Самые знаменитые изобретатели России
Шрифт:
Для перекачки нефтяных остатков Шухов изобрёл специальный метод, основанный на предварительном подогреве их, используя теплоту пара в прямодействующих паровых насосах Вартингтона. Вследствие подогрева вязкость нефтяных остатков значительно падает, и они перекачиваются подобно воде. Производя многочисленные опыты на построенном им в Баку первом мазутопроводе, он составил свою знаменитую формулу для расчёта новых проектируемых мазутопроводов.
Таким образом, Владимир Шухов является первым изобретателем способа перекачки нефтепродуктов с подогревом. В Америке этот способ был введён в практику значительно позже.
Для транспорта нефтепродуктов по воде Шухов первый в России стал строить нефтеналивные суда — шхуны для перевозки нефти по Каспийскому морю и железные клёпаные баржи для перевозки
На юбилейном чествовании В. Г. Шухова 26 мая 1924 г. один из присутствовавших стариков-инженеров сказал, что в то время практикам такая постройка казалась делом неисполнимым. Тогда ещё специалисты нефтяной промышленности не имели понятия о точной разбивке шаблонов, и Шухов научил этому русских инженеров. Он показал, как по его чертежам, изготовлённым в Москве, быстро и без каких бы то ни было неполадок можно собирать громадные клёпаные железные конструкции. Перевозку нефти на баржах во всём мире тогда называли «способ русского речного флота». Спроектированные Шуховым судостроительные заводы в Царицыне и Саратове (по чертежам-шаблонам московского бюро) выпускали баржи вместимостью до 2750 т. Шухов решил сложнейшие проблемы теории расчёта и фактически разработал технологию производства этих гигантов того времени. С тех пор были построены многие тысячи таких барж.
Проблему хранения нефти и нефтепродуктов Шухов также решил путём построения больших клёпаных железных резервуаров.
В то время дело это было новым и малоизвестным. Такие резервуары сооружались на дорогостоящих фундаментах. Но Шухов быстро понял, какое огромное сопротивление составляет ровное земляное основание, и отказался от дорогих фундаментов. Он также заметил, что можно достигнуть значительной экономии железа, идущего на постройку резервуара, если пользоваться простейшими правилами о минимальном весе резервуара. Отсюда знаменитое правило Шухова о построении железных резервуаров постоянной высоты. Путём простой рационализации он добился почти двойного удешевления стоимости изготовления таких резервуаров.
Особенное внимание в начале своей технической деятельности Шухов уделил задачам, связанным с перегонкой нефти. Совместно с известными в 1880-х годах инженерами по переработке нефти И. И. Единым и Ф. Инчиком он принимал участие в проектировании и построении новых тогда в Баку кубовых перегонных батарей. В результате этого была создана классическая кубовая батарея Елина — Шухова. Но Шухов пошёл дальше по этому пути и в 1887 г. изобрёл и запатентовал собственный аппарат непрерывной дробной перегонки нефти. В этом аппарате перегоняемая нефть вводилась навстречу парам дистиллята. Второй патент на дефлегматы для кубов непрерывной и периодической перегонки нефти был получен в 1896 г. Третий патент, на прибор для дробной перегонки и разложения нефти под значительным давлением был заявлен в 1890 г. и получен в 1899 г.
Керосин в то время являлся главным продуктом при перегонке сырой нефти. Из трёх тонн бакинских нефтей тогда получалась одна тонна керосина и две тонны составляли так называемые нефтяные мазуты. Способ Шухова и был предназначен для извлечения добавочного керосина из нефтяных остатков, так как под действием высокой температуры и давления более сложные молекулы тяжёлых фракций, входящих в нефтяной мазут, расщеплялись на более простые молекулы, входящие в керосин и бензин. Таким образом, Шухов является первым и истинным изобретателем крекинг-процесса, опередившим на 20 лет Америку, где только в 1912 г. появился аналогичный патент Бортона, по существу, не отличавшийся от патента В. Г. Шухова.
Однако по тогдашним экономическим и техническим условиям нужды в больших количествах бензина не было, а значит, не было нужды и в крекинг-процессе. (Напомним, что бензин являлся вредным побочным продуктом при перегонке нефти на керосин и практически не использовался.) Вот почему изобретение Шуховым крекинг-процесса, на четверть века опередившее своё время, было предано забвению. А между тем одновременно с изобретением Шухова был построен и первый автомобиль с бензиновым двигателем, то есть появился главный потребитель бензина. Но только четверть века спустя миллионы автомобилей потребовали бензина, и он сделался основным продуктом нефтяной переработки. (Патент Бортона тормозил развитие американской нефтяной промышленности, и из США в 1923 г. в Москву прибыла комиссия из инженеров-химиков (комиссия Синклера — конкурента Рокфеллера по нефтяному бизнесу) для выяснения подробностей обстоятельств изобретения крекинга, которым широко пользовалась, к неудовольствию Синклера, фирма Рокфеллера. Американцы долго беседовали с Шуховым. Шухов всегда с гордостью рассказывал о том, что сделали до него соотечественники: крупные химики Марковников, Летний, практики братья Дубинины, первыми получившие в Моздоке керосин — осветительное масло, В. Рагозин, создавший в Нижнем Новгороде завод нефтеперегонных масел.
Патенты Шухова на установки по перегонке нефти довершили бы разговор и расставание было бы дружелюбным, но заокеанские гости вдруг выложили на стол пачку денег... Шухов побледнел, замолчал, потом, привстав, кликнул сотрудников и в их присутствии чётко произнес: «Я нахожусь на государственной службе, ни в чём не нуждаюсь, и моё рабочее время оплачивается моим государством».
Позже американский суд отказал в приоритете двум «изобретателям крекинга» — Даббсу и Холлу. А дебаты в кабинетах нефтяных магнатов Синклера и Рокфеллера завершились полюбовно. Поторговавшись, они создали объединённый патентный клуб. Таким образом, замалчивание русского приоритета в изобретении, ставшем одним из определяющих в технике нового века, стало их общим интересом.
Но именно Б. Г. Шухов был первым изобретателем крекинг-процесса, запатентовавшим своё изобретение.
Шухов занимался и проблемой перекачки воды и нефти. Известны достоинства так называемых прямодействующих насосов, изобретённых Вортингтоном в Америке. Для регулирования работы этих насосов был предложен весьма простой прибор, называемый компенсатором, который исполнял здесь роль маховика в машине. Но не было правил для их рационального расчёта. В своей работе «Насосы прямого действия», изданной в 1897 г., Шухов представил исчерпывающее исследование вопроса об определении наивыгоднейшего соотношения между размерами паровой части насосов «компаунд»и о расчёте таких насосов при работе без компенсатора и с компенсатором. Теория эта вошла в справочники и учебники, что служит лучшим доказательством её практического значения. Такие насосы оказались весьма удобными для перекачки мазута, а также тяжёлых, очень вязких нефтей с подогревом.
Для откачки воды из артезианских скважин Шухов разработал весьма интересную конструкцию инерционного поршневого насоса с одним клапаном и гибким шатуном, который при опускании поршня остаётся всегда натянутым вследствие воздействия пружины на поршневую штангу. Вследствие этого значительно выросла рабочая скорость поршня. Шухов предложил остроумную теорию работы этих насосов. Для откачки жидкостей из глубоких скважин Шухов построил так называемые шнуровые насосы, основанные на увлечении жидкости быстро бегущей лентой. Насосы эти неоднократно строились, но распространения не получили, хотя глубина нефтяных скважин в Баку 1880-х годов была незначительна и подходила для работы этих насосов. На практике продолжало применяться так называемое тартание желонкой (длинное узкое ведро с клапаном в дне). Следует указать также на оригинальные конструкции подогревателей перегонных кубов, мешалок и водоочистителей, созданные Шуховым.
Как выдающийся инженер-изобретатель своего времени Шухов уделил применявшейся в то время паровой технике должное внимание. Среди его работ по паротехнике главное место занимают изобретённые им водотрубные котлы («котлы Шухова»). Котлы эти, чрезвычайно простой и остроумной конструкции, весьма удобные для перевозки вследствие простоты сборки, чистки и ремонта, получили широкое распространение. Они были снабжены прекрасным пароперегревателем его же системы. Четверть века спустя эта система котлов появилась за океаном, где американский изобретатель Бортон построил в 20-х годах XX в. около 800 крекинг-аппаратов, которые повторяли идею парового котла Шухова, но не для воды, а для нефти. Так в США было использовано русское изобретение.