Л. Иванов - Советские инженеры

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.

Запатентованная в 1890 году конструкция представляла собой так называемый горизонтально-водотрубный котел: трубки располагались в топке под небольшим углом к горизонту. Подобное расположение особенно удобно при больших и средних мощностях. А когда мощность невелика, удобнее оказываются вертикальные трубки. И такую систему разработал Шухов в 1892 году. Вертикальные шуховские котлы, небольшие по размерам, доставлялись заказчику в готовом виде и использовались всюду, где не требовалось много пара. Нашли они широкое применение и в отоплении, в частности в железнодорожных вагонах. Лишь с незначительными изменениями они служат там и по сей день, представляя собой редкий пример долговечности технического решения.

Но и горизонтально-водотрубные котлы Шухова побили все рекорды срока жизни системы. Они практически без изменения выпускались до 1936 года, то есть целых четыре десятилетия. После небольшой модернизации они вновь пошли в производство и изготовлялись вплоть до пятидесятых годов. Некоторые из них успешно эксплуатируются и сейчас.

Паровые котлы, разработанные Шуховым, получили повсеместное признание. На XVI Всероссийской художественной и промышленной выставке, проходившей летом 1896 года в Нижнем Новгороде, они были удостоены высшей награды. Экспонированные на Всемирной выставке 1900 года в Париже, они принесли Шухову почетный диплом и Большую настольную золотую металь. Но Шухов не ограничился разработкой двух этих, по-настоящему замечательных конструкций. В том же самом году, когда в Нижнем Новгороде ому присудили награду, он получил привилегию еще на одно выдающееся изобретение — паровой котел с экранированной топкой. Суть его с годилась к тому, что в топке взамен обыкновенной обмуровки устраиваются трубчатые, наполненные водой стенки. Эти трубы воспринимают излучаемую раскаленным топливом и отходящими газами дополнительную теплоту. Тем самым увеличивается площадь нагрева — одна из важнейших характеристик котла — и существенно возрастает коэффициент полезного действия. Идея экранированной топки возникла у Шухова еще в процессе работы над его первоначальной системой котлов — его заявка на привилегию была датирована 1890 годом. Судьба этого изобретения, однако, была менее удачной: и обычные котлы Шухова представлялись достаточно экономичными. Заменять надежно работающую систему другой предприниматели не хотели. А затем, как это часто случалось, повторно изобретенная система появилась в виде широко разрекламированной «американской новинки», но через целых 25 лет после своего фактического рождения.