Черепановы. Черепановы Ефрем (отец) и Мирон (сын) разрабатывали паровые машины, построили одну из первых железных дорог
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
Мирон Черепанов с малых лет перенимал от отца его искусство механика. Получив домашнее образование, он уже в 12 лет был взят на работу писцом в контору. А когда ему стало 17 лет, помогал отцу в постройке первого паровика. Позже сын станет плотинным Выйского завода. Демидову по душе пришлась высказанная Ефимом надежда, что со временем Мирон вообще сможет заменить его. В начале 1825 года заводчик решил отправить Черепанова в Швецию для изучения горных и металлургических производств и для «просмотрения машин». А Ефиму удалось добиться того, чтобы вместе с ним поехал за границу и Мирон.
В группе тагильских мастеров, отправившихся в Швецию, был и Козопасов. Он настаивал на откачке воды из шахт при помощи конных приводов, а также громоздких штанговых механизмов, действующих от водяного колеса. Эта техника хорошо была известна еще во времена Михаила Ломоносова. В Даннеморе уральские путешественники наблюдали в работе штанговую машину длиной около двух километров.
А внимание Черепанова привлекли опять же паровые машины. Потому и в своих отчетах о поездке он и Козопасов высказывались за совершенно противоположные способы откачки воды. В общем же шведская техника не произвела на Черепановых большого впечатления.
Заводское начальство не поддерживало Черепанова в его начинаниях. Как механик, он должен был ездить на рудники и на золотые прииски. И он просил Демидова освободить его от конторских дел. Пишет ему: «Больше разумею сделать что-нибудь своими руками да показать на деле мастерам и рабочим людям». Он вновь высказывается против штанговых машин и за постройку паровых.
И вот ответ: «Награждения, мною тебе делаемые, значительны, но усердие твое мало... То, что дошло до моего сведения нащет твоего нестарания по делам, вверенным тебе, считаю справедливым. Ты должен трудиться и стараться день и ночь...». И все же Демидов решает одновременно строить обе машины.
Черепановы пустили в ход свою паровую, в тридцать сил, машину в 1828 году. Откачивала она меньше воды, чем штанговая машина, к тому же нуждалась в дровах и казалась невыгодной. Но на штанговую машину при осеннем мелководье воды не хватало, она останавливалась, а паровая машина работала беспрерывно. Впредь решили, чтобы летом работала штанговая машина, а зимой -- паровая.
Черепановым указано было построить еще одну машину для откачки воды. И вот, пока строилась новая паровая машина для откачки воды, Мирон Черепанов начал обдумывать, как построить паровую телегу для перевозок медной руды с Выйского рудника до плавильного завода. О том, чтобы пустить паровую телегу по разбитой, ухабистой дороге, едва проходимой осенью и весной, негодной для колес зимою, нечего было и думать. Рельсового пути, или «колесопроводов», как говорили уральцы, на заводах Демидова не существовало, но проложить их между рудником и заводом не было большой трудностью, выемок, мостов, насыпей тут не требовалось.
В том, что «сухопутный пароход» должен ходить по колесопроводам, Мирон Черепанов не сомневался. Вопрос заключался в том, как уместить паровой котел с машиной на железной телеге, как облегчить вес всех частей, не снижая их прочности, как устроить перемену хода с прямого на обратный...
Вторую паровую машину для насосов мощностью в сорок лошадиных сил достроили в 1831 году. «Сия вновь построенная машина, -- говорилось в рапорте конторы Демидову, -- далеко превосходит первую, как чистотою отделки, а равно и механизмами, а потому контора обязанною себя почитает труды Ефима Черепанова и его сына поставить на вид и просить о вознаграждении их за устройство сей машины, дабы не ослабить их усердия на будущее время на пользы ваши».
В январе 1833 года заслуги Черепанова перед государством были отмечены высокой наградой. Предполагалось вначале дать золотую медаль, но таковыми отмечалось только купеческое сословие. А вскоре Ефим и его жена получили вольную, перестали считаться крепостными Демидовых.
Что касается Мирона Ефимовича, ближайшего помощника отца, то ему в знак благоволения хозяина было предписано: отправиться в Петербург на открывавшуюся там в 1833 году Всероссийскую промышленную выставку.
Осенью Мирон приехал домой и нашел, что у отца работа над пароходом значительно подвинулась: были готовы цилиндры, котел, жаровые трубки и многие мелкие детали. Мирон начал делать деревянные модели для отливки чугунных частей. В декабре и эти части были готовы. К новому году первый русский паровоз был собран, а с января 1834 года началось его опробование, первое робкое движение по колесопроводам, положенным возле механического заведения.
Опробование показало недостаточную паропроизводительность котла и несовершенство топки. На разогревание котла уходило слишком много времени. Мирон Ефимович предложил перестроить котел заново, придав ему устройство, отличное от котлов стационарных машин, которые они строили до сих пор.
Перестроенный котел разогрелся очень быстро, паропроизводительность его не оставляла желать лучшего, но при испытании предельной выносливости его, в апреле 1834 года, «оного парохода паровой котел лопнул», как было записано в протоколе испытаний. С гениальной проницательностью Мирон Черепанов пришел к выводу, что основной задачей конструктора является улучшение парообразования в котле, ибо пар составляет всю силу машины. Черепанов правильно рассчитал и то, что повысить парообразование можно прежде всего увеличением поверхности нагрева. Для этого он решил резко увеличить число трубок в котле, доведя его в конце концов до восьмидесяти, что вчетверо больше, чем у паровозов Стефенсона.
В августе 1834 года Черепановы пустили свой паровоз в ход на новой чугунной дороге протяжением в один километр. «В сентябрьский день 1834 года на Выйское поле шли люди к воротам завода и становились вдоль линии чугунных колесопроводов, лежавших на 400 сажен через Выйское поле.
Одновременно Черепановы строят второй паровоз, законченный в марте 1835 года. Он мог перевозить груз в 1000 пудов. В «Горном журнале» за 1835 год сообщалось: «Ныне... Черепановы устроили другой пароход большего размера: так что он может возить за собою до тысячи пудов тяжести... предположено ныне же продолжить чугунные колесопроводы... и употребите пароход для перевозки медных руд из рудника на завод». Он был вдвое мощнее первого и водил груженые тележки общим весом до шестнадцати тонн. К сожалению, описания этого второго паровоза не сохранилось, но по его мощности можно судить, что первый опыт был использован и изучен конструкторами весьма основательно и с большой пользой для дела.
Уже в 1842 году изнуренный непосильной работой, Ефим Алексеевич скончался. В течение семи лет после смерти отца продолжал трудиться на заводах Мирон Ефимович, проявляя свойственные ему энергию и настойчивость. В 1849 г. жизнь его оборвалась внезапно, в самом расцвете сил и таланта.
Работу по созданию паровых машин на заводах Тагильского округа продолжил Аммос Алексеевич Черепанов, племянник Ефима Алексеевича. Он сын младшего брата Ефима Черепанова - Алексея. Аммосу еще не исполнилось и года, когда неожиданно скончался его отец (1817 год). Историки предполагают, что Аммос воспитывался под влиянием Ефима и Мирона. Его приняли в 1825 году в Выйское заводское училище.
На страницах журнала регулярно публикуются материалы по истории развития отечественного железнодорожного транспорта и его техники. 175 лет назад на Нижнетагильском горном заводе раздался гудок первого в России паровоза, построенного знаменитыми уральскими умельцами-самородками механиками Ефимом Алексеевичем Черепановым и его сыном Мироном Ефимовичем. В связи с юбилеем первого отечественного паровоза в журнале публикуется статья о его создании и постройке первой в России паровой чугунной заводской дороги.
Паровоз, использующий в качестве энергетической установки паровую машину, долгое время был господствующим типом локомотивов и сыграл огромную роль в становлении железнодорожного сообщения. Лишь начиная с середины XX столетия паровые локомотивы вытеснили тепловозы и электровозы.
В России изобретение слова «паровоз» приписывается Н.И. Гречу, который в середине XIX века издавал газету «Северная пчела». До этого паровоз называли по-разному: «самокатная паровая машина», «паровая фура», «паровая телега», «пароходка», «паровой дилижанс» и даже «пароход». В первых отчетах строителя Царскосельской железной дороги Ф.А. Герстнера также употребляются названия «паровая машина», «паровой экипаж», «паровая карета». Но уже с 1837 г. Герстнер использует слово «паровоз».
Первые паровозы, нашедшие практическое применение на небольших линиях отдельных промышленных предприятий в Англии, были, как известно, построены английским инженером Георгом (Джорджем) Стефенсоном в период 1814-1828 гг. Пытались строить паровозы и до Стефенсона, но они имели крупные недостатки и не могли служить прототипами для создания работоспособных локомотивов. Например, в 1803 г. англичанин Ричард Тревитик построил одноцилиндровый паровоз с громоздкой зубчатой передачей; в 1811 г. англичанин Бленкинсоп, думая, что сцепления гладких колес с рельсами недостаточно для движения локомотива, построил паровоз, имевший зубчатое колесо, которое сцеплялось с рейкой, уложенной вдоль рельсового пути.
Модель паровоза Черепановых, хранящаяся в музее
железнодорожного транспорта в Санкт-Петербурге
В 1825 г. Георг Стефенсон на им же организованном в Дарлингтоне первом в мире паровозостроительном заводе построил паровоз «Локомошен» для сооруженной Стоктон-Дарлингтонской железной дороги протяженностью 40 км. Успешная работа этой первой в мире железной дороги общего пользования способствовала популяризации нового вида транспорта, последующему широкому строительству железных дорог, паровозостроительных заводов и самих паровозов. В 1829 г. Стефенсон построил знаменитый паровоз «Ракета», все основные элементы которого стали использоваться на других прототипах, в частности, коробчатая топка, котел с дымогарными трубами, устройства для создания искусственной тяги отработавшим паром и др. Георг Стефенсон, сыгравший большую роль в развитии паровозной техники и паровозостроения, на вопрос «Кто изобрел паровоз?» справедливо отвечал: «Паровоз есть изобретение не одного человека, а целого поколения инженеров и механиков».
Спустя пять лет после постройки «Ракеты», в 1834 г., на Выйском заводе, который входил в состав Нижнетагильских заводов Демидова, русский механик Мирон Ефимович Черепанов с помощью своего отца Ефима Алексеевича построили целиком из отечественных материалов первый в России паровоз. В обиходе тогда еще не существовало этого слова, и локомотив назвали «сухопутным пароходом». Сегодня модель первого русского паровоза типа 1-1-0, построенного Черепановыми, хранится в Центральном музее железнодорожного транспорта в Санкт-Петербурге.
Чертеж второго паровоза Черепановых
«При первом приступе к исполнению сего предприятия, - сообщалось в пятом номере «Горного журнала» за 1835 г. об этом паровозе, - встречены были Черепановыми следующие затруднения. Во-первых, печь, ими избранная, не давала довольно жара, так что котел долго нагревался, и паров оказывалось недостаточно, и, во-вторых, они были озабочены приисканием удобного механизма для соделания парохода способным ходить взад и вперед без поворачивания, как то делают обыкновенные повозки. При необычайной сметливости Черепановых и при данных им способах, они однако же скоро достигли цепи своей; сухопутный пароход, ими устроенный, ходит ныне в обе стороны по нарочно приготовленным на длине 400 сажень (853,5 м) чугунным колесопроводам. Пароход их неоднократно был в действии и показал на деле, что может возить более 200 пудов (3,3 т) тяжести (руды) со скоростью от 12 до 15 верст в час (13-16 км/ч). Самый пароход состоит из цилиндрического котла длиною 51/2 футов (1676 мм), диаметром 3 фута (914 мм) и из двух паровых лежачих цилиндров длиной 9 дюймов (229 мм), в диаметре 7 дюймов (178 мм).
Создатели первого русского паровоза уральские мастера Ефим Алексеевич Черепанов
и его сын Мирон Ефимович Черепанов
После первых опытов для усиления жара прибавлено в котел некоторое число парообразовательных медных трубок, и теперь имеется оных до 80. Обратное движение машины, без поворота, производится ныне переменою впуска паров в другую сторону, действием эксцентрического колеса, приводящего в движение паровые золотники. Запас горючего материала, состоящего из древесного угля и потребной на действие воды, следует за пароходом в особом фургоне, за которым далее прикреплена приличная повозка для всякой поклажи или для пассажиров в числе 40 человек.
Упоминаемые чугунные колесопроводы, по которым ходил пароход, собраны в Нижнетагильском заводе для опыта; они назначены для употребления при перевозке руд, куда и будут перенесены в непродолжительном времени. По испытании сего парохода Черепановы приступили к устроению другого подобного парохода, несколько более прежнего. Оный находится уже в сборке, и есть надежда, что можно будет приступить к испытанию его в скором времени».
Первый паровоз имел массу в рабочем состоянии 2,4 т. Его опытные поездки начались в августе 1834 г. Изготовление второго паровоза закончили в марте 1835 г.
У него были несколько увеличены размеры котла - длина до 6 футов (1829 мм), диаметр до 3 футов и 4 дюймов (1016 мм) и цилиндров - ход поршня до 10 дюймов (254 мм) и диаметр до 7,5 дюйма (190,5 мм). Это позволило поднять мощность с 30 до 40 л. с. Из выполненного с натуры племянником Ефима Черепанова Аммосом чертежа паровоза следует, что у второго паровоза бегунковая колесная пара имела диаметр колес меньше, чем движущая.
Постройка первой русской Нижнетагильской железной дороги (с картины худ. Владимирова)
Второй паровоз мог перевозить грузы уже массой 1000 пудов (16,4 т) со скоростью до 16 км/ч. Путь, на котором испытывались паровозы Черепановых, имел ширину колеи 2 аршина и 5 вершков (1645 мм). А в 1836 г. под их руководством построили чугунную дорогу от Выйского завода до Медного рудника протяженностью в 3 версты. Механики при этом самостоятельно решили целый ряд конструктивных и технических проблем: создали у локомотива многотрубчатый котел, парораспределение и реверс хода, проложили более удобную и экономичную широкую колею.
Изобретатели-самоучки крепостные Ефим Алексеевич Черепанов и его сын Мирон происходили из приписных крестьян Выйского завода. Ефим Алексеевич, будучи плотинным мастером, в 1820 г. своим «искусством и усердием» построил первую паровую машину, приводившую в движение токарный станок и заменившую труд двух человек. Среди почти 25 устройств, сконструированных позднее уральским умельцем с помощью сына, были рукоподъемные, водоотливные, винторезные, строгальные и золотопромывочные машины мощностью от 5 до 60 л.с. По словам самих Черепановых, они всю жизнь старались «неослабно заводить машины для пользы заводов и облегчения сил трудившихся». Отец и сын были хорошо знакомы с различными техническими новшествами, внедрявшимися в то время на крупных предприятиях России, Англии и Швеции.
Между тем начальство Нижнетагильского завода, да и сам заводчик Н. Демидов весьма скептически относились к постройке паровиков. Их гораздо больше беспокоило, почему за границей начал падать спрос на уральское железо. Но никто из них не хотел признавать, что все дело в техническом отставании отечественных заводов, неспособных добиваться высокого качества металла.
Чтобы установить истину, Демидов отправил старшего Черепанова в Англию, поскольку считал его толковым и технически грамотным специалистом. Однако, как и следовало ожидать, англичане не очень приветливо встретили русского механика, ведь они не были заинтересованы в передаче конкурентам своего опыта и секретов производства металла. Более того, в Англии гостя признали шпионом и перестали пускать на многие заводы. Судя по сохранившимся письмам, Ефиму удалось лишь внешне обозреть чудеса заморской техники, так как к чертежам и документам его не допустили. Тем не менее, со своей главной задачей он справился. Черепанов лишний раз убедился, что для повышения качества выпускаемого на Урале металла необходимо механизировать труд рабочих. А главное - в Англии он впервые увидел в действии рельсовую дорогу с паровой тягой, соединявшую угольные копи Мидлтона с Лидсом.
В 1825 г. Демидов отправил уже обоих Черепановых в Швецию для изучения горных и металлургических производств, а также «для просмотрения машин». В 1833 г. Мирон Черепанов побывал в Англии, где интересовался работой рельсового транспорта.
Вершиной творчества Черепановых стало создание ими в 1834 г. первого русского паровоза. Вот свидетельство очевидца первого рейса паровоза Черепановых: «В тот день на Выйское поле шли люди и становились вдоль линии чугунных колесопроводов. Тяжелые заводские ворота открылись, и вскоре появился сухопутный пароход - машина невиданная, ни на что не похожая, с высокой дымящейся трубой, сверкающей начищенными бронзовыми частями. На площадке у рукояток стоял Мирон Черепанов.
Пыхтя паром, мелькая спицами колес, пароход покатил мимо молчаливой толпы. Затем Мирон повернул какую-то рукоятку, клуб пара вылетел из трубы, и машина ускорила ход. Машинист довел паровоз до тупика и дал задний ход. Обратно машина шла очень быстро. Следующий рейс пароход сделал с прицепной повозкой пудов на 200 груза. А позже в повозку забралось десятка два-три людей, пожелавших стать первыми пассажирами».
За конструирование и постройку различных машин Ефим Алексеевич в 1833 г. был награжден серебряной медалью на Анненской ленте. Он и его жена получили вольную. Его сын Мирон стал вольным через три года. Остальные члены семьи оставались крепостными. Тяжело восприняли Черепановы известие о строительстве в 1837 г. под Петербургом первой в стране железной дороги до Павловска (27,5 км) иностранными специалистами и о закупке для нее паровозов в Англии и Бельгии. Нижнетагильская железная дорога работала тогда уже целых два года. В 1837 г. Черепановы строят модель паровоза для промышленной выставки в Петербурге. Однако созданная ими «пароходка» никого не заинтересовала. Ефим Алексеевич скончался в 1842 г. После смерти отца Мирон Ефимович продолжал трудиться на заводах, но в 1849 г. его жизнь внезапно оборвалась.
К сожалению, в отличие от стационарных паровых двигателей, востребованных в то время российской промышленностью, первой русской железной дороге Черепановых не было уделено того внимания, которого она заслуживала. Разысканные ныне чертежи и документы, характеризующие деятельность Черепановых, свидетельствуют, что это были истинные новаторы и высокоодаренные мастера техники. Они создали не только Нижнетагильскую железную дорогу и ее подвижной состав, но и сконструировали много паровых машин, металлообрабатывающих станков, построили паровую турбину.
Несмотря на вполне удачные конструкции, паровозы Черепановых не получили распространения. Одной из причин считается противодействие со стороны подрядчиков конного извоза, не желавших терять свои доходы. Но кроме этого имелись и некоторые объективные причины.
В качестве топлива в паровозах Черепановых использовались дрова. Паровоз потреблял их в таком количестве, что очень скоро встала проблема с подвозом их. Весь лес в окрестностях железной дороги был вырублен, и дрова приходилось возить издалека. Это тоже сильно повлияло на судьбу паровоза. К примеру, первые паровозы Стефенсона работали на перевозке угля из угольных шахт, который и использовали в качестве топлива.
В краеведческом музее в Нижнем Тагиле хранится рисунок первого в России паровоза, сконструированного Черепановыми. Коллектив Нижнетагильского завода имени Куйбышева построил по нему действующую модель. Теперь копия черепановского паровоза и трех вагонов выставлены для обозрения около Высокогорского рудника. В год 170-летия первого российского паровоза на родине «пароходного дилижанса» в Нижнем Тагиле открылся музей его создателей - отца и сына Черепановых. Инженеры Уралвагонзавода, изготовившие макет черепановского механизма, смогли повторить его лишь на треть, так как большинство описаний и чертежей безвозвратно утеряны. Сохранился всего один рисунок, остальное пришлось домысливать. Особенно тяжело было решить, как сшивать корпус. Ведь все известные локомотивы изготовлены с помощью сварки, но тогда ее не было. Решили склепать «пароход».
В первой половине XIX века паровозы в Россию в основном ввозились из-за рубежа. Cерийное их производство было налажено только в 1870-е годы, а до этого производилось небольшое количество локомотивов иностранной разработки. Со временем Россия стала второй страной в мире (после Англии), где строились свои паровозы. По времени введения железных дорог с паровой тягой Россия занимала четвертое место - после Англии, США и Франции. Эра паровозов продолжалась до 1950-х годов, когда их производство было полностью свернуто.
Подпишитесь на нас
Русский изобретатель и промышленный инженер.
Ефи́м Алексе́евич (1774-1842) и Миро́н Ефи́мович (1803-1849) Черепа́новы, русские изобретатели и промышленные инженеры, отец и сын. Они были из крепостных Демидовых - знаменитой семьи владельцев заводов.
С 1822 вплоть до своей смерти, Ефим был главным механиком всех заводов в Нижнем Тагиле. Сын Мирон был его учеником и в 1819 году был назначен его заместителем и, в конечном счете, заменил отца после его смерти.
Черепановы значительно улучшили механизмы, использовавшиеся в металлургии, добыче золота, железа и меди, а также лесопилки и мукомольные мельницы. Однако наиболее интересным аспектом работы Черепановых являются паровые машины, которые они упорно пытались внедрить в промышленное производство. Начиная с 1820 года, Черепановы построили около 20 паровых машин мощностью от 2 до 60 л.с. В 1833 году Мирон Черепанов был командирован в Англию, где изучал устройство железных дорог. По возвращении, в 1833-1834 они создали первый в России паровоз, а затем в 1835 - второй, более мощный. Они также построили чугунные железные дороги от одной из своих фабрик на медный рудник. За строительство железной дороги длиной 854 м. Мирон Черепанов получил вольную (Ефим получил ее несколько раньше, также за строительство паровых машин). Несмотря на успешное выполнение проекта, и их локомотивы, изобретение Черепановых не нашло поддержки за пределами завода, и впоследствии, их паровые локомотивы были заменены конной тягой.
Не следует считать, что построенные Черепановыми паровые машины не нашли применения из-за косности администрации заводов. Дело было совершенно в другом. Как ни удивительно - в экологии. Единственным источником энергии в тех краях была древесина. Вырубка лесов дошла до немыслимых пределов. Лес приходилось возить на огромные по тем временам расстояния. Использовать паровые машины в таких условиях было просто нереально. Нужно было время, чтобы одновременно сложилась целая структура: угольные карьеры, железные дороги к ним, угольные паровые машины (паровозы) для транспортировки угля к угольным паровым машинам - двигателям заводов.
Уральские механики отец и сын Черепановы были выдающимися изобретателями и первооткрывателями. Они построили первую в России железную дорогу с паровой тягой, создали первый русский паровоз, двигатели для рудников и заводов, изобрели и построили много металлообрабатывающих станков и других машин. Черепановы происходили из крепостных крестьян, приписанных Выйскому заводу Демидовых на Урале. Дед и отец Ефима Черепанова всю жизнь занимались так называемыми «непременными работами»: валили лес, рубили дрова и возили их на завод.
Но Ефим Черепанов, родившийся в 1774 г., с детства полюбил столярное и слесарное мастерство, процветавшее в заводском посёлке, где многие жители занимались металлообрабатывающими промыслами. В одном из послужных списков Ефима Черепанова указано, что он обучался «при доме».
Но установить, кто конкретно обучал мальчика и поддерживал его страсть к изобретательству, не удалось. Совсем ещё молодым человеком Ефим Черепанов был принят на Выйский завод в качестве «мехового мастера» и довольно скоро стал признанным специалистом по воздуходувным устройствам, которые играли тогда важнейшую роль в металлургии. Ефим Черепанов изучал и другие машины и механизмы, которые применялись в железо- делательном и медеплавильном производстве, и стремился их всячески усовершенствовать. Поэтому многие владельцы заводов привлекали его к решению наиболее сложных задач, связанных с организацией горно-металлургической промышленности, и он всегда быстро и искусно справлялся с порученным делом. Посланный в числе шести искусных мастеров на Линдоловский железоделательный завод в конце 90-х годов, он работал столь успешно, что был оставлен там ещё с одним мастером на год против условленного срока.
Мастеров отпустили с завода лишь по настоятельному требованию Демидова. В 1812 г. Ефим Черепанов отлично решил задачу по устройству прокатных станов на казённом Нижне-Туринском заводе. Но известность крепостного мастера-самоучки не облегчила тяжёлых условий его жизни. Долгие годы за свою работу он получал ничтожную заработную плату, которая не обеспечивала хотя бы сносное существование его семьи. Ефим Черепанов женился в 1801 г. Через два года, в 1803 г., у него родился сын Мирон, который стал его верным учеником и продолжателем его дел.
В 1807 г. талантливый механик был переведён на должность «плотинного» - отвечающего за устройство и эксплуатацию гидротехнических сооружений и водяных двигателей, вначале на Выйском, а затем и на всех девяти Нижнетагильских; заводах Демидовых. В обязанности Е. А. Черепанова также вменялось решение различных технико-экономических вопросов, связанных с деятельностью заводов. За эту сложную работу он получал долгое время лишь 50 рублей ассигнациями в год.
Через 8 лет заработки его доходили примерно до 8 рублей с небольшим в месяц.рублей. В «Горном журнале» за июнь 1835 г. отмечалось, что он «удовлетворяет своему назначению, почему и предложено ныне же продолжать чугунные колесопроводы… до самого медного рудника и употреблять пароход для перевозки медных руд из рудника на завод». Дорога Нижнетагильских заводов, протяжённостью до трёх километров, была построена довольно быстро. Это уже была не экспериментальная железная дорога, а дорога, выполнявшая существенные производственные задачи. Она возникла ранее Царскосельской, о которой позже писали как о первой железной дороге в России. И хотя это была рудовозная дорога и линия частного пользования, изобретатели Черепановы имели такой технический опыт, который мог быть широко использован. Однако они не добились никакой поддержки в этом направлении от своих хозяев и заводской администрации, несмотря на все усилия. Благодаря Е. А. и М. Е. Черепановым Россия стала второй страной в мире после Англии, где создавались собственные паровозы. По времени введения железных дорог с паровой тягой наша страна занимает четвёртое место после Англии, США и Франции.
Талантливые уральские механики, несмотря на занятость, уделяли большое внимание подготовке молодых специалистов из детей крепостных. Механическое заведение, устроенное на Выйском заводе, стало передовым техническим центром всей Нижнетагильской группы демидовских заводов. Весной 1833 г. в помещении Выйского механического заведения была открыта Высшая заводская школа. Туда переводили учеников старшего класса Выйского училища, проявивших любовь к техническим наукам. М. Е. Черепанов преподавал там механику.
Аммос Черепанов обучал мальчиков Выйской школы черчению. К этому времени самый молодой из мастеров Черепановых Аммос не мог повседневно, как прежде, сотрудничать со своими старшими родственниками и наставниками. Он был переведён в другое место, где выполнял ответственные чертежи и разрабатывал оригинальные проекты сложных механизмов. Однако труды Е. А. и М. Е. Черепановых не получили ни признания, ни должного развития. Краткие публикации в 1835 г. в «Горном журнале» и в «Коммерческой газете» были мало кем замечены. Только в 1902 г. появилось в «Горном журнале» ещё одно краткое сообщение о паровозе Черепановых.
О замечательном начинании Черепановых забыли надолго и основательно. В 1837 г. в печати появилось много статей об окончании строительства Царскосельской железной дороги, но имя Черепановых даже не было названо. Больше всего и прежде всего в этом замалчивании дела Черепановых повинны их хозяева Демидовы, любившие выступать в роли меценатов, учреждать премии за научные работы и т. д. Склонностью к собственному возвеличиванию и позе особенно отличались Павел и Анатолий Демидовы, сыновья Николая Никитича, умершего в 1828 г.
Именно в те годы, когда хозяевами Нижнетагильских заводов были Павел и Анатолий, совершены были самые замечательные из дел Черепановых. Однако ни Павел, ни Анатолий Демидовы даже не попытались отдать должное трудам своих «домашних механиков». В конце 1836 г. были составлены дополнительные «особые правила» для всех заводских механиков, по которым загруженность Черепановых чрезвычайно возросла. Они не могли даже вовремя производить текущий ремонт действующих паровых машин. Но именно в этот напряжённый период Черепановы построили на Выйском медеплавильном заводе 10-сильную паровую машину необычного типа.
Котёл этой машины обогревался отходящими горячими газами медеплавильных печей. В официальном отчёте сообщалось, что эта машина работала на горючих газах четырёх медеплавильных печей, и только для «воспаления газов употребляется самая малая часть дров, не более 40 сажен в год». Но многие проекты нижнетагильских изобретателей не могли быть реализованы. Ввиду преклонного возраста и расстроенного здоровья Е. А. Черепанов подал в отставку. Но его с работы не отпустили.
И в «черновом послужном списке» за 1840 г. Е. А. Черепанов всё ещё значится служащим. Пренебрежительное отношение «господ владельцев» к творчеству замечательных изобретателей сказалось и при отборе экспонатов для промышленной выставки в Петербурге. Черепановым «поручили сделать для выставки в небольшом виде паровоз». Дело, однако, кончилось тем, что в ящиках, отправленных на выставку 1839 г., место модели первого русского паровоза заняли, согласно «росписей», «чугунная кобыла и чугунный жеребец». Демидовы и их приказчики остались верны себе и при посылке самых различных вещей на выставку «образцов изделий фабричной, заводской, ремесленной и всякого рода произведений местной промышленности», которая открылась в 1873 г., в число экспонатов попали подсвечники, листовое железо, гвозди из штыковой меди, тальк, посуда, малахит и даже чугунные бюсты владельцев заводов, лисьи капканы и «раритеты из царства ископаемых» во главе с «зубом мамонта».
Не нашлось места только для чудесных творений Ефима и Мирона Черепановых. 27 июня 1842 г. Ефим Алексеевич Черепанов скончался. Он и умер, «выезжавши ещё накануне смерти по делам службы». Мирон Ефимович Черепанов ненадолго пережил своего отца: он умер 17 октября 1849 г. Огромное, многогранное творческое наследие Черепановых, их вклад в развитие горного дела, металлургии, гидротехники, теплотехники, машиностроения, сухопутного и водного транспорта навсегда вошли в российской техники.
