Николай Николаевич Бенардос (продолжение)


вернуться в оглавление книги...

А. А. Чеканов. "Николай Николаевич Бенардос"
Издательство "Наука", Москва, 1983 г.
OCR Biografia.Ru

продолжение книги...

Изобретатель

У Бенардоса был врожденный талант к изобретательству. Быть может потому эта сфера его деятельности отличается исключительной широтой и разносторонностью. Начиная с юношеских лет он сделал около 200 изобретений, охватывавших самые различные области — сельское хозяйство, транспорт, военное дело, домашнее хозяйство, бытовую технику и т. д. Но большую часть своей жизни Бенардос посвятил изобретениям в области электротехники и практического применения электричества. Как известно, создание дуговой электросварки принесло ему заслуженную мировую славу. Его увлечение электротехникой было оправдано: Бенардос, как и многие другие прогрессивные деятели науки и техники, уже в конце XIX в. видел огромные перспективы промышленного использования электричества.
Первые изобретения Бенардоса относились главным образом к сельскому хозяйству, транспорту и быту. Например, в области сельского хозяйства он создал ряд оригинальных конструкций и приспособлений, в частности: ярмо для воловой упряжки; упряжку для волов; плуг с вращающимся отвалом для уменьшения трения; дернорезку; зерносушилку; механические ножницы для стрижки овец; пневматическую поливалку; машину для насечки мельничных жерновов; режущий прибор для жатвенных и косильных машин; машину для копки грунта; машину для обработки мясных туш; разбросную сеялку; прибор для пульверизации виноградных лоз. Как видно, Бенардос, разрабатывая усовершенствованные сеялки, плуги, косилки, жатвенные машины и т. п., стремился к максимальной механизации сельскохозяйственных работ.
К сельскому хозяйству изобретатель Бенардос возвращался неоднократно. При этом он активно стремился поставить на службу пахарю достижения электротехники. Так, в 1892 г. Бенардос впервые предложил использовать электрический ток для обработки почвы. С этой целью он создал оригинальный плуг-«электроудобритель», в основе работы которого лежал разработанный Бенардосом способ электрокультуры. Сущность этого способа он обстоятельно изложил в заявке, которую подавал в Департамент мануфактур и торговли с целью получения привилегии:
«Изобретенный мною способ электрокультуры,— писал Бенардос,— основан на следующем принципе: пропускание электрического тока большого напряжения в короткий промежуток времени через нетолстый слой культивируемой почвы, заключающейся в небольшом объеме.
Для выполнения на практике этого принципа мною изобретен следующего устройства плуг, названный «Электроудобритель», он представляет собой обыкновенный металлический плуг какого угодно типа, который имеет следующие приспособления: над лемехом к гребилю прикреплена изолированная от него металлическая пластинка, состоящая из ряда пружин. Пластинка эта может подниматься и опускаться смотря по глубине, на которую должно производиться пахание. На гребиле утверждена стойка, к верхнему концу которой прикреплены проводники, идущие от динамо-машины. Один из проводников закрепляется к зажиму отвала, а другой к зажиму пластинки, находящейся над лемехом.
При прохождении тока по проводникам во время пахания цепь замыкается слоем почвы отваливаемого пласта находящегося между отвалом плуга и пластинкой, которая благодаря упругости своей плотно прижимается к поверхности пласта и отчасти врезывается в него. Источником тока служит динамо-машина, приводимая в движение локомобилем, употребляемым в сельском хозяйстве для молотилок или других целей. Локомобиль устанавливается в центре поля, откуда должно начаться пахание.
Основываясь на выше изложенном способе электрокультуры, можно будет этот же принцип применить и к другим земледельческим орудиям, как, например: к рядовым сеялкам, сажалкам, окучникам, скорификаторам и другим культиваторам.
Особенно благотворное влияние должен иметь этот способ электрокультуры в применении его к рядовым сеялкам или сажалкам, так как электрический ток будет оказывать свое влияние не только на слой почвы, в который падают засеваемые зерна, а и самые семена будут подвергаться в момент посева влиянию того же тока, благотворное действие которого на семена уже было отчасти доказано производившимися опытами... Ввиду уже доказанного опытами несомненно благотворного влияния электрического тока на производительность почвы по отношению возделываемых на ней растений, изобретенный мною способ электрокультуры окажет неоспоримо большие услуги и существенную пользу земледелию» (1).
Это изобретение показывает насколько широк был кругозор Бенардоса. Кроме техники, он хорошо разбирался и в агрономических вопросах, в частности в обработке почвы.
При анализе привилегии Бенардоса на изобретение способа электрокультуры идея применения электрического тока к обработке почвы может показаться утопической, не реальной. Но это только на первый взгляд. В действительности же этим вопросом занимались К. Маркс и Ф. Энгельс, которые на основе уже первых шагов электротехники гениально предвосхитили те неограниченные воз-
-----------------------------------
1. ЦГИАЛ, ф. 24, оп. 6, д. 502, 1892 г., л. 3-4 (об.). 32
-----------------------------------
можности, которые открывает электричество перед человечеством.
Изучая пути развития производительных сил капитализма, они предопределили перспективы технического прогресса на основе широкого внедрения электроэнергии во все отрасли народного хозяйства. Именно в электрификации видели основоположники научного коммунизма источник глубочайших преобразований, оказывающих революционизирующее воздействие не только на технику, но и на все стороны общественного развития. Их положения о роли электричества в жизни человеческого общества блестяще развил В. И. Ленин. Уже в первые годы Советской власти он, в частности, указал, что соответствующая уровню новейшей техники и способная реорганизовать все народное хозяйство, в том числе и земледелие, крупная промышленность есть электрификация всей страны.
О глубоком интересе К. Маркса к электротехническим проблемам свидетельствует ряд его работ и писем. Так, в письме от 5 мая 1851 г., адресованном Ф. Энгельсу, он приводит схему и описание установки с воздушной и подземной проводкой для применения электричества к земледелию. При этом Маркс пишет: «Я посылаю тебе при этом копию статьи о применении электричества в сельском хозяйстве, воспроизвожу ее дословно, по-английски. Будь столь добр и ответь мне сейчас же:
1) каково твое мнение об этой вещи;
2) объясни мне эту историю, так как я не вполне в ней разбираюсь, на обыкновенном немецком языке» (2). Затем он приводит выдержки из статьи «Электричество в сельском хозяйстве», напечатанной в № 17 и 18 журнала «The Economist» («Экономист») за 26 апреля и 3 мая 1845 года.
Ф. Энгельс быстро (9 мая) откликнулся на письмо Маркса. «Успех этой штуки для меня несколько сомнителен, но, может быть, из этого могло бы что-нибудь выйти, если бы это дело расширить и улучшить. Спрашивается только: 1) сколько электричества можно таким образом уловить из воздуха и 2) как это электричество влияет на прорастание и рост растений. Дай мне во всяком случае знать, произведен ли уже этот опыт, с каким результатом и где об этом напечатано... Если электричество
--------------------------------------
2. Маркс К., Энгельс Ф. Соч. 2-е изд., т. 27. с. 222.
--------------------------------------
оказывает благоприятное действие на прорастание и рост растений, то оно вызовет весной слишком раннее их прорастание и подвергнет их опасности ночных заморозков и т. д. ... Впрочем, об этой вещи нельзя судить, пока она не будет испытана и не будут иметься налицо результаты; поэтому скажи мне, где я могу найти более подробные сведения по этому предмету» (3)
«Что касается электричества,— ответил ему 16 мая К. Маркс,— то заметка об этом находится в «Economist» за 1845 год. Больше там нет ничего, кроме того, что я тебе сообщил, а также указания на то, что этот опыт был с большим успехом проведен в Шотландии. Журнал даже называет имя фермера» (4).
Конечно, Бенардос не знал о переписке Маркса и Энгельса по вопросу использования электричества в сельском хозяйстве. Но этот факт еще более возвеличивает изобретение Бенардоса, к необходимости создания которого он дошел самостоятельно. Это лишний раз подчеркивает широту изобретательских интересов Бенардоса.
Уместно отметить то, что идея этого изобретения находит реализацию в наши дни. В газете «Советская Россия» от 8 сентября 1981 г. была помещена корреспонденция о ведущихся в СССР исследованиях по применению токов высокой частоты для борьбы с сорняками. Возможно, что дальнейшая разработка идеи электрокультуры почвы привлечет внимание современных агротехников и с целью повышения эффективности сельского хозяйства, и в первую очередь урожайности многих культур.
В 1895 г. Бенардос изобрел способ изготовления борон методом штамповки из листа. «Новость и особенность конструкции, изобретенной мною бороны,— указывал он в заявке на изобретение,— заключается в том, что каждая рама, вместе с зубьями, составляет одно целое и не имеет никаких соединительных частей, как например: гаек, винтов, заклепок и т. п. ... Такая конструкция бороны успешно конкурирует со всеми существующими типами борон своей простотой, прочностью, замечательной легкостью, а главное своей необыкновенной дешевизной» (5). 31 июля 1900 г. он получил привилегию на это изобретение.
------------------------------------
3. Маркс К., Энгельс Ф. Соч. 2-е изд., т. 27, с. 228—229.
4. Там же, с. 232.
5. ЦГИАЛ, ф. 24, оп. 7, д. 663, 1895, л. 2 и об.
-------------------------------------
Большой интерес представляют изобретения Бенардоса области транспорта. Среди них в первую очередь хотелось бы выделить: пароход на катках для перехода мелей и объезда препятствий посуху или по рельсовым путям; лодку с ручным плавниковым двигателем; снаряд для передачи линя (троса) с берега на погибающий пароход; самодвижущуюся сухопутную машину; пароходное колесо с поворотными лопастями; снаряд для перевозки дров и тяжестей (был осуществлен и испытан); крыло летательной машины (была построена модель); дверь товарного вагона; тормоз для железных дорог; подвижную платформу для переправы пешеходов через улицу; быстроходный пароход с воздушным шаром; электродвигатель для железных дорог; металлические железнодорожные шпалы; гребное подводное колесо; электрическую шлюпку (осуществлена и испытана с хорошими результатами); подъемный, поворотный однолопастной гребной винт; двуосевой гребной винт.
Знакомясь только с перечнем этих изобретений, нельзя не восхищаться богатством идей Бенардоса. Они яркое свидетельство и многогранности и глубины знаний изобретателя. К сожалению, не сохранилось документов об использовании этих изобретений. Но можно априорно утверждать, что в области, например, железнодорожного транспорта многие идеи Бенардоса получили развитие и применение (металлические шпалы, тормоза для железных дорог и т. д.).
В 1890 г. в Петербурге вышла в свет небольшая брошюра Бенардоса «Проект парохода, переходящего мели и обходящего разные препятствия по рельсовому пути». Заинтересовавшись актуальными вопросами развивающегося водного транспорта, в частности проблемами судоходства, он разработал и описал оригинальный пароход-вездеход. С помощью особых колес-катков такой пароход мог выходить из воды на берег реки и обходить мели и разные препятствия по проложенным на берегу рельсовым путям. Таким образом, не требовалось бы устройства шлюзов и т. п.
Как известно, писал Бенардос, мели на судоходных реках, особенно в жаркие и бездождливые летние времена, являются весьма серьезным препятствием речному судоходству. В первую очередь это касается таких важных водных магистралей, как Волга и Днепр, где в летнее время огромные караваны барок и грузовых пароходов простаивают неделями на перекатах, занимаясь перегрузкой товаров — единственным средством пройти мели. Все это приводит к большим затратам и влечет за собой огромные «экономические невыгоды» (6).
Охарактеризовав обычные меры борьбы с обмелением при судоходстве, изобретатель приходит к заключению о необходимости создания судна, форма которого позволяла бы ему совершать проход через мели без всяких затруднений. «Быть может, поставленная выше задача,— указывает он,— если не в фактических подробностях, то в принципе разрешается проектом моего парохода. Основное изменение в устройстве предлагаемого парохода заключается в замене подводной части обыкновенных судов полыми вращающимися цилиндрами с осями, которые вставлены в подушки, укрепленные в стенах корпуса... Размещение цилиндров будет наивыгоднейшее в два ряда, так чтобы между средними цилиндрами оставался промежуток, в котором мог бы поместиться двигатель, механизм для вращения цилиндров и самые колеса» (7).
«Но самая главная, по мысли Бенардоса, практическая выгода от установки корпуса судна на вращающихся полых цилиндрах — это возможность не только переходить мели, но и двигаться по суху, причем цилиндры соответствуют по своему употреблению колесам: пароход на них катится. Опыты перехода мелей и движение по суху, произведенные с моделью, увенчались полным успехом».
Модель подобного парохода (длина — 8,5, ширина — 4,6 м) Бенардос спроектировал и построил в 1876 г. в своих мастерских. В стенках корпуса судна были установлены полые вращающиеся цилиндры длиной 4 и диаметром около 2 м. Пароход был опробован в опытном плавании по болотистой и несудоходной р. Лух. Гребные колеса вращались маломощной паровой машиной, а цилиндры при переходе мелей приводились в движение при помощи ручных лебедок, установленных на палубе.
Однако идея парохода системы Бенардоса не вызвала интереса у русских промышленников. Все расходы по созданию опытного образца изобретателю пришлось принять на себя. И в дальнейшем, не имея существенной поддержки, работы, связанные с реализацией своих изобрете-
------------------------------------------
6. Бенардос Н. Н. Проект парохода, переходящего мели и обходящего разные препятствия по рельсовому пути. СПб., 1890, с. 5.
7. Там же, с. 7—9.
------------------------------------------
Бенардос почти всегда проводил за свой счет. Неудивительно, что он постоянно нуждался в средствах.
Разумеется, в своем первоначальном виде идея парохода-вездехода была весьма элементарной и даже примитивной. Но мысль изобретателя — обойтись без строительства дорогостоящих шлюзов на судоходных реках — привлекала внимание многих инженеров и техников. Свое реальное воплощение она нашла в создании сооружений, при помощи которых суда поднимаются и перевозятся по рельсовым путям из одного бьефа реки в другой.
Важно и то, что своим изобретением Бенардос стремился удовлетворить растущие потребности практики и тем самым помочь решению важных хозяйственных задач. Что же касается постройки им действующей модели вездехода, то лишний раз свидетельствует о высоком профессиональном мастерстве изобретателя, сумевшего так хорошо подготовить и оборудовать свои мастерские, что в них можно было построить даже пароход.
В 1889 г. Бенардос подал в Департамент мануфактур и торговли чертежи и описания изобретенного им двуосевого гребного винта. Созданный им механизм позволял винту во время работы, т. е. при вращении по горизонтальной оси, одновременно вращаться и по его вертикальной, направляя его по всем точкам круга, описываемого концами его горизонтальной оси.
«В этом и заключается,— писал Бенардос,— суть моего изобретения, дающего полную возможность легко и быстро поворачивать почти на месте самые громадные суда, а равно менять передний и задний ход, не меняя направления пара в цилиндрах паровой машины, приводящей в движение лопасти винта. Изобретенный мною винт вращается по своей горизонтальной оси постоянно в одну сторону; сама же горизонтальная ось, становясь в различное положение, дает и различное направление судну, т. е. движение в бок, задний или передний ход. Поворачивая румпель (румпель — рычаг по оси руля судна для перекладки руля.— А. Ч.) винта на 1/4 круга, дается боковой ход, поворачивая на 1/2 круга, дается задний ход. Изобретенный мною винт может быть устраиваемым и подъемным. Такой конструкции винт может быть применяем с большой выгодой ко всевозможным типам судов, как большим, так и малым; военным и коммерческим. В военных судах весьма полезно было бы устраивать два подобных винта в кормовой и носовой части. Военное судно, имея два винта, приобретает кроме способности быстрых поворотов почти на месте еще иногда неоцененное качество, в настоящее время не существующее, именно движение вперед бортом, т. е. фланговое движение, чего до сих пор никакое судно делать не могло, а между тем такое движение как боевой маневр может представлять громадную важность для жизни судна... Я испрашиваю привилегию на принцип изобретенного мною двуосевого гребного винта, который заключается в том, что в одно и то же время может вращаться по горизонтальной и вертикальным осям, имея различного вида лопасти в различном количестве, а также вращаясь различными механизмами и двигателями» (8).
Бенардос хорошо осознавал значение своего изобретения. По мысли изобретателя, «двуосевой винт должен составить эпоху в судостроении, особенно в военном, так как способность поворота существующих ныне судов больших размеров, снабженных теперешней системы винтами, относится к способности поворота судна, снабженного моим винтом, так как 1 к 20 или 1 к 40, ибо судно длиною, положим в 350 футов, т. е. 50 сажень, снабженное по моему проекту двумя изобретенными мною винтами, должно делать полный поворот при радиусе в 25 сажень, т. е. при радиусе, равном длине судна, деленному на два; тогда как теперь большие суда такого же и больше размеров делают оборот при радиусе, равном 500—1000 сажень» (9).
Как видим, Бенардос обладал большим инженерно-техническим кругозором. Больше того, он знал морское дело, квалифицированно разбирался в вопросах тактики морского боя, понимал роль двигателя в управлении морскими судами.
Идея «двуосевого винта» была в дальнейшем использована в кораблестроении. В следующем, 1890 г. Бенардос изобретает подъемный поворотный однолопастной гребной винт. По замыслу изобретателя, этот винт должен был не только приводить в движение судно, но и управлять им. На запрос Департамента торговли и мануфактур относительно возможности выдачи привилегии на это изобретение специалисты Ученого комитета Морского министерства писали: «...изобре-
---------------------------------------
8. ЦГИАЛ, ф. 24, оп. 5, д. 558, 1889 г., л. 2—4.
9. Там же, л. 6.
---------------------------------------
яие дворянина Бенардоса в том виде, как оно изложено в описании и представлено на чертежах, составляет предмет новый, в Морском ведомстве неизвестный и препятствия на выдачу привилегии не встречается» (10).
Много интересных оригинальных идей содержали предложенные Бенардосом «двигатели для разных целей»: ветряной двигатель; турбина для рек с быстрым течением, гидравлическое колесо для производства сжатого воздуха, двигатель, работающий от расширения металлов при нагревании; двигатель для швейной машины, приводимый в действие тяжестью человека, на ней работающего. Интересными представляются и его «военные изобретения»: понтоны для переправы войск; скорострельная пушка; броня из стальных труб; удешевленная и облегченная ячеистая броня для военных судов и укреплений; электрическая пушка и снаряд для нее; новые конструкции артиллерийских снарядов; новые конструкции и формы ружейных пуль разных назначений; а также идеи применения рефлекторов в военном деле.
Бенардос сообщал о практическом применении последней идеи во время военных действий в Закаспийском крае. Мы же напомним, что в 1945 г. при штурме советскими войсками Берлина были весьма широко использованы мощные прожектора, которые ослепили гитлеровцев и в значительной степени способствовали успеху этой операции.
В 1896 г. Бенардос издал в Петербурге специальную брошюру «Способ переправы войск через реки и другие препятствия, представляемые водой». Если учесть, что Бенардос вообще опубликовал всего лишь четыре небольшие работы, посвященные своим изобретениям и проектам, то станет ясным, какое большое значение придавал он указанному изобретению.
«Нижепредлагаемый мой способ переправы войск через реки и другие водные препятствия,— писал Бенардос,— находится в полной зависимости от обязательного принятия всеми обозами армии изобретенных мною в 1894 году металлических колес, которые должны служить основным элементом для переправ и составлять собою существенную часть плавучих мостов и плотов разных
----------------------------------
10 Там же, 1890 г., л. 18.
----------------------------------
конструкций» (11). Прежде чем охарактеризовать свой способ переправ Бенардос считает нужным описать конструкции и свойства изобретенных им металлических колес. По его словам, эти колеса имеют внутри камеру, наполненную воздухом. Благодаря этому колеса приобретают плавучесть и, будучи положенными на воду, «представляют собой известную единицу подъемной силы». Основываясь на способности таких металлических колес сохраняться на плаву, Бенардос создает свой «совершенно самостоятельный и новый способ переправ войск через реки и другие препятствия, представляемые водой... Переправы моим способом могут быть производимы или при помощи плотов, или плавучих мостов, из таких плотов составляемых... В боевом отношении колесные плоты и мосты имеют большое преимущество перед понтонами вследствие своей непотопляемости... В стратегическом отношении способ переправы при помощи обозных колес представит также немаловажную выгоду, сделав самостоятельной каждую часть, имеющую обоз, давая ей возможность совершать переправу всегда и везде, как только явится в ней необходимость, не нуждаясь в посторонней помощи специальных команд и в добывании материалов, необходимых при других способах, отсутствие которых, по близости к месту переправы, часто делает ее совершенно невозможной... Во всяком случае мой способ переправы войск при помощи обозных колес вносит новый и полезный элемент в военное дело, так как увеличивает быстроту передвижений отрядов, которая в большинстве случаев, особенно при современной тактике, может иметь решающее значение» (12). Целесообразность применения своего способа переправ Бенардос доказывает и с экономической точки зрения. Как уже говорилось, большую часть своей жизни Бенардос посвятил изобретениям в области электротехники и электросварки. Этому во многом способствовал ход экономического развития России во второй половине XIX в. Именно в тот период в нашей стране начала формироваться новая область техники — электротехника.
Наиболее выдающимся фактом, показывающим огромное непрерывно возрастающее значение наук для развивающейся в XIX в. техники, являлось развитие учения об
-------------------------------------
11. Бенардос Н. Н. Способ переправы войск через реки и другие препятствия, представляемые водой. СПб., 1896, с. 1.
12. Там же, с. 1—4.
-------------------------------------
электричестве. В середине 70-х годов электрический ток все чаще применяется для практических целей. Это побудило ученых и изобретателей во многих странах обратить серьезное внимание на использование высокой температуры электрической дуги для сваривания и плавления металлов. Развитие машиностроения и транспорта требовало, в свою очередь, дальнейшего совершенствования технологии изготовления машин и металлоконструкций, их быстрого и дешевого ремонта.
ф. Энгельс, внимательно следивший за экономическим развитием России, писал Н. Ф. Даниельсону, русскому писателю-экономисту, одному из идеологов народничества: «Промышленное производство в наше время означает крупную промышленность, пар, электричество, сельфакторы, механические ткацкие станки и, наконец, машины для производства машинного оборудования. С того дня, когда Россия ввела у себя железные дороги, введение этих современных средств производства было предрешено. Вы должны быть в состоянии ремонтировать ваши собственные паровозы, вагоны, железные дороги, а это можно сделать дешево только в том случае, если вы в состоянии строить у себя в стране все то, что вы намереваетесь ремонтировать» (13).
Наиболее удобным и дешевым средством ремонта в железнодорожном транспорте в то время оказалась дуговая электросварка. Не удивительно, что она быстро нашла самое широкое применение, и прежде всего при ремонте паровозов, вагонов и т. д.
Введение электросварки при ремонте металлических деталей железнодорожного транспорта, в частности скатов паровозных колес с трещинами в ступице, спицах и ободе, дало большой экономический эффект. Это было как раз то, что Ф. Энгельс охарактеризовал словами «сделать дешево». Многие из таких деталей, отремонтированных быстро и дешево, снова служили долгий срок, тогда как прежде (до изобретения дуговой электросварки) их бы списали в лом.
Бенардос хорошо понимал значение зарождающейся электротехники в жизни человечества. Электрические явления интересовали его прежде всего с точки зрения практического использования в промышленности, на транспорте, в строительстве, военном деле, медицине, быту и т. д.
----------------------------------
13 Маркс К., Энгельс Ф. Соч. 2-е изд., т. 38, с. 398.
----------------------------------
Отсюда и большое количество изобретений, сделанных Бенардосом в области электротехники и электросварки, многие из которых нашли свое практическое воплощение. Одно только перечисление работ Бенардоса в этих направлениях свидетельствует о разносторонности его таланта изобретателя и умении оценить будущее новых научно-технических отраслей. Бенардос изобрел следующее.
В области электротехники: машину для изолировки кабеля; электрическую машину с прямолинейным движением; электродвигатель; машину для оплетки проводов, электрическую дуговую лампу; подсвечник для свечи Яблочкова; гофрированный аккумулятор; способ изготовления свинцового порошка для аккумуляторов; свинцовую губку для аккумуляторов; регулятор тока для аккумуляторов; горизонтальный аккумулятор; коммутаторы для разных целей (5 систем); спиральные бороны; электровыпиливальщик; катящиеся щетки для динамо-машины со ртутью; электрический котел; гальваническую батарею; электрическое бурение; электрическую лампу накаливания; водяной реостат; губчатые аккумуляторы и способ изолировки аккумуляторных пластин пемзой; способ гальванического покрытия больших площадей; угольный реостат.
В области электросварки: способ обработки металлов электрическим током — «электрогефест» (дуговая электросварка); электроотливку и паяние накаливанием; тигельное электропаяние, электроотливку и наслоение металлов; гидроэлектроплавку и накаливание металлов; ваграночное электропаяние, электроотливку и электронаслоение металлов, способ электропаяния тонких металлических листов; автоматы для сварки угольным электродом (несколько систем); автоматы для сварки металлическим электродом; дуговую сварку в струе защитного газа; магнитное управление сварочной дугой; сварку косвенно действующей дугой, горящей между двумя или несколькими электродами; контактную точечную электросварку; электрический паяльник для пайки медью; электрический паяльник для пайки оловом; контактную шовную электросварку; дуговую резку под водой (14).
----------------------------------
14. Впервые перечень изобретений и проектов Бенардоса по этим направлениям был составлен и опубликован К. К. Хреновым в работах: Хренов К. К. Николай Николаевич Бенардос — изобретатель дуговой электросварки.— Автогенное дело, 1936, № 7. с. 3—4; Он же. Электрическая сварочная дуга. Киев; Москва: Машгиз. 1949. с. 199—201.
----------------------------------
Как уже говорилось, Бенардос первым разработал технологический процесс дуговой Сварки металлов с использованием электрической дуги, открытой Петровым. Это изобретение, как и электрическую дугу Петрова, можно справедливо отнести к числу важнейших открытий XIX в.
В чем же существо способа сварки Бенардоса?
В привилегии, выданной ему в конце 1886 г Департаментом торговли и мануфактур (в ответ на заявки от 6 июля и 5 сентября 1885 г. и от 22 сентября 1886 г.), об этом говорится следующее:
«Предмет изобретения,— указывается в описании, иллюстрированном 25 рисунками,— составляет способ соединения и разъединения металлов действием электрического тока, названный «электрогефест» и основанный на непосредственном образовании вольтовой дуги между местом обработки металла, составляющим один элевтрод, и подводимою к этому месту рукояткою, содержащей другой электрод, соединенный с соответственным полюсом электрического тока. Помощью этого способа могут быть выполнены следующие работы: соединение частей между собой, разъединение или разрезывание металлов на части, сверление или производство отверстий и полостей и наплавление слоями» (15).
В заводской практике «электрогефест» широко использовался для наплавочных работ, когда в наплавляемом слое требовалось получить металл определенного химического состава с нужными механическими, физическими и химическими свойствами. По мысли изобретателя, в этом случае необходимо применение именно электрической дуги, «возбуждаемой между двумя металлами, один из которых более или менее расплавляется, а другой, расплавляясь совершенно и служа материалом для отливки, приливки и наплавливания, сливается в высшей степени совершенно с первым».
Как отмечается в привилегии, «этим способом можно наплавлять металлы один на другой слоями, т. е. покрывать поверхности какого-либо металла другим металлом, расплавленным посредством вольтовой дуги. В вольтову дугу вводится брусок расплавляемого металла, который и покрывает требуемую поверхность, падая по каплям или же непрерывною струей».
Таким образом, Бенардос использовал созданный им способ для соединения металлов и для наплавочных работ. Последние выполнялись не только с целью восстанов-
------------------------------------
15. ЦГИА СССР. ф. 24, оп. 4. д. 69.
------------------------------------
ления изношенных поверхностей ремонтируемых деталей, но и для образования износоустойчивых поверхностей новых машин.
Бенардос предлагал также с помощью своего способа производить двухслойные металлы. В этой связи интересно его предложение об использовании поверхностной наплавки для покрытия стальных печатных валов слоем меди или о нанесении слоя стали на режущие кромки инструмента. Как видим, Бенардос производил сварку не только однородных, но и разнородных металлов.
Как же соединяет или спаивает Бенардос части одного или различных металлов? Изобретатель делает это двумя способами: точечным или непрерывным. «Спайка будет точечная,— отмечается в привилегии,— если вольтова дуга направлена на одну точку в продолжение некоторого времени, после чего ток прекращается. Непрерывная спайка имеет место в том случае, если вольтова дуга не прекращается, причем вследствие одновременной или почти одновременной плавки двух соединяемых частей расплавленная масса, остывая, соединяется с обеими частями и образует однородное тело. Первый способ, т. е. спаивание точечное, заменяет клепку; способ непрерывного спаивания заменяет одновременно клепку и чеканку швов, а равно и сварку. По объяснению просителя, этот последний способ применим ко всем металлам, встречающимся в практике».
В привилегии отмечаются и широкие возможности применения способа Бенардоса для резки металлов: «Разрезание металлов состоит в их разрезке, вырезке и вообще разделении на части посредством вольтовой дуги. Под влиянием высокой температуры вольтовой дуги металл моментально расплавляется, и его части могут быть разъединены... По этому способу можно разделять металлические части значительных размеров во всех положениях и направлениях. С увеличением размеров обрабатываемого предмета надобно соответственно увеличивать и напряжение тока. Предлагаемый способ применяется также для пробивания отверстий в металлах».
Так же широка сфера областей использования способа Бенардоса и «во многих случаях для сварки металлов, для заливки трещин, раковин и пр., для осталивания инструментов, для прикрепления хомутов, ребер и т. п., в судостроении — для постройки непроницаемых перегородок, в артиллерии — для снарядов с герметической оболочкой и т. д.»
До последнего времени электросварку по методу Бенардоса обычно считали сваркой только угольным электродом. Однако эта трактовка, на наш взгляд, не совсем точна — ведь ни в архивных документах, ни в привилегии Бенардоса не содержится каких-либо ограничений в отношении применяемого материала и формы электрода. В привилегии прямо указано: «Вольтова дуга образуется в месте, где должна быть произведена одна из вышеупомянутых работ, приближением угля (или другого проводящего вещества) к обрабатываемой части, причем этот уголь будет положительным или отрицательным полюсом будет обрабатываемая часть. Угли или вещества, заменяющие уголь, могут иметь различные формы. В большинстве случаев уголь употребляется в форме цилиндрического стержня, который укрепляется для удобства при обращении с ним в особые приборы, которые могут быть различных конструкций, сообразно специальному их назначению».
Хорошо понимая эффективность и достоинства своего изобретения, Бенардос сформулировал основные преимущества новой технологии обработки металлов: скорость процесса, уменьшение (по сравнению с клепаными) веса изделия вследствие отсутствия накладок и заклепочных головок, непроницаемость сварного стыка, что особенно важно при изготовлении котлов, сосудов, гидравлических приборов и других изделий (16). По мысли изобретателя, этот способ применим даже в тех случаях, когда ни один из известных до сего времени способов не мог быть употреблен на месте без разборки аппаратов, например, при ремонте частей машин и пр.
Анализ описания и прилагаемого к нему комбинированного чертежа показывает, что Бенардос самым тщательным образом разработал технологию сварки, причем, не только ручной, в том виде, в каком она применяется в настоящее время, но и с помощью сварочной аппаратуры. В частности, изобретатель предложил различные устройства (полуавтоматы) для механизированной сварки. Таким образом, Бенардос является изобретателем многих современных технологических и конструктивных решений в области дуговой электросварки, резки и наплавки. Им созданы механизированные устройства типа сва-
----------------------------------
16. ЦГИА СССР. ф. 24, оп. 4, д. 69, л. 10. 48
----------------------------------
очных полуавтоматов, источник питания дуги и показана возможность получения на вертикальной плоскости швов методом принудительного формирования. По существу Бенардос разработал все типы сварных соединений, применяемых в наши дни, обосновал рациональность использования защитных газов при дуговой электросварке и силикатов в качестве флюсов, а также целесообразность проковки швов сразу после сварки для повышения их прочностных свойств; создал автоматический регулятор длины сварочной дуги и несколько типов клещей для контактной сварки; осуществил опыты по резке металлов под водой. В целях повышения производительности способа «электрогефест» и оптимизации процесса сварки Бенардос изобрел много оригинальных высокоэффективных угольных и металлических электродов различной формы — цилиндрической, дисковой, спиральной, конической и трубчатой, т. е. пустотелых. Последние заполнялись сыпучей шихтой из металлических порошков и флюсов с целью получения наплавок с особыми, чаще всего износостойкими свойствами.
Бенардос является автором рациональных способов соединения сварных швов встык, внахлестку, заклепками и т. п. Он разработал различные формы подготовки кромок под сварку в зависимости от толщины свариваемых изделий, а также от технологии резки металлов. Для улучшения качества сварки изобретатель с успехом применял флюсы: при сварке сталей — кварцевый песок и мрамор, при сварке меди — буру и нашатырь.
Составленная Бенардосом привилегия поражает богатством идей. В ней не только весьма убедительно показана сущность процесса дуговой электросварки, но и приведены конкретные примеры создания с ее помощью весьма оригинальных новых строительных материалов. В частности, Бенардос предлагает наполнить смолой или цементом сваренные им из волнистого железа полые параллелепипеды. По его убеждению, «такое соединение листов волнистого железа дает новый строительный материал, легкий, прочный и представляющий большое сопротивление... Получаемый таким образом материал может быть применяем, по объяснению просителя, при постройке мостов, арок, сводов, потолков, перегородок, крыш и пр.» По существу он высказал весьма перспективную идею создания эффективных для строительства железобетонных конструкций и наметил области их широкого использования. В нашей стране подобные железобетонные конструкции в строительстве нашли практическое воплощение лишь в 30-х годах, когда по проекту инженера В. А. Расновского на Урале был сооружен железнодорожный арочный мост из сварных труб, заполненных бетоном.
Прежде чем выдать Бенардосу привилегию Департамент торговли и мануфактур послал ее на экспертизу крупному ученому-электротехнику Д. А. Лачинову и механику Совета торговли и мануфактур Н. Ф. Лабзину. Оба эксперта дали положительные отзывы изобретению Бенардоса. Д. А. Лачинов в заключение своей рецензии указал: «Хотя вольтова дуга и применялась для плавления металлов (напр., Сименсом, Коульзом и др.), но совершенно не в той форме и для других целей, поэтому «электрогефест» г. Бенардоса должен быть признан изобретением новым и весьма полезным для промышленности и к выдаче на него привилегии по описанию и чертежам препятствий не встречается» (17).
Основываясь на отзывах Д. А. Лачинова и Н. Ф. Лабзина, Совет торговли и мануфактур постановил: «...удостоверяя, что на сие изобретение прежде сего никому другому в России привилегии выдано не было, дает дворянину Николаю Бенардосу сию привилегию на десятилетие от нижеписанного числа (т. е. от 31 декабря 1886 г.— А. Ч.) и исключительное право вышеозначенное изобретение по представленным описанию и чертежу во всей Российской Империи употреблять, продавать, дарить, завещать и иным образом уступать другому на законном основании» (18). В архиве сохранилась расписка Бенардоса, подтверждающая, что он 16 января 1887 г. получил привилегию, выданную Департаментом торговли и мануфактур 31 декабря 1886 г. за № 11982 на способ соединения и разъединения металла теплом электрической дуги. Нельзя умолчать о той полемике, которая возникла между Н. Н. Бенардосом и Н. Г. Славяновым по поводу первенства изобретения дуговой электросварки металлическим электродом.
Известно, что изобретение Славяновым способа «электрической отливки металлов» было сделано несколькими годами позже получения Бенардосом привилегии на изобретение способа «электрогефест». Конечно, аналогия
-------------------------------------
17. ЦГИА СССР, ф. 24, оп. 4, д. 69, л. 23.
18. Записки РТО, 1888, № 9, с. 17—22.
-------------------------------------
обоих изобретений была. В них для выполнения процесса обработки металлов применялось тепло электрической дуги и в обоих случаях обрабатываемый металл являлся одним из электродов электрической дуги. Совпадало также и большое число работ, которые могли быть выполнены как тем, так и другим способом. Это легко было заметить из опубликованных обоими изобретателями перечней работ, которые можно выполнить с помощью электрической дуговой сварки. Да и в описании самими же изобретателями основных черт способов сварки было много идентичного. Сравнивая работы, произведенные способом «электрогефест» Бенардоса, перечисленные в проспекте, который раздавался посетителям IV электрической выставки в Петербурге, с перечнем работ, выполненных способом «электрической отливки металлов» Славянова, также легко было обратить внимание на повторяемость работ в обоих перечнях.
К сожалению, не удалось установить, что же послужило толчком к началу полемики между Бенардосом и Славяновым о том, что можно ли считать способ «электрической отливки металлов» самостоятельным изобретением. Бенардос в докладе VI отделу РТО и Техническому комитету Электротехнического общества по этому поводу весьма ультимативно указывал: «Ввиду оспаривания г. Славяновым моего права первенства в обработке металлов помощью вольтовой дуги с применением металлического стержня, как электрода, я признаю ныне необходимым категорически заявить, что г. Славянов неправ. Я утверждаю, что первенство в применении электродов из всевозможных проводящих веществ,... к обработке металлов принадлежит мне».
Действительно, при нашем анализе привилегии Бенардоса, составленной изобретателем, мы обращали внимание на то, что он не ограничивался использованием только угольного электрода, что он четко указывал на то, что в качестве электрода может быть использован любой токопроводящий материал. Совершенно неопровержимым доказательством того, что Бенардос с самого начала промышленного применения своего изобретения считал возможным производить сварку металлическим электродом, являются разработанные им различные варианты электродов, в том числе и с металлическими стержнями.
Но Славянов как в неоднократно прочитанных им докладах на заседаниях различных технических обществ, так и в ряде статей, напечатанных в технических журналах, приводил много достаточно убедительных обоснований оригинальности и самостоятельности предложенного им способа «электрической отливки металлов». Он, в частности, особенно подчеркивал, что одним из элементов новизны его изобретения является как раз то, что оба электрода металлические и что применение металлического электрода, который служит материалом для отливки возможно при автоматическом регулировании длины сварочной дуги. Следующим достоинством своего изобретения Славянов считал непрерывность отливки в противоположность наплавлению металла слоями при способе «электрогефест», что позволяет получить металлическую сварочную ванну значительной глубины, в которой можно произвести многие нужные металлургические процессы (реакции) с целью получения требуемых свойств в наплавленном металле, т. е. с целью улучшения его свойств. Не надо забывать того, что Славянов был инженером-металлургом по образованию. Он и вошел в историю техники как основоположник металлургии сварки.
В привилегии, выданной Славянову, элемент новизны определен следующим образом: «Нижеописанный способ электрической отливки металла, отличающийся по средствам выполнения и цели от известных способов применения электрического тока к выплавке или обработке металлов характеризуется существенно тем, что одним или обоими электродами служат при этом способе стержни из самого материала, предназначенного к отливке или заливке раковин и пр., а также совокупностью устройства употребляемых при сем способе регуляторов».
Любопытно отметить, что Славянов, уже получив привилегию, некоторое время сам не был уверен в оригинальности своего изобретения дуговой электросварки металлов. Сделав в конце 1892 г. на одной из технических бесед Электротехнического общества сообщение о способах обработки металлов с помощью электрической дуги, Славянов просил Общество дать свое заключение по вопросу: представляет ли предложенный им способ отливки и пайки металлов самостоятельное изобретение, или же способ этот составляет усовершенствование способа под названием «электрогефест», т. е. способа Бенардоса?

продолжение книги...