Текст книги "Изобретено в России: История русской изобретательской мысли от Петра I до Николая II"

Франц Фридрих Вильгельм Сан-Галли был не первым эмигрантом в семье. Певучая фамилия досталась ему от деда, переехавшего в Германию из Италии, а точнее, оставшемся на чужбине после освобождения из плена, куда он попал во время Войны за баварское наследство (1778–1779). Франц вырос в городе Штеттин и, едва закончив учебу, сразу пошел работать, так как отец умер, оставив семью без средств к существованию, хотя при жизни зарабатывал много и дал детям, помимо гимназического, великолепное, очень дорогое частное образование.

В 1843 году 19-летнего юношу послали в качестве торгового представителя в далекую и не очень понятную Россию, в Санкт-Петербург. Жалование ему полагалось мизерное, и, судя по всему, отправили его в длительную командировку лишь потому, что возникла нужда иметь в русском представительстве кого-то «из своих». Задач у Сан-Галли в Петербурге было не то чтобы много.

И вот тут-то ему улыбнулась удача. Он случайно познакомился со своим ровесником, молодым шотландцем, жившим в Петербурге. Новый друг оказался сыном Чарльза Бёрда, богатейшего промышленника и судостроителя, владельца одного из крупнейших в России и Европе литейно-механических предприятий. В Петербурге до сих пор много следов Бёрда: например, он построил Почтамтский мост через Мойку и Пантелеймоновский через Фонтанку.

Вскоре Сан-Галли благодаря протекции друга перешел работать на завод его отца. Его должностное положение и зарплата стали расти (как по причине личных талантов, так и по причине упомянутой дружбы), а в 1853 году, получив наконец российское подданство, Франц Сан-Галли уволился и, заняв денег, основал собственную механическую мастерскую на Лиговке.

Впоследствии это предприятие разрослось до огромного чугунолитейного завода. Уже в 1860-х Сан-Галли производил ограды и фонарные столбы, решетки и маркизы, сейфы и канализационные люки, детали кораблей и промышленных механизмов. Если ходить по Санкт-Петербургу и внимательно рассматривать старинные кованые элементы декора, примерно на половине (!) можно увидеть клеймо завода Сан-Галли.

Но это был просто бизнес. А теперь я расскажу про креатив.

В 1855 году еще совсем небольшая мастерская Сан-Галли получила необычный заказ на ремонт отопительной системы в императорских оранжереях Царского Села. Платили хорошо, но в первую очередь важен был престиж. Фирма, тогда еще маленькая, получила первый крупный заказ, причем государственный! Работая над системой отопления, Сан-Галли внезапно понял, как можно в десятки раз увеличить теплоотдачу системы Перкинса, не тратя лишнего топлива и сделав всю отопительную конструкцию значительно компактнее. Старые калориферы он заменил подобием современных радиаторов – толстыми трубами, оснащенными большим количеством перпендикулярных дисков. Такая схема позволяла очень сильно увеличить площадь нагревающейся поверхности.

Впоследствии Сан-Галли вносил усовершенствование за усовершенствованием, и к концу XIX века его конструкция приобрела практически такой вид, какой имеют обычные чугунные или стальные батареи под нашими окнами. Впрочем, уже по окончании работ в оранжереях в 1857 году комиссия была поражена эффективностью системы, созданной Сан-Галли. Слухи о ней передавались из уст в уста, и на следующий год фирма уже не знала отбоя от клиентов. Мастерская быстро переросла в завод, специализирующийся на производстве устройств для отопления, водоснабжения и канализации, – а упомянутое выше художественное литье, ограды и ворота были, скорее, побочным продуктом.

Вплоть до смерти в 1908 году Франц Карлович Сан-Галли работал на нужды города – как в промышленном, так и в общественном плане. Он был действительным статским советником, гласным Городской думы, а его фирма получила право использовать государственный герб – нечто вроде знака качества и обозначение поставщика императорского двора. С подачи Сан-Галли в Петербурге построили первые общественные туалеты (что русскому хорошо, то немцу смерть, этом мы помним), а на своих заводах он одним из первых в России ввел правила охраны труда. Радиаторы Франц Карлович запатентовал в России и за рубежом. Работающие батареи его фирмы можно встретить до сих пор, например в Доме книги на Невском.

Франца Карловича Сан-Галли похоронили неподалеку от Петербурга на Тентелевском кладбище, которое было уничтожено в 1933–1934 годах (располагалось оно в районе нынешнего парка имени 9 января). Перезахоронения проводить не стали, так как Сан-Галли в глазах большевиков был капиталистом и угнетателем, а не талантливым изобретателем и общественником, много сделавшим для города. Фабрику после революции национализировали, и впоследствии в ее помещениях расположился Ленинградский завод бумагоделательного оборудования имени Второй Пятилетки.

Протяните руку и дотроньтесь до батареи. Не важно, лето на дворе или зима, работает она или нет. Маленький кусочек Сан-Галли есть в каждом доме.

Глава 15
Человек и ледокол

Ледокол – это исключительно русское изобретение. Оно уникально тем, что его придумал русский человек в России на основе русских же исторических судов, полностью разработал конструкцию, сделал образец, получил российские и зарубежные патенты и успешно продал их в другие страны, поспособствовав распространению кораблей этого типа во всем мире. На вопрос: «Что дала Россия миру?» – не стоит отвечать: «Радио» или «Лампочку» – с этими утверждениями можно поспорить. Но ледокол бесспорно наш.

В 1862 году «владелец заводов, газет, пароходов» Михаил Осипович Бритнев столкнулся с проблемой, которая мешала его бизнесу. Эта проблема называлась «зима».

Вообще, у Бритнева было много различных предприятий: собственная судостроительная верфь, завод по производству портового оборудования, пара банков, а кроме того, его регулярно избирали городским головой в родном Кронштадте – то есть во всех отношениях он был фигурой заметной. Зима мешала лишь одному из его начинаний – грузовой линии «Кронштадт – Ораниенбаум». Летом товары доставлялись пароходами, зимой приходилось переключаться на санные упряжки, значительно менее грузоподъемные, весной же и осенью, когда лед был еще тонким, но уже непроходимым для судов, линия и вовсе останавливалась.

И тогда Михаил Осипович пришел к мысли, что эту проблему можно решить техническим путем.

Михаил Бритнев не изобрел ледокол как таковой. Первый в мире ледокол, известный как City Ice Boat No. 1 («городская ледовая лодка № 1»), построила филадельфийская компания Vandusen & Birelyn в далеком 1837 году. Это был колесный пароход с усиленным носом и специальными гирями.

О гирях нужно сказать отдельно. Собственно, вплоть до Бритнева основным принципом работы ледоколов был именно гиревой. Ледокол подплывал к границе льда, а затем со специальных мачт на кромку сбрасывались тяжелые гири, удара которых тонкий лед не выдерживал. Пароход продвигался дальше, гири поднимались наверх и снова сбрасывались. Как нетрудно догадаться, скорость передвижения такого корабля была крайне мала.

Существовали и другие способы. Например, ледовые сани – огромные, 20-метровые деревянные ящики, заполненные камнями. Их волокли за собой лошади, а ящики продавливали борозду. Развитием саней стали ледокольные паромы – их тоже волокли лошади, но принцип тут использовался другой. Корма парома была заполнена чугунными чушками, а нос поднят. Лошади затаскивали такой паром на лед, и тот продавливал его своей тяжестью, снова опускаясь на воду (сани падать в воду не должны были, так как сразу бы утонули).

Иногда к форштевням кораблей прикреплялись острые ножи и пилы, специальные ледорезные колеса и даже что-то вроде зубодробительной пасти, пропускавшей расколотый лед через себя и разбрасывавшей позади. В общем, инженерный гений не дремал, но эффективность всех существовавших на тот момент систем равнялась примерно нулю.

Михаила Осиповича это не устраивало. Ему нужен был корабль, способный идти сквозь весенние льды с более или менее нормальной скоростью и при этом оставаться функциональным: везти груз или пассажиров. И вот тогда из глубин национальной русской памяти Бритнев извлек коч.

Про кочи здесь уже была целая глава, но если вы ее пропустили, я сейчас коротко перескажу самую суть. Коч – это парусное судно, широко распространенное на Русском Севере и в Сибири начиная со Средних веков. Он был очень простым: одна палуба, одна мачта, руль, весла, изначально даже металл не применялся, корабль строили исключительно из дерева. Длина коча составляла от 16 до 24 метров, был он легким и имел одну особенность: оригинально скошенный низ носовой части и плоское дно. Это позволяло в считаные минуты вытянуть корабль – даже груженый! – на лед. Таким образом, коч не могло «затереть», его, как правило, успевали вытащить, а если поморы сталкивались с границей свободных вод, они просто затаскивали корабль на лед и далее перемещали волоком.

Бритневу пришла в голову мысль скрестить коч и ледокольный паром.

Пробным судном стал небольшой паровой буксир «Пайлот». По чертежам, сделанным лично Бритневым, у «Пайлота» срезали носовую часть под углом в 20°. Теперь пароход мог наползать на лед, а его массы было достаточно, чтобы проламывать борозду. Собственно, по такому принципу и работают все современные ледоколы.

«Пайлот» в новом, ледокольном облике совершил первое плавание 22 апреля 1864 года. Конечно, его массы не хватало, чтобы продавливать суровые льды середины зимы, но тонкие весенние и осенние покровы он проходил без проблем, увеличив время навигации на 6–8 недель. «Пайлот» мог сам везти груз и пассажиров, кроме того, по прочищенному им каналу проходили обычные суда.

После успешных весенних и осенних испытаний Бритнев предложил свою идею на суд морского ведомства. Одновременно туда на рассмотрение попала еще одна подобная система – проект инженера Николая Эйлера, ледокол «Опыт», который позже, в 1866 году, воплотили в металле, взяв за основу канонерскую лодку. Но носу «Опыта» находился мощный стальной таран, чтобы пробивать лед, а сверху располагались уже знакомые нам гиревые мачты. Ниже ватерлинии Эйлер предусмотрел нечто вроде минных отсеков: наиболее упорные и крепкие участки ледяного покрова предполагалось расстреливать. Испытания «Опыта» тоже прошли более или менее успешно. Корабль проходил через лед толщиной до метра, но перед двухметровым торосом пасовал.

Марка почты СССР, 1976

В ноябре 1866 года в присутствии чиновников морского ведомства прошло торжественное сравнение «Опыта» и «Пайлота». Случилось то, что и должно было: мало того, что «Пайлот» шел значительно быстрее, так «Опыт» еще и намертво застрял где-то на середине намеченного маршрута. И тут российское чиновничество проявило свою косность. Дело в том, что «Опыт» оборудовали на государственные деньги (хотя какую-то сумму внес сам Эйлер), а «Пайлот» был сугубо частной инициативой. Несмотря на блестящую победу последнего, перспективным признали таранный принцип работы – впрочем, многострадальный «Опыт» переделали обратно в канонерскую лодку сразу после соревнования.

Но Бритнев не сдался. Он имел одно преимущество перед многими другими русскими изобретателями: богатство. По сути, это был такой Илон Маск середины XIX века.

Вплоть до 1870 года «Пайлот» оставался единственным в мире судном современного ледокольного типа. Он ходил между Кронштадтом и Ораниенбаумом, принося владельцу прибыль. Бритнев не поленился получить на свою систему как российскую привилегию, так и зарубежные патенты.

Зима 1870/71 года в Европе выдалась чудовищно холодной. Впервые за много лет замерзла акватория порта Гамбурга, и немцы в панике приобрели у Бритнева за, в общем, не очень большую сумму в 300 рублей патент на ледокол. Переделка обычного парохода в ледокольный по системе Бритнева заняла буквально пару недель, и судоходство было восстановлено в тут же зиму. Вторым в мире ледоколом стал немецкий Eisbrecher 1. Патент был продан еще несколько раз – в Данию, Нидерланды, Швецию, США. Изобретатели из других стран начали разрабатывать свои системы и вносить в идею Бритнева различные усовершенствования. Было понятно, что идеальная формула ледокола найдена и ее можно постепенно улучшать, не ставя больше сомнительных экспериментов с гирями и таранами.

Сам Бритнев в 1870-х переоборудовал в ледоколы еще два буксира – «Айрут» и «Наш», а позже построил на своей верфи два специализированных ледокольных судна – «Бой» (1875) и «Буй» (1889), все – для расширения судоходства по Финскому заливу. Помимо того, при жизни Бритнева в России Ораниенбаумской пароходной компанией было построено еще два ледокола – «Луна» и «Заря» с 250-сильными двигателями («Пайлот» поначалу имел мощность всего 60 лошадиных сил, а после переоборудования – 85). Пользовался Михаил Осипович и традиционными методами: в особо трудных местах, где «Пайлот» не справлялся, лед кирками прорубали рабочие. Смешно, но другие кронштадтские купцы пытались составить Бритневу конкуренцию, водя пароходы вслед за его ледоколами по прорубленным каналам. Правда, это был мелкий бизнес, и Бритнев не особо беспокоился.

Так или иначе, идея ледокола, усовершенствованная в Европе, вернулась в Россию и нашла благодатную почву. Впоследствии именно здесь под руководством вице-адмирала Степана Макарова построили первый в мире ледокол арктического класса «Ермак». Макаров, к слову, очень уважал Бритнева и считал его своим учителем в плане судостроения.

Михаил Осипович скончался в 1889 году в возрасте 67 лет. Он прожил счастливую и успешную жизнь. По наследству ему достался солидный капитал – Бритневы были одной из старейших купеческих семей в Кронштадте, – он учился коммерции в Санкт-Петербурге и корабельному делу в Англии и сумел преувеличить свой доход и состояние, а заодно и принести пользу всему миру. К слову, он отстроил практически заново обветшавший и уже не отвечавший требованиям времени кронштадтский порт, а также стал родоначальником водолазного дела в России, основав в 1868 году первую в стране водолазную школу, – она появилась на 14 лет раньше государственной.

Глава 16
По трамвайным рельсам

В 1881 году в Лихтерфельде, пригороде Берлина, по инициативе немецких инженеров – братьев Вернера и Карла фон Сименсов – была пущена первая регулярная линия электрического трамвая. Спустя 11 лет, 1 июня 1892 года, трамвай системы Siemens запустили и в Российской Империи – в Киеве. И это исключительно грустная страница нашей научно-технической истории, потому что изобрел трамвай значительно раньше петербургский инженер Федор Аполлонович Пироцкий. Но нет пророка в своем отечестве.

К моменту, когда Федор Пироцкий стал зрелым инженером, все было готово для появления трамвая. Француз Альфонс Луба уже придумал рельс с желобом, позволяющим утопить железнодорожные пути в мостовой, чтобы они не препятствовали проезду экипажей. Конка уже покорила мир и работала в большинстве городов Российской Империи. Венгерский физик Аньош Йедлик уже построил рабочий электродвигатель, а шотландец Роберт Дэвидсон – полноценный электровоз. До трамвая, то есть соединения электрического силового агрегата с вагоном конки, было рукой подать.

Трагедия Пироцкого заключалась в том, что он не располагал ничем, кроме таланта, а такого Россия никогда не прощала. Он не был бизнесменом и заводовладельцем, как Бритнев. Не был отпрыском богатого дворянского рода, как Саблуков. Он родился в 1845 году в семье штаб-лекаря в Лохвицком уезде Полтавской губернии, и по всему выходило, что ему предстоит обыкновенная жизнь и средней руки военная или чиновничья карьера.

Отца перевели в Санкт-Петербург, там Федор отучился в Константиновском кадетском корпусе и Михайловской военной артиллерийской академии, после чего был направлен на службу в Киев. По стечению обстоятельств в то же самое время в Киевской крепости, в 5-м саперном батальоне, служил другой молодой человек – Павел Яблочков. Свою осветительную революцию Яблочкову предстоит совершить позже – но уже тогда, в 1866 году, он интересовался электричеством и заразил этим увлечением своего нового друга, артиллериста Пироцкого. (Кстати, интересный факт: из-за канцелярской ошибки его записали при поступлении в академию через «е» – Пероцкий, – и по всем военным документам впоследствии Федор Аполлонович проходил под неправильной фамилией.)

В 1869 году Пироцкий вернулся в Михайловскую академию, теперь уже на строевой факультет. По окончании он получил назначение на крайне скучную штабную работу – ревизором в Артиллерийское управление. Несколько раз он ходил к вышестоящим чинам с рационализаторскими предложениями (в основном в области артиллерии), но отклика не нашел.

А к 1874 году он подкопил денег и купил две динамо-машины системы Зеноба Грамма – на тот момент электрических генераторов новейшего типа; всего за год до того Грамм получил за свое изобретение золотую медаль Всемирной выставки в Вене. С помощью этих машин Пироцкий поставил ряд интересных экспериментов. Наиболее известным стал опыт по передаче электричества без использования проводов непосредственно через железнодорожные рельсы. Одна машина Грамма работала как генератор, приводимая в движение паровым двигателем (его Пироцкий тоже купил на свои средства), вторая находилась в 200 метрах и питалась от первой, причем ток шел непосредственно по рельсам заброшенного участка Сестрорецкой железной дороги. Рельсы были изолированы от земли, и один служил прямым проводом, а другой – обратным. Некоторые источники, к слову, указывают, что Пироцкий использовал генераторы системы Якоби, но это, исходя из технических характеристик последних, маловероятно.

Были и другие опыты с электричеством: Пироцкий приводил электрогенератор в движение посредством падающего потока воды, чтобы снабжать энергией армейские прожекторы, исследовал потери тока при передаче по проводам различного сечения и длины, – но все постепенно шло к его главному изобретению.

Примерно в это время началась то ли дружба, то ли противостояние Пироцкого с братьями Сименс. В 1876–1877 годах Федор Аполлонович опубликовал в «Инженерном журнале» ряд заметок с описанием своих опытов, а спустя всего два года в Германии компанией Siemens & Halske AG был подозрительно быстро построен первый электровоз.

Впрочем, самым первым его все-таки назвать нельзя. Я уже упоминал имя Роберта Дэвидсона, шотландского изобретателя родом из Абердина. В 1837 году он построил модель электрического локомотива, получающего энергию от гальванических батарей, а 1842-м закончил работу над полноразмерным электровозом. Его семитонная машина носила название Galvani в честь знаменитого врача и физика и была испытана на ветке Эдинбург – Глазго, но оказалась, к сожалению, нефункциональной. Развивая немногим более 4 лошадиных сил, электровоз мог тянуть, помимо собственной массы, вагоны с полезным грузом около 6 тонн со скоростью 6–7 километров в час. Эти показатели сильно уступали паровым аналогам, к тому же заряда батарей хватало ненадолго. Идея Дэвидсона оказалась забытой вплоть до конца 1870-х.

В 1879 году на технической выставке в Берлине Вернер фон Сименс торжественно представил публике «первый в мире» (как мы уже знаем, второй) электрический локомотив. Специально для него было построено 300-метровое железнодорожное кольцо. Мощность двигателя составляла 2,2 киловатт, и поезд, состоящий из электровоза и трех вагонов, достигал во время демонстрационных заездов скорости в 13 километров в час. Сименс сделал из этого настоящий аттракцион: прокатиться на электропоезде стоило 20 пфеннигов, и за несколько месяцев работы дороги ею воспользовались (конечно, в развлекательных целях) 90 000 человек. Вообще это напоминало сцену, в которой Том Сойер красил забор: люди приплачивали Сименсу, чтобы поработать на испытаниях электровоза.

Какая здесь связь с Пироцким? Самая прямая. Братьев Сименс было трое – Вернер, Вильгельм и Карл. Первый возглавлял компанию в Германии, второй руководил филиалом в Великобритании, третий – в России. Заинтересовавшись публикациями Пироцкого, Карл фон Сименс не преминул лично познакомиться с малоизвестным, но явно талантливым артиллеристом. Они встречались несколько раз, и Пироцкий наверняка делился каким-то своими идеями с человеком, разделявшим его интересы. Более того, скорее всего, он делал это сознательно, понимая, что реализовать их у обеспеченного немецкого бизнесмена больше, чем у штабного военного из России.

В одной из публикаций Пироцкий описывал схему подачи электричества к двигателю гипотетического локомотива. Он полагал между основных рельсов разместить контактный, а по нему двигать каретку, непосредственно соединенную с мотором. Именно такую схему и использовали в Siemens. Впрочем, идея эта лежала на поверхности.