Сергей Александрович Балакшин (1877—1933)

Но вернемся к первой гидротурбине, названной „Богатырь-быстроход“ (см. рис. 1). Как уже говорилось она была радиально-осевого типа и состояла из рабочего колеса — 19, нижней опорной пяты — 24, направляющего аппарата —

Рис. 1. Гидротурбина „Богатырь-Быстроход“ конструкции инженера С. А. Балакшина, 1905 г.

1 — отсасывающая труба; 2 — опорное кольцо направляющего аппарата; 3 — направляющие лопатки; 4 — крышка турбины; 5 — тяга к регулирующему кольцу; 6 — вал турбины; 7 — опорные балки; 8 — нижняя часть верхней опорной плиты; 9 — регулировочный болт; 10 — верхняя опорная пята; 11 — колпак верхней опорной пяты; 12 — капельная масленка; 13 — опорная букса; 14 — вкладыши; 15 — сальник; 16 — регулирующее кольцо; 17—тяга от регулировочного вала; 18—регулировочный вал; 19 —ступица рабочего колеса; 20 —обод рабочего колеса; 21 — нижняя опорная балка; 22 — лопасти рабочего колеса; 23 — клиновидная балка; 24 — нижняя опорная пята

Рис. 2. Схема расположения гидротурбины на мельнице

а — компоновка открытой турбинной камеры при небольшом колебании уровня воды в подходном канале; б — план установки; в — компоновка турбинной камеры при большом колебании уровня в подходном канале 1 — мелкая сороудерживающая решетка; 2 — паз затворов; 3 — верхняя опорная пята; 4 — верхний подшипник; 5 — рабочий шкив; 6 — регулятор; 7 — задняя стенка турбинной камеры; 8 — сальник; 9 — регулирующий вал; 10 — тяга к регулирующему кольцу; 11 — нижняя пята; 12 — отсасывающая труба; 13 — направляющий аппарат гидротурбины; 14—гидротурбина; 15 — крышка гидротурбины; 16—сальник; 17 — вал гидротурбины; 18—потолок турбинной камеры; 19—подводящий канал; 20 — отводящий канал

Гидротурбина с вертикальным валом и всеми элементами управления устанавливалась на мельнице (рис. 2). Вода подводилась к турбине из реки через бесплотинный водозабор и короткий канал — 19. В голове канала устанавливались сороудерживающие решетки, представлявшие собой ряд деревянных свай диаметром 5—10 см, забитых с шагом 30—40 см для задержания крупного сора. Непосредственно перед входом в турбинную камеру крепилась мелкая наклонная сороудерживающая решетка для задержания более мелкого сора. Мелкая решетка выполнялась из деревянных реек или полосового железа с просветами около 5 см. Площадь решеток назначалась из условия пропуска максимального расхода через решетки со скоростью порядка 1 м/с. За решетками по течению воды предусматривался простейший деревянный затвор, позволявший перекрыть полностью вход в открытую турбинную камеру для осмотра гидротурбины и ее элементов.

Открытые турбинные камеры выполнялись в двух -вариантах: при небольших колебаниях уровня в верхнем бьефе (около 2,5 м) пол мельничного помещения располагался выше максимального уровня воды из подходного канала (рис. 2, а); при больших колебаниях уровня в целях сокращения длины вала допускался подъем уровня выше пола мельницы (рис. 2, в). Во втором варианте пол мельницы делали водонепроницаемым, и турбинный вал во избежании протечки воды проходил через сальник.

Кроме турбин с вертикальным расположением вала, на Курганском турбиностроительном заводе строили турбины с горизонтальным валом и изогнутой отсасывающей трубой (рис. 3). Но и здесь вода к направляющему аппарату такой гидротурбины подводилась из открытой камеры. Горизонтальное же расположение вала в ряде случаев позволяло избежать лишней передачи шестернями. Например, на горизонтальном валу в турбинном помещении размещались два маховика с передачей от одного на генератор или мультипликатор, от другого — на мельничное колесо для помола зерна (см. рис. 3). Выполнялись также компоновки со сдвоенными горизонтальными турбинами на общем горизонтальном валу и питанием из открытой камеры. Общей для двух турбин была и отсасывающая труба (рис. 4).

Вскоре С. А. Балакшин внес в конструкцию гидротурбины типа „Богатырь“ ряд изменений. Он отказался от применения нижней опорной пяты, а вал рабочего колеса гидротурбины сделал составным из двух частей, соединенных с помощью муфты. Это создавало удобство для транспортировки и обеспечивало выпуск гидротурбин вне зависимости от времени поступления заказа (длина вала подбиралась в каждом отдельном случае с учетом высоты помещения мельницы). В связи с устранением нижней опорной пяты конструкция верхней опорной пяты претерпела также изменения.

Кроме гидротурбины „Богатырь“ разных габаритов и мощностей, завод выпускал турбины типа „Борец“, которые состояли из двух колес. Верхнее неподвижное колесо с жестко закрепленными лопатками выполняло роль направляющего аппарата, а нижнее — рабочего колеса, установленного на валу. Вал крепился в верхней и нижней опорных пятах. При этом с помощью ^верхней опорной пяты можно было поднимать или опускать рабочее колесо и регулировать зазор между ними и направляющими аппаратами. Стоимость гидротурбин „Борец“ была значительно ниже стоимости турбин „Богатырь“, но гидротурбины „Борец“ имели более низкий кпд и потребляли больше воды. По этой причине их производство вскоре было прекращено.

В 1905—1919 гг. на Курганском турбиностроительном заводе были созданы разные типы турбин (см. прил. табл. 1), а также вертикальные турбины — „Волх“, „Вольта“, „Дунай“ и „Поток“. За это время завод изготовил около тысячи гидротурбин, имеющих мощность от 1,0 („Борец“ — „Крошка“) до 300 кВт („Борец“ нормальный), рабочий напор — от 0,5 до 4,5 м и расход воды — до 9,0 м³/с. Коэффициент полезного действия этих гидротурбин составлял в среднем 80 %.

Рис. 3. Компоновка с горизонтальной радиально-осевой турбиной

1 — подводящий канал; 2 — затвор; з — регулировочный вал; 4 — турбинный вал; 5 — отводящий канал; в — подшипник; 7 — маховик; 8 — гидротурбина; 9 — отсасывающая труба; 10 — открытая турбинная камера.

Рис. 4. Компоновка со сдвоенными гидротурбинами „Богатырь“ на горизонтальном валу

1 — отводящий канал; 2 — отсасывающая труба; з — рабочее колесо; 4 — верхняя камера; 5 — подъемник для затворов; 6 — регулятор; 7 — мельница; 8 — передача на вертикальный вал

Цеха Курганского турбиностроительного завода, 1914 г.

Среди различного оборудования, выпускаемого в этот период Курганским заводом, важное место занимают турбопоставы. Представьте себе металлический кожух, внутри которого размещены два жернова: нижний — неподвижный и верхний — вращающийся. Сверху кожуха закреплены бункер, в который засыпают зерно, предназначенное для размола, а сбоку кожуха — желоб, через который высыпается мука. Такой кожух-турбопостав размещали на чугунном постаменте, сквозь него проходил вертикальный вал гидротурбины, на верхнем конце которого крепился верхний жернов постава. В качестве гидротурбины обычно использовали турбину типа „Богатырь“.

Такое устройство имел турбопостав, если на мельнице был один постав (один комплект жерновов). В случае же, когда на мельнице применяли несколько поставов (несколько комплектов жерновов), работавших одновременно, конструкция их была несколько иной. Каждый постав в постаменте имел горизонтальный вал, вращавшийся в подшипниках. На выступавшем за габариты постаменте в конце этого вала был установлен шкив, а на другом конце — коническая шестерня. Она была сцеплена с другой конической шестерней на нижнем конце вертикального вала. На его верхнем конце с помощью соединительного шарнира был закреплен верхний жернов постава. Вертикальный вал постава вращался в нижнем (опорном) и верхнем подшипниках. Шкив, валы и жернова каждого постава вращались посредством ремня, накинутого на шкив вертикального вала гидротурбины. На вертикальном валу гидротурбины размещалось несколько шкивов (по числу поставов мельницы).

Турбопоставы системы инженера С. А. Балакшина (см. прил. табл. 2) отличались крайне простой конструкцией. Их было „легко установить и эксплуатировать: они обеспечивали быстрый пуск и полную бесшумность хода механизмов, долгую работу без ремонта, удобство регулирования расхода воды и помола и главное стоили совсем недорого“.

Штат работников завода был невелик. И им было непросто проводить предварительное обследование мест предполагаемых установок турбин. Поэтому С. А. Балакшин разработал специальные анкеты-инструкции, которые рассылались заказчикам. В инструкциях содержались интересующие турбиностроителей вопросы, в частности о „количестве воды, протекавшей в реке за единицу времени на участке реки, где предполагалась установка турбины“. Понимая, что у заказчика может не быть прибора для измерения расходы воды (вертушка и пр.), составитель рекомендовал элементарно простой способ: бросить в воду закупоренную бутылку и заметить расстояние, которое она проплывет в единицу времени. По этим данным можно было рассчитать скорости потока на поверхности реки, а определив ширину и глубину реки — расход воды. Кроме того, в анкете запрашивались предполагаемое количество работающих поставов, а также характеристика напора, ожидаемого на мельнице, и описание места, где ее предполагает разместить заказчик. Все эти сведения позволяли прямо на заводе рассчитать и подобрать требуемый в тех или иных условиях тип гидротурбины, провести компоновку сооружений и т. п.

Для удобства транспортировки гидротурбину после сборки и проверки в заводских условиях демонтировали на отдельные узлы и части (отсасывающая труба, направляющий аппарат, вал, рабочее колесо, болты и гайки) и затем упаковывали. Каждая упаковка- ящик имела допустимый вес и габариты, соответствующие условиям перевозки как по железной дороге, так и на лошадях или верблюдах. В ящик вкладывали инструкцию по сборке и монтажу турбины на месте и по ее эксплуатации. Содержание инструкции было доступно и малоквалифицированному в этой области человеку.

Как известно, первоначальное оборудование Курганского завода составляли станки, привезенные из Логовушки. Они, естественно, не могли обеспечить высокое качество совершенствуемой продукции завода и в первую очередь нового типа гидротурбин. Заботясь о повышении технической вооруженности завода, С. А. Балакшин ежегодно приобретал новое отечественное и зарубежное оборудование, нередко используя для этого представительства иностранных фирм в России. Случалось, что нужный заводу станок отсутствовал на отечественном и мировом рынках. Тогда заводчане изготовляли его сами. Например, на заводе был создан лобовой станок для обработки крупных изделий.

Модернизировалось и энергосиловое хозяйство завода. В декабре 1913 г. был пущен новый локомобиль мощностью 70 л. с., производства немецкой фирмы Вольф-тандем. В мае 1916 г. начала действовать новая усовершенствованная вагранка производительностью около 3000 кг литья в час. Еще с 1905 г. завод был оборудован электрическим освещением. Местные жители восприняли этот факт как „чудо“* в то время в Кургане об электричестве многие даже не слыхали [37]. На заводе же у С. А. Балакшина была электрифицирована и часть оборудования (пилы, сверла и др.).

Отправка в Казахстан гидротурбины „Борец“, 1905 г.

Между тем С. А. Балакшин все чаще и чаще приходил к мысли о том, что продукция курганских турбостроителей нуждается в широком признании на отечественном и международном рынках. Дело в том, что в технической литературе тех лет ничего не говорилось о радиально-осевых турбинах С. А. Балакшина. А они, по мнению самого конструктора, отличались от иностранных образцов более совершенной формой лопастей рабочего колеса и направляющего аппарата, обеспечивали оптимальные гидравлические условия работы и имели более высокий коэффициент полезного действия. В конструкции гидротурбины С. А. Балакшина был впервые применен оригинальный способ смазки нижней опорной пяты вала рабочего колеса, всегда находившегося в воде (водяной подшипник).

Было решено продемонстрировать Курганские гидротурбины на ряде выставок, причем не только в России, но и за рубежом. При этом С. А. Балакшин полагал, что критические замечания экспертов выставки и различных специалистов помогут заводу улучшить качество гидротурбин, а демонстрация их на выставках привлечет новых покупателей.

Выставочные образцы готовились с особой тщательностью. Они были хорошо отлажены и имели весьма привлекательный вид. Каждая из двух посылаемых на выставку гидротурбин была снабжена подробным описанием, имела технические характеристики и отзывы заказчиков. Экспонаты были аккуратно упакованы и отправлены в 1908 г. багажом по железной дороге: одна гидротурбина была доставлена в Марсель (Франция) на Всемирную выставку по применению электричества, вторая — на Всемирную выставку в Стокгольм (Швеция).

Отправив свои детища за границу, С. А. Балакшин не находил места, волновался. И было из-за чего: русские гидротурбины экспонировались на международных выставках впервые! И вот наконец из Марселя пришло сообщение — гидротурбине конструкции инженера С. А. Балакшина присужден „Гран-при“ и золотая медаль. Это была награда талантливому конструктору инженеру С. А. Балакшину и его высококвалифицированным рабочим, большинство из которых были учениками Сергея Александровича. Спустя некоторое время пришло сообщение и из Швеции: гидротурбина Курганского турбиностроительного завода получила ца Всемирной выставке серебряную медаль.

Итак, курганские гидротурбины сразу завоевали мировое признание. Однако талантливый инженер- конструктор не успокоился на достигнутом. Его гидротурбины систематически совершенствовались, причем качество их изготовления было неизменно на высоком уровне. В итоге „карликовое“ предприятие, каким был Курганский турбиностроительный завод, стало первым в Сибири машиностроительным центром, а его гидротурбины нашли применение при использовании энергии рек. Идея С. А. Балакшина об организации в Сибири машиностроительной промышленности и развитии гидроэнергетики начала осуществляться.

Как уже говорилось, гидротурбины и многие другие изделия Курганского турбиностроительного завода получали награды и на отечественных выставках. Так, на Первой всероссийской мукомольной выставке (Петербург) в 1909 г. заводу Балакшина присуждены золотая и серебряная медали. Большая золотая медаль была вручена Курганскому турбиностроительному заводу в 1911 г. на Западно-Сибирской выставке (Омск) и там же в 1913 г. — бронзовая медаль министерства финансов России.

Из года в год возрастал авторитет завода среди деятелей промышленности и сельского хозяйства России.

Золотая медаль, присужденная С. А. Балакшину на Всемирной выставке в Марселе (Франция) в 1908 г. за конструкцию гидротурбины .

Серебряная медаль, полученная С. А. Балакшиным на Всемирной выставке в Стокгольме (Швеция) в 1908 г. за конструкцию гидротурбины

Об этом, в частности, свидетельствует заводская книга отзывов, оставленных посетителями завода, среди которых были заказчики и приемщики оборонных заказов, а также специалисты различных предприятий, ученые, приезжавшие в Курган.

Действительный член Технического общества и Московского общества сельского хозяйства И. Юшков, осмотрев завод, 27 мая 1914 г. записал: „Я посетил завод, организованный Сергеем Александровичем, и не могу не выразить чувства уважения к неутомимому труду, энергии и настойчивости таких тружеников, как Сергей Александрович. Пора, наконец, чтобы русское общество отметило труды таких деятелей, создавших при самых отрицательных условиях подобные предприятия“[¹ Книга отзывов завода // Архив Балакшиных.]. Под этим отзывом подписался также профессор Томского технологического института А. А. Потебня.

31 мая 1917 г. завод посетил приемщик Военно- промышленного комитета А. Л. Мацеевский. „От всей души,— писал он, — желаю полного успеха и процветания заводу во имя общего развития промышленности Сибири и избавления от технического ига иностранцев“[² Там же.].

Инженеры В. Хряпзев, Б. Семенов и др. 18 мая 1919 г. оставили следующую запись: „Нами осмотрен завод, организованный инженером С. А. Балакшиным. Это один из лучших заводов Сибири в отношении продуманности производства чугунного литья, а в особенности гидравлических турбин, которые с каждым выпуском обладают новой конструктивной особенностью, двигающей дело турбостроения быстрыми темпами вперед. Побольше бы таких заводов, и Сибирь стала бы на собственные ноги в отношении всевозможных оборудований механического характера. Чувствуется громаднейшая энергия С. А. Балакшина в отношении своего детища, которое достигло теперешнего положения благодаря постоянному уходу этого неутомимого, любящего свое дело человека“ [³ Там же.].

„Будучи в командировке на Курганском турбиностроительном заводе по делам службы, — записал 15 марта 1919 г. артиллерийский приемщик, инженер- технолог Н. Н. Вальдберг, —выношу самое прекрасное впечатление от оборудования и расположения мастерских завода, хотя и небольших, но в них все продумано и видно, что в завод вложена вся душа организатора. Побольше бы таких заводов, которыми так скудна Россия. Еще отмечаю характер изделий, которые вырабатываются на заводе, а именно: водяных турбин, распространение которых в России очень мало, между тем „белого угля“ у нас неисчерпаемые запасы, и только такие заводы, как Курганский турбиностроительный завод, могут способствовать утилизации водной силы для великих нужд населения“ [⁴ Там же.].

Аналогичных отзывов о Курганском турбиностроительном заводе, его технологии и качестве продукции было много. Все они лишний раз подтверждают значение дела, организованного С. А. Балакшиным.

Осенью 1919 г. С. А. Балакшин был мобилизован как инженер в белую армию и вынужден был покинуть Курган. Но на службу он не попал, заболев по дороге сыпным тифом. Жена, приехавшая ухаживать за ним, вскоре также подхватила сыпняк. В ноябре 1919 г., едва оправившись от болезни, они выехали в Томск, где в то время у родственников жили их дети.

Покидая Курган, С. А. Балакшин рассчитался с рабочими и передал ключи от действующего завода подпольному рабочему комитету. Он решительно отверг требование белых властей взорвать или вывести завод из строя. Он до конца жизни считал этот завод своим вкладом в промышленное развитие Сибири [29].

В первые десятилетия Советской власти завод продолжал выпуск водяных турбин. Их использование в народном хозяйстве страны способствовало претворению в жизнь Ленинского плана ГОЭЛРО. Турбины имели широкое распространение и поставлялись не только в Сибирь, на Урал, в Казахстан, но и на Кавказ и Кубань. В 1925 г. было даже организовано специальное представительство промкомбината Электробюро юго-восток России для распространения турбин Курганского завода. Большое количество курганских турбин предназначалось для сельской электрификации. Например, в селе Звериноголовском в 1925 г. была построена первая в Зауралье сельская гидроэлектростанция. Она „снабжала электроэнергией девять населенных пунктов, обеспечивала работу 23 двигателей суммарной мощностью 180 кВт и давала ток для освещения 5000 лампочек“ [59]. Работая в Томске, С. А. Балакшин в 1925—1931 гг. не раз выполнял задания Курганского турбиностроительного завода по разработке конструкций новых типов гидротурбин, проводил технические консультации, выступал в защиту интересов завода в судебных и прочих инстанциях.

В 1931 г. встал вопрос о значительном расширении Курганского турбиностроительного завода и организации на нем производства мощных гидротурбин для оснащения большого количества крупных гидроэлектростанций, которые предполагалось построить на сибирских реках. Для ее решения в Курган прибыла специалъная комиссия производственного объединения „Котлотурбина“ во главе с профессором И. Н. Вознесенским.

Надо заметить, что к этому моменту производство крупных гидротурбин было уже налажено на Ленинградском металлическом заводе. Первые гидротурбины (мощностью 370 кВт каждая) этот завод изготовил в 1924 г. для Окульской ГЭС [46]. В последующие годы мощности гидротурбин ЛМЗ сильно возросли и измерялись десятками тысяч киловатт. Кроме того, в Москве на заводе „Красная Пресня“ с 1924 г. был начат выпуск малых гидротурбин, а с 1926 г. — на заводе им. М. И. Калинина более крупных. Первая такая турбина этого завода предназначалась для Сызранской ГЭС.

Все это в значительной мере повлияло на решение комиссии. Профессор И. Н. Вознесенский и его коллеги высказались против организации на Курганском турбиностроительном заводе производства мощных гидротурбин. Больше того, они посчитали возможным вообще прекратить выпуск на заводе любых гидроагрегатов. Это огорчило С. А. Балакшина, который понимал, что многолетний, налаженный выпуск малых турбин на заводе следовало бы оставить в целях обеспечения электрификации сельских районов и развития малой энергетики в Сибири. Но изменить решение ©н не смог. После прекращения выпуска турбин Курганский турбиностроительный завод был перепрофилирован на производство сельскохозяйственных машин.

В годы Великой Отечественной войны завод внес весомый вклад в оборону страны вместе с эвакуированным в Курган Гомельским заводом и Московским заводом им. А. В. Ухтомского. В послевоенный период на базе Курганского турбиностроительного завода возникли два завода: „Кургансельмаш“ и ставший самостоятельным машиностроительный завод им. Д. М. Карбышева, а также был организован ряд новых машиностроительных заводов и создано высшее учебное заведение машиностроительного профиля — Курганский машиностроительный институт. В результате „Турбинка“ стала родоначальницей развитой машиностроительной промышленности в Кургане и во всем крае. В последующие годы завод „Кургансельмаш“ превратился в крупное предприятие по выпуску машин для нужд сельского хозяйства и животноводства. К 1980 г., своему 80-летию, „Кургансельмаш“ увеличил производственную площадь в 25 раз по сравнению с 1919 г. Объем выпускаемой продукции возрос в 450 раз. Интересно, что построенный в 1928 г. чугунолитейный цех в начале 80-х годов выпускал за сутки столько же литья, сколько производилось на заводе за весь 1904 г.

Бережно относятся на „Кургансельмаше“ к заводским традициям, заложенным на заре XX в. С. А. Балакшиным. Об этом свидетельствует высокое качество продукции, выпускаемой заводом, и орден Трудового Красного Знамени, которым правительство отметило успехи кургансельмашцев [77]. В 1980 г., в дни празднования 80-летия „Кургансельмаша“, в музее завода была создана большая экспозиция, рассказывающая об этапах развития завода и славных делах его коллектива, о жизни и деятельности его создателя. Этот раздел выставки назывался: „Сергей Александрович Балакшин — инженер, ученый, педагог“.