«Рассказы о русском первенстве» — читайте интересные статьи из этой книги, с продолжениями! Вы узнаете о реальном вкладе русских ученых и изобретателей в развитие мировой  науки и техники.

В историю металлургии русские люди вписали множество ярких страниц. Первое их знакомство с металлом произошло еще в глубокой древности.

На Урале, в Якутии, в Заонежье, в центре европейской части СССР сохранились следы древних рудников, обнаружены простейшие литейные приспособления, а также отходы плавки металла, выброшенные древними металлургами из своих печей.

Петр I явился не только организатором строительства новых металлургических, заводов, но совместно со своими соратниками — Василием Никитичем Татищевым и другими — положил начало русской горнозаводской школы — одной из первых в Европе.

В 1720—1722 годах Татищев, будучи на Урале, основал школы для обучения горному делу. В результате хорошей постановки обучения русские горнозаводские школы на протяжении XVIII века, по свидетельству многих историков, славились своими выучениками, как «самыми дельными в то время людьми для горной службы».

Воспитанником Екатеринбургской «арифметической» школы был Козьма Дмитриевич Фролов — один из крупнейших знатоков горного дела в России, изобретатель золотопромывочных машин, творец величайшей в XVIII веке гидросиловой установки. Воспитанником той же Екатеринбургской школы был Иван Иванович Ползунов, обессмертивший свое имя как изобретатель первого универсального парового двигателя. Воспитанниками этих школ были сотни безвестных простых русских людей — новаторов, русских литейщиков обогащавших отечественную технику немалым числом открытий, изобретений, усовершенствований.

Так же и простые рабочие-металлурги, превзошли  силой своего таланта вершины мировой техники того времени. Таковы, например, отец и сын Маторины, оставившие по себе славную память как литейщики знаменитого «Царь-колокола». История создания этого металлического гиганта очень поучительна.

В первый раз «Царь-колокол» был отлит при Борисе Годунове.

Вес его тогда составлял более 2 100 пудов. Во время пожара в Кремле колокол разбился. Царь Алексей Михайлович, чтобы отлить новый, еще больший колокол, вызвал мастеров из Австрии. Они попросили у него пять лет сроку, так как, заявили они, труды эти «весьма велики и бессчетны». Тогда к царю явился русский мастер, имя которого, к сожалению, не сохранилось, и взялся выполнить работу за год. Он сдержал свое слово, действительно отлив колокол весом в 8 000 пудов.

В 1701 году при пожаре в Кремле «Царь колокол» снова разбился. Правительство, решившее создать новый «Царь-колокол», обратилось в 1731 году к знаменитому европейскому механику Жермену, предлагая ему взять, на себя труд по отливке. Прославленный мастер, однако, отказался, сочтя такое предложение за шутку. Тогда за отливку взялись русские люди — отец и сын Иван Федорович и Михаил Иванович Маторины — и выполнили то, что зарубежным специалистам казалось немыслимым.

Мало того, Жермену предлагали сделать отливку весом в девять тысяч пудов. Маторины добавили нового металла к обломкам разбитого колокола и создали колосс, весивший 12 327 пудов, то есть без малого 200 тонн. Это был рекорд, во много крат превосходивший все самые выдающиеся достижения зарубежных литейщиков

В XVIII веке Россия не только располагала замечательными специалистами, в совершенстве владевшими секретами получения металла и его обработки, не только славилась самой большой и мощной горнозаводской промышленностью, но шла впереди и по совершенству металлургической техники. Россия славилась крупнейшими в мире доменными печами. Это вынуждена признать и западная буржуазная история техники.

Один из виднейших ее представителей немецкий ученый Бек так пишет о «сибирских» домнах тех времен.

«Сибирские домны — величайшие и лучшие древесноугольные доменные печи, которые были до тех пор построены, и все, также и английские печи, по производительности были далеко ими превзойдены. Они были с мощными цилиндрическими воздуходувками с водяным приводом».

К этой красноречивой характеристике следует добавить, что уральские доменные печи были к тому же и самыми экономичными. Домны Нижнетагильского и Невьянского заводов, например, тратили на выплавку одного пуда чугуна в 2—3 раза меньше угля, чем лучшие европейские доменные печи.

Главнейшие из новшеств, введенных уральскими доменщиками для улучшения своих домен, были направлены к совершенствованию системы доменного дутья.

Вспомним, что появление мощных, приводимых водой воздуходувных мехов стало рубежом между детством и отрочеством металлургической печи.

Эти мехи позволили превратить небольшие печи в более производительные домны, они изменили ход металлургического процесса. В течение многих столетий система доменного дутья служила тем главным звеном, ухватившись за которое металлурги не раз вытягивали всю доменную технику на новую высоту.

В XVIII столетии в России было сделано два важных усовершенствования воздуходувного устройства домны.

Одно из них принадлежит Григорию Махотину, создавшему в 1743 году так называемую двухфурменную систему дутья. Чтобы оценить по достоинству заслугу этого русского изобретателя, проследим историю доменной воздуходувки.

Первые мехи по конструкции были очень похожи на обыкновенные кузнечные такие же два треугольных деревянных щита, соединенные шарниром, такая же кожаная «гармошка» между этими щитами. Разница была лишь в размерах. Доменные мехи были гораздо больше кузнечных. Недаром их приводили в действие силой воды. Доменная воздуходувка отличалась от кузнечной еще и числом мехов. Около домны их было, как правило, несколько. Пока одни мехи сжимались и гнали воздух в печь, другие раздувались, набирались сил, чтобы через минуту прийти на смену сдувшимся. От этого дутье было более плавным.

С домной мехи соединялись посредством трубок — сопел, как называют их теперь инженеры. Внутрь печи сопла проникали сквозь отверстие в ее стенке — фурму. Фурма у домны была одна, и мехи теснились около нее. В таком виде воздуходувки существовали очень долгое время — целые столетия.

Важным событием в истории воздуходувки явилось рождение деревянных мехов. На первых порах деревянные мехи были устроены почти так же, как и их предшественники — кожаные мехи. Только делались они целиком из дерева. Кожаная «гармошка» была заменена дощатыми стенками. Такими стенками снабжались оба щита меха — и верхний и нижний, так что в целом деревянные мехи были похожи на два клиновидных ящика, плотно входивших друг в друга. Покачивая один ящик вокруг шарнира, можно было вытеснить заключенный внутри мехов воздух.

Некоторое время спустя появилась другая конструкция деревянных мехов — так называемые ящичные мехи. Они действительно состояли из двух прямоугольных ящиков, вставленных один в другой, открытыми доньями навстречу. Работали эти мехи уже не при покачивании одной половинки, а при простом вдвижеии и выдвижении одного из ящиков.

Новые мехи можно было сделать очень большими, тогда как размеры кожаных мехов ограничивались величиной шкур, из которых готовили «гармошку». Еще важнее было то, что деревянные мехи развивали большее давление, потому что их можно было сжимать с такой силой, при которой кожаные «гармошки» полопались бы.

Новые возможности открылись перед домной после того, как появилась изобретенная русским металлургом Григорием Махотиным двухфурменная система дутья. Домна, образно говоря, получила второе «дыхательное горло», сквозь которое она смогла вдыхать дополнительные порции воздуха. Самое важное в этом изобретении было то, что струи дутья поступали теперь в печь с двух сторон.

Воздух стал легче проникать во все уголки домны. Меньше оставалось в ней «застойных» областей, где процесс восстановления металла шел вяло.

Путь, указанный Махотиным, оказался плодотворным. За две сотни лет, прошедших с дней Махотина, число фурм, питающих домну воздухом, возросло до восьми, десяти и даже шестнадцати.

Изобретение Махотина помогло создать обильное, более равномерное дутье. Но перед металлургами встала уже и другая задача. Было необходимо увеличить давление воздуха, нагнетаемого в доменную печь. Это позволило бы строить еще более высокие, более производительные печи.

«Легкими» домны все еще служили ящичные мехи, а они в силу несовершенства своей конструкции не могли производить дутье такого большого давления, которое нужно для очень высоких доменных печей. Эти мехи, когда-то вдохнувшие в домну силы для нового роста, к середине XVIII века превратились уже в оковы, задерживающие рост печи.

Эти оковы разорвал великий русский техник — Иван Иванович Ползунов. В 1765 году Ползунов  изобрел совершенно новый тип воздуходувки — цилиндрическую.

Это изобретение он совершил, идя к главной своей цели — созданию парового двигателя, способного вытеснить из промышленности примитивное вододействующее колесо.

Прекрасный знаток техники своего времени, Ползунов безошибочно определил: таким «узким местом» является дутье в металлургических печах. Первое важное применение для паровой машины было найдено.

Однако Ползунову было ясно, что нельзя просто заменить мельничное колесо паровой машиной, оставив нетронутыми остальные устройства воздуходувной установки. Ползунов решил, что  по соседству с его двигателем должна работать новая воздуходувка. И он конструирует ее. Цилиндрическая воздуходувка Ползунова по устройству очень сходна с паровой машиной, только работает она буквально «наоборот».

В цилиндре паровой машины расширяется пар, и он толкает поршень. В воздуходувке же поршень толкает воздух и сжимает его. Воздуходувка Ползунова способна была производить дутье куда более высокого давления, нежели ящичные мехи. Мощные струи воздуха, нагнетаемые ею, без труда могли пронизать раскаленную толщу руды и угля в самой высокой печи того времени.

Именно благодаря цилиндрической воздуходувке в конце XVIII века русские люди возвели на Урале высочайшие в мире домны.

Ивану Ивановичу Ползунову принадлежит и еще одно важное изобретение в области воздуходувных устройств. Он построил оригинальный «аккумулятор дутья» — «воздушный ларь», как назвал его сам изобретатель.

Это был большой деревянный ящик, в который входили воздухопроводы от всех мехов или цилиндров, обслуживавших металлургическую печь, а из него уже шли трубы к фурмам.

«Ларь» действовал наподобие резинового шара пульверизатора. Он принимал в себя отдельные порции воздуха из цилиндров, а направлял в фурмы непрерывную струю. Ход печи от этого становился еще более ровным.

Оценивая вклад этого великого новатора в металлургию, мы должны подчеркнуть, что именно он первым «пресек водяное руководство» в металлургии, сдружил ее с паровой машиной и открыл этим широкие горизонты перед важнейшим из производств.

Источник: Болховитинов В. и др. Рассказы о русском первенстве. Москва: Изд-во ЦК ВЛКСМ «Молодая гвардия», 1950. 424 с. С.138-143.