История науки и техники. Материалы и технологии Часть 2

В двери к нам беда стучится. Разберите бревна сруба, Отслужил - долой его!

Ах, как сердцу видеть любо Смелой мысли торжество!

Бей по форме, бей! Смело, не робей!

Чтобы мира вестник новый Нам явился без покрова! Боже, радость нам какая! Вот, по милости творца, Колокол стоит, сверкая От ушка и до венца.

Зорькой золотой Блещет шлем литой,

И в гербе горит реченье, Славя новое творенье. Ну-ка, дружно за канаты! Вознесем его в простор,

В царство звуков, под богатый Голубых небес шатер!

Взяли! Разом! В ход Тронулся! Идет!

Пусть раздастся громче, шире Первый звон его о Мире!

Сначала литьем колоколов занимались монахи. Затем поя­ вились самостоятельные мастера, заказчик которых - город или монастырь - приглашал к себе, предоставляя жилье и питание. Заказ выполнялся прямо на месте. Но в XV в. произошли пере­ мены: приглашения от городов и общин поступают все реже, а от богатых феодалов и воинственных королей просто отбою нет. Литейщики получают баснословные барыши, их награж­ дают пышными титулами, однако требуют, чтобы мастер безот­ лучно находился при литейном производстве. Такая перемена объясняется бурным развитием артиллерии.

В предыдущем, XIV в., произошел настоящий переворот в военном деле: был изобретен порох, освоена технология круп­

ного литья, зародилась артиллерия. Армия, не желавшая отстать от времени, старалась обзавестись пушками. Кому же было до­ верить их литье, как не колокольным мастерам с их вековым опытом литейного дела? Вот почему так охотились за ними во­ инственные властители, приманивая их высокими заработками и пышными титулами. А города перестали приглашать их из-за боязни быть заподозренными в военных приготовлениях. Сек­ реты мирного ремесла становились военными тайнами. Чтобы они не становились известными соперникам и неприятелям, проще всего было посадить под замок хранителей тайн. Вот по­ чему в XV в. мастера колокольного и пушечного дела становят­ ся оседлыми. В Москве Пушечная изба возникла в 1475 г. на месте нынешней Пушечной улицы.

Всемирно известные памятники русского литейного дела - Царь-пушка и Царь-колокол были отлиты в Москве.

Царь-пушка была изготовлена в 1586 г. знаменитым литей­ щиком Андреем Чоховым, создавшим целую школу мастеров литейного дела. Масса отливки составляла около 40 т. Длина орудия - 5 м 34 см, наружный диаметр ствола - 120 см. Ствол, отлитый из высококачественной бронзы, украшен фигурами и надписями. Дульная часть ствола имеет внутренний диаметр 92 см, казенная часть - 44 см. По усройству ствола это орудие близко к мортирам. В течение более чем четырехстолетнего существования Царь-пушка несколько раз меняла свое место­ положение и реставрировалась. Это орудие, из которого нико­ гда не стреляли, всегда в центре внимания многочисленных по­ сетителей Кремля: и москвичей и гостей столицы. Царь-пушку следует отнести скорее к произведениям художественного ли­ тья, чем к оружию.

«Недалеко от Ивана Великого стоит еще башня с толстыми перекладинами, на коих висит громадный колокол более чем в 394 000 фунтов, один лишь язык его весит 10 000 фунтов. Коло­ кол в ширину двадцать три фута, а в толщину два фута; раска­ чивают его пятьдесят человек с двух сторон. Звонят в него ред­ ко - только по большим праздникам, да при приеме послов. Он издает столь сильный звук, что дрожит земля».

«И когда в него звонят, можно оглохнуть, если стоять близко».

«В прошлом году царь приказал звонить во все колокола в городе, потом зазвонили в этот колокол, и его звук покрыл все те. Царь послал всадников узнать, как далеко доходит его звук, и оказалось, как они нашли, около семи верст».

Эти три абзаца описывают одного из предшественников Царя-колокола. Этот колокол весом в 2100 пудов был изготов­ лен в 1599 г. по указу Бориса Годунова литейщиком Андреем Чоховым. «Прадед» нынешнего Царя-колокола, он висел на двухсаженной деревянной башне близ колокольни. Во время одного из кремлевских пожаров огромный колокол упал и раз­ бился. В 1651 г. царь Алексей Михайлович задумал отлить но­ вый колокол взамен разбившегося - весом в 8 тыс. пудов. Предполагалось поручить эту работу Гансу Фальку, мастеру из Нюрнберга. Фальк брался выполнить заказ за 5 лет и просил поставить ему сполна все 8 тыс. пудов колокольного металла: бронза старого колокола, по его мнению, для отливки нового не годилась. Узнав об этом, несколько русских мастеров попроси­ ли государя поручить им «большое колокольное дело». Литей­ щик Емельян Данилов в 1654 г. изготовил новый колокол за один год, употребив в дело лом старого. Повесили его на дере­ вянных подмостьях на прежнем месте.

«Дед» Царя-колокола звучал лишь несколько месяцев - в том же 1654 г. он разбился от неловкого удара. Емельяна Дани­ лова уже не было тогда в живых. Стали искать, кто мог бы пе­ релить громадный колокол. Вызвался Александр Григорьев, впоследствие знаменитый колокольный мастер, в ту пору еще никому не известный юноша - «малорослый, тщедушный, ху­ дой, моложе двадцати лет, совсем еще безбородый» (так описы­ вает его Павел Алеппский, сирийский путешественник, гостив­ ший тогда в Москве). Григорьев блестяще справился с ответст­ венным делом - колокол был готов за десять месяцев. Однако подняли и подвесили его только в 1668 г. - настолько это было трудоемкое дело.

В 1701 г. колокол-великан стал жертвой большого москов­ ского пожара. Его осколки долго лежали посреди Кремля. В 1730 г. вскоре после своего воцарения Анна Иоанновна, импе­ ратрица российская, повелела «тот колокол перелить вновь с пополнением, чтобы в нем в отделке было десять тысяч пудов».

И вновь повторилась примерно та же история, что и во времена Алексея Михайловича. Сначала предполагалось поручить от­ ливку иноземному мастеру, члену Парижской Академии наук Жерменю, но тот, услыхав о весе будущего колокола, счел, что его разыгрывают. Тогда за дело взялись «артиллерийского ве­ домства колокольный мастер» Иван Федорович Моторин с сы­ ном Михаилом-представители славной династии русских ли­ тейщиков. Вес колокола по их проекту должен был составить 12 тыс. пудов.

С января 1733 г. по ноябрь 1734 г. проводились подготови­ тельные работы, а когда началось литье, случилась беда: в трех из четырех печей произошла авария. Иван Моторин вновь было принялся за работу, но вскоре умер. В 1735 г. исполинский ко­ локол отлил его сын Михаил с помощниками. Стали сооружать леса для подъема колокола-гиганта, но в 1737 г. в Москве слу­ чился новый страшный пожар; боясь, что колокол расплавится, сбежавшийся народ стал заливать его водой, раскаленный ме­ талл треснул, и от колокола отвалился кусок. Царь-колокол пробыл в земле почти сто лет. Не раз его пытались извлечь из литейной ямы - в 1792 г., при Екатерине II; в 1812 г., по прика­ зу Наполеона, который хотел увезти московскую диковинку в Париж в качестве трофея; в 1819 г., при Александре I - но все попытки кончались неудачей. В 1821 г. яму расчистили, вниз вдоль стенки провели лестницу с перилами, чтобы хоть так сде­ лать чудо-колокол доступным для всеобщего обозрения. В 1836 г. Царь-колокол был поднят и установлен на гранитном пьедестале. Для этого понадобилось 20 кабестанов, каждый из которых приводился в движение усилиями шестнадцати солдат. Руководил подъемом Огюст Монферран - строитель Исаакиевского собора.

Царь-колокол весит около 202 т; его высота составляет 6,14 м, диаметр основания - 6,60 м. Вес отколовшегося осколка

-11,5т [26].

Взнаменитом музее колоколов в австрийском городе Инсб­ руке наш Царь-колокол занимает в экспозиции почетное место. Узнав, что один из посетителей - москвич, работники музея оказали ему много внимания.

Уральская «Царь-пушка»

После Крымской войны царское правительство решило усилить береговую оборону. В 60-х годах был только что по­ строен Пермский чугунолитейный завод. Первые же орудия, отлитые на этом заводе, выдержали тройную пробу и были официально признаны лучшими из всех чугунных пушек русской артиллерии. Морское ведомство заказало на заводе три крепо­ стных орудия калибром 20 дюймов.

Вмарте 1869 г. петербургские «Бирэ/севые ведомости» пи­ сали: ...Начальник артиллерийской части Кронштадтского порта генерал-майор Ф.В. Пестич ездил в Пермь для испыта­ ния отлитого там нового 20-дюймового орудия. Опыты, про­ изведенные им, увенчались полнейшим успехом. Это гигантское орудие, над которым, каэюется, безуспешно трудились амери­ канцы, благополучно отлито на Пермском чугунолитейном за­ воде в трех верстах от Перми и при пробе выдержало превос­ ходно 314 боевых выстрелов с зарядом в 130 фунтов пороху, выбрасывая снаряд весом в 28 пудов, т.е. в вдвое больше того, который выбрасывался самыми большими 12-дюймовыми анг­ лийскими пушками. Вновь отлитое орудие, едва ли не самое большое из существующих, имеет 2750 пудов веса (или 44 т, а знаменитая Царь-пушка весит 40 т), поставлено на железный морской станок, спроектированный генералом - майором Пестичем, имеющий около 400 пудов веса. Достаточно сказать, что пробное орудие после 314 выстрелов почти так же крепко, как и новое...»

Пермские литейщики успешно справились со сложным за­ данием. К сожалению, история не сохранила их имен. Но вре­ мена чугунных гладкоствольных пушек уходили в прошлое. Было изготовлено по заказу Морского ведомства только три экземп­ ляра. Одна из пушек, та самая, на которой проводились испы­ тания, стоит и сейчас в Перми на знаменитом заводе «Мото­ вилиха», описанном Верой Пановой в романе «Кружилиха» как образец мастерства уральских пушкарей.

ВСоветском Союзе был создан под руководством А.И. Целикова процесс непрерывного литья, объединенный с прокат­ кой (см.: В мире науки. 1983. 12. С. 58-71).

После окончания Второй мировой войны технологические решения в литейном производстве были направлены на созда­ ние полностью автоматизированных систем путем применения программируемых устройств. Особенно ускоренными темпами стала развиваться автоматизация в связи с расширенным при­ менением компьютерных технологий.

Автомобильный завод им. И.А. Лихачева всегда был извес­ тен своими давними традициями создания великолепных ли­ тейных технологий. Поэтому естественно, что первый звонок при посвящении в студенты МГИУ дается колоколом, который отлит первыми выпускниками завода ВТУЗа при ЗИЛе. На ЗИЛе были отлиты в последние годы новые колокола для храма Христа спасителя и для Троице-Сергиевой Лавры.

7.4.КУЗНЕЧНОЕ ПРОИЗВОДСТВО

Вшестом - седьмом тысячелетии до н.э. (примерно на ты­ сячу лет раньше литья) возникла холодная ковка, потом горя­ чая. Профессиональное оборудование первобытного кузнеца было достаточно простым. Молотом и наковальней служили камни или слитки металла, причем каменные молоты были в ходу еще триста лет тому назад. Вместо клещей использовались две деревянные или металлические палки. Настоящие клещи появились только в античности. Кузнечное ремесло вызывало в древности суеверное восхищение и ужас. Оно было сродни колдовству. У кузнецов всегда были боги-покровители (Гефест

удревних греков, Сварог у славян, Божинтой у бурят). После принятия христианства покровителями кузнецов стали святые,

уславян Козьма и Демьян (Борис и Глеб). Кузнец часто был од­ новременно колдуном или шаманом, знахарем или врачом. Там, где существовал обычай обрезания, его также часто совершал кузнец. Территориальная обособленность кузницы и жилища кузнеца, обусловленная требованиями противопожарной безо­ пасности, также способствовало особому отношению к нему общинников. Кузнецы обычно принадлежали к привилегиро­ ванной касте и освобождались от уплаты налогов. Специализа­ ция труда вызывала образование ремесленных групп и каст.

вплоть до цехов и гильдий средневековой Европы. И там кузне­ цы занимали особое положение, способствуя городскому само­ управлению в борьбе с феодалами. В поучительной пьесе Тама­ ры Габбе «Город мастеров» с великолепными стихами С.Я. Маршака горожане бьются за свою свободу под предводи­ тельством старшины кузнечного цеха Маленького Мартина, по­ томка основателя города, тоже кузнеца, Большого Мартина:

Двенадцать месяцев в году, Считай иль не считай, Но самый радостный в году - Веселый месяц май.

В прекрасном мае много днейИх тридцать и один.

Но лучший день из майских дней Твой день, Большой Мартин.

Пускай наш город до утра Поет и веселится. Трубите в трубы, мастера, Пляшите, мастерицы.

Отметим, что одна из крупнейших американских фирм, производящая многочисленные изделия различными методами обработки металлов давлением, носит название «МАРТИН»

Стены старинных кузниц делали из камня, дерева или прутьев, которые обмазывали глиной. Пол обычно был земля­ ным, только утрамбованным. Потолка не было, а в крыше ос­ тавляли щели для выхода дыма. Внешний облик кузниц был разнообразным. Применялся типовой набор инструментов - горн: печь с открытым очагом, куда кузнец клал для нагрева за­ готовки. Нагретый металл легче деформируется, принимая за­ даваемую кузнецом форму. В центре кузницы обычно находи­ лась наковальня, являющаяся «рабочим столом» кузнеца. Нако­ вальня выполнялась из стали или прочного чугуна. По форме она напоминала сказочное животное, причем отдельные части носили соответствующие названия: рог, а с другой стороны - хвост. Гладкая верхняя часть называлась лицом. Горячая заго­ товка из горна вынималась клещами и клалась на наковальню. Затем в соответствии с пословицей «Куй железо пока горячо» в

ких мастера ковали его два года; они призвали великана и дали испробовать на нем другие девять мечей, которые они же сде­ лали. Но все мечи были испорчены ударами об него; лишь «По­ бедитель» остался невредим. Таких мечей в мире только три. Один - «Дюрандалъ» - у Роланда, другой «Священный» - у Кар­ ла Великого и «Победитель» - у меня.

Применение водяных колес позволило в средневековье по­ высить производительность кузнечного производства. Водяное колесо с помощью кулачкового механизма приводило в движе­ ние воздуходувные меха и молот. Управление производилось с помощью заслонок. Масса молота доходила до 20 пудов и бо­ лее, но даже сравнительно небольшой молот массой 80 кг заме­ нял 25-30 молотобойцев.

В 1839 г. появился паровой молот, изобретённый Джеймсом Несмитом. Он представлял собой паровую машину, поставлен­ ную вертикально: сверху паровой цилиндр, в нём ходит пор­ шень, соединённый со штоком, который, в свою очередь, кре­ пится в бабе. (Бабой в технике называют массивную ударную часть молотов, копров и других машин, работающих ударом.). Человек (машинист молота) с помощью рычага перемещает зо­ лотник, впуская пар под поршень (подъём бабы) или над порш­ нем (удар). Русский инженер Н. Воронцов построил в середине XIX в. паровой молот с массой около 50 т. Конструкция Джеймса Несмита, в основном, сохранилась и до наших дней. Масса падающих частей (бабы со штоком и поршнем) стала при этом ничем не ограниченной и возросла до 125 т. Два таких мо­ лота были построены в конце XIX в. (один в США, другой в Италии). Но это были настоящие «великаны»: масса наковальни

укаждого из них была по 1500 т.

Впоследние десятилетия XX в. в Московском государст­

венном индустриальном университете была разработана (Ю.С. Ганаго, В.Н. Субич, Б.А. Степанов, Н.А. Шестаков и др.) технология обработки металлов давлением при условии сооб­ щения инструменту дополнительных движений. Применитель­ но к осесимметричным деталям таким движением является вращение. Технология комбинированного нагружения позволя­ ет существенно повысить качество изделия и уменьшить затра­ ты на производство.