Простые русские люди — отец и сын: Ефим Алексеевич и Мирон Ефимович Черепановы — были строителями первой в России железной дороги с паровой тягой, творцами первых русских паровозов и строителями паровых машин для рудников и заводов. Черепановы изобрели и построили много металлообрабатывающих станков и других машин.
Отец и сын Черепановы — жители Урала. Здесь они трудились и творили, здесь и закончили свой жизненный путь. Черепановы были крепостными людьми известных богачей Демидовых. Ефим Алексеевич Черепанов получил вольную лишь в 1833 году, когда ему было около 35 лет. Мирон получил официальное освобождение от крепостной зависимости в 1836 году. Тем не менее Главная заводская контора Демидовых предписала принять особые меры, чтобы Черепановы, получив вольные, не могли никуда уйти. С этой целью заводская контора взяла у Черепановых особое «обязательство на службу господам — доверителям», т. е. Демидовым, доверившим конторе управление Нижнетагильскими заводами.
Демидовы привязывали Черепановых к своим заводам, кроме того, постоянными денежными наградами, ценными подарками. Особенно много было наград при жизни Николая Никитича Демидова, последнего в роде Демидовых, понимавшего нужды заводского хозяйства и под конец жизни умело руководившего заводами, так что они приносили неуклонно возрастающие доходы.
Странствуя по Западной Европе, Н. Н. Демидов обратил внимание на то, какое значение для заводов имеют паровые машины. Однако понял это Демидов много позднее, чем другие уральские заводчики.
Первая из известных паровых машин на Урале была установлена на Гумешевском руднике Турчанинова еще в 1799 году. Вслед за тем появились паровые машины на Юговском, Златоустовском и Верхне — Исетском заводах. На демидовских заводах первая паровая машина начала работать в 1824 году.
С задачей установки такой машины отлично справился плотинный мастер Ефим Алексеевич Черепанов, израсходовав на строительство «кошт самой незначущий». Машина была небольшая: «силою против четырех лошадей». Она приводила в действие мельницу, перерабатывавшую в сутки до 90 пудов зерна. В честь ее строителя на серебряной вазе, украшенной затейливым орнаментом и турмалинами, была выгравирована надпись:
«ЕФИМУ АЛЕКСЕЕВИЧУ ЧЕРЕПАНОВУ
Устроение первой паровой машины на рудниках и заводах Нижне — Тагильских 1824 года».
Черепановым, и отцу и сыну, удалось побывать в Петербурге и за границей, в Швеции. Здесь они могли познакомиться с передовой техникой того времени.
По возвращении из Швеции в Нижний Тагил Черепановы приступили к сооружению паровой машины для Медного рудника, который составлял тогда одно из главных богатств Демидовых. Медный рудник давал свыше 40 тысяч пудов меди в год. Но добыче меди мешала вода, затапливавшая рудник. Вот почему на сооружение водоотливных машин были отпущены большие средства. Черепановы соорудили на Медном руднике тридцатисильную паровую машину, а вслед за ней вторую и третью паровые машины, еще более совершенные и мощные. Мирон Ефимович побывал и в Англии, где он изучал «выделку полосного железа посредством катальных валов, томление и плавку стали на тамошний манер». Познакомился он в Англии и с устройством различных паровых машин, осматривал пароходы и паровозы.
Простые русские люди, плотинный мастер и его сын, стали специалистами, владеющими богатейшим техническим опытом. Механическое заведение Черепановых, устроенное на Выйском заводе, в нескольких километрах от Нижнего Тагила, стало передовым центром русской технической мысли.
Механическое заведение Черепановых обслуживало всю нижнетагильскую группу демидовских заводов, в состав которой входили Нижнетагильский, Выйский, Нижне — Лайский, Верхне — Лайский, Черноисточинский, Висимо — Шайтанский. Нижне — Салдинский, Верхне-Салдинский и Висимо — Уткинский заводы.
Доменные печи, десятки железоделательных горнов, батареи медеплавильных печей, золотые и платиновые прииски, железные и медные рудники требовали очень много механизмов. Руководство всеми работами по сооружению и использованию заводских механических установок, а в значительной части и самое сооружение таковых, было возложено на Черепановых. Им приходилось разрабатывать проекты, строить и устанавливать разнообразные воздуходувные установки, кричные молоты, прокатные станы, лесопильные мельницы и много других механических установок. Черепановы обязаны были наблюдать за состоянием заводских и других плотин. Черепановы, кроме того, сооружали паровые машины для заводских нужд. Строили они паровые машины, критически учитывая русский и зарубежный опыт, постоянно стремясь к улучшению создаваемых ими машин.
Черепановы были крупнейшими русскими пионерами в машиностроении. Они создали не только много различных машин для заводов и приисков, но, что еще более важно, построили множество оригинальных машин для производства машин.
Черепановы создали замечательные станки: токарные, винторезные, строгальные, сверлильные. Ими были разработаны проекты и построены машины для производства гвоздей, штамповальные установки и многое иное.
Наиболее славным делом Черепановых было создание ими первого русского паровоза и первой русской железной дороги с паровой тягой.
Первый паровоз в России, созданный Черепановыми, был пущен в августе 1834 года.
Паровоз (современники называли его пароходом) Черепановых ходил по «колесопроводам» (рельсам), имевшим общее протяжение около 800 метров. Он перевозил около трех с половиною тонн со скоростью до 15 километров в час. В 1835 году об этом паровозе писали: «Самый пароход состоит из цилиндрического котла длиною 5 1/2 футов, диаметром 3 футов и из двух паровых лежачих цилиндров длиною 9 дюймов, в диаметре 7 дюймов. После первых опытов, для усиления жара, прибавлено в котел некоторое число парообразовательных медных трубок и теперь имеется оных до 80. Обратное движение ма — шины, 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».
Успешно соорудив свой первый паровоз, Черепановы немедленно приступили к постройке второго, более мощного. Уже к марту 1835 года второй паровоз Черепановых, значительно большей мощности, чем первый, был построен. Он мог перевозить до 17 тонн.
Труд Черепановых по созданию паровозов увенчался полным успехом. Об этом говорят документы, сообщающие об успешном действии «сухопутных пароходов» через несколько лет после их сооружения.
Благодаря Черепановым Россия стала в ряд с такими странами, как Англия, США и Франция. Однако изобретения Черепановых не получили ни заслуженной популярности, ни должного развития. Прошли мало кем замеченными краткие сообщения, опубликованные в 1835 году в «Горном журнале» и в «Коммерческой газете». Только в 1902 году появилось в «Горном журнале» еще одно краткое сообщение о паровозе Черепановых.
О замечательном начинании Черепановых забыли надолго и основательно. В 1837 году в печати появилось много сообщений, связанных с окончанием работы по сооружению Царскосельской железной дороги, но имя Черепановых даже не было названо.
В 1837 году в Нижнем Тагиле производился отбор экспонатов «на учреждаемую в Пермской губернии выставку образцов изделий фабричной, заводской, ремесленной и всякого рода произведений местной промышленности». В число экспонатов были включены самые различные вещи: от чугунных бюстов заводовладельцев, подсвечников, листового железа, гвоздей, штыковой меди, талька, посуды, малахита — до лисьего капкана и «раритетов из царства ископаемых» во главе с «зубом мамонта». Не нашлось места только для чудесных творений Черепановых.
В 1838 году на Нижнетагильских заводах было получено предписание подобрать для промышленной выставки в Петербурге то, что может прославить заводы Демидовых. На этот раз Черепановым повезло: «им поручили сделать для выставки в небольшом виде паровоз». Дело, однако, окончилось тем, что в ящиках, отправляемых на питерскую выставку 1839 году, место модели первого русского паровоза заняли, согласно «росписей», «чугунная кобыла» и «чугунный жеребец».
Однако русская наука и техника не забыли имен отца и сына Черепановых. Строители первого русского паровоза и первой русской железной дороги с паровой тягой заняли почетное место в ряду новаторов техники.
Основные события жизни
1824 г. — На демидовских заводах начала работать первая паровая машина, изготовленная Черепановыми.
1833 г. — Е. А. Черепанов получил вольную.
1834 г. — Пущен первый паровоз в России, созданный Черепановыми.
1835 г. — Построен второй паровоз Черепановых.
1836 г. — Мирон Черепанов получил официальное освобождение от крепостной зависимости.
Борис Семенович Якоби (1801–1874)
Все великие научные открытия рано или поздно сопровождаются грандиозными сдвигами в области техники и ведут к созданию новых ее отраслей. Но случаи, когда гениальные ученые сами доводят результаты своих трудов вплоть до их технических применений, а тем более осуществляют эти применения на практике, чрезвычайно редки. Эта часть работы, не менее полезная для блага человечества и не менее трудная, достается на долю других деятелей, именами которых человечество также гордится.
К числу таких деятелей относится и русский ученый, академик Борис Семенович Якоби. Его труды легли в основу современной теории электромагнитных машин. Им открыта новая область техники — гальванотехника.
Б. С. Якоби родился 9 сентября 1801 года. Образование он получил в Геттингенском университете по специальности архитектора. В 1835 году он стал профессором гражданской архитектуры в Дерптском университете. Однако в Дерпте Б. С. Якоби пробыл недолго. Его труды в области «чистой и прикладной электрологии» нашли отклик в Петербурге в Академии наук, и в 1837 году Б. С. Якоби был командирован туда на «неопределенное время». Исходя из законов и представлений Ампера и Фарадея, дополненных собственными исследованиями, проведенными им в конце 30–х годов XIX века совместно с академиком Э. X. Ленцем, Б. С. Якоби в 1839 году построил первый магнитоэлектрический двигатель, приводящий в движение на реке Неве против ее течения лодку с четырнадцатью пассажирами, и тем доказал возможность практического осуществления и использования электродвигателей с непрерывным вращательным движением. На основе этих опытов, а также своих более ранних изысканий в области «приложения электромагнетизма к движению машин» Б. С. Якоби создал теорию электромагнитных машин.
Еще более тесно связано имя Б. С. Якоби с практическими применениями электролиза, законы которого были установлены великим английским ученым Фарадеем.
При прохождении электрического тока через растворы кислот или солей составные части этих химически сложных тел выделяются на электродах — проводниках, подводящих электрический ток к данному раствору. Здесь эти части либо реагируют с растворителем (водой) или с веществом электрода, либо оседают на электроде в виде сплошного слоя. Последнее имеет место при выделении большинства металлов на катоде — электроде, соединенном с отрицательным полюсом источника электрического тока.
Для приведения в движение электромагнитных машин Б. С. Якоби нуждался в источниках электрического тока и подверг тщательному изучению ряд гальванических элементов. Работая с элементом, в котором на электроде оседала медь, он обратил внимание на то, что это оседание происходило ровным слоем, который затем можно было целиком оторвать от электрода. Форма поверхности полученного таким способом медного листочка полностью и в точности воспроизводила все неровности и особенности поверхности электрода. Однажды Б. С. Якоби применил в качестве электрода медную дощечку, на которой было выгравировано его имя, и увидел, что отодранный от электрода листочек представляет собой негативный отпечаток дощечки с надписью. Б. С. Якоби тотчас же понял большое техническое значение этого факта и уже сознательно очень удачно снял копию с медного пятака. Б. С. Якоби назвал этот прием «гальванопластикой» и стал усердно пропагандировать его распространение и применение на практике. В 1838 году им была представлена в Академию наук докладная записка об этом открытии, а в 1840 году вышло написанное им руководство по гальванопластике.
Б. С. Якоби является изобретателем гальванотехники в целом, родоначальником современной электрохимии. Благодаря энергии Б. С. Якоби гальванопластика быстро получила в России первое практически важное применение для изготовления точных и во всем сходных между собой клише для печатания государственных бумаг, в том числе денежных знаков, чего нельзя было достигнуть простой гравировкой клише.
Всю свою долгую жизнь и все свои силы Б. С. Якоби посвятил служению России и ее промышленному развитию. Он отлично понимал значение открытия гальванопластики и до конца жизни, несмотря на все затруднения, боролся за внедрение гальванопластики в русскую промышленность. Б. С. Якоби соблазняли тем, что в другой стране он мог бы лучше устроить свое личное положение, воспользовавшись правами изобретателя. Но он считал, что гальванопластика принадлежит исключительно России. Здесь «она открыта и здесь развивалась».
Отличительной чертой Б. С. Якоби была его исключительная скромность. Он никогда не подчеркивал и не афишировал своих многолетних трудов, имеющих огромное научное и практическое значение.
Хотя Б. С. Якоби занимал видное служебное положение и получил за изобретение гальванопластики в 1840 году Демидовскую премию в 25000 рублей, а в 1867 году на Парижской выставке — большую золотую медаль и премию, ему не удалось скопить за время своей долгой жизни никаких средств. Умирая, этот крупнейший изобретатель был вынужден обратиться к правительству с просьбой не оставить в нужде его семью.
И все же Б. С. Якоби по сравнению с другими русскими электротехниками — изобретателями XIX века — А. Н. Лодыгиным, П. Н. Яблочковым и другими — исключительно повезло. Работой его интересовались люди, власть имущие, вплоть до императора Николая I. Ему были предоставлены условия и средства для работы.
Практическим проведением в жизнь его изобретения занимались, с одной стороны, «Экспедиция заготовления государственных бумаг», с другой — особая гальванопластическая мастерская, где при участии Б. С. Якоби было изготовлено много замечательных произведений искусства. Достаточно указать, что мастерская добыла гальваническим путем для статуй и барельефов Исаакиевского собора, Эрмитажа, Большого театра в Москве, Зимнего дворца, Петропавловского собора и на некоторые другие изделия 6749 пудов меди. Для позолоты куполов храма Спасителя в Москве, Исаакиевского собора, Петропавловского собора и нескольких других небольших куполов и позолоты разных изделий мастерская эта израсходовала 45 пудов 32 фунта золота.
Научно — техническое творчество Б. С. Якоби было многообразным. Он создал ряд приборов для измерения электрического сопротивления, назвав их «вольтагометрами». Стремясь ввести единство в измерения электрического тока, Б. С. Якоби приготовил свой собственный условный эталон сопротивления (из медной проволоки) и разослал его экземпляры ряду физиков. В 1852 году Вебер определил величину сопротивления эталонов Б. С. Якоби в абсолютных единицах. Таким образом, произведенные при помощи этих эталонов измерения можно было перевести в общепринятые единицы. Одним из способов измерения силы электрического тока является определение количества вещества, отлагаемого на электродах током при электролизе в течение одной секунды в приборе, называемом вольтаметром. Б. С. Якоби сперва усовершенствовал вольтаметр перейдя от электролиза воды к осаждению меди, затем выяснил недостаток и этого способа и предложил принятый теперь в науке метод осаждения в вольтаметре серебра из раствора азотнокислого серебра.
Б. С. Якоби соединил телеграфом (с подземной прокладкой проводов) Зимний и Царскосельский дворцы, изобрел и построил для этой линии, а также для телеграфной связи между Зимним дворцом и Главным штабом несколько новых своеобразных типов телеграфных аппаратов, провел исследование сопротивления жидких проводников и их поляризации, изобрел так называемую «контрабатарею», делающую возможным телеграфирование по плохо изолированным проводам; построил гальванометры новых типов; изобрел аппарат для отделения и измерения плотности жидкости различного удельного веса (аппарат этот нашел применение в качестве проверочного прибора на винокуренных заводах). Б. С. Якоби разработал и усовершенствовал способ зажигания мин на расстоянии электрическим током и руководил применением этого метода в Кронштадтской крепости во время Крымской войны.
Труды и открытия Б. С. Якоби получили признание его современников. Фарадей, Гумбольдт, Берцелиус и другие ученые очень тепло, а подчас восторженно отзывались на открытия Б. С. Якоби. Так Фарадей, в ответ на письмо Б. С. Якоби и присланные им гальванопластические снимки с выгравированной карточки: «Фарадею от Якоби с приветствием», писал 17 августа 1839 года: «Меня так сильно заинтересовало Ваше письмо и те большие результаты, о которых Вы даете мне такой обстоятельный отчет, что я перевел его и передал почти целиком издателям «Philosophical Magazine» (название крупного английского научного журнала) в надежде, что они признают эти новости важными для своих читателей. Я уверен, что этим не огорчил Вас; я именно желал, чтобы, подобно мне, и другие знали о достигнутых Вами результатах. Буду питать надежду, что тем или иным путем вновь услышу, по возможности в непродолжительном времени, о дальнейших результатах Ваших трудов, особенно по части применения к механическим целям, и я душевнейшим образом желаю, чтобы Ваши большие труды получили высокую награду, которой они заслуживают. Как подумаю только об электромагнитной машине в «Great Western» или «British Queen» (названия крупных английских судов того времени) и отправке их этим способом в плавание по Атлантическому океану или даже в Ост — Индию! Какое это было бы славное дело! И те пластинки, которые Вы мне прислали, не только весьма мне приятны и лестны, но и сами по себе обе прекрасны в теоретическом и практическом отношениях и все, кто бы их здесь ни видел, восхищаются ими».
Открытием гальванопластики Б. С. Якоби заложил основы новой области техники. Другие предложенные Б. С. Якоби технические применения физических явлений также составили огромный вклад в технику, вклад, открывающий новые средства и пути использования сил природы на благо человечества.
Основные события жизни
1801 г. — Родился русский ученый Б. С. Якоби.
1835 г. — Б. С. Якоби стал профессором гражданской архитектуры в Дерптском университете.
1837 г. — Б. С. Якоби командирован в Петербургскую академию наук.
1838 г. — Б. С. Якоби открыл гальванопластику.
1839 г. — Б. С. Якоби построил первый магнитоэлектрический двигатель.
1840 г. — Б. С. Якоби получил за изобретение гальванопластики Демидовскую премию.
1842 г. — Б. С. Якоби стал членом Академии наук.
1867 г. — Б. С. Якоби награжден на Парижской выставке большой золотой медалью и премией.
1872 г. — Б. С. Якоби в Париже участвует в работе Международной комиссии по установлению однообразной международной системы мер и весов.
1874 г. — Б. С. Якоби скончался.
Аркадий Захарьевич Теляковский