Изобретения "отсталой" России.

[m_pavluchenko]

В продолжение поста о развитии инноваций в России начал 20 века напишу о некоторых изобретениях сделанных в этот период. Помогут нам в этом книги популяризатора науки Тимофея Скоренко.

1. Сегодня подавляющее большинство пожаров тушат пеной, а изобрел этот метод в 1902 году русский инженер Александр Георгиевич Лоран. Будучи инженером-химиком он в течение многих лет работал преподавателем в Бакинской гимназии и своими глазами наблюдал становление российской нефтяной промышленности, которое сопровождалось пожарами. Вода и порошковые огнетушители того времени при таких пожарах не помогали и Лоран задумался о создании универсального состава, который позволял бы тушить все что угодно, причем быстро и эффективно.

В самом конце 1902 года Лоран в гимназической лаборатории получил первую в истории химическую пену и убедился в ее эффективности при борьбе с огнем. В следующем году он добился публичной демонстрации своего изобретения: в яму с горящей нефтью Лоран заливал щелочь и серную кислоту, и образовавшаяся пена мгновенно тушила пламя. Позже Лоран разработал и механический способ получения пены с помощью раствора углекислой соды и лакрицы в качестве вспенивающего вещества. Изобретатель назвал пену «Лорантина» и в 1904 году получил привилегию на новый способ пожаротушения. Чуть позже он запатентовал полную систему - огнетушитель с «Лорантиной», причем не только в России, но и в других странах. Американский патент US 858188 A ему выдали 25 июня 1907 года.



Переехав в Петербург Лоран открыл там фирму по производству огнетушителей «Эврика» собственной конструкции. Производство было кустарным, хотя огнетушители пользовались спросом, и людей не смущало даже довольно низкое качество их изготовления. К 1908 году огнетушители Лорана закупило огромное количество предприятий, организаций и частных лиц. Даже пожарные обзавелись «Эвриками».

Стремясь увеличить распространение своей системы, а заодно и заработать, в 1909 году Лоран продал права на производство московскому промышленнику Густаву Ивановичу Листу, чей машиностроительный завод начал делать огнетушители Лорана под маркой «Эврика-Богатырь». Правда, спустя некоторое время фирма Листа внесла в конструкцию усовершенствования, чтобы обойти патент Лорана, и продолжила производство модели уже без его участия.

2. Мало кто сегодня помнит, что первым в истории судном с дизельной силовой установкой стал российский танкер «Вандал», построенный в 1903 году. Инициатором создания теплохода, то есть судна с дизельной силовой установкой, стала крупнейшая на тот момент в Европе нефтедобывающая компания - российское «Товарищество нефтяного производства братьев Нобель» (или сокращенно «Бранобель»). Семья Эммануила Нобеля, шведского инженера и предпринимателя, перебралась в Санкт-Петербург еще в 1842 году.

Основанное в 1879 году «Товарищество нефтяного производства» было очень успешным российским предприятием. В 1898-м Нобели купили у Рудольфа Дизеля лицензию на производство двигателей его системы в России, а годом позже развернул их массовое производство на своём заводе в Санкт-Петербурге.

В начале XX века «Бранобелю» понадобилось расширить танкерный флот для транспортировки нефти из Рыбинска в Санкт-Петербург. Было принято оригинальное решение: заказать на Сормовском заводе в Нижнем Новгороде три типовых буксируемых баржи и своими силами оборудовать одну из них, головную, дизельными двигателями производства «Людвиг Нобель». Инициатором проекта стал один из ведущих инженеров «Бранобеля» Карл Вильгельм Хагелин (несмотря на шведскую фамилию, родившийся и всю жизнь проживший в России).

В 1903 году товарищество получило баржи «Вандал», «Сармат» и «Скиф», все - длиной по 74,5 метра, шириной по 9,5 метра и высотой борта по 2,4 метра. Такие параметры позволяли проходить шлюзы Мариинской водной системы, соединявшей бассейн Волги с Балтийским морем. Именно это фактор и заставил Хагелина остановиться на дизеле: суда так или иначе должны были иметь небольшие размеры, и ставить на них мощные паровые установки банально не имело смысла.

Эксперимент с двигателями поставили на «Вандале». Его оснастили тремя 120-сильными дизелями. В процессе проектирования пришлось отказаться от идеи оснастить судно дизелями производства петербургского завода. Хагелин, его шведский коллега Йони Йонсон и присоединившийся к ним российский инженер-кораблестроитель Константин Боклевский выбрали агрегаты шведской компании AB Diesels Motorer (ныне - Atlas Copco Aktiebolag), а электрическую систему разрабатывала Allmänna Svenska Elektriska Aktiebolaget (ASEA).

«Вандал» удался. Он перевозил не чистую нефть, а керосин, вмещая до 820 тонн груза, и разгонялся до 13 километров в час. На волне успеха следующим после него переоборудовали «Сармат», но уже с помощью двух 180-сильных дизельных двигателей производства российского завода «Людвиг Нобель».

С 1906-1907 годов количество теплоходов в России стало расти в геометрической прогрессии. Появились «Коломенский», «Илья Муромец», «Лезгин», «Дело», «Опыт», «Урал» и т. д. Причем «Дело» стал первым в мире морским, а не речным теплоходом, «Урал» - первым пассажирским. Реверсивный дизель в 1908 году впервые в истории установили на подводную лодку «Минога», а буквально через пару месяцев - на построенный в Коломне теплоход «Мысль»», ставшая первым в мире морским танкером.

«Вандал» же успешно пережил все революционные волнения и работал вплоть до 1944 года, правда, будучи переименованным в «Россию». Во время войны он служил транспортом для эвакуации мирного населения из западных районов страны через Каспийское море. Затем он попал в шторм, затонул, был поднят и отремонтирован, после чего с 1947 года использовался уже в качестве баржи: силовой агрегат с теплохода демонтировали. В 1956 году ему вернули имя «Вандал», а в 1977 году наконец окончательно вывели из состава флота.

3. Ещё одно знакомое всем нам сегодня российское изобретение той эпохи это аппарат для измерения давления созданный Николаем Сергеевичем Коротковым.

В 1904 году, работая при армии в Харбине, доктор Коротков начал собирать материалы для диссертации в области сосудистой хирургии. Обследуя одного пациента, он измерял ему давление по методу Рива-Роччи и из технического интереса приложил к запястью обследуемого стетоскоп. К своему удивлению Коротков обнаружил, что в определенный период времени при надувании и сдувании рукава слышны странные звуки, не похожие на пульс. Буквально за несколько последующих дней Коротков доработал метод и в ноябре 1905 года выступил в Императорской военно-медицинской академии.

Коротков изобрел метод, позволяющий четко определить и систолическое, и диастолическое давление, и этот метод до сих пор остается самым надежным. Даже при наличии электронного тонометра многие врачи доверяют только старой доброй груше и рукаву.

После своего открытия Николай Сергеевич Коротков получил всероссийскую, а чуть позже и мировую известность. Он получил докторскую степень, работал в разных медицинских заведениях и дослужился до главврача больницы имени Мечникова в Петрограде, - на эту должность он заступил в 1918 году. Спустя всего лишь два года, в 1920- м, он умер от туберкулеза легких еще совсем молодым человеком.

В 1935 году Международная организация здравоохранения Лиги Наций (ныне - Всемирная Организация Здравоохранения) утвердила метод Короткова как единственный достоверный официальный метод определения артериального давления. Он остается им до сих пор.

4. До 1930-х годов все попытки сконструировать более или менее стабильный вертолет катастрофически проваливались, в то время как самолеты уже вовсю летали. Проблема заключалась в одном устройстве - автомате перекоса. Если просто вращать вертолетный ротор, подъемная сила, конечно, будет создаваться. Только вот управлять вертолетом и просто лететь на нем иначе как вертикально вверх не получится. Для того чтобы направить машину вперед, нужно создать искусственный крен, который обеспечивается перекосом винта. Иначе говоря, если наклонить плоскость вращения вертолетного винта вперед (или вбок, неважно), то аэродинамическая сила, действующая на аппарат, разложится на двесоставляющие: одна будет по-прежнему тянуть машину вверх, а вторая - в сторону перекоса винта.

Но здесь вступает в свои права физика. Наклонять тяжелый и имеющий значительный момент инерции ротор - это плохая мысль. Да, по правде говоря, и вовсе не реализуемая на практике. Вот тут-то на сцене и появляется автомат перекоса. Дело в том, что к оси вращения лопасти крепятся не жестко, а посредством шарниров. И их положение в тот или иной момент регулируется относительно простым механическим устройством - таким образом имитируется наклона ротора, хотя на деле лишь лопасти изменяют свое положение относительно вертолета. Двигаясь вперед или в какую-либо из сторон, пилот изменяет положение автомата перекоса, а тот уже управляет лопастями таким образом, чтобы создавалась тяга в правильном направлении.

И все это придумал в 1911 году российский инженер Борис Николаевич Юрьев, учащийся Императорского московского технического училища (ныне это Бауманка). Студенты построили вертолет в 1912 году, но он так и не сумел взлететь: не хватало мощности маленького 25-сильного двигателя Anzani (они делали все на личные сбережения). Возможно, они бы и доработали конструкцию, тем более что она экспонировалась на Международной воздухоплавательной выставке в Москве и даже получила золотую медаль за качественную теоретическую разработку. Но пришла война.

Практически всех студентов призвали в армию. Юрьев служил в артиллерии, попал в немецкий плен, где провел три года, затем вернулся на родину. В итоге он окончил вуз, называвшийся тогда Московским высшим техническим училищем (МВТУ), лишь в 1919 году в возрасте 29 лет.

Карьера Юрьева при новой власти вполне сложилась. Он преподавал в МВТУ и параллельно возглавлял аэродинамический отдел основанного в 1918 году Центрального аэрогидродинамического института (ЦАГИ), став инициатором и родоначальником вертолетостроения в Советском Союзе. Именно Юрьев благодаря своей настойчивости и обстоятельности добыл в Высшем совете народного хозяйства средства и разрешение на строительство первого советского вертолета и вообще добился того, чтобы вертолетостроение признали отдельным направлением.

5. Отдельно стоит остановиться на многочисленных изобретениях инженера Владимир Григорьевич Шухова, работавшего у братьев Нобелей.

В 1876 году Нобели пришли к выводу, что транспортировка нефти на арбах несколько не отвечает объемам производства и вообще мировому техническому развитию. В связи с этим возникла необходимость построить нефтепровод, и подрядчиком стала контора Бари, на тот момент носившая название «Бари, Сытенко и К°». Первый русский нефтепровод был полностью спроектирован Шуховым, включая всю инфраструктуру и резервуары для хранения. Здесь Владимир Григорьевич сделал первое крупное изобретение, ныне распространенное по всему миру, - построил круглый в сечении резервуар. «Резервуар Шухова», как он называется и поныне, можно было изготовить из стандартных деталей за считаные дни, и при этом он отличался исключительной надежностью.

Впоследствии Шухов сделал и запатентовал значительное количество усовершенствований и изобретений в области нефтяной энергетики. Он проектировал нефте- и мазутопроводы, средства подъема нефти, установки для крекинга, газгольдеры, а также подробно описал теоретические выкладки нефтепроцессов в ряде книг и статей. Причем промышленную установку для термического крекинга нефти изобрел и построил первым в мире именно Шухов (патент 1891 года). В США собственные системы крекинга были спроектированы Уильямом Мерриемом Бёртоном лишь в 1908 году.

Параллельно с работами в области нефтедобычи и инженерных сооружений Шухов интересовался и другими отраслями науки и техники. Он строил паровые котлы оригинальной конструкции, танкеры-баржи, морские мины, гидротехнические затворы и т. д.

Шухов не уехал из России после 1917 года, как сделали многие его коллеги, а остался в новом государстве и работал вплоть до самой смерти в 1939 году. Его проекты продолжали осуществляться один за другим, начиная с башни на Шаболовке и вплоть до огромного завода «Советский крекинг», запущенного в Баку в 1932-м с помпой и торжествами в присутствии самого Шухова.

В том же году он провел свою последнюю знаменитую работу - выпрямление северо-восточного минарета медресе Улугбека в Самарканде, пострадавшего из-за землетрясения. Подобно Пизанской башне, минарет падал аж с 1891 года. Наследие Шухова во всем мире огромно, в основном в двух областях: нефтеперерабатывающей и строительной.

При жизни инженера было возведено более 200 гиперболоидных башен его системы (главным образом водонапорных, но также радиовещательных, маяков, опор линий электропередач и т. д.), несколько десятков в разном состоянии сохранились до сих пор. Многие корабли еще при Шухове были оснащены мачтами гиперболоидного типа: в России - броненосцы «Андрей Первозванный» и «Император Павел I», а в США начиная с 1910-х годов - десятки линкоров разных типов.

6. К достижениям дореволюционной инженерной школы относятся и многие изобретения 1920-1930-х годов, поскольку их авторы получили образование ещё до революции, и их исследовательское мышление сформировалось тогда же.

Таков был Матвей Алкунович Капелюшников руководитель группы создавшей турбобур. Он окончил Томский технологический институт в 1914 году и первые годы работал в Баку на разных нефтедобывающих производствах, где и приобрёл основной опыт.

Капелюшников задумался над вопросом, который ставил в тупик не одного инженера. Можно ли эффективно вращать инструмент на конце буровой колонны, не затрачивая энергию на вращение всей колонны и даже просто привода ротора? На движение всех этих дополнительных деталей уходила львиная доля мощности, и КПД всей установки был крайне мал. Он привлёк к работе двух подчинённых - инженеров Семёна Волоха и Николая Корнева. В считаные месяцы они втроём полностью рассчитали и разработали систему, позволяющую решить проблему. На конце колонны располагался цилиндрический кожух-утолщение, внутри которого находилась одноступенчатая турбина. Промывочная жидкость (специальный глинистый раствор), проходившая под давлением через ствол колонны, заодно вращала турбину, от которой приводился наконечник бура.

Дело было уже в первые годы советской власти, однако руководство «Азнефти» не заинтересовалось этой технологией, зато Сергей Миронович Киров, на тот момент первый секретарь ЦК Компартии Азербайджана, к которому Капелюшников обратился за помощью, поддержал изобретательскую группу. По указанию Кирова на Мальцевском механическом заводе была изготовлена пробная партия турбобуров по проекту Капелюшникова, и в 1923 году новое устройство успешно показало себя на испытаниях.

В 1922 году Капелюшников, Волох и Корнев подали заявку на совместное первенство в изобретении. Годом позже Капелюшников подал заявку в Великобритании и США. В 1928 году Капелюшников и группа сопровождавших его инженеров триумфально продемонстрировали советскую технологию в США. Сам изобретатель выступил с лекцией на Международной выставке нефтяного оборудования в Талсе, а турбобур с огромным отрывом выиграл соревнование у роторного аналога на демонстрационном бурении Texas Oil Co. близ Эрлсборо (Оклахома). При этом советское руководство отказалось продавать технологию, хотя предложения поступали от самых разных нефтяных компаний.

Если в 1930-е годы доля турбобуров в нефтяной отрасли составляла около 1,5%, то сегодня чуть ли не три четверти всей буровой промышленности России базируется на турбинном бурении. Одной из ведущих мировых компаний по разработке подобного оборудования является пермское ЗАО «НГТ». Никакие социальные изменения в стране не сумели повредить советскому и российскому первенству в этой области. Турбобуры широко применяются и за рубежом: например, самый известный конкурент пермяков - американская компания Schlumberger. Кстати, знаменитая Кольская сверхглубокая скважина пробурена именно с помощью турбобура.

Итак, на поверку видно, что российская инженерная школа была не так уж плоха, особенно в части технологий, связанных с добычей и транспортировкой нефти, а также тушением пожаров, что для нефтяной отрасли тоже крайне важно.

Также ещё до революции появились кадры предопределившие последующие успехи СССР в области авиации и вертолётостроения. Кроме вышеупомянутого Бориса Николаевича Юрьева можно вспомнить знаменитого Андрея Николаевича Туполева, который в 1908 году поступил в Императорское Московское техническое училище (позднее - МВТУ). В 1909 году присоединился к Воздухоплавательному кружку. Участвовал в постройке планёра, на котором в 1910 году самостоятельно совершил первый полёт. В 1911 году успешная учёба Туполева прервалась, когда за участие в студенческих волнениях и за распространение нелегальной литературы он был арестован и в административном порядке выслан из Москвы на родину под негласный надзор полиции. Только накануне Первой мировой войны ему удалось вернуться в Москву. В 1916-1918 годах Туполев участвовал в работах первого в России авиационного расчётного бюро; конструировал первые аэродинамические трубы в училище.