Первый русский паровоз Черепановых

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.

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.

«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).

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.

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.

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.