Глава восьмая ЛАБОРАТОРИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ И ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ НАУК

Глава восьмая

ЛАБОРАТОРИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ И ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ НАУК

рошло десять лет после смерти Петра, пока Нартов добился хотя бы частичного осуществления своего проекта создания научного центра для развития технических знаний.

История первого в стране академического учреждения для развития технических наук начинается 25 апреля 1735 года.

В этот день придворный «лабораториум», которым ведал Нартов, был передан в Академию наук. Петровская токарня превратилась его усилиями в Лабораторию механических и инструментальных наук.

Нартов получил, наконец, возможность работать в основанной Петром I Академии наук, которая за короткий срок уже приобрела широкую известность. Здесь Л. Эйлер, Н. и Д. Бернулли, Я. Герман, Ж. Делиль и другие уже вели успешные работы в области математики, механики, физики, астрономии, географии, биологии и иных наук, выпускались первые в стране научные журналы, публиковались монографии. О Петербургской Академии в то время говорили за рубежом: «Там ученые мужи по всякой части и запас инструментов. Петр, сведущий сам в этих науках, умел собрать все, что для них необходимо».

Обстановка в Академии оказалась для Нартова, однако, неблагоприятной. Хозяевами Академии были люди, близкие к Бирону. «Главным командиром Академии» (президентом) стал с 1734 года земляк Бирона, курляндский немец, помещик из Ренгенгофа Иоганн-Альберт Корф. Всеми делами заправлял секретарь Академии Иоганн-Даниил Шумахер, родом из Кольмара в Эльзасе. Впоследствии Ломоносов справедливо скажет об этом многолетнем хозяине Академии и гонителе русских ученых: «в науках скуден».

Этот властолюбец и карьерист, чуждый науке, самовластно правил Академией почти тридцать пять лет. Тщетными были попытки академиков избавиться от его господства. Еще в 1729 году все академики подавали на имя Петра II просьбу убрать Шумахера, считая свое подчинение ему унизительным. Опытный придворный интриган очень ловко ликвидировал эту попытку, как и другие.

Особенно окрепла власть Шумахера при Бироне, которого он, несмотря на полное невежество последнего в науках, попытался в 1731 году превратить в протектора, то есть почетного президента Академии. Затея эта была, однако, настолько неприглядной, что даже в те годы не встретила поддержки у академиков. Еще бы! До этого протектором Академии наук был только Петр I.

Опираясь на Бирона и его приспешников, Шумахер повел дело так, что сумел изгнать лучших ученых. Оказались вынужденными покинуть Академию и уехать за рубеж знаменитый математик Я. Герман, выдающийся физик Г. Бюльфингер, великие математики и механики Даниил Бернулли — в 1733 году и в 1741 году — Леонард Эйлер, возвратившийся в Россию только в 1766 году, через пять лет после смерти Шумахера.

Вспоминая об этих гнусных делах, Ломоносов в дальнейшем писал: «…не можно без досады и сожаления представить самых первых профессоров Германа, Бернулиев и других, во всей Европе славных, кои только великим именем Петровым подвигались выехать в Россию для просвещения его народа, но Шумахером вытеснены, отъехали, утирая слезы».

Создавая невозможные условия для лучших ученых, Шумахер открывал двери Академии для карьеристов, подобных саксонскому немцу Готлибу-Фридриху-Вильгельму Юнкеру. Последний приехал в Россию в качестве всего лишь домашнего учителя и за сочинение виршей, славословящих Бирона и его приятелей, очень быстро стал не только членом Академии, но и почетным академиком. Этот ничтожный человек занимал, как ни странно, должности академического профессора «политики и морали», а затем и «профессора поэзии». Юнкер орудовал и как шпион: передал за границу секретный дневник главнокомандующего русской армии.

Придет время, и Нартов первым поднимет знамя борьбы против шумахеровщины, за честь и достоинство подлинной науки. Но в те годы, когда он пришел в Академию, еще не наступил час этой грядущей борьбы. Необходимость же ее он увидел с первых дней.

Прошло десять лет после основания Академии, но она все еще не была русской. Все академики были иноземного происхождения. В Академии работал только один русский ученый В. Е. Адодуров, адъюнкт по математике с 1733 года, переводчик и преподаватель академической гимназии. Академия тогда пополнялась преимущественно немецкими учеными второй и третьей руки.

Большая часть академиков не владела русским языком, а некоторые и не хотели говорить по-русски. Протоколы академического собрания сперва велись на латинском языке, а с 1734 года — на немецком.

В русском научном центре русская речь была редкостью.

Горькое чувство у Нартова вызывало и то, как извратили его идею создания «Академии разных художеств».

При организации Академии наук Петр I предусмотрел развитие в ней и наук и «художеств». Однако после ее открытия все «художества» свелись к работе при Академии наук только вспомогательных мастерских: «Прешпективных трубок и микрошкопиев» палата (оптическая мастерская), Инструментальная и Слесарная палаты. Никто и не подумал о предусмотренном петровским механиком развитии прикладной механики, строительной техники и других основных направлений техники. Не было и намека на тот научный центр для развития техники, который хотел создать Нартов.

Не помогло делу и приглашение в 1726 году в качестве профессора по механике и оптике дабрунского пастора Иоганна-Георга Лейтмана, родом из Виттенберга. Историки Академии наук отмечают, что после десяти лет работы созданной им мастерской последняя не оставила сколько-нибудь заметного следа в истории русского приборостроения. Основоположниками научного приборостроения в стране стали русские специалисты — мастер «математических инструментов» И. И. Калмыков и оптик И. Е. Беляев.

Ко времени прихода Нартова в Академию наук ее «художественная» деятельность расширилась, но все же оставалась ограниченной узкими рамками ремесленного мастерства.

Многие академики были вообще очень резко настроены против технических знаний. В 1733 году почти все академики обратились в Сенат, утверждая, что «забота о ремеслах и художествах не может быть делом Академии». Признавая необходимость для страны развития «ремесл и художеств», они считали необходимым отделение последних от Академии наук. Академик Христиан Гольдбах заявлял, что считает «вредным и бесполезным для Академии наук, когда при ней еще существует Академия художеств и ремесел».

Монтажные инструменты. По рукописной книге А. К. Нартова «Ясное зрелище машин».

Первый и последний листы прошения с собственноручной подписью А. К. Нартова, в котором он просит о выплате жалованья за истекающий год, чтобы «не прийтти з женою и детми моими сиротами, оставшимися в Москве, в последнее убожество». Ноябрь 1736 года.

Все это было прямо направлено против пребывания в Академии наук таких лиц, как автор проекта «Академии разных художеств».

Появление Нартова с его четкими принципиальными позициями, стремлением создать центр технических наук сразу же вызвало недовольство со стороны вельмож, заправлявших делами Академии. Противодействие приходу Нартова проявлялось во многих формах.

Даже после того, как лаборатория Нартова вместе со всеми его учениками была передана в Академию, ее руководителя долгое время не хотели принимать в академическую среду петровского механика. Прошел почти год, пока в марте 1736 года Нартова зачислили на академическую службу. Но положенное жалованье начали выплачивать далеко не сразу. В ноябре 1736 года Нартову пришлось писать, что у него нет денег даже для «дневной пищи». Ответа на эту просьбу не последовало.

Документы показывают, что Шумахер и шумахеровцы рассчитывали поставить Нартова в такое тяжелое материальное положение, чтобы тот сам покинул Академию. Почти два года после передачи его лаборатории в Академию он оставался без гроша и не мог забрать в Петербург свою семью, живущую в крайней нужде в Москве. Нартов неоднократно писал, что вместе со своей семьей доведен до полного разорения, до «последнего убожества».

Петербургский его дом был давным-давно ликвидирован. С большим трудом Нартов добился того, чтобы ему предоставили положенную по штату квартиру. Дом, нанятый для него на третьей линии Васильевского острова, был ветхим и неисправным, как писал Нартов, через потолки сыпался мусор «в кушанья». Приближалась зима, а «хоромы» находились в таком состоянии, что жить в них было невозможно. Требовалась перекладка печей, полы были со многими щелями, кровля в ряде мест проломана, в комнаты текла вода.

Вскоре Нартову нанесли еще одно тяжелое оскорбление. Он хорошо знал порядок приглашения в Академию, члены которой в то время не избирались, а назначались «высшим начальством». У него на глазах пасторы, домашние учителя и прочие одним росчерком пера превращались в академиков. В полном соответствии с академическими порядками и он считал, что привлечен «яко член академический».

Первый русский академик — именно так по всем статьям должен был рассматривать свое положение в Академии «птенец гнезда Петрова», выдающийся инженер и ученый. Но Нартов не был иностранцем, что являлось решающим в Академии в годы бироновщины.

В августе 1736 года он обратился в Академию с просьбой выдать для его четырехкомнатной квартиры дрова и свечи, как это положено «господам профессорам и механикам». Ответ «главного командира Академии» Корфа был неожиданным. Этот курляндец со своего высокого президентского поста заявил, что не считает Нартова не только членом Академии, но даже хотя бы механиком. В ответ на обращение Нартова последовал окрик: «К станкам!»

Корф так и заявил, что, мол, Нартову всего лишь «велено быть токмо при токарных станках». Это оказалась не последняя попытка принизить великого машиностроителя. Его заставляли заниматься изготовлением подсвечников, кофейников, молочников.

В мае 1740 года Шумахер приказал ему выполнить «правительственный заказ». Нартову пришлось приготовить для «государыни принцессы» Анны Леопольдовны ручки из черного дерева для кофейника и молочника.

И подобной ерундой заставляли заниматься крупнейшего ученого и инженера своего времени, закладывавшего в эти дни в русской Академии целое новое направление — технические науки.

Нартов не получил, правда, никакого школьного образования. В те годы вообще ни одно учебное заведение не готовило инженеров-механиков, каким стал Нартов. Именно он сам и пытался впервые ввести дипломирование специалистов в различных областях техники.

А. К. Нартов далеко ушел от обычных и даже наиболее квалифицированных техников. Он не работал на ощупь: во всех его разносторонних начинаниях проявилось глубокое сочетание теории и практики. Решая задачи как исследователь, он разрабатывал системы научных принципов, что было бы невозможно без владения всей суммой научного знания, накопленного к тому времени.

Свои изумительные станки А. К. Нартов смог построить только потому, что он разработал свои научные принципы конструирования машин. Его личное мастерство было в этом деле лишь подспорьем. Новые машины и новые технологические процессы в монетном производстве он вводил, опираясь на свой обширный инженерный опыт и на свои теоретические обобщения. Научное начало присутствовало во всех его начинаниях. Он был подлинным ученым в том смысле, который мы вкладываем в это высокое понятие и ныне.

Нартов пришел в Академию как ученый, а встретил здесь оскорбления и преследования. Но ничто не могло сломить его. Он и в годы, когда хозяйничали бироны и шумахеры, выполнил в Академии немалую работу для страны.

Созданная им лаборатория механических и инструментальных наук стала центром, объединившим всех академических специалистов-техников. Как механик и машиностроитель, он руководил всеми академическими техниками, повседневно помогал им советами и указаниями, направлял на углубление теоретических и практических знаний. Он неустанно подготавливал учеников, вырастил таких замечательных приборостроителей, как И. И. Беляев, Ф. Н. Тирютин, П. О. Голынин и другие, имена которых навсегда вошли в историю русской науки. Вместе с ними Нартов вошел в число ученых, которые в те годы прославили Академию. Нартов подхватил и замечательно развил начинания первых русских приборостроителей И. И. Калмыкова и И. Е. Беляева. Он позаботился о том, чтобы укрепить и расширить Инструментальную и Токарную палаты.

Нартов так умело повел дело, что в Инструментальной палате Академии стали изготавливаться разнообразнейшие инструменты. В 1743 году он опубликовал в «Прибавлении к ведомостям» перечень около сотни оптических, математических, метеорологических, геодезических, маркшейдерских, чертежных, измерительных и других инструментов и приборов, изготавливавшихся под его руководством в академических мастерских. В этот список входят солнечные часы, оптические трубы, астролябии, термометры, барометры, компасы, готовальни и многое другое.

Нартов принял меры, чтобы сосредоточить в токарной лаборатории все станки, находившиеся в других местах. Он послал своих учеников Михайлу Семенова и Андрея Коровина в Москву за станками, находившимися в Преображенском. В августе 1737 года он затребовал от Адмиралтейства бездействовавшую там машину «для тянутия свинцовых досок».

Андрей Константинович неустанно заботился о духовном росте и материальном положении учеников. В июне 1736 года он хлопотал о прибавке жалованья своим «механических дел ученикам» Михайле Семенову и Петру Ермолаеву, удостоверил, что они имеют к науке «наивящую охоту» и хорошо осваивают теорию и практику. Не оставлял он без внимания и Ивана Леонтьева, Василия Иванова, Семена Горлова и других, усиленно хлопотал об улучшении положения работавших под его руководством инструментальщиков, часовых и других мастеров. В августе 1736 года он подыскивает квартиры для этих мастеров и «инструментального дела учеников» Александра Овсянникова, Ивана Озерова, Терентия Кочкина и других. Нартов находит время и для того, чтобы продолжить изготовление триумфального столба, и особенно для труда над книгой о машинах для токарных и других работ.

Нартов работал так успешно, что «главному командиру Академии» очень скоро пришлось опровергнуть самого себя. В 1736 году Корф вынужден был признать, что Нартов необходим не просто «к токарным станкам», а для выполнения важных работ в области техники и технических наук. Нартов стал фактически главным техническим экспертом Академии наук.

В июне 1736 года Корфу пришлось поручить ему экспертизу то лесопильному предприятию, в Галерной гавани и решение вопроса о том, как «помянутую машину наилучшим образом поправить». Через месяц Корф снова обратился к Нартову с поручением технической экспертизы по машине, изобретенной лифляндцем Рихманом для молотьбы хлеба.

Нартов быстро выяснил, что изобретатель не знает элементарных правил, выработанных строителями машин. Ему было ясно, что предложенные Рихманом вместо цапф острые шипы валов быстро износятся в подшипниках. При проектировании деталей были допущены и другие грубейшие ошибки, вплоть до нелепейшего предложения вырезать непосредственно в теле вала элементы зубчатой (цевочной) передачи. Изобретатель нагромоздил очень много ненужных деталей. Нартов полагал, что молотилка в том виде, как представлено на чертеже, работать не будет.

Одна из характерных черт Нартова как технического эксперта состояла в том, что он никогда не ограничивался требуемым от него заключением. Так, установив несостоятельность проекта Рихмана, он предложил свой. проект молотилки с ровно вдвое меньшим количеством деталей и занялся изготовлением ее модели.

Заключения, даваемые Нартовым, отличались исключительной четкостью и законченностью. Интересный случай произошел с ним при решении вопроса об изобретении московского купца Лариона Лаврентьева, чью модель прислали в 1738 году для освидетельствования на Монетный двор в Петербурге. За год до этого ее осматривал в Москве такой знаток техники, как И. А. Шлаттер. Он не смог дать заключение, сослался на то, что машина еще «не на ходу». В Петербурге модель Лаврентьева изучили академики Крафт, Винсгейм, Гейнзиус. Они поняли, что перед ними попытка создать «машину вечного движения». Все три академика признали, что модель сделана плохо, изобретателя понять трудно. Они указали, что таким способом, как он предлагает, нельзя получить «вечное движение». Тем не менее академики считали, что изобретателю следует отпустить деньги из государственных сумм для того, чтобы тот мог привести модель «в большее совершенство».

Академики Крафт, Винсгейм, Гейнзиус были крупными учеными, но Нартов имел перед ними решающее преимущество, почему он с самого начала и занял принципиально иную позицию. Он тоже сразу разгадал, что изобретение Лаврентьева является не чем иным, как попыткой создать машину «вечного движения». Как выдающийся инженер с огромным опытом, Нартов уже давно пришел на основе своей научной и практической деятельности к важнейшему теоретическому выводу: никакими ухищрениями механизм, дающий «вечное движение», создать нельзя. А как человек прямой и решительный, он категорически заявил, что «вечный двигатель» — химера. Следовательно, изобретение Лаврентьева беспочвенно, никаких денег выдавать не следует, заниматься здесь нечем, так как ни таким, ни другим способом нельзя создать механизм, дающий «вечное движение». Чтобы оценить всю глубину этого решения, следует вспомнить, что это произошло за десять лет до открытия Ломоносовым закона сохранения вещества и движения и почти за сорок лет до того, как тогдашний передовой центр науки — Парижская Академия приняла решение не рассматривать проекты «машин вечного движения».

Очень четко выступая против несостоятельных технических предложений, Нартов вместе с тем постоянно поддерживал правильные решения, помогал росту техников. Вместе с Эйлером и Крафтом он занимался в 1739 году свидетельствованием знаний адмиралтейского подмастерья Андрея Матюнина, дал ему ценные советы, помог стать машинным мастером.

Нартов и в дальнейшем принимал участие в решении технических вопросов, экспертизах вместе с таким корифеем науки, как Леонард Эйлер.

Научное творчество Нартова получило в Академии свое наиболее яркое проявление в связи с его метрологическими исследованиями.

Большая государственная научно-исследовательская работа по метрологии была начата по почину Нартова еще в 1736 году, то есть в год его официального прихода в Академию. Эти исследования основывались на научных принципах, разработанных во время его деятельности на московских монетных дворах.

Глава монетного ведомства империи М. Г. Головкин, с которым у Нартова был конфликт в 1734 году, оказался вынужденным принять его предложения и превратить их в общегосударственное дело. Сенат по представлению Головкина утвердил для разработки и внедрения предложений Нартова новый государственный орган — Комиссию об учреждении весов и мер.

Душой всего дела, наиболее деятельным участником работ Комиссии стал Нартов. Научные принципы, разработанные им в Москве, он теперь применил на практике. Центром всех метрологических работ стала его лаборатория. Здесь он собирал для поверочных работ, изучал и сопоставлял весы из Коммерц-коллегии, Монетного двора, Петербургской портовой таможни и других учреждений, применявшиеся для важнейших государственных целей.

18 ноября 1737 года Нартов пригласил в Лабораторию механических и инструментальных наук М. Г. Головкина и членов Комиссии и доложил о результатах поверочных работ, произведенных им с целью выяснения, «не имеют ли те весы каких неисправностей, через которые могут в народе обманы происходить».

Нартов установил неисправность и неточность всех обследованных весов. По поручению Комиссии он исправил лучшие из отобранных им весов, о которых записано в документе: «удостоенные от асессора механики с товарыщи».

Слова «с товарыщи» показывают, что Нартов и в данном случае работал с коллективом и возглавлял эту коллективную работу. Так он действовал всегда, как организатор, руководитель и вдохновитель коллективных работ с товарищами и учениками.

В документе Нартов своеобразно назван «асессором механики». Так он титулуется и в других бумагах, в том числе подписанных «главным командиром Академии» Корфом. Такого звания не существовало. Нартов имел в то время чин асессора. Однако в глазах всех, вплоть до президента Академии, он был неразрывно связан с техникой, прежде всего с механикой. Вопреки табели о рангах и общепринятым академическим званиям в документах появилось упомянутое звание асессора механики, отражавшее понимание широкими кругами роли Нартова как выдающегося техника. В глазах масс он уже давно был и профессором механики и народным академиком.

Нартов так умело вел метрологические работы, что Комиссия об учреждении весов и мер предложила Академии наук продолжить все интересующие ее работы «купно и с Нартовым». Вместе с группой академиков он вел исследования в своей лаборатории. Подписи на заключениях этой группы ученых располагались в таком порядке: «Асессор Андрей Нартов. Леонард Эйлер. Георг Вольфганг Крафт».

Право первой подписи показывает, что Нартов был, как мы сказали бы теперь, председателем академической комиссии, в состав которой входили академики: величайший математик и механик XVIII века Эйлер и выдающийся механик Крафт. Вместе с ними он провел большие работы по исправлению применявшихся и созданию новых приборов для взвешивания.

Предложения Нартова об изучении всего предшествующего опыта и создании единых общегосударственных эталонов весов и мер были, наконец, осуществлены.

Лично Нартов впервые создал на основе научных исследований первые русские образцовые меры длины и веса. 17 марта 1738 года он сообщил, что им закончено изготовление общегосударственных эталонов мер длины: образцовой сажени из дерева с медной оправой и образцового медного аршина.

29 мая Нартов приступил в своей лаборатории к изготовлению образцовых мер для взвешиваний. К 14 августа два эталона веса были готовы — медные пуд и фунт. В последний день августа Государственная Комиссия об учреждении весов и мер приняла «новосделанные асессором Нартовым кубические пуд и фунт».

Страна получила первые эталоны линейных мер и веса, созданные Нартовым на базе научных исследований, в которых участвовали Эйлер и Крафт, и новый научный центр — первую русскую метрологическую лабораторию.

Единая линия ведет от метрологической лаборатории Нартова к созданному в дальнейшем Депо образцовых мер и весов, к Главной палате мер и весов, организованной Д. И. Менделеевым и преобразованной в годы советской власти во Всесоюзный научно-исследовательский институт метрологии имени Д. И. Менделеева.

Несмотря на большую занятость, Нартов не оставлял дела, которое считал самым важным в своей жизни, — создание машин. 26 октября 1738 года он сообщил руководителям Академии об изобретении им двух новых важных станков.

Первая из них — машина для сверления пушек. Это изобретение ознаменовало начало деятельности Нартова по развитию артиллерийской техники.

Вторая из этих машин — большой винторезный станок, один из лучших, созданных Нартовым. Он был чрезвычайно важен как машина для производства машин. Изобретатель указал, что на нем могут вытачиваться крупные винты для монетных прессов, для станков, применяемых при производстве сукна, бумаги и многих других. Винты эти, изготавливаемые вручную за рубежом, приходилось до этого выписывать за большие деньги.

Образцы тончайших рисунков, выполнявшихся на токарно-копировальных «розовых» станках, — «розовые и круглорозовые фигуры».

Батальные сцены и рамки, выточенные на токарно-копировальных медальерных станках.

Палаты на набережной реки Невы в годы работы Нартова в Петербурге при Петре I. Крайнее здание справа — Дворцовая канцелярия. У левого края рисунка начинается Летний сад. По гравюре первой четверти XVIII века.

Здание Кунсткамеры, в котором находились станки Нартова в момент пожара 1747 года.

Большой станок для нарезания крупных винтовых резьб, изобретенный А. К. Нартовым в 1738 году, и его кинематическая схема:

1 — рукоятка для привода; 2 — ходовой винт; 3 — заготовка; 4 и 5 — зубчатые колеса, вращающие заготовку; 6 и 7 — подвижная и неподвижная бабки; 8 — затяжной винт; 9 — клин; 10 — направляющие; 11 и 12 — суппорт: ползушка и прорезная стойка; 13 — фасонный резец; 14 — винт.

Большой винторезный станок, созданный Нартовым, отличается продуманностью, целесообразностью и простотой конструкции, как это показывает его кинематическая схема.

Привод в действие осуществляется рукояткой, укрепленной на маховике 1. Маховик обеспечивает равномерность движения, что имеет большое значение для качества нарезки винтов. Рукоятка с маховиком вращает ходовой винт 2. Последний расположен параллельно заготовке 3. Ходовой винт вращает зубчатое колесо 4, сцепленное со вторым зубчатым колесом 5, вращающим заготовку. Последняя установлена между бабками: неподвижной 7 и подвижной 6, имеющей затяжной винт 8. Подвижная бабка заклинивается снизу клином 9.

Вдоль по направляющим 10 идет каретка-ползушка 11 суппорта. Суппорт имеет вид изогнутой прорезной стойки 12. На схеме показана только левая сторона стойки для того, чтобы был виден резец 13. Конструкция резца оригинальная — резец изогнутый, верхний конец его раздвоенный. Через этот раздвоенный конец проходит винт 14, затягиваемый барашком. При помощи такой затяжки резец врезается в заготовку.

Конструкция суппорта и резца еще более прогрессивна, чем на предшествующих станках Нартова. Использование упругости суппорта, предложенное Нартовым, продолжается теперь нашими токарями, ставящими резьбовой винт на резцедержателе сзади нарезаемой заготовки, чтобы резец не подхватывал снимаемую стружку.

Большой винторезный станок работал автоматически. Вращение махового колеса вызывало вращение ходового винта, перемещавшего суппорт с резцом вдоль по оси, параллельной заготовке, — движение подачи. Нарезывание винта осуществлялось за счет действия упругого резца, прижатого к вращающейся заготовке.

Нартов блестяще решил задачу создания новой машины для производства машин.