Проблемы качества чугунных орудий Каменского завода в середине XIX века

Тема орудийного производства на Каменском заводе в историографии раскрыта весьма обстоятельно; она освещается в ряде монографий и статей. Данная работа посвящена малоизученному сюжету — падению качества изготовляемых орудий во время Крымской войны и решению данной проблемы в послевоенный период.

В России середины XIX в. чугунные орудия изготовляли казенные горные заводы. 9/10 всех орудий производил Александровский завод Олонецкого округа и 1/10 — уральские заводы: Верхнетуринский завод Гороблагодатского округа и Каменский завод Екатеринбургского округа. Александровский завод поставлял орудия, в основном, флоту; уральские заводы — сухопутным крепостям и береговой артил¬лерии. Производство чугунных орудий на Урале, остановленное после Наполеоновских войн из-за проблем с качеством, было возобновлено в середине 1830х гг. в связи с начавшимся перевооружением крепостей. Благодаря новейшим технологиям, заимствованным из Швеции и из Олонецкого округа, уральские заводы успешно восстановили это производство.

Каменский завод славился чистотой и легкоплавкостью своих руд, но столь же хорошо была известна его слабая энергетическая база. Из-за малого скопа воды в пруду, на Каменском заводе могла действовать только одна домна (в то время как на Верхнетуринском могли работать сразу все четыре). Непростое состояние энергетики на Каменском заводе стало причиной того, что к производству артиллерийских орудий был привлечен Верхнетуринский завод, выплавлявший менее прочный чугун из твердоплавкого магнитного железняка. Из-за специфики металла Верхнетуринский завод специализировался на орудиях средних и малых калибров, а Каменский — на крупнокалиберных орудиях. На Каменском заводе отливка осуществлялась прямо из домны — так же, как это было принято в Швеции, считавшейся мировым лидером в чугунолитейном производстве.

На Каменском заводе предпринималось немало усилий решить проблему слабой энергетики. Механическая отделка части орудий была перенесена на Нижнеисетский железоделательный завод.

На самом Каменском заводе деревянные водяные колеса заменялись более экономичными железными, устанавливались паровые машины, которые должны были компенсировать дефицит гидроэнергии в периоды маловодья. В 1850¬х гг. управляющий заводом А.А. Грамматчиков попытался внедрить технологию литья орудий с гладкой поверхностью, не нуждавшихся в последующей обточке, которая была разработана в Неаполитанском королевстве («валовое» производство с применением этой технологии освоить так и не смогли, поэтому в 1859 г. от ее использования отказались).Однако кардинально разрешить проблему не удавалось.

По Штатам 1847 г. Каменский и Нижнеисетский заводы должны были ежегодно изготовлять 8 3-пудовых (далее — пуд.) бомбических пушек, 22 36-фунтовых (далее — фн.), 22 24-фн. пушки и 22 1-пуд. единорога. Но до Крымской войны эти показатели не были достигнуты ни разу (см. табл. 1). В целом, в 1834–1852 гг. уральские заводы выполнили только 47,5 % нарядов. К началу Крымской войны дефицит орудий в крепостной артиллерии до¬стигал 1 586 единиц, особенно тяжелая ситуация была с новейшими бомбическими пушками. При этом, надо отметить, качество орудий уральских заводов вполне удовлетворяло требованиям артиллерийской приемки (одним из самых строгих в мире). До 1854 г. на Каменском заводе только однажды разорвало пушку, и то из-за испытания нового «рудного смешения» (новой шихты).

В июне 1853 г. началась война с Турцией, а в марте 1854 г. в войну вступили Англия, Франция и Сардиния. В мае 1854 г. Николай I распорядился ускорить отливку и приготовление орудий. В 1854 г. орудийное производство на Каменском заводе достигло максимальных показателей. В этом году было отлито 127 из 184 орудий, состоящих в недоимке. В 1854 заводском году (т.е. к маю 1855 г.) на действительную службу было сдано 65 орудий общим весом в 17 445 пуд. По этому поводу горный начальник Екатеринбургских заводов Ф.Л. Миллер писал главному артиллерийскому приемщику Ф.В. Одинцу следующее: «Это количество орудий… доказывает, что завод действовал в 1854 г. успешнее, чем когда¬ либо в течение двадцатилетнего периода отливки орудий, начатой в 1834 г. Самая наибольшая сдача орудий была в 1846 г. и именно 13 054 п.». Однако оборотной стороной рекордных показателей выпуска стало падение качества.

Весной 1854 г. при обыкновенной пробе разорвало две 36-фн пушки; а летом при удостоверительной пробе — 3-пуд. бомбовую и 6-фн пушки. Горные инженеры образовали комиссию, которая должна была определить причину падения прочности орудий. По мнению ко¬миссии, разрывы были вызваны изменением «рудного смешения» (состава шихты). Она «признала необходимым определить опытом новое рудное смешение»; а до испытания опытной пушки «полезно было бы дальнейшую отливку орудий приостановить», чтобы не допускать на службу орудий из металла сомнительной прочности, и «чтобы не делать ущерба казне от забраковки многих орудий». Это решение поддержал главный горный начальник В.А. Глинка.

Инструкция 1846 г. требовала при изменениях в условиях отливки изготовлять опытную 12-фн. пушку и испытывать ее на прочность 55-ю усиленными выстрелами. Если она не выдерживала, отливалась вторая 12-фн. пушка, а если и она разрывалась, то тогда опыты возобновлялись. 15 сентября 1854 г. опытная 12--фн. пушка была испытана. На 54-м выстреле ее разорвало. Горный начальник Екатеринбургских заводов Г.В. Лизель распорядился отлить вторую 12-фн. пушку, но В.А. Глинка, приняв во внимание острую нехватку крепостных орудий, это распоряжение отменил. Он приказал: «Отливку на Каменском заводе орудий из ныне употребляемого рудного смешения продолжать безостановочно, приняв самые деятельные меры к изготовлению сколько возможно более орудий к будущему весенне¬му каравану, а готовую уже партию орудий сдать в артиллерийским приемщикам». Потребность в орудиях была столь острой, что их производство пытались организовать на Екатеринбургской механической фабрике (из чугуна, подаренного частными заводчиками) и даже в Гальванопластическом заведении герцога Лейхтенбергского (!), но из этих затей, естественно, ничего не вышло.

Тем не менее, качество орудий само собой не исправлялось. В ноябре 1854 г. Каменский завод предоставил приемщикам две партии по 10 24-фн. пушек и 1-пуд. единорогов. На удостоверительной пробе у единорога откололся винград, но второй единорог испытание выдержал успешно. Взятая из другой партии 24-фн. пушка разорвалась на 8 выстреле, вторая пушка оказалась немногим прочнее — ее разорвало на 10 выстреле, в результате вся партия была забракована. Останавливать отливку было нельзя, но и мириться с упавшим качеством орудий тоже было нельзя. В артиллерийском ведомстве стали искать пути решения проблемы. Во-первых, ослаблялись требования к качеству принимаемых орудий; во-вторых, предлагались иные способы повысить прочность орудий, альтернативные прописанным в «Правилах приемки» опытам по приисканию нового рудного смешения.

В мае 1855 г. было разрешено принимать на службу орудия с отбитым винградом, если при этом не образовывалось никаких трещин. 5 декабря 1855 г. чтобы поспособствовать «Горному Ведомству всеми возможными мерами в поспешном изготовлении чугунных орудий» Александр II разрешил принимать орудия «с естественною… шероховатою поверхностью и допускать недостатки, которые не могут иметь влияние на прочность орудий, на верность стрельбы и на удобное употребление». В октябре 1856 г. царь допустил приемку орудий с сыпью и царапинами в канале.

В начале 1855 г. главный приемщик генерал Ф.В. Одинец предложил, что причиной разрывов являлся не состав шихты (она не менялась с 1835 г. и до последнего времени полностью удовлетворяла требованиям артиллерии), а поспешность отливки и малая прибыль. На Александровском заводе орудия отливали с при былью в 54 дюйма (1 м 37 см), тогда как на Каменском прибыль была в 3 раза меньше. Предложение Одинца поддержали члены Артиллерийского отделения Военноученого комитета. Кроме того, они высказали пожелание поставить литье орудий под контроль артиллеристов: «Артиллерийским офицерам ближе всего должно быть известно, какую прочность отлитые орудия оказывают при пробе, а в особенности при употреблении их на службе», однако Горное ведомство предпочло его не заметить.

В апреле 1855 г. последовало распоряжение Штаба инспектора артиллерии: пока не окончены опыты с 12-фн. пушками, все орудия (как принимаемые в артиллерию, так и опытные) дополнительно испытывать тремя боевыми выстрелами. В мае при испытании трех 3-пуд. бомбовых пушек, одна пушка на третьем дополнительном выстреле разорвалась.

В мае 1855 г. инспектор артиллерии потребовал от Министра финансов возобновить опыты с 12-фн. пушками; изготовлять орудия с надлежащей тщательностью, отливая их только в лучший период хода печи и с такой же прибылью, с какой отливал Александровский завод. В июле 1855 г. главный горный начальник В.А. Глинка распорядился начать опыты по «приисканию рудного смешения», но теперь на Каменском заводе не видели в них смысла. Во-первых, к лету разгорелись труба и горн домны, она нуждалась в ремонте, во-вторых, вместо водяных устанавливались паровые меха, они могли существенно повлиять на выплавку чугуна; а вот «по совершении же предполагаемых перестроек, — писал горный начальник Екатеринбургского округа, — действительно будет полезно определить опытом шихту, удовлетворяющую требованиям… инструкции».

В октябре домна была отремонтирована. В декабре была отлита опытная 12-фн. пушка, но орудие «по отсечке прибыли ока¬залось негодным за крупною сыпью», его даже не стали испытывать стрельбой. Опытных пушек завод больше изготовлять не стал, сосредоточившись на производстве орудий в наряд (в их числе был экстренный наряд на 60-фн пушки, при даче которого было предписано исполнить его, «не стесняясь никакими нарядами и употребить всевозможные меры потому, что исполнение его очень важно для отечества»).

Качество орудий оставалось низким — в 1855 г. разорвалось шесть пушек (пять 3-пуд. бомбовых и одна 36-фн.). Все они были отлиты в соответствии с рекомендациями артиллерийского ведомства. Зимой 1855–1856 гг. основной причиной разрыва орудий стали считать жесткий металл. «Управитель Каменского завода на будущее время принял за правило держаться чугунов несколько помягче, или лучше сказать настоящих половинчатых чугунов, как представляющих наивыгоднейшие условия пушечного металла, то есть вязкость и вместе твердость».

В январе 1856 г. на Каменский завод был командирован капитан П.М. Обухов, предложивший улучшить качество чугуна, добавляя в шихту магнитный железняк и черный шлих из золотых промыслов. Было отлито четыре 12-фн. пушки — две с добавлением черного шлиха и две с гороблагодатским магнитным железняком. Ни одна не выдержала положенного испытания в 55 усиленных выстрелов. Пушки, изготовленные с добавлением шлиха, разорвались на 28 и 33 выстрелах; с добавлением гороблагодатской руды — на 45 и 52.

В марте 1856 г. в Париже был подписан мирный договор. Война завершилась. Никакого смысла изготовлять орудия сомнительного качества больше не было, к тому же «дурное качество» каменских пушек было уже «доказано положительно». Осенью 1856 г. домну снова остановили на ремонт, после которого намеревались возобновить производство орудий в наряд. Но уведомлением начальника штаба генерал-фельдцейхместера от 18 октября 1856 г. литье пушек в наряд на Каменском заводе было остановлено впредь до приискания нового рудного смешения.

Что же касается 59 крупнокалиберных пушек, изготовленных в период «расстройства литья» (с сентября 1853 г. по октябрь 1856 г.) и отправленных к местам назначения (см. табл. 2), то их судьба была решена в 1857 г. в Киеве в ходе опытов стрельбою на разрыв одной 24-фн. пушки и одного 1-пуд. единорога. Эти орудия успешно выдержали испытания. Тем не менее, уверенности в надежности каменских пушек не было. Поэтому приказом по артиллерии 12 июня 1858 г. им, «для возможного отстранения могущих произойти несчастных случаев», был установлен сокращенный срок службы — 700 вместо 1 000 боевых выстрелов, заряд пороха уменьшен, а сами орудия должны быть переведены из приграничных во внутренние крепости и употребляться преимущественно для практической стрельбы, «дабы скорее израсходовать оные». Стрелять из бомбовых пушек Каменского завода было вовсе запрещено.

К опытам Каменский завод приступил 14 мая 1857 г. Осенью 1857 г. из прежнего рудного смешения была отлита 12-фн. пушка, выдержавшая испытание в 55 выстрелов. 15 ноября 1857 г. Александр II повелел приискать для 60-фн. пушек «пригодное рудное смешение» и отлить на каждом заводе по две опытные 60-фн. пушки. Это послужило поводом отказаться от литья 12-фн. пушек и перейти к опытам с крупнокалиберными орудиями. Завод явно торопился — Артиллерийский департамент планировал разместить крупный заказ на новейшие 60-фн. пушки — первые орудия, которые были специально спроектированы для стрельбы по бронированным судам. Однако Генерал-фельдцейхместер великий князь Михаил Николаевич запретил отливать крупнокалиберные орудия «прежде, как по совершенном окончании исследований над 12-фн. пушками из того рудного смешения, которое даст наилучшие результаты». А заказ на 500 60-фн. пушек достался шведским заводам Ставшё и Финспонг.

Клеймо шведского завода Ставше на 60-фунтовой пушке в Санкт-Петербурге

Весной 1858 г. была составлена программа опытов. Отливка опытных орудий должна была производиться теперь не из домен, а из отражательных печей, как это практиковалось на Александровском заводе Олонецкого округа. (Применение отражательных печей для переплавки чугуна не было чем-то новым; в 1846 г. в Неаполе были проведены обширные исследования, показавшие, что чугун из отражательных печей для литья менее пригоден, чем чугун, отлитый из домен и вагранок; поэтому на Урале долго отказывались от их использования).

Оптимальное рудное смешение планировалось подбирать не только в ходе испытания пушек. Предполагалось изучать механические свойства чугуна переломом и разрывом брусков, высекавшихся из прибыли. После подбора шихты надо было отлить опытные крупнокалиберные пушки и испытать их продолжительной стрельбой обыкновенными боевыми зарядами. Опыты с 12-фн. пушками начались в июле 1858 г. и завершились в июне 1859 г.

На заводе было построено четыре отражательных печи. Из них отлито 13 пушек. В ходе опытов было доказано, что чугун, переплавленный в отражательных печах, лучше чугуна, отлитого прямо из домны, а также было найдено оптимальное рудное смешение. Самым лучшим оказался чугун из шихты, составленной на 70% из руд Каменского завода и 30% Верхнетуринского завода. Пушка, изготовленная из этого чугуна, выдержала 117 усиленных выстрелов. Затем по требованию артиллеристов, считавших, что испытание усиленными выстрелами не дает объективного представления о прочности орудия, из той же шихты была отлита еще одна 12-фн. пушка, которую подвергли испытанию в 1 000 выстрелов обыкновенными боевыми зарядами.

А в сентябре 1859 г. «совершенно удовлетворительно» выдержала пробу в 500 выстрелов боевыми зарядами 60-фн. пушка, отлитая из той же шихты. Под впечатлением от таких прекрасных результатов, главный приемщик генерал Ф.В. Одинец надеялся, «что наша крепостная артиллерия будет получать на будущее время с уральских заводов такие орудия, которые будут превосходить своею прочностью все приготовляемые в других государствах Европы». Но в 1860 г. испытания 60-фн. пушек показали, что «в орудиях больших калибров чугун тех шихт, которые при испытании орудий 12-фн. калибра оказались наилучшими, не дал вполне удовлетворительных результатов» — в них наблюдался значительный разгар запала.

В 1861 г. «надобность в 60-фн. пушках» отпала (вместо них в крепостях предполагалось установить нарезные 12-фн. и 24-фн. орудия). «Опыты над отливкою этих орудий» Артиллерийский комитет предложил прекратить, «тем более, что при нынешнем состоянии уральских заводов нельзя и ожидать, в скором времени благоприятных результатов по этому делу».

Тем не менее, в 1859 г. оптимальная шихта была подобрана, Каменский завод возобновил валовое производство орудий. В 1859 г. горным заводам был дан наряд на 156 3-пуд. бомбических, 40 36-фн. пушек и 30 1-пуд. единорогов.

Чертеж литейной формы Родмана с охлаждаемым сердечником. При изготовлении орудия сквозь сердечник прокачивали до 200 тонн воды, а время охлаждения отливки достигало 65 часов.

Окончательно проблема литья крупнокалиберных чугунных орудий была разрешена в 1863–1864 гг. Во время гражданской войны в США Россия проявила себя одним из немногих союзников северян. Американцы передали России технологию литья чугунных орудий в опоку со вставленным стержнем, изобретенную Т. Родманом. Способ литья в опоку со стержнем был и до этого хорошо известен; специфика метода Родмана заключалась в том, что чугун заливался в предварительно нагретую опоку, а стержень охлаждался водой; в результате чего вначале происходила кристаллизация не внешнего слоя чугуна, а, наоборот, внутреннего, пузырьки газа успевали выйти из отливки, а не оставались в ней в виде «раковин».

Клеймо на 60-фунтовой пушке системы Майевского отлитой на Каменском заводе в Сестрорецке (Ленинградская область).

В 1863–1864 гг. к производству орудий по американскому способу приступили Каменский и Верхнетуринский заводы. Объемы выпуска начали расти: в 1866 г. было изготовлено 11,2 тыс. пуд. орудий, в 1867 г. — 9,8 тыс. пуд.

Но в 1867 г. Горный департамент, приняв во внимание возможный переход к орудиям больших калибров, а также то, что наибольшей прочностью обладали орудия, отлитые из смеси верхнетуринских, каменских и уткинских чугунов, распорядился производство орудий в Верхней Туре и Каменске прекратить. Отныне эти заводы поставляли чугун Пермскому чугуннопушечному заводу, построенному в середине 1860-х гг. специально для производства чугунных орудий.

В середине XIX в. эволюция артиллерии в сторону увеличения калибра и мощности заряда столкнулась с предельными значениями сопротивления чугуна, что привело к проблеме качества орудий во время Крымской войны. С этой проблемой столкнулись все заводы России, изготовлявшие чугунные орудия, но наиболее ярко она проявилась на слабейшем — Каменском заводе. Во время войны, когда потребовалось восполнять потребности артиллерии всеми возможными средствами, ее отодвинули на второй план. Но после войны была проведена серьезная «работа над ошибками», затронувшая все аспекты изготовления орудий. Вместо чугуна, выплавленного из руд, добытых на месторождениях одного завода, стал использоваться чугун, составленный из руд разных заводов. Вместо чугуна первой плавки (прямо из домны) в опоку стал заливаться чугун, переплавленный в отражательных печах. То есть, производство орудий утратило прямую зависимость от мест добычи руд и выплавки чугуна. Поэтому, когда возникла перспектива организации производства чугунных орудий крупных калибров, Горный департамент, пожертвовав орудийным производством Каменска и Верхней Туры, находившихся в 150–180 км от сравнительно удобной для транспортировки р.Чусовой, сделал выбор в пользу Пермского чугуннопушечного завода, расположенного на берегу судоходной Камы.

Автор: Шумкин Георгий Николаевич — кандидат исторических наук Институт истории и археологии Уральского отделения Российской академии наук