Сергей Истомин - Самые знаменитые изобретатели России
Но заводовладельца беспокоило только одно, что Е. А. Черепанов не успеет покрыть вложенные на него затраты: «на вояжи», жалованье, денежные награды и т. д. Он был очень обрадован сообщением Е. А. Черепанова, что в будущем его сможет заменить сын Мирон. 22-летний Мирон Черепанов был вполне сформировавшимся к тому времени техником и конструктором. Летом 1825 г. он был назначен да должность «плотинного» Выйского завода, но, по существу, он ещё раньше начал выполнять при отце функции помощника главного механика всех Нижнетагильских заводов.
Хорошо понимая объективные потребности уральского горного дела, необходимость быстрейшего перевода его на более высокий технический уровень, отец и сын Черепановы на свой страх и риск занялись подготовкой рабочих чертежей новой паровой машины и технико-экономическими расчётами, связанными с её постройкой.
В 1826 г. они получили наконец согласие и 10 тысяч рублей на сооружение паровых машин для медного рудника, нижние горизонты которого продолжали затопляться водой, несмотря на большие расходы, понесённые с упорядочением механизмов конных приводов. Е. А. и М. Е. Черепановы построили на медном руднике тридцатисильную паровую машину, а затем ещё две более совершённые и мощные паровые машины.
Плотинный мастер и его сын стали признанными специалистами, владевшими богатейшим техническим опытом в области создания паровых машин. Поборники паровых двигателей Черепановы вместе с тем не забывали своей специальности «плотинных мастеров». Они создали много различных гидротехнических сооружений — плотин, водоспусков, вешнячных прорезов, водяных колёс и т. д. Е. А. Черепанов всячески стремился усовершенствовать водяные двигатели. Например, он заменял распространённые в то время деревянные колёса чугунными, которые «...полезнее будут обыкновенных... поелику прочность всякому должна быть известна... для действия употребляется воды вполовину менее».
Доменные печи, десятки железоделательных кричных горнов, батареи медеплавильных печей, золотые и платиновые прииски, железные и медные рудники требовали очень много механизмов. Черепановым приходилось разрабатывать проекты, строить разнообразные воздуходувки, кричные молоты, прокатные станы, лесопилки, мельницы. Когда Н. Н. Демидов решил всемерно развивать медеплавильное производство, желая стать «первым медным заводчиком на Урале и в России», он написал Е. А. Черепанову: «Хозяйскою моею властию приказываю тебе заняться учреждением оных (новых медеплавильных печей) непременно». В 1824 г. Е. А. Черепанов уже докладывал в очередном рапорте: «Медеплавильные при Нижнетагильском Вашем заводе вновь три складенные печи сего ноября 1-го числа в действие пущены».
Отцу и сыну Черепановым пришлось много времени уделять развитию золотых и платиновых приисков, потому что Демидов «считал, что по золотым промыслам Черепанов «всех знающее». Стремясь привести в лучшее состояние золотые прииски, Ефим Черепанов придумал промывальную машину, какая «ни на каких золотых промыслах хребта Уральского не находится». Эта машина промывала в день от 800 до 1000 пудов золотоносного песка. Вместо 24-х человек, которые обслуживали раньше промывку на вашгердах, ей требовалось лишь семь человек и две лошади.
Мирон Черепанов был отдан в Горный корпус «к научению сплавлять платину» и быстро освоил новейший в то время способ извлекать платину из руд.
Таким образом, Е. А. и М. Е. Черепановы фактически занимались всеми отраслями заводского производства. Они продолжали также сооружать всё новые и новые машины для заводских нужд: начиная с 1824 г., изготовили более 20 паровых машин мощностью от 2 до 60 лошадиных сил, создали замечательные станки — токарные, винторезные, строгальные, сверлильные. Ими были разработаны проекты и построены машины для производства гвоздей, штамповальные установки и многое другое.
Черепановы создали первый русский паровоз и первую русскую железную дорогу с паровой тягой. Основными транспортными средствами того времени были гужевая и бурлацкие тяги. Внося своё предложение о постройке рельсовой дороги на паровой тяге, Е. А. и М. Е. Черепановы, как и всегда, исходили из присущего им стремления «неослабно заводить машины» для пользы производства и «облегчения сил трудящихся».
Их подход к решению транспортной проблемы в корне oтличaлcя от подхода П. К. Фролова и его последователей, выдвигавших се предложения о рельсовых дорогах ранее Черепановых, но считаших возможным ограничиться конной тягой на транспорте. Предложение Черепановых о сооружении на Нижнетагильских заводах рельсовой дороги с паровой тягой, как всегда, вначале не было поддержано владельцем завода и его главными приказчиками, хотя малопроизводительный и отсталый заводской транспорт обходился весьма дорого.
В начале 1830-х гг. Мирон Черепанов уже занялся разработкой проектов постройки «паровой телеги», хотя никаких официальных разрешений ещё не было получено. Ему приходилось рассчитывать при этом только на собственные творческие силы, а также на помощь отца и Ф. И. Швецова, который был активным сторонником постройки чугунных дорог и занимал в то время должность главного инженера одного из демидовских заводов.
Но в 1833 г. М. Е. Черепанов был отослан вначале в столицу, а затем в Англию для изучения опыта «выделки полосного железа посредством катальных валов... топления и плавки стали на тамошний манер... добычи, обжига и плавки железных руд...»
В длинном предписании Петербургской конторы, вручённом М. Е. Черепанову, не было ни одного слова о необходимости или желательности ознакомления с достижениями транспортной техники в Англии, где жил и работал прославленный Стефенсон. Но изобретателя это не остановило.
По собственной инициативе он постарался увидеть как можно больше паровозов и железнодорожных сооружений, но рассчитывать на глубокое ознакомление с их устройством и работой он не мог.
Хозяева английских железных дорог слишком дорожили своей монополией, чтобы позволить приезжему иностранцу увидеть внутреннее устройство хоть одной машины или тем более снять с неё какие-либо рисунки и чертежи. Поэтому опыт англичан при разрешении стоявших перед изобретателями сложных технических задач мог быть учтён лишь в минимальной мере.
Е. А. и М. Е. Черепановы приступили к созданию первого русского паровоза вскоре после возвращения Мирона из заграничной поездки в октябре 1833 г. По «определению» заводской конторы их помощником был назначен Аммос Черепанов, племянник Ефима, впоследствии продолживший славные дела талантливых родственников. Работа шла быстро и успешно. Е. А. и М. Е. Черепановы придумали много усовершенствований. Например, количество парообразовательных трубок в котле «для усиления жара» было доведено до 80-ти. Следует отметить, что в котле стефенсоновского паровоза «Ракета» их было всего 25, и только котёл самого мощного его паровоза, построенного в начале 1830-х годов, имел 89 трубок. Черепановы сконструировали удобный механизм обратного хода и решили очень много сложных технических задач, возникавших в процессе постройки паровоза.
В августе 1834 г. первый русский паровоз был «пущен на колёсопроводы». Чугунная дорога, по которой ходил первый паровоз Черепановых, имела протяжённость около 800 м. Рельсы в отличие от английских линий, где применялись каменные опоры, были уложены на шпалах. Ширина колеи дороги достигала 1645 мм, то есть ничего не имела общего ни со «стефенсоновской» колеей в Англии (1435 мм), ни с колеей некоторых других зарубежных дорог. Ширина имевшихся в то время русских конных рельсовых дорог не превышала 1 м. Вследствие этого «чугунку» Черепановых закономерно считают первой русской дорогой с широкой колеей.
Рельсы были чугунные, грибовидные, укреплявшиеся в подушках («подстаментах»). Изобретатели, конечно, понимали, что изготовление рельсов из железа, а не чугуна значительно повысило бы их качество. Но зная, что заводское начальство и без того считало их «затею» слишком расточительной, не осмелились даже поставить об этом вопрос.
Паровоз Черепановых перевозил около 3,5 т со скоростью до 15 км в час. Он имел горизонтально расположенный котел в форме цилиндра, длиной 1,7 м, диаметром 0,9 м. Два горизонтальных паровых цилиндра паровоза имели диаметр 178 мм. В 1835 г. о паровозе писали: «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».
Свой второй, более мощный паровоз Е. А. и М. Е. Черепановы стали готовить к постройке сразу же после того, как пустили на рельсы первый. В марте 1835 г. второй паровоз грузоподъёмностью до 17 т был «совершенно отстройкою кончен». Расходы на него составляли менее полутора тысяч 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».
