скачать книгу бесплатно
В 1721 году Андрей Нартов сконструировал станок для нарезки зубчатых колёс для часов и токарно-копировальный станок для вытачивания «плоских персонных фигур», то есть изображений людей.
В 1723 году Нартов создал еще два станка: токарный станок с приводом при помощи колеса и «розовую машину» для вытачивания сложнейших цветочных орнаментов на продолговатых заготовках.
Ещё он соорудил «машину, что тянет свинец» – то есть проволоку. В эти же годы он начал работы по созданию проекта мощных шлюзовых ворот для мастерской морских судов в Кронштадте.
Токарно-копировальный станок Нартова
В 1724–1725 годах Нартов достиг вершины своего успеха. Пётр Первый собственноручно наградил его золотой медалью со своим изображением. В 1724 году после двух дочерей у Андрея Нартова родился наследник, сын Степан, а его крёстным стал сам император Пётр Великий, что было большой честью для мастера.
Отношения Нартова с Петром Первым были самыми дружескими: «токарня» располагалась рядом с царскими покоями, царь её частенько посещал, потому что сам любил работать на станках.
Однажды светлейший князь Меншиков, второй человек в государстве, захотел войти без приглашения в токарную комнату его величества. А царь трудился в тот момент на токарном станке над паникадилом (люстрой со множеством свечей) в соборную церковь святых апостолов Петра и Павла, в честь своего чудесного исцеления от болезни. Поскольку дверь была заперта изнутри, Меншиков начал стучать и шуметь, требуя его впустить.
На шум вышел к нему Нартов и, удержав силой князя Меншикова, объявил ему, что без особого приказа от государя никого впускать не велено, и тотчас же запер за ним двери. Такой неприятный отказ сильно рассердил гордого вельможу, и он в запальчивости сказал: «Хорошо, Нартов, я припомню тебе это».
Токарь тут же сообщил об этой угрозе царю, на что Пётр Первый рассмеялся и велел:
– Дай-ка мне, Андрей, чернила и бумагу.
И тут же на станке собственноручно начертал следующие слова: «Кому не приказано, или кто не позван, да не входит сюда»[2 - Загорский Ф. Н. Андрей Константинович Нартов. 1693–1756. Л.: Наука, 1969. С. 166.].
И приказал прибить эту записку к дверям токарни.
Конечно, с такой защитой в лице царя изобретателю было нечего бояться. Он мог свободно творить и заниматься своими проектами. Но цари, как и все люди, смертны. В январе 1725 года жизнь Петра Первого, сильного и ещё не старого на тот момент человека, трагически оборвалась. И сразу же удача отвернулась от Андрея Нартова.
Ближайший товарищ Петра Великого, вместе с которым он работал в токарне, Нартов был вынужден сносить унижения и терпеть издевательства от светлейшего князя Меншикова и других вельмож. В какой-то момент ему даже перестали платить жалованье. Ему не хватало денег ни на дрова для печи, ни на свечи для освещения своего жилища.
Знаменитый Нартовский токарный станок с суппортом был забыт. А в 1800 году суппорт был заново придуман англичанином Генри Модсли. Сегодня на сотнях тысяч металлообрабатывающих станков во всех странах действуют заменяющие руку человека механические держатели резца – суппорты.
К сожалению, в истории техники такое потом повторялось не раз: российское изобретение не было оценено дома, забывалось, вновь изобреталось через какое-то время на Западе и возвращалось в Россию уже как иностранное новшество.
Колокол на ладони
Леонтий Шамшуренков (1687–1758)
1737 год, Москва
На Ивановской площади Московского Кремля собралась большущая пёстрая толпа. Всем хотелось поглядеть, как великана будут поднимать из глубокой литейной ямы, вырытой посреди площади.
Великан – это Царь-колокол. Он подавлял своими размерами. Тускло и угрожающе поблёскивал он своей бронзовой головой. Это был гигант из гигантов. Он был настолько велик, что на него было страшно даже смотреть, и простые люди крестились в ужасе. Но главное, что всех пугало, – это звук. Его никто не слышал, но боялись заранее.
У самого края ямы стояли двое: Михаил Маторин, главный царский литейщик, и Леонтий Шамшуренков. Этот второй отвечал за подъём колокола на звонницу Успенского собора.
– Как думаешь, Михайло, – задумчиво спросил Леонтий, – сможет ли тело человеческое вынести гул твоего колокола? Не расколется ли оно на тысячи частиц?
– Не наше дело рассуждать, – строго возразил ему Михаил. – Ты знаешь сам, государыня императрица Анна Иоанновна возжелала иметь колокол больше, чем был у царя Алексея Михайловича, чтобы царствие её запомнилось потомкам навеки.
– Тот весил восемь тысяч пудов, а твой новый – боле двенадцати.
– Твой подъёмный механизм всё равно должен управиться, иначе нам обоим снимут головы с плеч, – быстро шепнул Михаил в ухо Леонтию.
– Ну что ж, тогда приступим, помолясь, – спокойно согласился Леонтий и махнул рукой своим помощникам.
Сложная система деревянных рычагов, колёсиков и противовесов, изобретённая и собранная Леонтием, заскрипела и пришла в движение. Леонтий Шамшуренков следил за всем и отдавал приказания. Натянулись струной сотни прочнейших пеньковых верёвок. Десятки солдат налегли на рычаги, десятки других баграми поддерживали по бокам юбку колокола. Он медленно и грозно выползал из своей ямы на свет божий. В толпе кто-то ахнул в изумлении.
Колокол подняли и аккуратно поставили на деревянный постамент, подготовленный заранее.
Леонтий и Михаил, вполне довольные, обнялись и разошлись каждый по своим делам.
Завтра должно было состояться главное действо: подъём колокола на звонницу.
Но так уж случилось, что на следующий день всем было не до подъёма. В Преображенском приказе кто-то поджёг бумаги, то ли желая скрыть преступление, то ли по неосторожности. Дом вспыхнул. Огонь перекинулся на соседние здания, и вскоре пылала половина Москвы. Это был знаменитый Троицкий пожар 1737 года. Не пощадил он и Ивановскую площадь Кремля.
Царь-колокол упал с горящего деревянного постамента, дал трещину, и от него откололся кусок весом в одиннадцать тонн.
Царь-Колокол поднимают из литейной ямы
Когда пожар стих, Леонтий Шамшуренков пришёл выяснять у начальства, что теперь будет с колоколом. Ему сказали:
– За учинившимся тому колоколу повреждением поднимать его стало не для чего.
Леонтий Шамшуренков тяжело вздохнул, получил свой паспорт и поехал домой.
А жил он в Казанской губернии, севернее Нижнего Новгорода, в селе Большое Поле.
Ему бы успокоиться и заняться ремонтом конской сбруи, но Леонтий не мог. Он беспрестанно думал об увиденном в Москве.
«Вот если бы все эти кареты, брички и телеги, которыми запружена Москва, стали бы ездить без лошадей, как свободнее стали бы московские улицы», – размышлял он.
Однажды ночью ему привиделось во сне, как карета едет сама по себе, движимая лишь мускульной силой кучера. Леонтий увидел её во всех подробностях.
Он тут же проснулся, зажёг свечу и быстренько набросал на бумаге чертёж.
Леонтий изобразил тележечную раму с четырьмя колёсами и открытый кузов с двумя сиденьями для пассажиров («праздных людей»). Кузов был подвешен к раме на ремнях, заменявших тогда рессорную подвеску. Переднюю колёсную ось изобретатель сделал поворотной. На задней оси были насажены зубчатые колёса двойного приводного механизма, помещавшегося на специальной площадке позади пассажирских сидений. К этой площадке выводились скреплённые с передней осью передаточные тяги механизма рулевого управления[3 - Николаев А. Горе от ума. Как изобретатель Шамшуренков попадал в тюрьму из-за таланта // Аргументы и Факты – Нижний Новгород: сайт. URL: https://nn.aif.ru/society/persona/gore_ot_uma_kak_izobretatel_shamshurenkov_popadal_v_tyurmu_iz-za_talanta (дата обращения: 25.09.2020).]. Никаких металлических деталей, всё из дерева – так дешевле и проще.
Сверху чертежа он аккуратно надписал название механизма: «Самобеглая коляска».
Конечно, сразу же со своим изобретением принялся собираться в дорогу, в Москву, в сенат. Но только вышел из дому, как… к нему подбежали незнакомые мужики, связали его, бросили в телегу и отвезли в тюрьму. Оказывается, злой сосед, с которым он давно уж спорил из-за земельного надела, решил упрятать его за решётку.
Следующие одиннадцать лет жизни Леонтий Шамшуренков провёл в тюрьмах. Или в острогах, как тогда говорили. Он их много повидал, этих острогов: и в Казани, и в Москве, и в Нижнем Новгороде. В острогах его много раз били и даже пытали калёным железом, вырывали ноздри, заставляли сознаться в ужасных злодеяниях, которые он не совершал. Это всё было обычно для тех времён. Надежды выбраться на свободу почти не оставалось. Хорошо, хоть чертёж «самобеглой коляски» удалось сохранить при себе.
На десятый год заключения один из тюремщиков сжалился над Леонтием и позволил ему передать чертёж верному человеку, родному племяннику. А заодно и записку, что изобретение следует предъявить в сенат. Племянник сделал всё, что мог.
А вскоре пришёл приказ из сената: «Леонтия Шамшуренкова доставить в Санкт-Петербург в сопровождении солдата».
А там уже случилось чудо, какое бывает разве только в сказках. Вчерашний «преступник», каторжник, больной, измученный, без надежды на свободу, вдруг узнал, что он отныне – вольный человек. Больше того, изобретатель получил от сената квартиру, удобное место «для делания» коляски, инструменты и материалы, а также помощников, «слесарных и кузнечных, и прочих художеств» мастеров. Выделялись ему и кормовые деньги – по десять копеек в день.
Леонтий с жаром принялся за работу. Изготовление коляски заняло у него около пяти месяцев.
Построенную коляску сенат изучал целый год. Что и говорить: не быстро принимались тогда решения! Но диковинка понравилась.
Однако в бумагах Шамшуренкова был найден черновой лист, где в именовании императрицы было допущено зачёркивание, и изобретатель оказался опять в тюрьме за неуважение к власти. Потом гнев сменили на милость, и Леонтия выпустили на свободу. Весной 1753 года он получил за свои труды пятьдесят рублей и сверх того – на проезд до дома и пропитание. Весьма солидная сумма по тем временам. На пятьдесят рублей при государыне Елизавете Петровне можно было купить шестьсот килограммов осетрины.
Самое обидное, что «самобеглая коляска» Шамшуренкова так и не вошла в обиход и была быстро всеми забыта.
Мы не знаем, как отнёсся Леонтий Шамшуренков к «подарку» в пятьдесят рублей и стоило ли ради него столько лет мучиться в тюрьмах. Но точно известно, что его инженерная мысль на том не успокоилась.
Механик предложил властям ещё несколько своих изобретений. Среди них были «сани, которые будут ездить без лошадей зимою, а для пробы могут ходить и летом», а также «часы-верстомер, которые ходить будут на задней оси, на которых будет показываться на кругу стрелкою до тысячи вёрст, и на каждой версте будет бить колокольчик». Второе изобретение – это, в сущности, спидометр.
Столица настолько потрясла Шамшуренкова количеством экипажей и обозов, что он предложил прорыть подземные улицы, куда стоило бы загнать все экипажи. То есть он первым призвал ввести многоуровневую систему движения транспорта.
И если к этой фантазии власти отнеслись снисходительно (мол, что взять с дурака), то вот планы изобретателя соеинить каналом реку Москва с Волгой повлекли за собой тяжёлые обвинения: мол, реки созданы Господом Богом, и их трогать нельзя. Это было тем более странно, что подобная идея – о прорытии канала между Волгой и Доном – пришла в голову двадцатью годами ранее царю Петру Первому, и он даже в Англии договорился с известным инженером Джоном Перри о начале работ[4 - Костомаров Н. И. Русская история в жизнеописаниях ее главнейших деятелей. СПб.: Ленинградское издательство, 2011. С. 833.]. Но проект царя не состоялся.
Как бы то ни было, Леонтия Шамшуренкова опять заковали в кандалы и тут же отправили в тюрьму. Кто ж знал, что и подземные тоннели, и канал, соединяющий Москву-реку с Волгой, и вправду будут сделаны двумя веками позже?
Как и когда механик освободился из острога в этот раз – неизвестно. Он был уже очень пожилым человеком, много болел. Леонтий Шамшуренков успел вернуться в родное село и умереть в окружении родных и близких в 1758 году.
Получилась – увы – грустная история про человека, который хотел облегчить жизнь современникам, и знал даже, как это сделать, но они упорно и высокомерно отталкивали его. И даже не видели собственной выгоды в его изобретениях.
Талантливым инженерам тяжело бывает пробивать себе дорогу. Иногда они не доживают до воплощения своих идей. Но мысль в отличие от человека не умирает, и никакое изобретение не проходит впустую. На плечи одному изобретателю встаёт второй, а тому – третий, четвёртый, десятый, и так из века в век развивается техника.
Хозяин Змеиной горы
Козьма Фролов (1726–1800)
1763 год, город Змеиногорск
На Алтае, рядом с городком Змеиногорском, есть знаменитая Змеиная гора. Название объясняет всё – понятно, кто там водился в изобилии. В прошлом змей приказывали убивать и приносить на площадь раз в неделю – там их сжигали. Самым усердным давали награду, а тех, кто ничего не приносил, били палками.
Но Змеиная гора знаменита не этим. Уже после смерти Петра Первого купцы нашли здесь слитки серебра. Вскоре вырыли шахту, сделали рудник. Благодаря сказочным запасам Змеиной горы она надолго стала основным источником благородного металла для всей Российской империи.
И всё бы хорошо, но работа в руднике была опасной для рудокопов. И не только опасной, но и очень тяжёлой. Весь труд был ручным.
Вручную, вёдрами, вычерпывали и выносили воду, которая набегала каждый день из подземных рек и ручьёв. Вручную молотками и кирками добывали руду. Вручную поднимали на поверхность. Вручную измельчали её. Вручную промывали, чтобы найти в ней крупинку серебра. А когда всё делается вручную, то и результат такого труда получается скромным.
Горный мастер Козьма Фролов был сыном простого рабочего. Он восемнадцать лет проработал на Урале, прежде чем правительство направило его на Алтай. Он хорошо знал тяжесть горняцкого труда: сам разведывал руду, сам отбивал её молотком в сырых и тёмных подземных штольнях, сам стоял у плавильных печей. И он понимал как никто другой, что тяжёлый ручной труд нужно, как сейчас сказали бы, автоматизировать.
Но о какой автоматизации речь, когда на дворе не XXI, а всего лишь XVIII век? Возможно ли это? Оказывается, возможно!
В те стародавние времена находились люди, способные смотреть сквозь столетия вперёд.
Козьма Фролов построил в Змеиногорске грандиозный подземный завод-автомат, который действовал от гигантской гидросиловой установки[5 - Гумилевский Л. И. Русские инженеры. М.: Молодая гвардия, 1947. С. 17.].
Что это такое? Это система, в которой машины и механизмы работали сами по себе под действием постоянно текущей речной воды. Сейчас объясню подробнее.
Фролов перегородил реку плотиной. От неё направил поток по подземному тоннелю к лесопильной мельнице, где вода вращала колёса лесопильной установки. Дальше от мельницы течение шло опять под землёй к рудоподъёмной машине Екатерининской шахты, где тот же водяной поток вращал двойное колесо. От Екатерининского рудоподъёмника волны текли по подземному каналу к водоподъёмной машине, поворачивая её огромное колесо диаметром в семнадцать метров. Затем струя лилась под землёй к рудо- и водоподъёмным установкам Вознесенской шахты и крутила там колесо диаметром шестнадцать метров. Оттуда вода устремлялась по подземной Крестительской штольне, а потом вытекала в речку ниже плотины.
Водоотливная машина на Вознесенском руднике Кузьмы Фролова
Рудоподъёмная машина Фролова на шахте Змеиногорского рудника, 1785 год
Машины вычерпывали и поднимали жидкость с глубины в шестьдесят три (!!!) метра. Общая длина подземных каналов составляла почти два с половиной километра. Козьма Фролов построил здесь самые мощные в мире водяные колеса, по высоте они превышали бы современный пятиэтажный дом.
Вода приводила в действие колёса, рычаги, шестерёнки, поршни насосов – всё скрипело, ползло, стучало, работало – само! Нельзя сказать, что участие человека было больше не нужно. Но человек скорее следил за механизмами, чтобы прийти к ним на помощь, если что-то пойдёт не так. Он уже не тащил всю тяжесть горы на своих плечах.
Змеиногорская гидросиловая установка Фролова круглый год приводила в действие лесопильную мельницу, устройства для подъёма руды на поверхность, вагонетки для перевозки руды, воздушные насосы плавильных печей, из которых выходило чистое серебро.
Хотите знать, как вода помогала работать плавильным печам? Очень просто: водяные колёса с помощью валов и железных рычагов приводили в движение смазанные поршни двух огромных цилиндрических насосов, которые сначала «втягивали» в себя воздух, а потом «выдыхали» его в трубы плавильных печей. От такого «дыхания» угли раскалялись и давали больше жара.
Козьма Фролов строил в Змеиногорске также машины для промывки руды. Он спроектировал, построил и пустил в ход водяные «толчейные» мельницы, измельчавшие руду. Он построил в Барнауле водяные колеса для кузнечного молота.
Нельзя не удивляться инженерному искусству и математической точности Фролова, сумевшего так рассчитать все части колеса, что оно не разваливалось на куски от собственной тяжести и от сил инерции во время работы. Поражали современников и все остальные части сооружения: насосы и приводы к ним, плотины и пруды.
Об этих сооружениях Фролова писал видевший их современник:
«Кто посещал Змеиногорский рудник, тот, конечно, с удовольствием осматривал производимые на оном работы, превышающие, кажется, силы человечества, и механические устройства, облегчающие труды рудокопателей при извлечении сокровищ из недр земных».
Изобретения его могли бы прославить любого европейского инженера. Но в России XVIII века русскому изобретателю было очень трудно пробиться: всем заправляли иностранцы. Даже на Алтае Змеиногорским рудником командовал немец по фамилии Лейбе. Этот господин не только не поддерживал своего гениального подчинённого, но постоянно высмеивал его, вставлял ему палки в колёса и даже пытался наказывать. Как-то речь зашла об очередном изобретении Фролова, на этот раз он придумал что-то вроде автоматической системы пожаротушения, и она требовала некоторого вложения денег. Вместо помощи немец обвинил Фролова в том, что он не отмечает в журнале начало и конец своей работы, разрешает своим ученикам уходить домой до конца смены. А Фролов просто не обращал внимания на такие мелочи. Но Лейбе был строг: он сделал в присутствии всех горных инженеров рудника «крепкий выговор» Козьме Фролову, денег не дал и запретил ему эксперименты с водяными колёсами.
Только после смерти Лейбе карьера Фролова пошла в гору. Он был назначен управляющим Змеиногорского рудника. В последние годы жизни ему помогали его сыновья Павел и Пётр, получившие инженерное образование в Санкт-Петербурге.
Властелин поршней и пара
Иван Ползунов(1728–1766)
1765 год, город Барнаул
В декабре на Алтае лютуют морозы. Ветра дуют сильные и студёные, только успевай шевелить валенками, чтобы добежать от одного дома к другому. Однажды, это было в предновогодний день декабря 1765 года, мужчина в овчинном тулупе быстро шёл по улицам Барнаула в направлении высокого фабричного здания. Вошёл внутрь – и сразу мучительно закашлялся. Мороз не оставил даже следов румянца на его бледном и худом лице. Было видно, что мужчина тяжело болен. Но глаза его тем не менее горели радостью и нетерпением.
– Братцы! – слабым голосом закричал он и закашлялся вновь.
На зов отозвались трое рабочих в фартуках. Они все разом подошли к нему и помогли стащить тяжёлый тулуп:
– Что прикажете, ваше благородие?
– Сей день – главный день моей жизни! – торжественно произнёс мужчина. – И отныне я вам никакое больше не благородие, а просто Иван Иваныч. Так и зовите меня.
– Слушаемся, вашбродь… Иван Иваныч!
– Начальство наконец-то дало добро на проверку нашей с вами пароатмосферной машины. Сейчас мы её запустим. Ну, с Богом, ребята! Давай, Семён, открывай вентиль и запускай воду в котёл!
Семён заполнил жидкостью из трубы огромный шарообразный котёл, запаянный со всех сторон и вкопанный до середины прямо в земляной пол.
– Видите, автоматический регулятор в виде поплавка не позволяет воде наливаться выше красной линии. Излишки воды сразу сливаются. Ну-ка, Егор, поддай-ка пару!
Егор подбросил углей в печку возле котла и разжёг огонь. Вода через какое-то время закипела-забулькала.
– Теперь глядите! – взволнованно объяснял Иван Иваныч. – Из котла сверху исходят две изогнутые трубки в форме полумесяца. Одна идёт налево, к левому цилиндру, вторая направо – к правому. Внутри каждого цилиндра заключён поршень. Автоматический регулятор не даёт пару идти к правому поршню, а направляет его к левому. Потом наоборот. Получается возвратно-поступательное движение: когда в одном цилиндре поршень идёт вверх, то в другом – вниз. От этого движения непрерывно вращается колесо, вон там, наверху. Сначала крутится в одну сторону, потом сразу в другую. От этого колеса через систему рычагов надуваются и сдуваются мехи внизу – а от них много-много воздуха непрерывно поступает в плавильные печи. Серебро, медь и другой металл можно теперь выплавлять в больших количествах, денно и нощно…
