Какой, действительно, громадной одаренностью, талантом, необычайной силой воли, выдержкой и настойчивостью должны были обладать Черепановы, чтобы в такой короткий срок при общем низком уровне техники того времени, при отсутствии у них специального образования, создать, точный механизм, предварительно разработав собственную его конструкцию и произведя все технические расчеты!
Что строительство паровой машины было делом беспримерным и необычно трудным, понимал и Демидов. В одном из его писем, присланных на имя Нижне-Тагильской конторы еще до постройки машины, имеются такие строки: «В полной мере знаю, сколько трудно устройство паровой машины. Есть ли одна маленькая штучка в оной не будет хорошо потрафлена, то вся машина не действительна!» Далее Демидов указывал, что если бы Черепанов мог «устроить оную (т. е. паровую машину — Ф. Б.), то бы это было чудо, почти не постижимое».
Паровая водоотливная машина Черепановых развивала мощность до 36 л. с. и заменила 216 лошадей. Это был сложный механизм, основанный на точных расчетах. Демидов писал, что «сия машина многодельная и премудреная в расчислениях верности». Машина обошлась заводу 15 тыс. рублей. За сутки она сжигала 2 куб. сажени дров и подавала в минуту от 35 до 38 пудов воды. Ее работа стоила в 12 раз дешевле, чем работа конной машины; содержание ее обходилось 5 тыс. рублей в год[18].
Машину установили на Анатольской шахте, где она приводила в действие два насоса, диаметр поршней которых достигал 5 вершков, а ход — 12 вершков. Полностью установка для выкачивания воды из шахты была закончена в марте 1828 г. Черепановы были вполне удовлетворены работой машины. Ефим Алексеевич 17 марта 1828 г. писал Демидову: «Паровая машина пущена мною в действие, — труды мои и моего сына увенчались, и даже сверх чаяния моего, совершенным успехом! Она пошла в действие, как лучше нельзя желать».
Несколько ранее закончил сооружение своей штанговой водоотливной машины Козопасов. Машина Козопасова действовала от водяного колеса, установленного у плотины заводского пруда.
Заводская контора использовала обе машины. Они работали поочередно: штанговая летом, пока в пруду было много воды, а паровая — зимой.
Одновременно с постройкой паровой машины Е. А. Черепанов в апреле 1828 г. построил золотопромывальную машину оригинальной конструкции, которая промывала в день от 800 до 1000 пудов золотоносного песка и заменяла 24 рабочих и 8 лошадей. В том же году Черепановы построили еще две таких же золотопромывальных машины.
После того, как первая паровая машина Черепановых показала хорошую работу, «механическое заведение» получило заказ на постройку второй паровой машины.
Вторая машина двойного действия мощностью 40 л. с. была построена Е. А. Черепановым в 1830 г. и приспособлена к насосам Владимирской шахты (фиг. 9).
Фиг. 9. Паровая машина в 40 л. с., построенная Черепановыми для Владимирской шахты в 1830 г.
Эта машина по своему устройству была значительно лучше первой. 5 декабря 1830 г. Нижне-Тагильская контора доносила новому владельцу заводов П. Н. Демидову: «Строющаяся под руководством Ефима Алексеевича при Медно-Рудянском медном руднике вторая паровая машина отстройкою кончена и вчерашний день по полудни в 12 часу была перепущена. Судя по первоначальному ея действию, подает большую благонадежность на отливку воды из медного рудника. Отдавая полную справедливость механику в устройстве и отделке ея, контора нимало не сомневается в том, чтобы, она не была полезна, — может уверить в том, что сия машина далеко превосходит устройством и отделкою первую» (фиг. 10).
Фиг. 10. Донесение Нижне-Тагильской заводской конторы Демидову о пуске паровой машины, построенной Черепановыми в 1830 г.
Вместе с постройкой паровой машины на Медно-Рудянском руднике строились также водоотливные насосы с передаточным механизмом. Изготовление насосов и установка машины были закончены в январе 1831 г. 29 января Нижне-Тагильская контора сообщила Петербургской главной конторе: «Машина по установлении в горе труб пущена в полное действие на две трубы; оборотов делает в минуту до 15; выносит воды каждая труба по 3 ведра, а в минуту до 20 ведер». При этом заводская контора еще раз подчеркивала, что «сия вновь отстроенная машина далеко превосходит первую как чистотой отделки, а равно и механизмом».
Вторая паровая машина заменила три конных «погона», состоявших из 224 лошадей, и приводила в действие два насоса с диаметром поршней 6 вершков, с ходом 11 вершков.