Будрейко Є. Н.
Найбільшу популярність Юхиму Олексійовичу (1774-1842) і Мирону Юхимовичу (1803-1849) Черепановим принесли роботи в області парової техніки і створення перших в Росії паровозів. Все життя талановитих винахідників пов'язана з Уралом, становленням і розвитком Нижнього Тагілу - одного з головних промислових центрів регіону.
Черепанова були кріпаками відомих промисловців Демидових, що володіли не тільки Нижньо-Тагільський заводами, але і Верхотурський, Лайскімі, Салдінскімі, Усть-Уткінскімі, Черноисточинском та іншими машинно-фабричними виробництвами Уралу. Важливе місце в системі Нижньо-Тагильского промислового регіону належало Вийском залізо-і мідеплавильний завод. Основна сировина в цеху поставлялося з Мідного рудника, розташованого біля підніжжя гори Високої. І на заводі, і на копальні працювали кріпаки - вихідці з уральських і тульських вотчин Демидових. Такими приписними селянами Вийского виробництва були Петро і Олексій Черепанова - дід і батько майбутнього механіка.
З дитячих років Юхим Черепанов допомагав дідові в колісному, сундучной, шкіряній і інших ремеслах. У отрочні роки, працюючи поруч з батьком на заводі, він освоює процеси виплавки заліза в крічний горнах на деревному вугіллі, спостерігає роботу повітродувних міхів, що приводяться в рух водяними колесами. Завдяки працьовитості, моторності, розуму в 20 з невеликим років Є. О. Черепанов стає майстром, а через кілька років, в 1807 р., призначається "головним дамби" Вийского заводу. На новій посаді він відповідав за пристрій і роботу всіх гідротехнічних споруд і водяних двигунів на виробництві.
Крім гідроенергетики Юхим Черепанов займався будівництвом промислових і житлових будівель, розробкою та спорудженням прокатних станів, удосконаленням процесів металообробки, виготовленням різних машин, механізмів та інструментів. За його пропозицією при Вийском заводі створюється спеціальне механічне заклад, виготовляти технічну кошти, деталі, запасні частини, прилади для всієї групи Нижньо-тагільських заводів.
Одним з головних напрямків діяльності Черепанова в цей період було поліпшення і розвиток чавуноливарного і залізоробного виробництв. Навесні 1821 р., перебуваючи в Петербурзі, він отримує припис від М. М. Демидова відправитися в Англію для ознайомлення з металургійною промисловістю. Причиною поїздки стала стурбованість заводовласника зниженням експорту вітчизняного заліза в Західну Європу, в тому числі в Англію. Якщо в 1780-і рр.. збут виробленого в Росії заліза становив 3,8 млн. пудів, то до початку XIX ст. він знизився до 1,5-2 млн. пудів, а через два десятиліття не досягав і 1 млн. пудів.
При ознайомленні промисловості Англії Черепанов відчував чималі труднощі. Металургійні та машинобудівні фірми ревниво охороняли свої секрети, і посланець Демидова при відвідуванні фабрик і заводів міг бачити лише зовнішній бік виробництва. Йому не показували технічну документацію і не пояснювали сутність технологічних процесів. Тим не менш Черепанов виніс з поїздки ряд цінних спостережень. Найважливіші з них стосувалися переходу англійської доменного виробництва на мінеральне паливо (кокс) витіснення процесу виготовлення металу в крічний горнах пудлінгованіе, при якому залізо отримували на поду полум'яної відбивної печі; паливом служив кам'яне вугілля. Найбільше враження на винахідника виробили рейкова дорога, прокладена від вугільних копій Міддлтона до міста Лідса, і використання парових машин в металургійному та гірничорудному виробництвах.
Після повернення в Нижній Тагіл в 1822 р. Черепанов представив докладний звіт про поїздку. Детальний виклад побаченого і пропозиції щодо шляхів виробничого розвитку регіону виробили на керівництво Гірського округу сприятливе враження, і незабаром за розпорядженням М. М. Демидова він був призначений головним механіком Нижньо-тагільських заводів. На новій посаді Черепанов зміг реалізувати ряд своїх давно виношуваних ідей. Найважливішою з них була на будівництво серії парових машин і заміна водяного колеса як основи енергетичної бази заводів на паровій привід. Після поїздки до Англії Є. О. Черепанов остаточно утвердився в прогресивності та необхідності запровадження в металургійне і гірничорудне виробництва теплосилових двигунів.
Парові машини були більш ефективні, надійні і, головне, універсальні. Вони виключали наявність в одному місці і виробництва, і водного джерела як енергоносія. У разі теплових двигунів паливо можна було підвозити на гужовому транспорті і відсутність або нестача гідроресурсів більше не були факторами, що обмежують технологічні процеси. Саме про нестачу води, "малості води", "глибинах заводських рукотворних праць у вершки" мало не в кожному листі з тривогою писав директор заводів Н. Д. Данилов Демидова. Ситуація стала критичною після спалахнула в жовтні 1825 р. на Мідному руднику пожежі, в якому згоріла водовідливна кінна машина. Необхідність оснащення виробництва паровими машинами стала ще більш очевидною. Проте розвиток теплових двигунів йшло набагато повільніше, ніж того вимагала виробнича ситуація. Причин тому було декілька.
Невідомість і новизна "вогненних машин" викликали у відношенні їх у М. М. Демидова, адміністрації заводів і майстрових стриманість і навіть настороженість. Їм була ближче і зрозуміліше існувала енергетична база виробництва. Таким настроям сприяли також надмірність і дешевизна кінних і людських ресурсів.
Аргументом проти форсованого впровадження у виробництво парових машин було швидке винищення лісів, оскільки практично єдиним паливом для теплових установок у першій третині XIX ст. була деревина. Мінеральне паливо ще не застосовувалося, хоча вугільні родовища на Уралі були вже відомі. Безконтрольна вирубка лісів викликала природну тривогу влади. У жовтні 1841 р. вийшов навіть спеціальний указ Миколи I Уральському гірничого правлінню, спрямований на стримування розвитку парової техніки і наказував "надалі без дозволу гірського правління ніяких змін в заводських і гірських пристроях не робити".
Розвиток нової енергетичної бази виробництва стримувалося і монополією іноземців на виготовлення і розміщення теплосилових установок. У таких непростих умовах починалася робота Є. А. Черепанова по споруді парових двигунів.
Перша парова машина була створена Черепановим в 1820 р. Це був малопотужний двигун, в будівництві якого взяв участь і 17-річний син винахідника Мирон. Двигун ще не виконував постійних виробничих функцій, але досвід його виготовлення заклав основи для спорудження більш потужних установок. Саме цю машину мав на увазі механік, коли, перебуваючи в Англії, у звіті на ім'я М. М. Демидова писав: "Також я бачив при вугільних ямах парові машини різної величини, якими витягується вугілля і відливається вода ... таку можна буде зробити і у нас при Мідному руднику для відливання води, якусь я можу зробити, бачивши багато тут і знаючи оне на практиці, так як я робив одну в заводі у своїй фабриці, яка крутила токарний верстат супроти сили двох людей, а для мене все одно зробити як велику , так і маленьку ".
Після повернення з Англії в 1822 р. Юхим Черепанов приступив до споруди парового двигуна потужністю 4 л. с. У службовій записці винахідник зазначав, що "вогненна машина придатна може бути і на підйомі руди або з деяких шахт води, зрозуміло, в такому випадку, де вона може бути корисніше і де за дією своєму зручніше виявиться". Спорудження машини було завершено навесні 1824 р . Однак у силу різних думок у заводському керівництві про те, як використовувати установку, її спочатку змонтували на борошномельної млині і лише в 1831 р. перемістили в Вийском механічне заклад, де "она з відмінною користю була пристосована до токарних верстатів".
Для ознайомлення з розвитком паросилова техніки гірничо-металургійного виробництва Н. М. Демидов в 1825 р. відправляє Черепанових разом з групою майстрів Нижнетагильских заводів до Швеції. Відвідавши заводи, рудники, шахти, російські майстрові утвердилися в думці про приблизно однаковому рівні технічного розвитку двох країн. Повернувшись на батьківщину, Є. О. Черепанов відразу ж запропонував побудувати для Анатольевской шахти Мідного рудника нову, більш потужну парову машину.
На спорудження установки потужністю 30 л. с. пішло менше двох років. У грудні 1827 р. вона пройшла випробування, а в лютому 1828 р. була приєднана до насосної системі шахти і введена в експлуатацію. У конструктивному плані установка представляла собою балансирних парову машину подвійної дії з вертикально розташованим циліндром і відокремленим конденсатором.
З 1828 по 1830 рр.. споруджується ще один двигун потужністю 40 л. с. для Володимирській шахти; в 1837 р. виготовляється установка потужністю 35 л. с. для Сак-Елінське мідеплавильного заводу. Потужність найбільшою з усіх Черепановского машин досягала 60 л. с. Всього уральськими винахідниками було виготовлено більше 25 паросилових установок потужністю від 5 до 60 л. с. За успіхи в цій області Кабінет міністрів нагородив Є. О. Черепанова срібною медаллю на Аннінской стрічці. Висока оцінка заслуг механіка була підтримана Миколою I.
Одночасно зі створенням паросилових установок Черепанова, за розпорядженням М. М. Демидова, дедалі більше сил і часу приділяють розвитку виробництва міді. Зі зростанням видобутку руди на Мідному руднику вводяться в дію нові міделиварний, видільними і медеочістітельние печі. У заводській лабораторії розгортаються роботи з аналізу проб мідних руд.
Черепанова займалися і питаннями розвитку розвинутих золотих і платинових копалень. Вони побудували промивальну машину, що замінила на золотих копальнях ручні промивні верстаки і підвищити продуктивність праці більш, ніж у три рази. Удосконалюючи технологію видобутку платини, Мирон Черепанов розробив спосіб вилучення металу з руди за допомогою її розчинення.
Створення силових установок, мідеплавильних і доменних печей, технічних засобів, що забезпечували роботу рудників і копалень, вимагали власного і швидкого виготовлення машин, механізмів, приладів, різних деталей і знарядь праці. Цим успішно навчалися на Вийском механічному закладі, штат якого в середині 30-х рр.. XIX ст. включав: майстри, 7 ковалів, 17 слюсарів, 16 теслярів, 5 молотобойців, 4 машиніста (так називали фахівців з парових двигунів) і кілька десятків різноробочих. Заклад мав у своєму розпорядженні машинний парк, що включав паровий двигун, ковальсько-пресове обладнання, токарні, стругальні, свердлильні, гвинторізні, штампувальний, зуборізні і інші верстати, виготовлені за кресленнями і під керівництвом Черепанових. Саме на цих верстатах створювалися вузли і деталі перших вітчизняних паровозів, що принесли уральським винахідникам всесвітню популярність.
На межі XVIII і XIX в період бурхливого розвитку продуктивних сил Росії гостро постає питання про якість доріг і способах транспортування по них все збільшуються вантажних потоків. Сухопутні перевезення здійснювалися або в порядку підводно-гужової повинності, або з допомогою найманих ямщиків. Такі малоефективні засоби переміщення і поганий стан доріг входили у все більшу суперечність з розвиваються виробництвом. Поява перших паростків капіталізму на транспорті - створення в 1820 р. акціонерного товариства діліжансових повідомлень між Москвою та Петербургом і організація приватних підприємств ізвозопромишленніков за товарно-вантажних перевезень - якісно не змінювало ситуацію. Єдиною тягловою силою залишалася як і раніше кінна; гужовий транспорт ставав все менш ефективним і вигідним.
Не кращими були справи і з річковими перевезеннями. Обмежений через тривалі зим на багатьох водних шляхах термін навігації, недостатня річна пропускна здатність середніх і малих річок, низька продуктивність Бурлацького праці, небезпека і тривалість доставки вантажів шляхом весняного сплаву суден-коломенок робили малоефективним і ненадійним використання водних шляхів у промислово-транспортних цілях . Складалася необхідність переходу на принципово новий вид транспорту.
Перші досліди по впровадженню нових способів перевезення вантажів поєднували в собі традиційне використання кінної тяглової сили і транспортних возів і фургонів, що переміщалися по рейках, шляхами. Наступним кроком була заміна кінної тяги на канатний привід від водяного колеса. Така схема була застосована в 1826 р. на шляху від Мідного рудника до Нижньотагільським заводам. Однак ні енергія водного потоку, ні тяглова сила тварин не могли забезпечити всі зростаючі транспортні потреби виробництва. Необхідний був перехід до використання нового виду енергоносія - "його величності пара".
Батьківщиною парового транспорту є Англія. Є. Черепанов спостерігав паровоз на дорозі від вугільних копій Мідлтон до міста Лідса. Пізніше М. Черепанов знайомиться з роботою побудованого одним з піонерів паровозобудування Дж. Стефенсоном паровоза "Ракета", курсував по дорозі Манчестер - Ліверпуль, протяжністю 40 км. Стіфенсоном вперше були застосовані замість чавунних рейок залізні, на паровозах встановлені гладкі ведучі колеса; значно підвищена продуктивність котла за рахунок збільшення сумарної поверхні нагрівання шляхом використання так званої трубчастої конструкції, що мала 25 димогарних трубок.
За підсумками поїздки до Англії Мирон підготував звіт, в якому ратував за якнайшвидше розвиток парового транспорту на Уралі. Петербурзька контора Нижньо-тагільських заводів вирішила, що М. Є. Черепанов "з упередженням своєму, як і батько його, до парових машин, сподівається бути в змозі влаштувати парові вози для перевезення тяжкості. А тому і дати йому спосіб такі через нужнейших робіт приготувати: одну для вживання при заводах, а іншу для надсилання сюди на показ ... ".
У жовтні 1833 р. на Вийском заводі почалися роботи зі спорудження першої в Росії "паровий воза"; в лютому 1834 р. відбулися її випробування. Основу паровоза становив горизонтально розташований котел циліндричної форми довжиною 1,7 м діаметром 0,9 м, що мав 80 димогарних трубок. Два парових циліндра також розташовувалися горизонтально. Перший паровоз Черепанових, або як його тоді називали "сухопутний пароплав", перевозив складу вагою більше 3 т зі швидкістю близько 15 км / год. Склад включав фургон, або тендер, для зберігання палива і води і "пристойну віз для всякої поклажі та пасажирів, в числі 40 чоловік". Рейки, виконані з чавуну, мали в довжину 2 м і зміцнювалися впритул на металевих підставках, що розташовувалися на дерев'яних шпалах. Ширина колії становила 1645 мм. Довжина шляху, прокладеного по Вийском полю, не перевищувала 900 м.
Восени 1834 почалася споруда другий паровоза. Він був більш потужним, ніж перший і міг перевозити до 16 т вантажу. За спеціально побудованої від Мідного рудника до Вийском заводу чавунної дорозі перевозилися мідна руда та подрудок. Під час відвідування Нижнього Тагілу в 1837 р. майбутній імператор Олександр II з неприхованим інтересом знайомився з "дивовижною машинної премудрістю Черепанових".
Досвід створення парового наземного транспорту був застосований в судноплавстві. Група майстрових на чолі з Мироном Черепановим розробила проект споруди пароплава. "Водна парова віз" була в короткі терміни виготовлена і випробувана на заводському ставку. Однак подальша діяльність винахідників в області парового транспорту ускладнювалася великим обсягом поточних робіт з обслуговування чинного металургійного і гірничорудного виробництв.
Стримані на заохочення, вдячність і похвалу заводчики Демидови неодноразово відзначали заслуги Є. А. і М. Є. Черепанових. Їм та їхнім родинам були даровані вільні. Вони отримували високу на ті часи платню і мали власний двоповерховий кам'яний будинок. Праця Юхима Олексійовича та Мирона Юхимовича неодноразово відзначався великими винагородами, їм були піднесені іменна срібна ваза, дорогий перстень, інші цінні подарунки. На батьківщині, в Нижньому Тагілі чудовим винахідникам встановлено оригінальний запам'ятовується пам'ятник. У житті та діяльності Черепанових втілені кращі якості російського народу: талант, розум, працьовитість, любов до Батьківщини.