История создателя электрической сварки металлов Николая Бенардоса
Поделиться
Николай Николаевич Бенардос вполне заслуживает быть названным «русским Леонардо да Винчи». К сожалению, имя столь талантливого человека основательно подзабыто у нас в стране, а большинство изобретений, которые он щедро отдавал России, остались без применения. Однако главное инженерное открытие нашего соотечественника — электрическая сварка металлов — широко распространилось по всему миру. В свое время 100-летие создания Бенардосом такой технологии даже ЮНЕСКО решила отпраздновать.
Пароход-вездеход.
Сейчас отмечается юбилей — 180 лет со дня рождения Н.Н.Бенардоса. Конечно, с непривычки сразу цепляет слух необычная фамилия. А дело в том, что Николай Николаевич грек по национальности. Но… очень русский грек! Предшествующие два поколения мужчин этой семьи жили в России и самоотверженно служили ей на военном поприще.
Единственная в России музейная экспозиция, посвященная этому уникальному человеку, главной профессией, даже смыслом жизни которого стало изобретательство, открыта в краеведческом музее, расположенном в местах, где когда-то жил Н.Бенардос, — в «глубинном» поселке Лух Ивановской области.
Николай Бенардос.
— Предки Николая Бенардоса у себя на родине, в Греции, впали в немилость и отправили сына, будущего деда изобретателя, в Россию, — рассказала директор музея Галина Ширшова. — Здесь Пантелеймон Егорович Бенардос — так его стали звать на русский манер — сделал успешную военную карьеру. Он отличился в сражениях у Очакова, при штурме Измаила. Командуя полком, участвовал во многих битвах войны 1812 года. Портрет генерал-майора П.Е.Бенардоса находится в Эрмитаже, в галерее героев Отечественной войны. Кроме того, фамилию его можно найти на мемориальной доске, украшающей стены храма Христа Спасителя.
Отец изобретателя, Николай Пантелеймонович, тоже был военным. Участвовал в Крымской войне 1854–1855 гг., вышел в отставку в чине полковника и поселился в родовом имении Бенардосовка Херсонской губернии. (В 1948 году эта деревня на территории Николаевской области переименована в село Мостовое.)
Мать Н.Н.Бенардоса, Екатерина Васильевна, — дочь крупного костромского помещика и праправнучка знаменитого промышленника Демидова. Именно благодаря ей Николай Николаевич оказался связанным с Лухом — в окрестностях этого городка находились земли, полученные женщиной в качестве приданого.
Н.Бенардос ремонтирует «электрогефестом» поврежденный котел.
Первые годы жизни Николая Бенардоса-младшего, который родился 26 июля (7 августа) 1842 года, прошли в Бенардосовке. Родители хотели, чтобы их сын продолжил семейную традицию и стал офицером. Однако когда Коля подрос, стало понятно: у него нет склонности к военной службе. Зато мальчик интересовался техникой, часами пропадая в мастерских, имевшихся в усадьбе отца. Особенно привлекало кузнечное и слесарное дело, так что молодой барин в итоге неплохо овладел навыками этих ремесел. Кроме того, ему нравилось придумывать различные усовершенствования.
В 1862 году Николай Бенардос по настоянию отца пошел учиться на медицинский факультет Киевского университета. Но перспектива стать врачом не увлекла молодого человека. Несколько лет спустя он покинул медфак и в 1866-м поступил в московскую Петровскую земледельческую и лесную академию (позднее известную как ТСХА). Впрочем, ее он тоже не окончил, ушел через 3 года, целиком посвятив свое время изобретательской деятельности.
Она стала для Николая Николаевича всепоглощающей страстью. Диапазон его конструкторской мысли поражает своей широтой: электротехника, транспорт, военное дело, сельское хозяйство, бытовая техника… При этом практически все разработки Бенардоса были, говоря современным языком, инициативными. Занимаясь ими, он не получал никакой финансовой поддержки, расходовал собственные деньги.
В одной из публикаций, посвященных ему, отмечается: «По силе и глубине изобретательского таланта, широте интересов, трудоспособности Бенардос занимает одно из первых мест среди изобретателей мира».
Исследователи до сих пор не выяснили точно, сколько всего изобретений сделал Николай Бенардос. В некоторых источниках перечислено около 80 технических открытий, в других упомянуто, что их было почти 200…
Он неоднократно указывал, что назначением всех его работ «является забота о благополучии Родины и облегчении труда народа», и предлагал государству воспользоваться плодами своего изобретательства безвозмездно, не требуя взамен наград или денежных компенсаций.
Николай Николаевич с одинаковым азартом занимался и масштабными проектами, и созданием «мелочей», призванных упростить людям их работу и быт. При этом некоторые из его «придумок» предвосхитили появление очень распространенной в современном мире техники.
Вот лишь кое-что из длинного списка изобретений «российского Леонардо»:
— «стиралка-выжималка» — механическая прачечная, предшественница нынешних стиральных машин;
— водные лыжи с ручным плавниковым механизмом («такие лыжи могут с выгодой служить для спорта, при охоте за дичью на воде»);
— двухосевой гребной винт (механизм позволял винту корабля во время его работы вращаться еще и вокруг вертикальной оси относительно корпуса, что позволяло «легко и быстро поворачивать почти на месте самые громадные суда» и даже двигаться им боком вперед, «чего до сих пор никакое судно делать не могло, а такое движение как боевой маневр может представлять громадную важность»);
— паровая кастрюля, «которая с большими удобствами употребляется… для варки блюд, требующих более высокой температуры», прообраз современных скороварок;
— конная повозка-снаряд для перевозки дров (большой полый цилиндр оказался весьма удобен для транспортировки внутри него поленьев, некоторые соседи-землевладельцы даже обзавелись подобными конструкциями, однако в промышленное производство повозка-снаряд так и не пошла)…
А еще им придуманы были: машинка для изготовления мороженого; велосипед со взрывчатым двигателем; прибор для охлаждения воздуха в помещении; винтовая пробка; коробка для консервов (консервная банка); висячий цифровой «замок-болт»; крыло для летательной машины; быстроходный пароход — воздушный шар; выдвижной балкончик для мытья окон снаружи; воздушный тахометр…
Некоторые разработки Бенардоса предназначены для использования в военной отрасли. Среди них самодвижущаяся сухопутная мина, электрическая пушка, реберные и цилиндрические полые пули, броня из стальных труб…
Изобретение Бенардоса — снаряд для перевозки дров. 1878 г.
Многие изобретения Николай Бенардос сделал, живя в своей усадьбе неподалеку от города (ныне поселка) Лух. В этих краях он появился впервые в 1867-м вроде бы «на пару дней»: нужно было разобраться на месте с межеванием земельных угодий, принадлежащих матери. Однако живописные окрестности заштатного городка так понравились молодому человеку, что он приезжал сюда еще несколько раз и в конце концов надумал здесь обосноваться. Такое решение лишь укрепило случившееся в Лухе знакомство: в 1868 году Николай встретил Анну Лебедеву, дочь хозяина постоялого двора, которая вскоре вышла за него замуж.
На участке в 12 верстах от Луха, доставшемся ему от матери, Бенардос построил усадьбу «Привольное», которую постарался превратить в «рай» не только для себя, но и для крестьян. В «Привольном» появился красивый помещичий дом «в турецко-японском стиле» с фонтаном перед ним и даже пагодой, сад, оранжерея, а главное, кузница и мастерские: слесарные, механические… Николай Николаевич завел передовое по тем временам усадебное хозяйство, построил для местных жителей медпункт, школу, все расходы на содержание которых оплачивал сам.
Столь нестандартное поведение Николая Бенардоса вызвало неприязнь к нему некоторых соседей-помещиков. С их подачи стали распространяться грязные сплетни насчет владельца «Привольного». Одна из них касалась якобы возникшей любовной связи изобретателя и учительницы, которую он пригласил преподавать в только что открытой школе. Бенардос решил наказать лжеца, земского врача Алферьева, по-свойски: прилюдно выпорол его за вранье розгами. Сей господин страшно обиделся и подал на Николая Николаевича в суд. Расследование дела затянулось на год, и почти все это время защитник правды провел под стражей. На состоявшемся в итоге судебном заседании Бенардоса приговорили к лишению прав и ссылке в Сибирь. Но он обратился с ходатайством к императору, и в результате наказание смягчили: ссылка заменена тремя месяцами гауптвахты, хотя право занимать должности на государственной службе возвращено не было.
Именно в усадьбе под Лухом Бенардос построил «пароход-вездеход». Это одно из немногих его изобретений, воплощенное в реальные конструкции.
Идея создания подобного транспортного средства повышенной проходимости возникла у Николая Николаевича в начале 1870-х гг., а в 1873-м он с помощью двух помощников приступил к строительству. Пароход, названный «Николаем» в честь старшего сына изобретателя, был готов спустя 3 года. Он имел длину 8,5 м, ширину 4,6 м. Корпус возвышался над водой более чем на 3 метра, по бокам располагались гребные колеса, приводимые во вращение паровой машиной. Общий вес плавучей конструкции достигал 10 тонн.
Судно Бенардоса имело своеобразный вид. У него не было столь характерной для обычных кораблей заостренной носовой части — такой «плавучий комод». Это обусловливалось главной конструктивной особенностью «Николая»: нижняя, погруженная в воду часть состояла из двух огромных металлических бочек, расположенных поперек корпуса. Похоже на современный понтон, однако в отличие от него поплавки для своего парохода изобретатель сделал вращающимися, они были снабжены осями и могли приводиться в движение вручную при помощи специальных механизмов. Благодаря наличию катков-поплавков пароход приобретал дополнительные возможности по преодолению препятствий.
Летом 1877 года Н.Бенардос предпринял пробное плавание на «Николае». Этот кораблик преодолел более 300 верст по мелководному Луху, а потом и по Клязьме до Гороховца. С буксиров, встреченных на этой реке, улыбаясь глядели на неуклюжий с виду пароход. Но вот впереди появилась одна из опасных клязьминских быстрин. Здесь обычные суда вынуждены были сбрасывать скорость и осторожно пробираться между мелководными участками, лавируя по фарватеру. «Николай» этого делать не стал. К удивлению очевидцев, «плавучий комод» свернул ближе к прибрежной отмели и преспокойно продолжил движение прямо по ней. «Но как? Там же воды — чайке по колено!» А все очень просто. Добравшись до мелководья, «вездеход» Бенардоса покатил по нему, приподнявшись из воды, на своих двух громадных цилиндрах, которые проворачивались мускульной силой членов экипажа.
Еще более удивились бы эти моряки, если бы увидели, как повел себя «Николай», добравшись до участка реки (это происходило еще на Лухе), перегороженного мельничной плотиной. Обычным судам здесь прохода не было, но бенардосовский «комод» перед препятствием не спасовал. Приближаясь к преграде, его капитан выбрал пологое место на берегу и направил кораблик именно туда. Благодаря своим цилиндрам «Николай», благополучно выбравшись на сушу, покатил вперед. «Вездеход» обогнул плотину, за ней сполз снова в воду и поплыл дальше!
Н.Н.Бенардос считал свое изобретение очень важным, даже напечатал брошюру с его описанием. Из нее можно узнать, что для улучшения возможностей использования подобных судов их создатель предлагал прокладывать на труднопроходимых участках речного пути рельсы, по которым перекатывать пароход было бы гораздо легче и быстрее.
В книжечке «Проект парохода, переходящего мели и обходящего разные препятствия по рельсовому пути» автор подчеркнул, что в России нарастают проблемы речного судоходства, возникшие из-за «быстро увеличивающегося обмеления наших рек». Далее Н.Бенардос писал:
«…Должны быть употреблены меры к изменению типа ныне существующих речных судов… чтобы они не были в полной зависимости от несовершенств водного пути, как, например, мелей, порогов… Самая важная практическая выгода, достигаемая постановкой корпуса судна на вращающиеся полые цилиндры, — это возможность не только переходить мели, но и двигаться посуху…
Мною… сооружена модель подобного типа парохода… На ней было совершено путешествие по реке Лух, болотистой и несудоходной. Во время плавания было пройдено множество мелей; приходилось переходить и другие препятствия, например, стволы деревьев, опрокинутых и выдававшихся над поверхностью воды на два и больше вершка. Два раза приходилось переходить мельничные плотины…»
После удачного пробного плавания Бенардос организовал отправку своего чудо-парохода в столицу, чтобы продемонстрировать его «в верхах» и добиться начала массового выпуска таких кораблей. Увы, петербургских чиновников необычные возможности «Николая» не заинтересовали. Судно долго стояло на приколе, а затем по чьему-то распоряжению было отдано на слом.
Памятник Н.Бенардосу в Лухе.
Фото: Александр Добровольский
Начиная с середины 1870-х гг. Николай Бенардос все больше времени уделял изобретениям, связанным с практическим использованием входившего тогда в моду электричества. Он познакомился с инженером-предпринимателем Андреем Бюксенмейстером, который владел расположенным под Кинешмой (это недалеко от Луха) электротехническим заводом, где выпускались аккумуляторы, детали для электродуговых ламп… Бюксенмейстер, также имевший тягу к изобретательству, стал снабжать коллегу материалами и устройствами, необходимыми для исследований в области электротехники.
Однако даже такая «спонсорская помощь» не помогла Николаю Николаевичу выбраться из затруднительного материального положения. Поставленное им на поток создание изобретений требовало немалых денежных затрат, и финансировал эти работы Бенардос по-прежнему из собственного кармана. А ведь требовалось еще содержать семью, где родилось пятеро детей. Чтобы сводить концы с концами, энтузиаст вынужден был постепенно продавать доставшиеся ему в наследство земли, в итоге ему пришлось даже заложить любимую усадьбу «Привольное».
На рубеже 1870–80-х гг. Н.Бенардос переехал в Петербург и поступил работать в электротехнический отдел при заводе Товарищества «Яблочков-изобретатель и К°». С владельцем ее, знаменитым создателем дуговой лампы П.Н.Яблочковым, Николай Николаевич познакомился несколькими годами раньше. Именно будучи сотрудником этой фирмы, он и продемонстрировал всем главное свое изобретение.
Еще раньше при изготовлении металлических узлов для придуманных им конструкций Бенардосу не раз приходилось соединять между собой крупные железные фрагменты. Делал он это традиционным тогда способом: с помощью кузнечной сварки. Однако такая технология требовала предварительного разогрева соединяемых деталей, а в мастерской не имелось больших нагревательных печей. Чтобы выйти из положения, изобретатель решил попробовать греть участки заготовок в местах, где они будут проковываться, при помощи электричества — вольтовой дуги. Эксперимент удался и даже «подарил» дополнительный бонус: Николай Николаевич заметил, что под действием дугового разряда металл не только раскаляется, но даже оплавляется в некоторых местах и, застывая потом, соединяет обе детали между собой, образовав прочный шов. Когда у него появилось больше возможностей использовать электротехническое оборудование, Н.Бенардос решил целенаправленно заняться изучением варианта соединения металлических деталей при помощи электрического разряда.
В начале 1881 года в Париже должна была открыться Международная выставка по электричеству. Ее организаторы отправили персональное приглашение П.Н.Яблочкову. Известный ученый выехал в столицу Франции для организации выставочного стенда, посвященного своим изобретениям и работе фирмы, а через некоторое время вызвал в Париж нескольких ведущих сотрудников товарищества. В их числе и Н.Бенардоса.
Для подготовки экспозиции россиянам была предоставлена возможность работать в экспериментальной лаборатории при журнале «Электрисьен». Именно здесь весной 1881-го Николай Николаевич провел первую публичную демонстрацию разработанного им нового технологического процесса — дуговой электросварки, которую автор назвал «электрогефест» в честь древнегреческого бога огня и покровителя кузнечного ремесла. Это изобретение стало гвоздем всей выставки и было удостоено золотой медали.
Свое «ноу-хау» Н.Н.Бенардос сразу не запатентовал — скорее всего, из-за отсутствия денег, необходимых для уплаты пошлины. Лишь 4 года спустя, когда банком-кредитором была продана за долги заложенная усадьба «Привольное» и после погашения всех накопившихся денежных обязательств осталась некоторая сумма, Николай Николаевич обратился в Департамент торговли и мануфактур с просьбой о выдаче ему привилегии на «электрогефест».
Важно отметить, что все эти годы автор продолжал экспериментировать, совершенствуя разработанную им технологию электросварки, чтобы она могла иметь промышленное применение.
В привилегии (патенте), выданной Бенардосу, указано: «Предмет изобретения составляет способ соединения и разъединения металлов действием электрического тока… и основанный на непосредственном образовании вольтовой дуги между местом обработки металла… и подводимою к этому месту рукояткою… С помощью этого способа могут быть выполнены следующие работы: соединение частей между собой, разъединение или разрезывание металлов на части… производство отверстий и полостей и наплавление слоями…»
Впервые не напоказ, а в бытовой практике дуговую сварку применили на Куваевской мануфактуре и на машиностроительном заводе Пономарева в Иваново-Вознесенске. А в 1888-м при помощи «электрогефеста» начали ремонтировать детали паровозов и вагонов в Рославльских железнодорожных мастерских. Стало очевидно, что изобретение Бенардоса имеет ощутимые преимущества перед традиционными кузнечными методами — быстрота, простота, уменьшение веса изделия, герметичность сварного стыка.
Понимая всю перспективность своего открытия, Николай Николаевич решил запатентовать «электрогефест» в ведущих странах Европы и в США. Однако достаточного количества средств для этого у изобретателя не имелось, поэтому он вынужден был взять в формальные соавторы состоятельного человека — С.Ольшевского, хозяина доходных домов в Петербурге и Варшаве. Вложив деньги в оформление бумаг, купец стал совладельцем патентов.
В 1885 году Бенардос основал Товарищество «Электрогефест» с небольшим заводом и показательными мастерскими, где выполнялись работы по сварке при помощи вольтовой дуги. В долю с автором изобретения вошли несколько предпринимателей-капиталистов, рассчитывающих неплохо заработать на вложении денег в столь перспективное дело.
Электротехническое новшество сразу привлекло к себе внимание не только в России, но и за рубежом. Как писал один из исследователей, «электрогефест» Н.Н.Бенардоса произвел положительный переполох во всемирной сфере капиталистов и техников». Об изобретении писали статьи, делали доклады… В петербургскую мастерскую Николая Николаевича зачастили русские и иностранные специалисты, которые хотели «вживую» познакомиться с этой технологией. Их восхищению не было предела. Один из германских ученых писал: «Господин Бенардос превратил обработку металлов электрическим методом в стройную систему, обеспечивающую ее многостороннее применение на практике и во множестве случаев предназначенную заменить иные способы обработки… Означенным способом можно производить работы, до сей поры считавшиеся неисполнимыми».
Многие журналы опубликовали фотографию, запечатлевшую Н.Бенардоса, который ремонтирует «электрогефестом» котел, поврежденный на одном из петербургских заводов. «На сварку котла было затрачено полтора часа, — пояснила Галина Ширшова, — тогда как традиционными тогда технологиями котел пришлось бы чинить три недели».
Николай Николаевич не остановился на достигнутом успехе и разработал еще ряд технологий и механизмов для расширения возможностей «электрогефеста».
К середине 1890-х способ дуговой сварки был внедрен уже на десятках промышленных предприятий России, а также более чем на 100 европейских и американских заводах. Электросварка победно шагала по миру, однако ее «родитель» практически не получил материальной выгоды от подобного триумфа. Уже через несколько лет после основания фирмы, в 1889-м, его хваткие партнеры сумели полностью отстранить Николая Николаевича от деятельности Товарищества «Электрогефест», завладев патентным правом на использование такой технологии. В результате неугомонному изобретателю пришлось переключить свою творческую энергию на создание новинок в иных областях.
Первое изобретение Николай Бенардос сделал и применил на практике в 1862 году. Относилось оно к области медицины.
Юноша только начал учиться на медицинском факультете Киевского университета, но, когда у его слуги разболелся зуб, решил помочь бедолаге. При помощи подсобных инструментов Николай зачистил поврежденную кариесом часть зуба, а потом залил дупло расплавленным серебром. Картина врачевания со стороны выглядела, наверное, впечатляюще, однако желаемый результат был достигнут: боли прекратились, человек мог спокойно есть горячую пищу.
«Ноу-хау» Бенардоса в наше время всем известно как зубная пломба, но тогда, более полутора веков назад, подобный метод борьбы с кариесом был еще в диковинку. Студент-изобретатель назвал свое детище «серебряная пуговка».
Среди наиболее масштабных новаторских предложений Н.Н.Бенардоса — создание мощной по тем временам ГЭС для снабжения Петербурга дешевой электроэнергией. В подготовленной им в 1891 году заявке изобретатель детально рассмотрел многие моменты, связанные с этой разработкой. «Проект мой заключается в следующем: между селом Ивановским и Пеллою на левом берегу Невы есть место порогов, которое представляет все удобства для того, чтобы взять у Невы десяток-другой тысяч сил (имеется в виду мощность в лошадиных силах. ) для добычи электрического тока и переслать его в С.-Петербург…»
Вместо классической для современных ГЭС плотины Николай Николаевич предложил соорудить крытый металлический мост, на котором размещены генераторы. Приводить их в действие должны, по замыслу изобретателя, специальные многолопастные колеса, опущенные в быстрое течение Невы. Для передачи выработанной электроэнергии Бенардос задумал соорудить… трубопровод. На столбах-опорах протянута металлическая труба довольно большого диаметра, внутри нее закреплены с использованием изоляторов электрические провода, а «на дне трубы по балкам, составляющим ребра, должен быть проложен рельсовый путь для ручной дрезинки, на которой мог бы свободно проезжать дистанционный сторож, ревизор, смотритель проводов и рабочие для проводки и ремонта». Весьма оригинальный проект не нашел, однако, поддержки в петербургских кабинетах, его «положили под сукно».
Необычная идея возникла у Николая Николаевича после спасения императора Александра III и его семьи во время железнодорожной катастрофы в районе Борков осенью 1888 года. В честь столь чудесного избавления государя от беды Бенардос предложил построить специальный храм с «музеумом», посвященным «чуду под Борками» и с Царь-колокольней, а на нее водрузить Царь-колокол. Изобретатель задумал восстановить знаменитый кремлевский «тяжеловес», приварив отколовшийся его кусок с помощью «электрогефеста». Поднять исполина на колокольню энтузиаст рассчитывал при помощи особых домкратов, конструкцию которых он также продумал. Замысел этот вызвал большой резонанс в обществе, о нем много говорили, но до реализации смелого замысла дело так и не дошло.
Деятельность Н.Н.Бенардоса не оставалась незамеченной научно-технической общественностью. Зимой 1892 года на IV Всероссийской электрической выставке в Петербурге демонстрировалось свыше 30 изобретений талантливого инженера. Тогда же созданный Николаем Николаевичем «электрогефест» был удостоен золотой медали — высшей награды Российского технического общества.
Еще одним фактом признания заслуг изобретателя стало присвоение ему в 1899 году Санкт-Петербургским электротехническим институтом звания почетного инженера-электрика. Такой «титул» Николай Николаевич получил (притом что он не имел высшего технического образования) «как выдающийся изобретатель электросварки». Н.Н.Бенардос оказался в числе самых первых почетных инженеров этого института наряду с другими специалистами в области электротехники, прославившимися на весь мир, — А.С.Поповым, А.Н.Лодыгиным, К.Ф.Сименсом…
В «послеэлектрогефестовский» период его жизни Н.Бенардос занялся в том числе и созданием более совершенных аккумуляторов с использованием губчатого свинца. Исследователь проводил многочисленные опыты в этой области, но они оказались для него роковыми: во время экспериментов с нагретым свинцом Николай Николаевич получил тяжелое отравление парами этого металла. К концу 1890-х здоровье «русского Леонардо» оказалось подорвано. По рекомендации врачей Бенардос переехал в Фастов неподалеку от Киева. Однако ни смена места жительства, ни проведенные врачами курсы лечения не помогли. 8 (21) сентября 1905 года Николай Николаевич Бенардос скончался. По России в ту пору гуляли волны революционных выступлений. Именно эти события привлекали всеобщее внимание, так что смерть изобретателя осталась почти никем не замеченной.
