Николай Николаевич Бенардос — основатель электродуговой сварки

Бенардос Николай Николаевич (1842-1905) – известный русский инженер и изобретатель. Разработал метод дуговой сварки, а также целый ряд приспособлений, позволявших вывести ее на новый уровень. Сумел спроектировать аккумуляторную батарею со свинцовыми пластинами, много работал над совершенствованием сельскохозяйственных орудий, а также сконструировал собственный пароход.

Детские годы

Николай Бенардос родился 26 июля (7 августа) 1842 года в селе Бенардосовке Херсонской губернии. Его семья имела богатые военные традиции – большинство мужчин выбирало именно это поприще. Основателем рода считается Пантелей Егорович, который в конце XVIII века перебрался из Греции в Петербург, где получил военное образование. Он участвовал в Отечественной войне, а его портрет можно увидеть в знаменитой галерее Эрмитажа. Отец изобретателя Николай Пантелеймонович продолжил дело дедушки, стал военным и участвовал в Крымской войне. Мать Екатерина Васильевна была дочкой крупного костромского помещика.

Детские годы Николай провел в поместье родителей, но военная служба его мало занимала. Вместо этого мальчик всерьез интересовался различными ремеслами, особенно его увлекало кузнечное и слесарное дело. Дни напролет юный Коля проводил в мастерских, наблюдая за работой ремесленников, а со временем сам взял в руки инструмент, овладев навыками кузнеца.

Период учебы

В 1862 году Бенардос поступает в Киевский университет на медицинский факультет. Именно в студенческие годы Николай создал свое первое изобретение – серебряную зубную пломбу. Со временем он понял, что медицина не его стезя и через 4 года покинул стены вуза, отдав предпочтение Московской лесной и земледельческой академии.

В 1867 году в Париже открылась Всемирная выставка, вызвавшая огромный интерес у Бенардоса. Ради нее молодой человек оформил академический отпуск и отправился на знакомство с лучшими образцами мировой инженерной мысли. Пребывание в Европе вдохновило Николая на новые изобретения, которые были связаны с совершенствованием орудий сельского хозяйства. В частности, он разработал плуг с вращающимся отвалом, что позволяло минимизировать трение между пластами земли и орудием труда.

В конце этого года Николай приехал в родовое имение матери – небольшое селение Лух для решения хозяйственных вопросов. Впоследствии он был частым гостем в этих местах, познакомился здесь с будущей супругой Анной Алексеевной, а также построил невдалеке собственную усадьбу «Привольное», где создал механическую мастерскую для работы над новыми изобретениями. Весь доход он направлял на техническое сопровождение проводимых исследований и помощь местным крестьянам. В частности, на свои средства он открыл школу, библиотеку, аптеку и построил механическую прачечную.

Работа над аккумуляторами

В 1878 году Бенардос знакомится с инженером А. Бюксенмейстером, открывшим вблизи Кинешмы предприятие по производству аккумуляторов и электродуговых ламп. Завязавшаяся дружба способствовала формированию нового направления интересов изобретателя. Вместе с коллегой были организованы несколько экспериментов, связанных с попытками найти практически полезное применение электричества. В 1880 году Бенардос устраивается в электротехнический отдел товарищества «Яблочков-изобретатель и К°». После этого Николай Николаевич с головой окунулся в распространение по стране электрического освещения, параллельно продолжая заниматься изобретениями. В это время он создал подсвечник для лампы Яблочкова, оборудованный автоматическим переключателем, а также устройства для оплетки проводов и изолирования кабеля.

Поначалу Бенардос разрабатывал батареи для электрического освещения, а в дальнейшем переключился на создание оборудования, необходимого для электросварки. В его аккумуляторе пластины были изготовлены из свинцовой рамы, в которую попеременно впаяны волнистые и прямые полосы из свинца. Это позволяло расширить действующую поверхность пластин и открывало зеленый свет для движения электролита.

Благодаря такому конструктивному устройству аккумуляторы были способны выдерживать большой разрядный ток, а при заряде быстро пополнять утраченную энергию. Позже автор разработал пластины из губчатого свинца, которые он специально изолировал порошком пемзы для предотвращения коробления.

Изобретение дуговой сварки

Работа над аккумуляторами повлекла за собой новое изобретение, связанное с соединением и разъединением металлов с помощью электрического тока.

Необходимо заметить, что первым идею использовать высокую температуру электрической дуги для сварки различных металлов предложил русский физик и электротехник Василий Владимирович Петров.

Процесс сварки по методу Бенардоса выглядел следующим образом:

В ходе работы свариваемое металлическое изделие располагалось на плите. К нему и электродержателю с зафиксированным графитовым электродом подводится электрический ток. При этом держатель соединяется со сварочным генератором с помощью шинного шланга. Между электродом и металлической поверхностью возникает электрическая дуга температурой около 6 тыс. градусов, которая расплавляет основной металл вместе с присадочной проволокой. В последующем расплавленный материал затвердевает и образует прочный сварной шов. Также Бенардос предложил несколько способов получения сварных соединений – встык, заклепками, внахлест. Новая технология могла использоваться также для сверления, наплавления слоями и разработке отверстий. На это изобретение, названное «Электрогефест», в 1884 и более поздние годы Бенардос получил патент не только в России, но и во многих странах Европы и США.

Изобретение было удостоено золотой медали Парижской электротехнической выставки, превратившись в ее основной экспонат. Год спустя, Николай Николаевич создал при поддержке некоторых промышленников одноименное товарищество «Электрогефест», которое имело первую на планете показательную сварочную мастерскую, по подобию которой оборудовались первые сварочные цеха конца XIX века. Ее сердцем выступала паровая машина, которая приводила в работу электрогенератор. Параллельно с ним была подключена огромная батарея, включавшая в себя 200 аккумуляторов, выполненных по авторской технологии. Они занимали несколько параллельных рядов, играя роль буферов и принимая на себя толчки, которые образовывались от резких изменений тока. Также здесь были размещены три сварочных поста и дополнительное оборудование.

В 1886 году Департамент торговли и мануфактуры выдал Бенардосу десятилетнюю российскую привилегию № 11982 на «Способ соединения и разъединения металлов непосредственным действием электрического тока» с использованием угольного электрода.

В 1888 году по методу Бенардоса впервые были сварены паровозные колеса, а в последующем его стали применять в основном для проведения ремонтных работ. Между тем на Западе к открытию русского инженера отнеслись более серьезно и стали его активно использовать не только на вспомогательном производстве, но и при изготовлении сложных металлических конструкций. Например, на заводе Лойд-Лойд по методу Бенардоса изготавливали трубы и резервуары из листового железа. На Швельмских заводах Мюллера (Германия) производили металлические бочки и разнообразные сосуды. Всего на планете эту технологию использовали около сотни предприятий, пятая часть которых находилась в Англии.

Автор продолжал совершенствовать изобретенную технологию и в 1892 году предложил производить электросварку с металлическими электродами. Бенардос создал устройство для проведения сварки на переменном токе, обосновал идею сварки в газовой струе и наклонным электродом, а также применил элетромагнит для фиксации сварных деталей. Он первым стал использовать флюсы и дугу закрытого типа. На IV Всероссийской электрической выставке, открывшейся в 1892 году в столице, было представлено свыше 30 изобретений талантливого инженера, которые были оформлены в отдельную экспозицию. В мае этого же года изобретателю была вручена золотая медаль Русского Технического общества, а через год Бенардоса избрали его действительным членом.

К 1889 году предприимчивые сотоварищи изобретателя по компании «Элекстрогефест» полностью завладели патентным правом на дуговую сварку, что вынудило Бенардоса искать себя в других сферах.

У изобретения Бенардоса был существенный недостаток — контролировать длину электрической дуги приходилось вручную, из-за чего сила тока претерпевала большие колебания, а использовать для питания «Электрогефеста» можно было только источник постоянного тока. Неравномерность напряжения могла быстро вывести из строя динамо-машину. Кроме того, было невозможно обрабатывать чугун и медные сплавы. Этих недостатков был лишен способ Николая Гавриловича Славянова, который он назвал «электрической отливкой металлов».

Другие изобретения

В 1873 году Бенардос решился на осуществление давней мечты – создание колесного парохода, оснащенного поворотными лопастями и способного преодолевать множество препятствий, включая те, которые расположены на суше. Реализация идеи заняла около трех лет. Работа велась при поддержке костромских кузнецов В. Тюгина и Н. Смирнова. Сконструированная машина была названа в честь старшего сына изобретателя «Николай».

В 1877 году состоялось испытание парохода на реках Клязьма и Лух. Он преодолел солидный путь в более, чем 300 км и в итоге был доставлен в столицу. Но прогрессивный для своего времени вид транспорта остался вне поля зрения чиновников и промышленников. Позже пароход продали и разобрали на дрова. В 1878 году изобретатель разработал снаряд для транспортировки различных тяжестей и получил за него патент и благодарность Сельскохозяйственного музея Петербурга. Но, как и в случае с пароходом, устройство промышленного применения не нашло.

Авторству Бенардоса принадлежит метод покрытия медью речных судов, поворотный гребной винт и электрическая шлюпка. Он трудился над проектом парохода, способного передвигаться по мели. Для этого предусматривалась установка специальных колес-катков, обеспечивающих движение по рельсовым путям, в местах непригодных для судоходства. Это позволяло сэкономить немало средств за счет отсутствия необходимости строить шлюзы.

Также он планировал возвести гидроэлектростанцию на Неве, от которой должна была идти линия электропередач в Петербург. После железнодорожной катастрофы, случившейся с императорским поездом в 1888 году, Николай Николаевич загорелся идеей реконструкции Царя-колокола и перенесения его на Воробьевы горы в специально построенную колокольню. Одной из ее частей должен был стать музей, посвященный чудесному спасению семьи царя. Проект много обсуждался общественностью, но до его реального воплощения дело не дошло.

В череде достижений Бенардоса были военные изобретения – реберные пули, пушка для метания каната на тонущий корабль, электрическая пушка и другие. Он рассчитывал передать их безвозмездно государству ради пользы общества. Однако практического применения эти устройства так и не нашли.

Работа с опасными веществами и периодическое отравление организма сказалась на здоровье изобретателя. В последние годы жизни он много болел, длительное время лежал в больнице, а затем год лечился у старшего сына. Скончался Николай Бенардос 21 сентября 1905 года в самый разгар Первой российской революции.

Интересные факты

• Кроме изобретательства Бенардос занимался активной общественной деятельностью. Он неоднократно избирался в земские собрания, где активно отстаивал интересы простых людей. В частности, Николай Николаевич предлагал усилить меры санитарного контроля на селе и инициировал ходатайство перед властями о введении обязательного образования.
• Патентование за рубежом устройства дуговой сварки «Элетрогефест» финансировал не сам Бенардос, у которого на это не было средств, а известный купец А. Ольшевский.
• Наряду с масштабными проектами, инженер всерьез увлекался локальными изобретениями, которым придавал немалое значение. Он создал устройство для приготовления мороженого, висячий цифровой замок, копательную машину, консервную банку и многое другое.

Память

О Николае Николаевиче помнят как в России, так и в Украине.