главное внимание, доказывал Демидов.

Демидова тревожило также опасение, что Яковлев опередит его в производстве меди и медного купороса, а значит, может захватить рынки сбыта этих доходных товаров.

Черепанову было очень мало дела до соперничества Демидова с Яковлевым. Он сам считал необходимым развивать и улучшать медеплавильное производство, как и все иные отрасли отечественной металлургии. Что касается постройки купоросного завода, то Черепанов сообщил о невозможности выполнить это.

В налаживании медеплавильного производства Черепанову помогали штейгеры Евлампий Коряков и Фрол Монзин, занимавшиеся в заводской лаборатории определением проб медных руд.

Золотой промысел

Отец и сын Черепановы немало времени уделяли также развитию золотых и платиновых приисков. Демидов, весьма неохотно хваливший своих крепостных, вынужден был признать, что «ежели случится необходимость по золотым промыслам», то Черепанов «всех знающее».

Заводовладелец был особенно заинтересован в повышении добычи золота, и Черепанова часто отрывали от основной работы по механизации производства для командировки на промыслы.

Во время командировок на другие заводы Черепанов изучал и там постановку этого дела.

Черепановым по проекту Любимова была построена промывочная машина, которая должна была заменить существующие при золотых промыслах промывочные верстаки примитивной конструкции.

Машина промывала в день от 800 до 1000 пудов золотоносного песка. В то время как при прежнем способе промывки на ручных промывочных верстаках для этого требовалось 24 человека или больше, новая машина обслуживалась лишь семью рабочими и двумя лошадьми. К тому же промывка песков производилась с несравненно большей лёгкостью и чистотой.

Отец и сын Черепановы занимались также вопросами добычи платины. Когда М.Е. Черепанов был в 1827 г. в Петербурге, он изучал там наиболее передовые способы извлекать и обрабатывать платину в Горном корпусе.

Мирон Черепанов быстро освоил новейший в то время способ извлечения платины из руд посредством её растворения.

Таким образом, не было фактически ни одной отрасли заводского производства, в которой Черепановы не принимали бы решающего, «путеводительного», участия.

Высшая награда за труды — вольная

Хозяева решили дать старшему из механиков вольную, тем более что как раз в это время Е.А. Черепанов был представлен к награждению медалью.

В январе 1833 г. заводская контора просила хозяина предоставить механику отпускную «за отличные дарования и различные устройства разных при заводах машин». В марте Ефим Черепанов с женой получили вольные. Мирон и Аммос Черепановы с их семьями остались в прежнем положении. Зависимость Е.А. Черепанова от хозяев тоже почти не уменьшилась, хотя он и числился теперь в документах как «вольноотпущенный».

Тогда же Мирон Черепанов получил «ордер» Петербургской конторы на поездку в Петербург для изучения прокатных станов и других машин на столичных заводах.

В третий раз покидал молодой Черепанов Урал. В предыдущую поездку неотложные заводские дела заставили молодого механика сократить срок пребывания в столице. Теперь он оставлял на Выйском заводе ещё более важное и интересное начатое дело. Он давно уже работал над созданием паровой телеги. Мирону Ефимовичу. Черепанову предстояло стать пионером парового сухопутного транспорта в нашей стране.

Аммос Черепанов и технические учебные заведения

Следует отметить, что Черепановы играли важную роль в подготовке молодых специалистов из детей крепостных. Весной 1833 г. в помещении Выйского механического заведения была открыта Высшая заводская школа. В эту школу переводили учеников старшего класса Выйского училища, имевших способности к техническим наукам. Первыми преподавателями были Мирон Черепанов, начальник бронзерной мастерской Фёдор Звездин и Алексей Ерофеев. А.П. Ерофеев преподавал в школе горное искусство, Ф.Ф. Звездин — литейное дело, а М.Е. Черепанов — механику.

Преподавателем в Выйском училище с конца 1840 г. был Аммос Алексеевич Черепанов (1816-?, сын Алексея Алексеевича Черепанова (1786-1817), младшего брата Ефима Алексеевича), которое он в своё время окончил.

На заседании совета заводского управления от 20 ноября 1836 г. обсуждался вопрос об устройстве при Выйском заводе (точнее, при черепановском заведении) небольшой чертёжной, где бы Аммос Черепанов мог заниматься черчением планов с машин и выполнением различных рисунков, а также приучать к этому учеников Выйской школы. Решено было чертёжную оборудовать в корпусе Выйской конторы; комнату же, занимаемую возле столярной Черепановых бронзерной фабрикой Звездина, после перевода последней в другое отделение отдать Черепановым под столярную.

В это время А.А. Черепанов выполнял ответственные чертежи. Так, например, на упомянутом заседании совета 20 ноября шла речь о производстве опытов с промывочными машинами по проекту главного смотрителя приисков Гаврилы Белова и «чертежу А. Черепанова», построенными Беловым, чтобы уменьшить число людей, занятых ручной промывкой песков.

А.А. Черепанов самостоятельно (или с помощью старших Черепановых) разрабатывал оригинальные проекты очень сложных механизмов. Так, в начале 1837 г. им был представлен заводскому начальству проект оригинального универсального станка «токарного и вместе винторезного и сверлильного»

В начале 1837 г. управляющий Д.В. Белов зачитал на заседании совета «обзор» Выйского завода. В этом докладе Белов высказал мнение, что Черепановых следует загружать как можно больше, так как у них имеется «наилучший и многочисленный» штат рабочих. Не найдя к чему бы придраться в отношении технического устройства и производительности «механического заведения» и Выйского завода вообще, Белов стал обвинять Черепановых в небрежной расстановке оборудования и в отсутствии должной чистоты внутри помещений.

Осенью 1836 г были составлены дополнительные «особые правила» для всех заводских механиков, в первую очередь для Черепановых, а также для Ф.С. Козопасова, который к этому времени возглавлял новое механическое заведение при Нижне-Тагильгком заводе, устроенное по примеру черепановского.

Управление Демидовскими заводами

Постановления и предписания 1835—1837 гг., загружавшие механиков всё время «чем-либо другим» сверх основных важнейших дел, были главной причиной того, что третья паровая машина для Медного рудника, начатая ещё в 1834 г., и другие паровые двигатели, давно запроектированные Черепановыми, не вступили ещё в строй. Из-за этих же «ордеров» Черепановы не могли даже производить вовремя текущий ремонт своих действующих паровых машин.

Тогда Ефим Черепанов подал в отставку, ссылаясь на преклонный возраст и расстроенное здоровье. Заводская контора возбудила вопрос об увольнении Черепанова в отставку с пенсией.

Петербургская контора и Демидовы утвердили только прибавку жалованья Черепановым, но Ефима Черепанова с работы не отпустили.

В послужном списке за 1840 г. Е.А. Черепанов значится не пенсионером, а служащим, с пометкой в графе «О способностях к службе» — «Представляется к пенсии». Он и умер «выезжавши ещё накануне смерти по делам службы».

Обращаться в Петербургскую контору или к хозяевам было бесцельно. Павел Демидов постарался отгородиться от своих «подданных» бумажной стеной, которая сделалась ещё более непреодолимой после того, как в управлении заводами стал принимать участие Анатолий Демидов. В это время П.Н. Демидов серьёзно болел. Он умер весной 1840 г. за границей. Наследником его остался малолетний сын Павел, от имени которого действовали вдова Демидова Аврора (урожденная Шернваль) и опекуны.

А.Н. Демидов доверял только иностранцам. По его настоянию в Петербургской конторе главную роль стал играть Феликс Вейер, которому пока ещё помогали русские приказчики, вводившие Вейера в курс заводских дел. Петербургская контора завела бланки с французским штампом, причем Вейер стремился по возможности перевести всё делопроизводство на французский язык.

Так, инструкции конторы писались на французском языке и потом переводились на русский.

Петербургский управляющий П.Д. Данилов был переведён в Нижний Тагил, а Любимов получил отставку. В помощь П.Н. Данилову были назначены два управляющих — Д.В. Белов «по экономической части» и Ф.И. Швецов «по технической части». Это последнее назначение сыграло отчасти положительную роль в дальнейшей работе Черепановых.

А.Н. Демидов, проводивший все эти перемены, исходил вовсе не из того, что Швецов — талантливый специалист и сторонник новой техники. Заводовладелец ценил в Швецове главным образом умение составлять донесения на французском языке и, в случае надобности, занять беседой приезжего иностранца вроде Гумбольдта.

На вершине созданного хозяевами бюрократического здания образовался новый орган — «Парижский особый совет» из приближённых к Анатолию Демидову доверенных лиц французского происхождения с дипломами различных институтов (П.Ф. Лепле, О. Жонес и др.).

«Советники» непрерывно интриговали друг против друга, но это не мешало им совместно сочинять бесконечные бюрократические инструкции для Петербурга и Нижнего Тагила. Руководившие в то время Петербургской конторой Ф.А. Вейер и Ф.Я. Никерин с некоторым смущением и оговорками пересылали в Нижний Тагил парижские бюрократические измышления.

Использование тепла отходящих газов доменных печей

Молва о черепановских паровых машинах продолжала распространяться далеко за пределами Нижнего Тагила. Совладелец турчаниновских заводов Соломирский просил в 1833 г. о том, чтобы Черепановы построили для него паровую машину. Но управляющие отказали Соломирскому.

Третья машина для Медного рудника, которой предстояло обслуживать Павловскую шахту Медного рудника, была закончена Черепановыми в 1838 г. В этом механикам помог Швецов, который был очень заинтересован в применении на руднике паровых машин. В это время добыча медных руд под его руководством быстро возрастала. Медный рудник привлекал внимание русских и заграничных специалистов. Сохранилась очень любопытная книга посещений этого «рудника Нижне-Тагильских заводов» начиная с 1840 г. По записям имён видно, что рудник посещали инженеры, мастера, студенты высшей технической школы и другие приезжие не только со всех концов России, но и из-за рубежа.

Так, например, в отрывке из книги записей от начала 40-х годов наряду с именами видных механиков Павла Мокеева и Александра Ерофеева мы видим подписи гостей из Египта — Дашури-шерифа и Али- Мухаммеда.

Черепановы продолжали строить паровые машины.

В конце 30-х и в начале 40-х годов XIX в. ими был построен десяток двигателей мощностью от 4 до 10 л.с. Они применялись в Выйском механическом заведении, при медеплавильных печах, на золотых и платиновых приисках.

Котлы некоторых из черепановских машин обогревались отходящими (обычно теряющимися) газами металлургического производства.

В эти годы Швецов в сотрудничестве с Черепановыми и Мокеевым начал практическое использование тепла и горючих свойств отходящих газов печей доменного, железо- и медеплавильного производств, внеся тем самым ещё один ценный вклад в развитие отечественной техники.

Известно, что отходящие газы имеют высокую температуру и обладают свойством горючести. Учёные во многих странах давно уже занимались вопросом о возможности обогрева этими газами котлов паровых машин или других установок.

Одним из первых выдвинул эту идею известный французский металлург П. Бертье в 1814 г. Когда Швецов учился в Париже, Бертье был его учителем.

По возвращении в Россию Швецов, а затем Мокеев и Черепановы серьёзно занялись практической разработкой способов улавливания и использования тепла отходящих газов доменных печей, кричных горнов и т.д.

Опыты тагильских мастеров проводились одновременно с подобными же исследованиями во Франции, Англии и германских государствах.

Будучи управляющим по технической части, Швецов использовал своё влияние для распространения опытов по использованию «теряющегося жара», а также и на других заводах Нижне-Тагильской группы.

В одном из рапортов Швецов писал, что «заводоуправление надеется в непродолжительном времени водворить такую экономию в сгораемом материале, которая может сделать замечательный переворот в заводском производстве», и упоминал о черепановской паровой машине Выйского завода, «котёл коей нагревается терявшимся доселе жаром».

Ликвидация Выйского механического заведения

Мирон Черепанов ввёл в строй самую мощную из машин, построенных механиками, мощностью в 60 л.с., тоже низкого давления. Этот двигатель завершал результаты более чем двадцатипятилетней работы Черепановых по механизации заводского производства. Мирон и Аммос Черепановы стремились строить новые, более усовершенствованные, более мощные паровые машины. Но заводская администрация мешала им в этом.

Новый демидовский главноуполномоченный Кожуховский с самого начала относился к Швецову недоброжелательно. Их взгляды решительно расходились по основным вопросам ведения заводского хозяйства.

В 1848 г. Кожуховский разослал циркулярно по всем заводским конторам приказ, которым «Фотий Швецов за беспорядки по прежней должности и вообще за вредные для завода действия отрешён вовсе от службы у господ Демидовых». Швецов умер в 1855 г. в Томске в крайней нужде.

С уходом Швецова Мирон и Аммос Черепановы лишились всякой поддержки в заводоуправлении и были оставлены на произвол кожуховских и беловых.

К числу решений, принятых Кожуховским и его подручными после того, как они устранили Швецова, относится решение ликвидировать Выйское механическое заведение. Это намерение возникло у Кожуховского ещё в 1847 г., когда он лично был на заводах, причём, по всей видимости, было подсказано Кожуховскому Беловым.

Создание при Нижне-Тагильских заводах собственной машиностроительной базы, начатое Черепановым-старшим ещё за 30 лет до этого, являлось неотъемлемой частью черепановской программы технического усовершенствования заводского производства и транспорта.

Выйская фабрика работала недолго после смерти М.Е. Черепанова. В «Описании» 1855—1856 гг. говорится, что впоследствии оборудование Выйского заведения было перевезено на Нижне-Тагильский завод. В нижнем этаже механического корпуса Выйского завода осталась только пятнадцатисильная паровая машина, «служащая ныне для мехов, к ней пристроенных» (очевидно, при кузнечных горнах), и для мелких токарных станков, занятых на обточке деталей, необходимых самому Выйскому заводу, в верхнем же этаже разместилась столярная мастерская.

Итоги деятельности Черепановых

Творчество Черепановых явилось составной частью подготовлявшегося и начинавшегося переворота в промышленности и на транспорте. Стремление Черепановых и их многочисленных соратников совершенствовать заводскую и транспортную технику возникло на базе задач, поставленных объективным ходом развития материальной жизни общества.

Технико-экономическое развитие Урала как накануне, так и после реформы 1861 г. шло медленно. Однако некоторый шаг от мануфактурно-ремесленного к машинному фабрично-заводскому производству был уже сделан. Большое количество металлообрабатывающих станков и других машин нового типа, построенных в значительной мере в черепановском механическом заведении, вступило в строй и успешно работало. Усовершенствовались процессы выделки железа и выплавки меди, причём Черепановы внесли и здесь свою долю участия. Особенно значительны были успехи в деле применения паровых машин.

В 1820 г., когда на Нижне-Тагильских заводах ещё безраздельно господствовали водяные, конные и просто ручные двигатели, Е.А. Черепанов построил маленькую паровую машину «силою против двух человек». Тридцать лет спустя на демидовских заводах действовало около 25 паровых машин мощностью от 5 до 60 л.с., из них 16 — низкого, остальные — высокого (по тому времени) давления.

Одни из этих двигателей предназначались для откачки воды из шахт, другие для приведения в действие золотопромывальных машин, третьи для воздуходувок и вентиляционных устройств при медеплавильных печах, четвёртые — для токарных, сверлильных, строгальных и винторезных станков. Некоторые из двигателей были приобретены на стороне, некоторые построены Мокеевым или другими механиками, но в большинстве своём они были сооружены Черепановыми.

У Черепановых было немало преемников и продолжателей из числа рабочих, мастеров и инженеров уральских заводов.

В своём Выйском механическом заведении и на других заводах и приисках Черепановы подготовили квалифицированные кадры машиностроителей, доменщиков, кричных мастеров, медеплавильщиков, золотоискателей, гидротехников и других «умельцев».

Черепановы предстают перед нами не как изобретатели-одиночки, каким-то «чудом» построившие первую русскую «чугунку» и несколько паровых машин и оборвавшие на этом свою деятельность, а как руководители обширного «механического штата» девяти Нижне-Тагильских заводов, повседневно помогавшего Черепановым в их техническом творчестве.

Жизнь Черепановых проходила в постоянном общении с другими новаторами техники. Двадцатичетырехлетний Ефим Черепанов едет за тысячи километров с Урала на Карельский перешеек, потом много раз снова пересекает всю Европейскую Россию, направляясь в Нижний Новгород, в Москву, в Петербург. С ранних лет изъездили Россию Мирон и Аммос Черепановы. Не раз бывали Черепановы и за границей.

Следует поэтому считать лишённой всякого основания легенду о Черепановых, как об «уральских самоучках», кругозор которых ограничивался масштабами демидовских заводов. Черепановы стояли на вершине технического опыта своего времени, знали о достижениях лучших мастеров казённых и частных заводов Урала и Алтая, Выборга и Ярославля, Москвы и Петербурга и передавали свои собственные изобретения этим заводам. Они были также знакомы и с передовым зарубежным опытом.

Черепановы были носителями наиболее передовых тенденций в промышленном развитии первой половины XIX в., тенденций, непосредственно связанных с подготовкой и зачатками промышленного переворота в России, с необходимостью перехода от ремесленной и мануфактурной ступеней развития производства к механической (машинной) ступени.

Дальше в освоении новейших технических достижений того времени пошли лишь немногие из современников Черепановых и среди них Б.С. Якоби, предложивший применять для производственных и транспортных целей не силу пара, а силу электричества.

Литература:

В.С. Виргинский. Творцы новой техники в крепостной России.- М.: Государственное учебно-педагогическое издательство министерства просвещения РСФСР, 1962