Советские инженеры

Иванов Л. Б.

27 ноября 1891 года российский Департамент торговли и мануфактур выдал знаменитую привилегию № 12926 «проживающим в Москве инженерам-механикам Владимиру Шухову и Сергею Гаврилову» (Сергей Гаврилов был товарищем Шухова по училищу и его помощником; верный усвоенным еще в юности нормам щепетильной научной честности, Шухов настоял, чтобы имя помощника стояло рядом с его собственным). В тексте привилегии, выданной на десятилетний срок, подробно описывались «приборы для непрерывной дробной перегонки нефти и т. п. жидкостей». Установка включала в себя трубчатую печь, в змеевиках которой получалась смесь паров и газов, особых цилиндров, названных авторами «погоноразделителями», и холодильников. Использование трубчатой печи позволяло увеличить поверхность нагрева и повысить — примерно до 60 атмосфер — рабочее давление. А регулированием количества впускаемой в каждый погоноразделитель жидкости можно было в каждом из них получать погоны строго определенного удельного веса.

Самое же главное — вся установка в целом позволяла получить из нефти больше керосина или

бензина, чем его содержалось в природном сырье: ведь неразложимые при обычной перегонке тяжелые фракции расщеплялись! Изобретение Шухова (о ничем более себя не проявившем Гаврилове никто бы и не вспомнил, если бы Шухов не настоял на его упоминании в привилегии) принадлежало к числу тех, которые как бы предвосхищают потребности завтрашнего дня техники. Его «установка для непрерывной дробной перегонки», разумеется, позволяла получать керосин. Но поистине незаменимой она оказывалась для получения бензина. А тот был еще практически не нужен. Более того, легковоспламеняемый, склонный взорваться от малейшей искры, он казался нежелательным и даже опасным. Его век был довольно далеко впереди: когда по дорогам побежали первые моторные тележки, приводимые в движение двигателем внутреннего сгорания, небольшое количество бензина, потребного для них, было нетрудно получить с помощью обычной перегонки — в конце концов, легких фракций все же не так уж мало в природной нефти. Лишь тогда, когда число автомобилей стало стремительно возрастать, когда повседневной реальностью сделались моторные лодки и мотоциклы, а в воздух поднялись первые аэропланы, необходимость в бензине заставила вспомнить о способе получать его больше, чем припасла природа в «черном золоте». И крекинг — теперь уже со своим английским названием — родился вновь. В 1912 году американец Бартон (его фамилию — Burton — читают у нас иногда как Бортон или Бертон) осуществил установку для переработки соляровых масел в бензин. По справедливому замечанию советского историка техники В. Е. Пархоменко, «изумительная в технологическом, теплотехническом и конструктивном отношении установка Шухова не меньше отличается от примитива Бортона и даже от усовершенствованной установки Бортона — Клэрка, чем кухонный нож отличается от скальпеля хирурга». Другие американские инженеры — Кост, Снодграс, Флеминг и еще несколько — также создали свои конструкции. Но и они во многом уступали шуховской. Как всегда, желая закрепить за собою монополию, конкурировавшие фирмы могущественных нефтяных королей вступили в ожесточенный судебный спор о том, кто у кого и что заимствовал. Наемные адвокаты сотрясали судебные залы пылкими речами. Их кропотливые помощники по уши зарылись в пыль архивных полок патентных бюро. В ход вошли казуистика и крючкотворство, закулисные сделки и подкуп. Но в итоге даже американский суд был вынужден признать приоритет Шухова.

К своему изобретению Владимир Григорьевич вернулся лишь три с лишним десятилетия спустя после того, как оно было сделано, уже в советское время. Вместе с известным специалистом по добыче и переработке нефти, впоследствии членом-корреспондентом Академии наук СССР М. А. Капелюшниковым Шухов руководил проектированием и строительством первого у нас в стране крекинг-завода, оказавшегося в итоге лучшим в миро по простоте оборудования и качеству выдаваемого бензина. Завод вступил в строй в 1932 году. А в день его пуска 79-летний ученый надел плотный из черного сатина халат и брезентовые рукавицы и собственноручно взялся за штурвал: чести провести первую регулировку своего детища, так долго ожидавшего осуществления на практике, он просто не мог уступить никому.

Чтобы закончить «нефтяную» тему в творчестве Шухова, следует вспомнить о созданных по его проектам нефтеналивных баржах. Сама идея судна, корпус которого служит резервуаром для перевозки нефти, появилась, правда, раньше. Появилась в нашей стране: еще в 1860 году, когда семилетний Володя Шухов вел безмятежную жизнь в бабушкином имении, в свой первый рейс по Каспийскому морю вышел деревянный парусник «Александр». Вез он нефть — но не в бочках, как это делалось раньше, а прямо в освобожденном от других грузов трюме. Судовладельцы братья Н. И. и Д. И. Артемьевы при помощи и поддержке уже упоминавшегося промышленника В. И. Рагозина в 1874 году построили несколько деревянных наливных барж. А знаменитый волжский судостроитель Василий Иванович Калашников, прославившийся созданием множества удивительных по своему совершенству грузовых и пассажирских пароходов, в 1880 году осуществил идею, казавшуюся многим невозможной: на воду были спущены три крупные железные баржи, предназначенные для перевозки керосина. Их постройка доказала скептикам, что их опасения напрасны. Железные корпуса, склепанные из отдельных листов металла, вовсе не обнаруживали тенденции быстро расшатываться и давать утечку нефти. Не столь уж часто требовался и ремонт, который, естественно, при железной конструкции обходился дороже.

Строители первых наливных барж во многом опирались на интуицию. Верный своему методу, Шухов начал с теоретических изысканий. Оказалось, что для расчета таких судов применим тот же способ, что и для расчета резервуаров, — нагруженная баржа на воде с точки зрения теории также представляла собой балку на упругом основании и потому подчинялась тем же закономерностям. Но Шухов не ограничивался возможностью заранее вычислить оптимальные размеры и количество потребного металла. Как подчеркивалось позже в «Записке об ученых трудах В. Г. Шухова», одним из авторов которой был великий кораблестроитель академик

А. Н. Крылов, «тогда казалось почти невозможным правильно собрать такие громадные сооружения из мелких частей; тогда еще не имели понятия о точной разбивке шаблонов, и Шухов научил этому русских техников; он научил их, как по чертежам, изготовленным в Москве, с чудесной быстротой и без неполадок можно собирать громадные клепаные конструкции из железных листов».

Первые шуховские баржи имели длину 150 метров. Но уже в 1893 году на воду была спущена баржа его конструкции длиной 172 метра, имевшая грузоподъемность 12 тысяч тонн. Шестнадцать лет спустя общая грузоподъемность шуховских барж составляла около трех с половиной миллионов тонн. Количество их измерялось многими тысячами. И долго еще служили стране эти гиганты речного флота — прообраз нынешних океанских супертанкеров. А некоторым наливным судам пришлось в годы гражданской войны выступить в новом качестве: их переделали в плавучие батареи. Огонь их орудий не раз помогал Красной Армии во время боев на Волге и Каме.

Саратовский судостроительный завод, где строились шуховские баржи, был сравнительно поздним приобретением фирмы Бари. Значительно раньше стремительно разраставшаяся «строительная контора» стала владельцем котлостроительного завода в Москве. И в эту область техники Владимир Григорьевич сумел внести множество ценных идей.

Век электричества в эту пору едва покинул колыбель и делал первые, еще достаточно робкие шаги. Паровые машины господствовали в промышленности и на транспорте. А это означало, что котлостроение имело первостепенное значение для дальнейшего развития технического прогресса: ведь паровая машина — это не только цилиндр и поршень, это еще и обязательно котел для получения пара.

В сознании человека, далекого от теплотехники, слово «котел», возможно, рисует нечто подобное большому баку или чану, в каких готовят пищу в кухнях столовых, — разве что размерами еще больше и плотно закрытое. Но такими котлы паровых машин были лишь на заре их развития. Медный чан с полусферическим верхом, вмазанный в кирпичную топку, — таков котел первой в мире универсальной паровой машины Ползунова. Подобным образом устраивали котлы и его предшественники, например Томас Севери, чей паровой насос, кстати, был первой «огненной машиной» на Руси — купленный Петром Первым, он гнал воду в фонтаны его «парадиза» — Летнего сада. Дени Папен, Томас Ныокомен, наконец, Джеймс Уатт — все они обходились котлами простейшего типа. Но уже в конце XVIII века эта необходимая часть паросиловых установок начала быстро усложняться. Одной из наиболее удачных идей оказалось нагревать воду не в единой большой емкости, а пропуская ее через отдельные трубы. Так поступил американский изобретатель Барлоу в 1793 году. Еще удачней оказался один из первых в мире котлов высокого давления, созданный русским теплотехником Степаном Васильевичем Литвиновым в 1824 году. И тут вода нагревалась в трубах особого «водокалителя». Позже многие конструкторы развивали идею водотрубного котла. Не слишком разнившиеся в основных принципах устройства, такие котлы воплощались в достаточно большом количестве всевозможных технических и технологических решений. И почти все обладали двумя весьма существенными недостатками: их было весьма трудно монтировать и чрезвычайно тяжело чистить в процессе эксплуатации. Эти качества, в частности, были присущи широко применявшимся во всем мире паровым котлам американской фирмы «Бабкок и Вильяме», созданным в середине XIX века. В них водогрейные трубки объединялись в секции, замыкавшиеся коллекторами особой зигзагообразной формы. Коллекторы складывались вплотную: выпуклость одного попадала во впадину другого. Так составлялась стенка топки. В секциях насчитывалось по 9 — 11 трубок. В каждой трубке — отдельный лючок для ее развальцовки при сборке котла и прочистки в ходе ремонта.

Котлы Бабкока и Вильямса считались наиболее передовой по тому времени конструкцией. Шухов познакомился с их устройством еще в студенческие годы, а позже, уже будучи инженером, не раз руководил монтажом приобретенных в Америке котлов. И постепенно пришел к выводу, что водотрубный котел должен строиться совсем иначе. Первый котел системы Шухова был изготовлен в 1890 году. Преимущества его оказались настолько очевидны, что в скором времени разработанная им система практически вытеснила американскую.

Главное достоинство шуховского котла заключалось в устройстве секций. Каждая насчитывала 28 трубок, выведенных в коллектор в виде короткого цилиндра. Простой и удобный в изготовлении, он разрешал и все прежние затруднения: одно из его днищ служило общим люком, а другое представляло собой решетку, куда вставлялись и затем развальцовывались трубки. Большая крышка облегчала и эту трудоемкую операцию, и прочистку трубок.

Еще одно преимущество шуховской системы состояло в возможности наращивания мощности котла при использовании одних и тех же стандартных секций. Одна такая секция давала возможность соорудить котел сравнительно небольшой мощности. Две-три секции — и оказывалось возможным соорудить паросиловую установку побольше. А при десяти секциях получался уже весьма солидный котел. Верный своему принципу создания наиболее экономичной конструкции, Шухов добился значительного снижения расхода металла при сооружении котлов. А стандартизация узлов позволяла легко наладить их серийное производство. Кроме того, теперь оказывалась осуществимой доставка котла к месту службы не в собранном виде, как это неминуемо приходилось делать прежде, а в виде отдельных деталей. Излишне говорить, настолько такое решение упростило и удешевило транспортировку котлов.