Еженедельник "Снабженец"
http://www.snab.ru

Полная версия этой статьи в формате PDF:
СКАЧАТЬ

Братья Маннесман — воинствующие изобретатели Древнеримский строитель Секстий Юлий Фронтий, с гордостью описывая римские водопроводы, говорил, что они — самое главное доказательство могущества Римской империи. Прошли века, и вот в 1893 г. посетители всемирной выставки в Чикаго впервые увидели бесшовные стальные трубы, выпущенные на заводе фирмы «Маннесман» в г. Ремшайд (Германия). Технологию изготовления таких изделий создали за несколько лет до этого братья Макс и Райнхард Маннесманы. Своей оригинальностью она произвела огромное впечатление как на посетителей мероприятия, так и на современников. В частности, когда Томаса Эдисона спросили, какое из изобретений всемирной выставки для него оказалось важнейшим, он, не мешкая, ответил: «Бесшовная труба Маннесманов». Для чего нужны трубы Получение разнообразных видов энергии составляет предмет и цель труда людей разных профессий — геолога и энергетика, технолога и физика-ядерщика, военного и государственного деятеля. И это не удивительно, ведь ископаемое топливо является «кровью» современного промышленного производства. О нефти человек узнал очень давно. Например, одно из ее месторождений в Китае было известно еще в III в. до н. э. Однако добыча такого сырья в крупных масштабах началась лишь с середины ХIХ в., причем основателями буровой разведки нефти по праву считаются американцы. Так, в 1859 г. полковник Эдвин Дрейк и его команда за два месяца пробурили первую в мире нефтяную скважину в Тайтесвилле (штат Пенсильвания). Нефтяной фонтан ударил 27 августа с глубины 21 м, и эта дата стала днем рождения нефтяной промышленности. В результате ландшафт около Тайтесвилла «украсил» лес буровых вышек и нефтяных насосов-качалок. Бурильщики работали неистово и непрерывно, чтобы извлечь из недр земли «черное золото» до того, как его выкачает кто-нибудь другой, а нефтяной бум сравнивали с золотой лихорадкой. Прервала его Гражданская война (1861–1865 гг.). Победа Севера над Югом уничтожила господство плантаторов и рабство, но за нее пришлось заплатить не только жизнями солдат. Англия и другие европейские государства бойкотировали Соединенные Штаты в надежде, что республиканские силы потерпят поражение. Бойкот поставил вашингтонскую администрацию перед необходимостью совершенствовать сталелитейное и военное производство, создавать условия для ускоренной капиталистической индустриализации путем поощрения технического творчества населения. И, конечно же, расширять артерии жизни — железнодорожные и трубопроводные системы. Как следствие, к концу 1866 г. от нефтяного месторождения в Пенсильвании до железной дороги был построен первый нефтепровод длиной в пять миль. Тринадцать лет спустя русский инженер-изобретатель Владимир Шухов строит первый отечественный нефтепровод, протянувшийся с Балаханских промыслов на нефтеперегонные заводы в Черном городе (Баку). Инженер обстоятельно изучил процесс перекачки «черного золота» и на основании своих опытов вывел знаменитую формулу Шухова для расчета движения нефти по трубам, которой специалисты всего мира пользуются и сегодня. Позднее Владимир патентует несколько изобретений. Это аппарат для непрерывной дробной перегонки нефти и т. п. веществ (привилегия № 4068/1886), приборы для непрерывной дробной перегонки нефти и пр. жидкостей, а также постоянного получения газа из нефти и ее продуктов (№ 4782/1890) и другие специализированные технические решения. Нефть и газ — основа топливно-энергетического баланса всех стран мира. Энергоносители ищут, добывают, перерабатывают и транспортируют за тысячи километров для того, чтобы воспользоваться заключенной в них энергией, поэтому гигантские трубопроводы опоясывают страны и континенты. Современный магистральный газопровод — сложное инженерное сооружение. Помимо самих труб оно включает компрессорные и газораспределительные станции, а также различные узлы и установки, где газ смешивают, осушают, очищают и сепарируют. В СССР первое подобное сооружение — Ставрополь — Москва (с отводом на Ленинград) — было проведено в 1957 г. из труб большого диаметра (720 мм). Объект явился своеобразной школой отечественного индустриального трубопроводного строительства. В 1959 г. на прокладке газопровода Краснодарский край — Серпухов были уложены первые трубы диаметром 1020 мм. Кстати, это стало возможным лишь после того, как сформировалась трубопрокатная промышленность, способная выпускать такие изделия. Одновременно создавалось оборудование компрессорных и газораспределительных станций (КС и ГРС) и другая техника, сопутствующая «трубе» — наиболее капиталоемкому сооружению нефтегазового комплекса. За минувшие десятилетия коренным образом изменилась как технология, так и техника строительства. Сейчас полностью механизированы земляные и изоляционно-укладочные работы, а сварка стыков труб в значительной мере автоматизирована. Диаметр трубной продукции достиг 1420 мм, причем протяженность отдельных магистралей составляет несколько тысяч километров. С введением в производство высококачественных сталей началось сооружение газопроводов в северных районах. Стало также возможным и поднятие в них рабочего давления до 8 МПа. В СССР за короткое время была создана уникальная по протяженности и производительности система магистральных нефтегазопроводов — одного из самых крупных инженерных сооружений ХХ в. длиной свыше 300 тыс. км. «Обращения вреда в пользу» Кому же человечество обязано за «трубу»? Из анналов патентной истории следует, что пальма первенства в создании бесшовных труб принадлежит немецким изобретателям, братьям Маннесман. История сохранила для потомков технологию создания этого великого изобретения, основанную на использовании принципа «обращения вреда в пользу». Прежде, да во многих случаях и сейчас, стальные трубы изготавливались из листов стали, которые после или во время навивки в спираль сваривались по шву. При этом последний всегда становился слабым местом такого изделия. Особенно не устраивала надежность подобных труб на ответственных и дорогостоящих производствах: при бурении нефтяных скважин, транспортировке по трубам нефти и газа и т. п. В XIX в. проблемой создания бесшовных труб занимались многие, в т. ч. и молодые братья Макс и Райнхард. Их работа долго была безуспешной, пока они не обратили внимание на один «вредный» эффект. Завод, на котором работали братья, в качестве металлического сырья получал из Англии железные кругляки. Среди них часто попадались бракованные, с внутренними пустыми полостями или трещинами. Братья занялись изучением брака, причинявшего много неприятностей потребителям и приносящего заводу ощутимые убытки. В ходе исследований они обнаружили, что появление полых мест в железных болванках вызвано неточной установкой (перекосом) валиков правильной машины, придающей длинному куску железа строгую цилиндрическую форму. Это навело их на мысль, что такая ошибка может быть использована во благо, если в середине болванки искусственно (с помощью стальной оправки) создать полое пространство, за счет чего при ее прохождении через косые валки и получится бесшовная труба. После многих экспериментов план изобретателей удался, а все догмы прокатного мастерства были опрокинуты, ведь прокатать в массивном стальном кругляке под давлением полое пространство казалось невозможным по всем известным физическим законам. Это сейчас в мире производятся десятки миллионов тонн бесшовных труб широкой номенклатуры, начиная от тонких изделий для рам велосипедов и заканчивая газопроводной продукцией с диаметром, достигающим двух и более метров. Тогда же на протяжении долгого времени процесс проката бесшовных труб и полученный патент на него оставались для ученых, техников, конкурентов и возможных подражателей большой загадкой. Инженеры Райнхард и Макс Маннесманы 21 февраля 1891 г. получили патент на пилигримовый стан, предназначенный для изготовления бесшовных труб, и использовали изобретение в производстве металлургического концерна «Маннесман», единственного в то время поставщика подобных изделий. А началось все с того, что на протяжении столетий Маннесманы ковали в Зауэрланде изделия из высококачественной стали. Старший Райнхард Маннесман считался одним из самых крупных и прогрессивных предпринимателей в западной части Пруссии. Он даже построил в городе Ремшайде инструментальную фабрику с механизированным производством напильников. Сыновья Райнхарда также не подвели семью и прославили фамилию Маннесман на поприще производства стальных труб. В великолепной шестерке братьев-инженеров (Райнхарда, Макса, Альфреда, Карла, Роберта и Отто) главную роль играл старший и самый талантливый из братьев — Райнхард, родившийся в 1856 г. Уже своей дипломной работой «Взаимодействие свободного углерода с чистым железом при повышении температуры» он привлек к себе внимание специалистов. Сделанные Райнхардом научные выводы позволили создать броневые плиты нового типа: мягкие изнутри, но обладавшие снаружи твердостью стали. Броневые плиты и бронебойные снаряды Любопытно, что обратную задачу — создание бронебойного снаряда — почти полвека спустя (15 февраля 1893 г.) решил русский изобретатель, капитан военно-морского флота, Степан Макаров. Он сформулировал свою идею так: «Деформация снаряда происходит главным образом в первый момент соприкосновения его вершины с закаленным слоем броневой плиты. Если бы поверхность закаленного слоя имела небольшой толщины слой из вязкой массы, то снаряд не деформировался бы столь сильно. Его головная часть работала бы в вязком металлическом обруче, удерживающем снаряд от разрушения». Поскольку на броне неприятельского корабля установить слой мягкого металла невозможно, Макаров предложил насадить на головку снаряда колпачок из мягкой стали. «Макаровские колпачки», изготовленные на Обуховском сталелитейном заводе, успешно выдержали тест, а произошло это так. Русский военно-морской атташе 7 апреля 1902 г. сообщил Макарову из Вашингтона об испытании броневых плит, заказанных для отечественных кораблей. Плита без повреждений выдержала попадание трех обычных бронебойных снарядов. Далее процитируем воспоминания капитана. «Я обратился к представителю завода с предложением произвести по плите четвертый выстрел снарядом с наконечником. Согласие было охотно даноѕ Снаряд с наконечником пробил навылет плиту, деревянную рубашку, стальные листы подкладки и ушел в насыпь за плитой. Я особенно горжусь тем, что присутствовавшие при опыте офицеры американского флота мне заявили, что наконечники изобретены вашим превосходительством, и что об этом знает весь американский флот». Рождение бесшовной трубы Вернемся, однако, к трубе. Занимаясь изучением теоретических проблем литья стальных изделий, Райнхард установил, что под воздействием центробежной силы внутри раскаленной массивной стальной заготовки образуется полость. Вместе с братом Максом он приступил к практической реализации новой идеи — изготовлению пустотелых заготовок на прокатном стане. Такой универсальный прокатный стан впервые в 1848 г. создал в Германии инженер Дэлен, а с 1854 г. агрегат использовался на заводах Крупа для прокатки из слитков бандажной полосы вагонных колес и броневых плит. Однако Маннесманов ждало разочарование. При прокатке на стане труб мощные чугунные маховые колеса не развивали необходимой скорости вращения валков, поэтому Райнхарду пришлось сконструировать маховик со специальными соединительными муфтами. Новое устройство с увеличением числа оборотов в 4 раза обеспечивало повышение центробежной силы в 16 раз. Эта творческая работа заинтересовала младших братьев — Альфреда и Карла. Прервав учебу в университете, они начали помогать старшим в их опытах. Изобретатели пропустили на прокатном стане круглую болванку между двумя косо поставленными друг к другу валками, которые вследствие сил трения вращали заготовку, причем имели такую форму, что точки их средней поверхности вращались быстрее крайних. Из-за косого расположения валков заготовка как бы ввинчивалась в пространство между ними, а поскольку болванка предварительно была нагрета до белого каления, ее металл начал скручиваться и вытягиваться. В осевой зоне заготовки возникла полость, которая постепенно распространилась по всей ее длине. Пройдя через валки, заготовка насадилась на оправку, и ее внутренняя полость приняла в сечении правильную круглую форму. Затем толстостенную трубу пропустили через второй так называемый пилигримный стан с двумя валками переменного профиля. Во время прокатки трубы расстояние между валками сначала постепенно уменьшали, а затем делали больше диаметра трубы. Именно таким образом в ночь на 21 августа 1886 г. ровно в половине третьего на свет появилась первая в мире бесшовная стальная труба. Братья подали в патентное ведомство заявку на выдачу патента, защищающего их исключительное право на сделанное изобретение, но революционное техническое решение вызвало недоверие экспертов. В результате изобретателям пришлось повторить процесс и под контролем специально созданной комиссии изготовить вторую трубу. Лишь только после этого им был выдан германский патент. Защитой изобретений в зарубежных странах занимался Макс. Не мешкая, он подал заявки в патентные ведомства ряда стран и получил соответствующие бумаги. В России интересы братьев Маннесман представляли поверенные Санкт-Петербургского Технического бюро Каупе и Чекалова. За время с 1895 до 1901 г. Макс Маннесман получил пять привилегий на изобретения. Это стан для прокатки труб (№ 5870), способ прокатки труб (№ 5870), способ и приспособления для постепенной прокатки труб на оправках (№ 3004), приспособления для регулирования хода прокатки труб в стане (№ 3005) и усовершенствования в способе прокатки труб (№ 5743). От трубы до плантации Братьям Маннесман казалось, что перед ними открывается волшебная страна Эльдорадо. Они учреждают «Общество по производству бесшовных стальных труб» и начинают сотрудничать с предприятиями Германии, Австрии и Англии. Однако путь от выпуска опытных образцов к серийному производству оказался не прост. Вскоре финансовые резервы семьи истощились и кредитование изобретателей-предпринимателей взяли на себя банки. Однако и оно закончилось, когда Карл Фюрстенберг, глава банка Berliner Handelsgeselschaft, будучи на предприятии Маннесманов, случайно обнаружил «кладбище», на котором покоились сотни бракованных труб. Братьям пришлось ликвидировать фирму. Изготовление труб перешло к одной акционерной компании, находившейся под контролем Deutsche Bank. Один берлинский журнал писал в тот период: «Предприятию потребовалась длительная «пристрелка», прежде чем оно встало на почву здоровой и устойчивой рентабельности. Даже для финансовых возможностей Deutsche Bank оно оказалось крепким орешком». Но для изобретателей Маннесман это не было концом «охотничьей тропы». В их головах постоянно зрели смелые и почти всегда удачные решения технических задач. Насколько бурно протекал этот процесс стало ясно, когда второй по старшинству брат Макс и младший Отто изобрели висячую газовую лампу. Она служила дольше, была более яркой и потребляла на 60% меньше газа, чем все известные тогда аналоги. Братья основали предприятие Mannesmann-Lichtgeselschaft, но на них вновь обрушились неприятности — конкурирующая фирма Erich und Gretz попыталась оспорить патент на лампу. Правда из этой затеи ничего не вышло и, в конечном счете, ей, как и господствовавшей на рынке компании Auergeselschaft, пришлось приобрести у Маннесманов дорогие лицензии на право тиражирования запатентованного изделия. Райнхард и Альфред, все так же богатые идеями и жадные до дела, после неудачи с трубами обратили свой взгляд на далекую Африку. В конце концов, труба и в Африке труба. Братья исколесили всю Сахару, подружились с шейхами бедуинов, начали систематически вести геологическую разведку и проводить сельскохозяйственные исследования. Особенно понравилось им Марокко — огромная страна, в которой французские и испанские колониальные власти не имели практически никакого веса и владели лишь несколькими участками узкой прибрежной полосы. Братья Маннесман научились бегло разговаривать по-арабски, освоили несколько диалектов, стали прекрасными наездниками и исключительно меткими стрелками. Они вознамерились сделать огромную страну с ее необъятными богатствами земных недр кладовой германской тяжелой промышленности и создали фирму Marocko-Mannesmann-Kompanie. Она мало-помалу завладела 2 тыс. рудных концессий и 90 тыс. га пахотных угодий, построила 14 факторий и торговых домов, разбила плантации сахарного тростника, хлопка и фруктовых деревьев, а также выращивала на образцовых полях зерно и виноград. Крупное предприятие очень скоро вышло на орбиту мировой политики. И хотя такие колониальные державы как Англия, Франция и Испания не могли смириться с вторжением частного немецкого предпринимательства в их исконные вотчины, с марокканской аферой им пришлось смириться. Тем более, что германский рейхсканцлер, князь Бернхард фон Бюлов, потребовал от Франции и Испании «открытых дверей» в Марокко для компании Маннесманов. Кроме того, у французов были и личные причины испытывать благодарность к двум братьям-немцам. Во время восстания арабов в Касабланке, жившие там французы бежали в порт. Взбунтовавшаяся толпа и здесь угрожала беглецам расправой. Но случайно Райнхард Маннесман увидел это и с небольшой группой своих людей спас французов от верной гибели. Однако чуть позже старший брат был уже на стороне арабов. Французские военные корабли обстреляли город, и Райнхард, совершавший в это время свадебное путешествие с молодой женой, стал оказывать помощь местным жителям. Супруги Маннесман организовали санитарную службу, причем инженер сам удалял из ран пострадавших осколки снарядов. Еще один героический поступок Райнхард совершил, освободив с помощью отряда вооруженных людей из плена Альфреда, когда исследовательскую экспедицию последнего пленили фанатичные кабилы, и ее участникам угрожала смерть. В это же время, воспользовавшись отсутствием Маннесманов, французские конкуренты решили лишить их рудных концессий. Узнав о вызове в суд, Райнхард в сопровождении лишь одного слуги проскакал 40 часов без передышки верхом на лошади до города Фес через районы враждебных кабильских племен. Он успел к открытию международного арбитражного суда и отстоял права Маннесманов. И лишь Первая мировая война положила конец марокканской истории семейства изобретателей. Африканские приключения лишь отчасти заняли неутомимых предпринимателей из города Ремшайд. Независимо от своих похождений они учреждают фирму Mannesmann-Mulagwerke и производят грузовики, небольшие легковые автомобили и мотоплуги. Параллельно инженеры получают патенты на технические решения в области телефонии, цементации стали и производства напильников, а 66-летний старший брат незадолго до смерти, наступившей 20 февраля 1922 г., изобретает литые бетонные дома. В некрологе Райнхарда одна из газет писала: «Будь среди шести техников хотя бы один крупный финансист, фамилия Маннесман затмила бы, вероятно, все остальные имена германской промышленности». А так эта фамилия известна в названии лишь одного, хотя и гигантского концерна, с которым братья Маннесман, собственно говоря, по-настоящему никогда не имели дела. В годы Второй мировой войны компания «Маннесман» была одним из главных поставщиков вооружения для германской армии. По решению Потсдамской конференции 1945 г. предприятие подлежало ликвидации, однако же фактически подверглось лишь небольшой реорганизации. *** Сегодня фирма Маnnesmann A. G. — крупнейший концерн Германии. Его 123 тыс. сотрудников работают внутри страны и за рубежом. Специалисты компании, как и сто лет назад, совершенствуют трубопрокатное производство и патентуют в России свои изобретения. Среди них пильгерный стан холодной прокатки труб (патент RU № 2107565), калибр валка трубопрокатного стана (№ 2138347) и способ продольной непрерывной прокатки бесшовных труб (№ 2097155). Алексей Ренкель, патентовед