То ли грустно, то ли нет

 

Сам Петр Прокопович умер в достатке и довольствии в 1850 году, будучи обладателем крупнейшего в мире пчелозавода и школы пчеловодства. Он написал и опубликовал более 60 исследовательских работ по биологии пчел и способам их разведения, внес множество усовершенствований как в систему своего улья, так и в другие технические элементы пчеловодства. В частности, он раньше бразильца Ганемана начал применять так называемую разделительную решетку, позволяющую изолировать матку и ограничить ее яйцеклад. Другое дело, что Прокопович не получал привилегий (патентов) на свои разработки и потому зафиксировать этот факт довольно трудно.

Степан Петрович, его сын, возглавлял школу и хозяйство до своей смерти в 1879 году. К сожалению, он не имел законных детей-наследников, и его имущество частично ушло с молотка, частично было растащено крестьянами окрестных хозяйств, а школу попросту закрыли.

Наследие Прокоповича до сих пор остается предметом исторического спора. Невозможно доказать, что Дзержон пользовался разработками Прокоповича, — и невозможно доказать обратное. Сегодня мировая общественность придерживается следующей позиции: она признает Прокоповича первоизобретателем рамочного улья, но утверждает, что Дзержон создал свою систему независимо от русского пчеловода и что именно от Дзержона она распространилась по всему миру. Но в душе, конечно, хочется подыграть Прокоповичу и связать его изобретение с дальнейшими разработками поляка. Давайте так и сделаем.

 

Глава 11

Продавец воздуха

Центробежная вентиляция

 

У многих дома есть бытовые вентиляторы. Они называются осевыми: воздух выбрасывается из них под тем же углом, под которым засасывается. А вот в промышленности чаще используется другая система — так называемые центробежные вентиляторы, в которых воздух выходит под углом в 90° к забору потока. О них-то мы и поговорим.

 

Центробежный (или радиальный) вентилятор устроен относительно просто. Внутри его кожуха вращается ротор с лопатками, изогнутыми определенным образом. Воздух подается внутрь ротора по его оси через входное отверстие, а выбрасывается лопатками вбок, под прямым углом. В английском языке такую конструкцию часто из-за внешнего сходства называют «беличье колесо». Основные плюсы радиальной системы относительно привычной нам осевой хорошо заметны в промышленных условиях: такие вентиляторы значительно прочнее и надежнее, работают тише, и, главное, они масштабируемы до чудовищных размеров, то есть с их помощью можно перегонять гигантские массы воздуха или газа. Нередко они применяются для транспортировки горючих или взрывоопасных газовых смесей.

Есть и еще один момент. Радиальный вентилятор так или иначе представляет собой импеллер, то есть лопаточное устройство, заключенное в кольцеобразный кожух. Благодаря этому отсутствует срыв потока[4]на концах лопастей и, соответственно, индуктивное сопротивление, а значит, такая конструкция намного экономичнее осевой. 90 % вентиляторов, применяющихся в системах отопления, вентиляции и кондиционирования, центробежные.

А теперь углубимся в историю.

 

Военный инженер

 

Александр Александрович Саблуков родился в 1783 году в богатой дворянской семье. Его отец, действительный тайный советник и сенатор, в 1797–1800 годах возглавлял Мануфактур-коллегию — иначе говоря, был министром промышленности.

И Александра, и его брата Николая ждала военная карьера. Первый в итоге дослужился до генерал-лейтенанта корпуса горных инженеров России, а второй — до генерал-майора русской императорской армии. Много позже, уже посмертно, в 1860-х, Николай Саблуков прославился опубликованными на английском языке «Записками» — одним из важных источников информации об эпохе Павла I.

Александр с детства был склонен к техническим наукам, и отец всячески поддерживал этот интерес. В результате Александр получил прекрасное образование, а позже завоевал значительный авторитет в российской инженерной среде. Ему принадлежит ряд усовершенствований в артиллерийском деле, в конструкциях прицельных систем и т. д. Но свои самые значимые изобретения он сделал, будучи уже немолодым человеком и уйдя в отставку.

 

До и после

 

Первое упоминание системы, близкой к центробежному вентилятору, датируется 1556 годом. Ее кратко характеризует немецкий ученый, «отец минералогии» Георгий Агрикола в своем монументальном труде De re metallica — первой европейской энциклопедии металлургии и горного дела. Эта 12-томная работа в течение полутора веков была самым авторитетным источником информации о горнодобывающей отрасли — от исследования условий для строительства шахт до плавления металлов и изготовления из них различных изделий. На одной из ксилографий Агрикола изобразил нечто вроде примитивного центробежного вентилятора с мускульным приводом, предназначенного для подачи воздуха в шахты.

Но вплоть до XIX века упоминание такого рода систем оставалось единственным. Лишь в 1827 году американский инженер Эдвин Стивенс из Нью-Джерси установил опытный вентилятор этого типа для охлаждения котлов парохода «Северная Америка». Аналогичная идея пришла в голову известному изобретателю Джону Эрикссону, прославившемуся своими судостроительными проектами, в частности броненосцем «Монитор», который стал родоначальником нового класса кораблей. Так вот, Эрикссон применил центробежный вентилятор для охлаждения котлов парохода «Корсар» (1832).

Но, как ни странно, ни Стивенс, ни Эрикссон не увидели потенциала этой системы, и оба случая остались единичными, так и не получив дальнейшего развития. А Александр Саблуков — увидел перспективу и, более того, сумел доказать свою правоту окружающим.

 

Русский вентилятор

 

Уйдя в отставку в конце 1820-х, Александр Саблуков вплотную занялся гражданской инженерией. В 1832 году, одновременно с Эрикссоном, он спроектировал центробежный вентилятор классической конструкции. Внутри кожуха вращался ротор с четырьмя прямыми лопатками (изгибать их соответственно направлению потока начали гораздо позже), а воздух всасывался не с одной, а с обеих сторон устройства. Первый вентилятор был ручной, его вращали два работника; впоследствии, еще при жизни Саблукова, аналогичные системы начали подключать к паровым машинам, значительно увеличив их производительность. Но даже на мускульном приводе вентилятор мог перемещать до 2000 кубометров воздуха в час.

Саблуков имел на руках козырь: он был обеспеченным, успешным человеком, а также лично знал всех сильных мира сего вплоть до императора. Поэтому когда он представил свое изобретение специальной военной комиссии во главе с генерал-инспектором, оно было — правда, не без трений, об этом я расскажу ниже — признано перспективным, Саблуков получил государственную привилегию и в течение последующих двух лет наладил производство вентиляторов нового типа.

Сперва они устанавливались в рудниках и шахтах (именно для этого Саблуков их и разработал), а также на крупных судах для проветривания трюмов. Первым вентилятором оборудовали Чагирский рудник на Алтае. Буквально за 10 лет изобретение разошлось по всем крупным рудодобывающим точкам России, а в конце 1830-х привилегию Саблукова начали покупать и в Европе.

 

Пчелы против меда

 

Самым интересным эпизодом внедрения вентилятора стало противостояние Саблукова и другого знаменитого русского инженера, генерал-адъютанта Карла Андреевича Шильдера. Он был ровесником Саблукова, ушел в отставку в одно с ним время и точно так же занимался различными инженерными проектами. Шильдер входил в состав той самой комиссии, которая принимала вентилятор, и стал единственным ее членом, категорически не признавшим перспективность разработки «конкурента». Шильдер не позволил выделить Саблукову средства на доработку и производство вентиляторов, и Александра Александровича спасла коммерция: его детищем заинтересовались заводовладельцы, в то время как государство, одобрив систему и выдав привилегию, больше никак не поучаствовало в деле.

Но в 1834 году Шильдер представил собственное изобретение — первую русскую подводную лодку. Она была построена на Александровском литейном заводе, имела длину 6 метров, могла погружаться на 12 метров, а обслуживал ее экипаж в 13 человек. Вот тут-то Шильдер и столкнулся с проблемой подачи воздуха. Изначально он полагал, что воздух можно запустить в подлодку единожды перед погружением, длившимся по расчетам 10 часов, но такой принцип себя не оправдал: весь кислород поглощался за три-четыре часа, требовалась его регулярная замена. Тогда Шильдер установил воздухозаборник: подлодке нужно было подплыть к поверхности, выдвинуть его и «заглотить» очередную порцию воздуха. Встала задача: как ускорить процесс? И у Шильдера не осталось другого выхода, кроме как смириться со своей неправотой и попросить помощи у Александра Саблукова. Тот быстро спроектировал компактный центробежный вентилятор, позволявший нагнать в подлодку воздух буквально за 3 минуты. С этого момента былое соперничество переросло в многолетнее сотрудничество и дружбу.

 

Наружный вид и поперечное сечение подводной лодки К. А. Шильдера

 

Неудачный водомет

 

Вдохновленный успехом, Саблуков в течение нескольких последующих лет вносил усовершенствования в свою систему, а также активно работал над новой — центробежным насосом. На всякий случай поясню, что это с точки зрения принципа работы то же самое, что и центробежный вентилятор, только всасывается и нагнетается лопатками не воздух, а вода.

Как и в случае с вентилятором, единичные попытки создать такой насос были и в прошлом. Впервые приблизился к этой идее еще в 1475 году итальянский художник, скульптор и инженер Франческо ди Джорджо, а в XVII веке Дени Папен создал опытный лабораторный макет.

Шильдер же при проектировании новой подлодки сражался с проблемой тихоходности: ему нужен был более эффективный движитель, нежели винт. И Саблуков предложил сделать водомет, функционирующий по принципу центробежного вентилятора. Центробежный насос, по сути, стал сухопутным побочным продуктом разработки водометного движителя (водогона, как называл его изобретатель). В 1838 году лодка была готова.

3 октября 1840 года в Кронштадте состоялось публичное испытание лодки Шильдера, оснащенной водогоном Саблукова. Правда, недостаток средств вынудил Шильдера отказаться от первоначально запланированного электродвигателя и приводить водогон в действие мускульной силой матросов. Из-за этого испытания провалились: мощности катастрофически не хватало даже для преодоления течения, и созданный специально для анализа конструкции Специальный комитет вынес отрицательное заключение относительно функциональности лодки. Военный министр Российской Империи, светлейший князь Александр Иванович Чернышёв, ознакомившись с мнением комиссии, приказал опыты за бесперспективностью прекратить. Так Россия не стала первой державой, применившей подлодки на войне, — а ведь могла!..

Центробежный насос Саблукова, как и вентилятор, был обозначен привилегией, но практического применения не получил. В мир он «ушел» из Великобритании всего десятью годами позже. Свою систему на Всемирной выставке 1851 года в Лондоне представил инженер Джон Эпполд. Он создал куда более совершенный насос, нежели Саблуков, с КПД 68 % — очень много на тот момент, который был высоко оценен комиссией и посетителями выставки.

 

Ставим точку

 

Александр Александрович Саблуков прожил долгую и успешную жизнь и оставил после себя серьезное техническое наследие, несмотря даже на неудачу с насосом. Будучи с 1835 по 1845 год председателем IV отделения Императорского вольного экономического общества — одного из важнейших научных объединений России, Саблуков организовал при нем новые мастерские, а также химическую лабораторию. Путешествуя по Европе, он привез в Россию немало новых технологий в различных областях и добился приглашения целой плеяды иностранных ученых и механиков для обмена опытом. В 1841 году в Париже вышла его франкоязычная монография о центробежных вентиляторах и насосах — с высокой долей вероятности именно на нее опирался Джон Эпполд, создавая свою систему.

Пожалуй, единственное, чего не успел Саблуков, так это организовать механическое училище: бился над его проектом несколько лет, но так и не получил разрешения и средств. В 1857 году Саблуков умер, оставив после себя добрую память и огромный простор для технических экспериментов на базе своего изобретения.

 

Глава 12