Иван Иванович Ползунов (1728-66) - русский теплотехник, создатель первой в России паросиловой установки.
Родился в семье солдата из крестьян г. Туринска. Ппосле окончания горнозаводской школы в Екатеринбурге был “механическим учеником” у главного механика уральских заводов, самостоятельно познакомился с трудами М.В. Ломоносова, изучил устройство паро-насосных установок, штудировал книги по металлургии и минералогии.
В 1763году И.И. Ползунов разработал проект первого парового двигателя непрерывного действия - "огненного" двигателя мощностью 1,8 л.с. (1,3 квт) - первого в мире двухцилиндрового двигателя с объединением работы цилиндров на один общий вал, т.е. двигателя, универсального по своему техническому применению.
Впервые в мире машина работала без какого-либо использования гидравлической энергии (без использования энергии воды), что было огромным шагом вперед по сравнению с существовавшими тогда паровыми машинами, не способными обходиться без вспомогательного гидравлического привода.
Однако это была всё ещё пароатмосферная машина, то есть пар использовался только для подъема поршня, который опускался под влиянием атмосферного давления. Машина эта могла быть использована для любых работ.
В 1764 году Ползунов начал постройку огромной, высотой с трёхэтажный дом, рабочий машины для обслуживания воздуходувки на десять плавильных печей.
Сохранившиеся рабочие чертежи и документы говорят об устройстве и работе этой паровой машины. Двигатель Ползунова - двухцилиндровый, непрерывного действия, мог подавать дутье в печи, откачивать воду.
Непрерывность действия достигалась тем, что в машине как бы по очереди работали два цилиндра. Когда один находился на холостом ходу, у другого был ход рабочий. Вода разогревалась в котле, склёпанном из медных листов. Пар поступал через специальные распределительные устройства в два вертикальных трёхметровых цилиндра, поршни которых действовали на коромысла.
Эти коромысла были связаны с мехами для поддува рудоплавильных печей, а так же с водяными насосами - распределителями и другим дополнительным оборудованием, необходимом для питания котла и для поддержания непрерывного действия машины.
Проект паровой машины был представлен в царскую Канцелярию в Петербург, о нем было доложено императрице Екатерине Второй. Она распорядилась произвести И.И.Ползунова в "механикусы с чином и званием инженерного капитан-поручика ", наградить 400 рублями и, по возможности, направить на учебу в Петербург. Модель этой машины была взята в Кунсткамеру
К маю 1766 года строительство было закончено. Но незадолго до пуска машины, изобретатель умер от чахотки.
Машина начала работать уже без него.
В течении 43 дней она исправно работала. Однако, возникавшие при испытаниях недочеты некому было исправлять, и машина, наконец-таки, встала из-за течи котла. Равнодушное начальство не позаботилось о починке машины.
В дальнейшем по предписанию управителей алтайских заводов ползуновская машина была разобрана и заменена на обычный гидравлический привод. Со временем фабрика, где работала машина, была разрушена. Оставшиеся развалины сохранили народное название «Ползуновское пепелище».
Русский крепостной механик Ивана Иванович Ползунов создал паровую машину, причем, в отличие от Ватта, делая ее с нуля и не имея перед глазами работающих образцов.
16.05.1766 (29.05). - Умер Иван Иванович Ползунов, изобретатель первого в міре двухцилиндрового парового двигателя универсального применения
Портрет Ползунова кисти Ивана Мамонтова
Иван Иванович Ползунов (14.3.1728–16.5.1766) родился в Екатеринбурге в семье солдата, выходца из крестьян Туринского уезда Тобольской губернии. В 1738–1742 гг. обучался в основанной Горнозаводской школе при Екатеринбургском металлургическом заводе, после чего был определен учеником к главному механику уральских заводов Н. Бахареву. У него Ползунов прошёл полный цикл учебных работ: механику, расчеты, чертежи, знакомство с работой заводских машин и металлургическим производством. В 1742 г. по окончании школы, был определен "механическим учеником" на завод. В 1748 г. был взят в Барнаул для работы на Колывано-Воскресенском медеплавильном заводе в должности техника по учету выплавляемого металла. В 1750 г. за смекалку и организаторские навыки произведен в унтер-шихтмейстеры.
В 1754 г. началась его конструкторская работа, когда на Змеиногорском руднике Ползунов построил лесопилку с приводом от установленного на плотине водяного колеса. В 1759 г. получил первый обер-офицерский чин шихтмейстера.
В библиотеке Барнаульского завода Ползунов познакомился с трудами , изучил устройство паро-насосных установок. Ползунова занимала мысль усовершенствовать имеющиеся на заводе машины, используя тепловую энергию. В 1763 г. он разработал проект парового двигателя мощностью 1,8 л.с. (1,3 квт) – первого в мире двухцилиндрового двигателя с объединением работы цилиндров на один общий вал, универсального по своему техническому применению (осуществить этот проект сразу не удалось). Был переведен в "механикусы" с чином и окладом инженерного капитан-поручика. В 1764-1766 гг. сделал первую в России паросиловую установку для приведения в действие воздуходувных мехов с рекордной по тому времени мощностью в 32 л.с. (24 квт). Оригинальность установки Ползунова была оценена посетившим Барнаул в 1765 русским ученым-естествоиспытателем Э.Г. Лаксманом, писавшим, что Ползунов - «муж, делающий честь своему отечеству. Он строит теперь огненную машину, совсем отличную от венгерской и английской».
Однако изобретатель, заболев чахоткой, умер за неделю до испытаний своей новой машины. Ее модель была взята в Кунсткамеру, однако впоследствии исчезла. Сама же паросиловая установка, испытанная учениками Ползунова, не только окупила себя, но и принесла прибыль. Тем не менее, после поломки она была разобрана и забыта – речные водяные колеса были на заводе привычнее и проще в эксплуатации для необученных рабочих.
Во всей бюрократической переписке с вышестоящими властями Ползунов предстает как высокоодаренная личность, заботящаяся об отечественной промышленности и общественном благе. Его поощряли, повышали в должности, но, к сожалению, не оказывали серьезной помощи.
В Англии с изобретения такой же (двухцилиндровой) паровой машины, сделанной двумя десятилетиями позднее (в 1780-х гг.) Джеймсом Уаттом, началась промышленная революция, охватившая затем Европу. Имя Уатта (Ватт) была присвоена единице измерения мощности.
Где похоронен Иван Иванович Ползунов – неизвестно. Портрет его не обнаружен. Имя И.И. Ползунова ныне носит Алтайский государственный технический университет, у главного корпуса которого установлен памятник изобретателю.
Центробанк объявил голосование за символы России, которые будут изображены на новых банкнотах достоинством 200 и 2000 рублей. «Сибирская медиагруппа» (СМГ) предложила читателям, зрителям и слушателям своих СМИ голосовать за памятник Ползунову в Барнауле. В результате символ набрал необходимые 5000 голосов и Барнаул прошел во второй этап голосования.
Выбор не случаен. 250 лет назад, в 1766 году Иван Иванович Ползунов создал в Барнауле первую в России паровую машину и превзошел современных ему английских теплотехников, сделав двигатель двухцилиндровым. Именем Ползунова названы улицы во многих городах России, имя изобретателя вошло в энциклопедии, и известнее барнаульца просто нет.
1. Иван Ползунов родился в Екатеринбурге в первой половине 1729 года в семье рекрута.
2. Будущий изобретатель окончил начальную школу и чертежную (рисовальную) школу.
3. В 1747 году в возрасте 17 лет Иван Ползунов был направлен на Барнаульский завод плавильным писарем. В город он прибыл 3 февраля 1747 года. В его обязанности входило записывать, что загрузили в печь, и что вышло в результате плавки.
4. 4 апреля 1752 года Полузнов запросил разрешение построить дом в поселке Барнаульского завода по Иркутской улице (сегодня ул. Пушкина) и отпустить для этого лес. Дом не сохранился, известно только, что он находился по современному адресу ул. Пушкина, 78.
5. В январе 1758 года унтер-офицера Ползунова отправили в Санкт-Петербург с обозом серебра. Обоз, состоящий из 21 подводы, выехал из Барнаула 1 января. В Санкт-Петербург караван прибыл 6 марта. Серебро Ползунов сдал начальнику Монетного двора Ивану Шлаттеру.
6. Возвращаясь в Барнаул летом 1758 года, Ползунов вступил в Москве в гражданский брак с 22-летней вдовой солдата Псковского пехотного полка Пелагеей Ивановной Поваляевой. Пелагея родила ему двоих детей, но они умерли в младенчестве.
7. Задолго до поездки в Санкт-Петербург Ползунов просил, чтобы ему разрешили учиться горному и пробирному делу. Весной 1753 года он писал в поданном начальству прошении: «к тому же и молодость моих лет без науки втуне пропадет». Хотел пройти все стадии производства на Барнаульском заводе. Но эта просьба осталась без удовлетворения.
8. В феврале 1759 года Ползунову был присвоен офицерский чин шихтмейстера, что давало больше свободы и возможностей в освоении горного дела. Изменились и внешние обстоятельства: в ноябре 1761 года Канцелярия Колывано-Воскресенского горного начальства обязала офицеров изучать книги по горному делу.
9. В апреле 1763 года Ползунов подал докладную записку в Канцелярию Колывано-Воскресенского горного начальства, в которой описывал первый проект своей паровой машины. Чертежи ее сохранились в краевом архиве.
10. Чертежи и доклад попали Ивану Шлаттеру. Ознакомившись с материалами, он признал машину Ползунова изобретением, хотя отметил, что машина построена на манер английской. Шлаттер решил, что нужно наградить Ползунова чином механикуса (капитана) и строить машину. Это решение пришло в Барнаул в начале 1764 года.
11. В январе 1764 года Канцелярия приняла решение о строительстве машины. Для строительства использовали на время закрытое здание стекольного завода (на современной улице Мамонтова, сейчас рядом с этим местом находится Барнаульский дрожжевой завод). Детали для машины - котел, цилиндры - изготавливали на Барнаульском сереброплавильном заводе и поднимали вверх по Барнаулке на плотах. Диаметр цилиндров был 81 см, ход поршня - 2 м 56 см, объем котла - 7 тонн воды.
12. 16 декабря 1765 года Ползунов в рапорте сообщил, что машина построена. В присутствии начальства она была опробована на подъеме бревен. Испытания оказались успешными.
13. После испытаний было принято решение установить на машине мехи и построить временные плавильные печи.
14. 18 апреля 1766 года у Ползунова началась скоротечная чахотка, харканье кровью. Врач Кизинг писал, что обострилась прежняя болезнь, но никаких документов, подтверждающих то, что у Ползунова раньше была чахотка, нет.
15. 16 мая 1766 года в 6 часов вечера Ползунов умер (смерть была зафиксирована в рапорте Кизинга), не дожив неделю до пуска машины. Ползунова похоронили на единственном тогда барнаульском кладбище рядом с Петропавловской церковью на нынешней площади Свободы.
17. 7 августа машина была пущена в регулярную эксплуатацию. Современники отмечали, что благодаря очень сильному дутью плавка шла хорошо.
18. 10 ноября 1766 года прогорели кирпичные своды печей, и из-за этого потек медный котел, вода залила огонь, машина остановилась. Восстанавливать ее не стали.
19. Никаких изображений Ползунова, портретов не осталось - художников в Барнауле в то время не было. Поэтому сейчас мы можем видеть совершенно разные образы изобретателя: на площади Свободы - один, у технического университета - другой.
Есть несколько причин того, почему после смерти Ползунова его машина работала очень недолго. Во-первых, не было самого изобретателя и некому было ее «курировать». Во-вторых, машина получилась громоздкой. В-третьих, она была неэкономичной. Говорят: она принесла прибыль 11 тысяч рублей. Но это при плавке серебра. А если бы плавили чугун, прибыль была бы гораздо ниже. Но самое главное в том, что феодальной экономике эта машина была не нужна. Водоналивные колеса, которые требовали только небольшого ремонта, и дешевая рабочая сила позволяли получать серебро и по старой технологии.
Значимость изобретения Ивана Ползунова очень велика. У нас часто упрощают историю и говорят: «Ползунов - первый в мире изобретатель парового двигателя». На это любой англичанин скажет, что у них в то время уже в каждом руднике стояла пароатмосферная машина. Но Ползунов превзошел современных ему английских теплотехников и уж точно первым в России сделал паровую машину. Причем он создал не просто машину, а именно производство, независимое от наличия водоема.
Фото Олега Укладова.
Имя Ивана Ивановича Ползунова, впервые в России построившего паровую «огненную» машину, на долгое время было почти забыто. О Ползунове знал лишь узкий круг людей, преимущественно тех, кто соприкасался с вопросами алтайского горного производства. Только в 1842 г. в «Горный словарь» Г. И. Спасского впервые было включено имя Ползунова, наряду с именами Севери, Ньюкомена, Уатта и других творцов паровых машин. Чтобы оценить новаторство Ползунова, необходимо рассказать, каков был уровень развития теплотехники к началу 60-х годов XVIII в.
Создать поршневую паровую машину впервые (в 1690 г.) предложил французский изобретатель Дени Папен, который на протяжении ряда лет поддерживал переписку со знаменитым Лейбницем. Однако у Папена паровой котёл, цилиндр и конденсатор не были отделены друг от друга (вода и кипятилась и охлаждалась в рабочем цилиндре). Папен предполагал, что новый двигатель может быть применён не только «к подъёму воды или руды из шахт», но и «для продвижения судов против ветра». Впрочем, ни это, ни последующие проекты и модели Папена практического применения не получили. В 1698 г. английский инженер Томас Севери построил первую работавшую паровую машину - «огневой насос».
Но машина Севери имела узкое назначение - откачку воды из подъёмных выработок, хотя теоретически Севери допускал возможность применения «огнедействующей» машины и для других нужд. В машине Севери ни поршня, ни цилиндра не было. Машина такого типа и была первой паровой машиной, появившейся в России. В 1717-1718 гг. выписал из Англии машину системы Севери.
Этот «огневой насос», сферический котёл которого вмещал 5-6 бочек воды, употреблялся для пуска фонтанов в Летнем саду. В 1711-1712 гг. английский изобретатель кузнечный мастер Томас Ньюкомен построил совместно с Джоном Колли (или Кейли) первую паровую (пароатмосферную) машину поршневого типа. Двигатель Ньюкомена предназначался вначале также лишь для откачки воды. Безусловно, Иван Ползунов читал книгу И. А. Шлаттера, вышедшую в 1760 г. «Обстоятельное наставление рудному делу», в которой имеется описание и изображение пароатмосферной машины Ньюкомена.
Но Ползунов не мог встретить на страницах книги предложения создать «огненную машину непрерывного действия» для замены водяных двигателей в горнозаводском деле. Родился Иван Ползунов в Екатеринбурге, в первой половине 1729 г. Его отец, Иван Алексеевич Ползунов, выходец из крестьянской семьи, был в 1723 г. взят в солдаты. Мать будущего изобретателя звали Дарьей Абрамовной. Семья Ползуновых жила в деревянном домике в западной части города, именовавшейся Торговой стороной. Маленького солдатского жалованья отца (годовой оклад «за вычетом мундира» - 8 рублей 44 с половиной копейки) едва хватало на пропитание. Родители не хотели, чтобы их сын, так же как они, оставался неграмотным, и решили отдать его в школу. Кстати, это стало небольшим подспорьем для семьи - ученику полагалось платить «жалованье».Учителями в школах по уставу назначались младшие горные офицеры - шихтмейстеры. (В русском горном деле была принята номенклатура названий, заимствованная из немецкого языка.
Слово «шихтмейстер» от «schicht» - смена и «meister» - мастер. Так называлась должность младших горных 13-го и 14-го классов, что соответствовало военным чинам прапорщика и подпоручика). Занятия в екатеринбургской школе были продолжительными: летом в день по 12 часов, осенью и весной - по 9, зимой - по 7 часов. В воскресенье и по праздникам занятия не велись, но школьники были обязаны (и учителя за это строго отвечали) посещать церковные службы «без нетов» и по очереди в церкви читать «на вечерне, утрене и обедне и притом обучатца пения согласно». Поступив в словесную школу в 1736 г., Ползунов закончил её в 1738 г. и перешёл в арифметическую. Там он учился под руководством Фёдора Ивановича Санникова, шихтмейстера Екатеринбургского завода, специалиста по черчению и рисованию. В 1742 г. Ползунов был отозван из школы и переведён в «механические ученики» к механику Никите Бахореву - крупному специалисту горно-металлургического производства, который получил образование в Петербурге, изучал машинное дело в Швеции и был прислан для усовершенствования «в больших машинах» на Урал в 1729 г. Обязанности 14-летнего Ползунова были разнообразны. Он вместе с другими учениками должен был во всём помогать Никите Бахореву и его «подмастерью». А в обязанности механикуса, или машиниста, входил широкий круг заводских и рудничных дел.
Механик должен был руководить постройкой доменных, кирпичных и иных заводских цехов, водоподъёмных и грузоподъёмных машин на рудниках, лесопильных и иных мельниц, жилых и заводских помещений и т. д. Работая с 1742 по 1747 г. в качестве «механического ученика» под руководством Бахорева, Ползунов мог ознакомиться с наиболее передовыми образцами мануфактурной техники этой отрасли. В 1747 г. начальник Колывано-Воскресенских заводов на Алтае генерал-майор А. В. Беэр с ведения Кабинета её величества затребовал на Алтай лучших специалистов с Урала и из других промышленных районов страны, и Ползунов в начале 1748 г. был переведён на Алтай. Родители Ползунова остались в Екатеринбурге. Мать позднее приехала к сыну в Барнаул, а с отцом, который был направлен в петербургскую шлифовальную мастерскую для «обтёски мрамора и колотья каменьев», Ползунов вообще больше не увиделся. Отец Ползунова умер в Петербурге в 1763 г. В 1748 г. Иван Ползунов «из екатеринбургских механических учеников» был официально утверждён в должности гитеншрейбера. В его обязанности входило составление различных записей и отчётов о ходе заводского производства. Оклад ему был установлен 24 рубля в год. В 1750 г. Ползунова произвели в чин младшего унтер-шихтмейстера. В ноябре 1753 г. он был переведён из Колывано-Воскресенской заводской конторы на Змеевский рудник «для обучения горному делу». На Змеевском руднике началась конструкторская работа Ползунова. Он находился «полгода при строении пильной мельницы, и оная мельница совершенно построена», - так было написано в рапорте от 16 ноября 1754 г. Речь идёт о строительстве вододействующей лесо- пилки.
Посредством сложного передаточного механизма водяное колесо приводило в движение пильные рамы, а так же подъём и подачу брёвен. В самом конце 1757 г. начальство приняло решение отправить капитана Ширмана и унтер- шихтмейстера Ползунова с караваном драгоценных металлов в Петербург. Для Ползунова эта командировка имела особое значение. Ему и Ширману поручили передать в Кабинет её величества отчёт о работе рудников и заводов с приложением чертежей, а также донесение Канцелярии по вопросу о производстве Ползунова в шихтмейстеры. Ширман, Ползунов и сопровождающие их конвойные - 11 солдат с капралом - везли в Петербург весьма ценный груз: 3,6 тонны бликового серебра и 24 килограмма золота.
Обоз выехал из Барнаула 1 января 1758 г. и почти без остановок двигался по зимнему пути в Каинский острог и Томск, а дальше на запад через Тобольск, Пермь и Вятку, на юг до Нижнего Новгорода, затем снова к западу - в Москву, а оттуда в Петербург. 5000 км обоз преодолел более чем за два месяца. О пребывании Ползунова в столице с февраля по июнь 1758 г. нет никаких документальных данных. Бесспорно, однако, что любознательному алтайскому мастеру было что посмотреть и изучать в столице. После сдачи драгоценных металлов Ширман с десятью солдатами выехал обратно на Алтай. Ползунов же задержался в Петербурге «для исходатайства по силе данной ему инструкции… денег и для покупки порученных ему припасов».
Для охраны при нём остался один солдат и капрал. В середине июня Ползунов отправился на Алтай. На обратном пути произошло событие, сыгравшее немаловажную роль в личной жизни Ползунова. В Москве он познакомился с 22-летней вдовой Пелагеей Ивановной Поваляевой. Муж её, солдат Псковского пехотного полка, погиб в походе против пруссаков. В Барнаул Иван Ползунов вернулся с ней. Однако оформить брак с Пелагеей Ивановной он не мог. Для заключения брака требовалось разрешение Барнаульского духовенства, а потом - заводской Канцелярии, потому что «всякого чина людям заводского ведомства» не разрешалось жениться без «позволительных билетов от команд своих».
Поскольку документов, удостоверяющих, что муж Пелагеи «быв в походе под неприятелем прусской акции, умре», у них не было, Ползунов и его жена вынуждены были в течение трёх лет скрывать свой брак. Пелагея жила у Ползунова в Барнауле и на пристанях, куда его командировали, под видом прислуги. Вскоре Пелагея стала матерью, потом родился второй, опять-таки внебрачный, ребёнок. В это время Ползунов жил на Кабановской пристани, куда был направлен принимать и записывать руду, рассчитываться с возчиками и т. п. Это отдалило Ползунова с его женой от внимания как соседей, так и барнаульской Канцелярии. Они поселились на пристани, в одном из утлых жилищ, которые были заведены на пристанях для приезжих чиновников Канцелярии. 31 марта 1759 г. пришло долгожданное сообщение о том, что Ползунову указом Кабинета её величества «велено шихтмейстером при здешних заводах и горных работах быть». Он получил право носить мундир и шпагу, а также иметь денщика. Ползунов перешёл из людей «подлого происхождения» в «благородное сословие».
К нему теперь стали обращаться в официальных письмах: «“Благородный и почтенный господин шихтмейстер». Всё это имело для Ползунова очень большое моральное значение. А в августе 1761 г. произошло ещё одно радостное событие. Ползунову удалось выхлопотать для Пелагеи Ивановны «вечную память» и разрешение на законный брак. Неизвестно, когда Ползунову впервые пришла идея создать «огненный» (пароатмосферный) двигатель, способный заменить водяные колеса для различных производственных целей. В апреле 1763 г. Ползунов подал начальнику Колывано-Воскресенских заводов генерал-майору А. И. Порошину докладную записку с предложением о постройке «огнедействующей машины» для заводских нужд. Это был детально разработанный проект универсального парового двигателя мощностью около двух лошадиных сил. Проект содержал чертёж и пояснительный текст, описывающий устройство и работу предлагаемой машины. В описании «огнедействующей машины» имеются разделы: «О членах машины», «О теплоте», «О составах», «О вычитании силы» и «О сложении машины». В них даются сведения о воде, о воздухе, об атмосферном давлении, о парах, о процессе парообразования, теоретические соображения о теплоте (при этом Ползунов нигде не применяет распространенных в то время понятий «теплород» или «теплотворная материя»; скорее всего, он склонялся к молекулярной теории теплоты). В пояснении устройства машины указываются материалы, из которых должны изготовляться её детали и технологические процессы (литьё, полировка, пайка). В разделе «О вычитании силы» Ползунов даёт расчёт машины, определяет необходимое соотношение между усилиями, действующими на поршни, и усилиями, которые требуются на рукоятках мехов, приводимых в движение машиной; при этом он учитывал и потери в самой машине. Изобретатель пришёл к выводу, что потери на трение будут превзойдены.
В разделе «О сложении машины» определяется количество металла, требующегося для создания машины. При этом ставится цель реализовать проект минимальными затратами. В докладной записке шихтмейстер Ползунов также делится своими грандиозными планами, затрагивающими «всё наше государство», имеющими целью «облегчить труд по нас грядущим». И начинает изобретатель с указания на то, какие огромные производственные расходы, которые не только на Алтае, но и «во всем нашем государстве» наблюдаются в горном деле. Поскольку «движимым основанием» заводов являются сейчас водяные колёса, то «почти все заводы на реках построены». Это заставляет издалека возить на заводы руду и топливо, производить огромные расходы «возчикам в уплату». Необходимо, считает Ползунов, устранить зависимость заводов от наличия водных источников. Для этого нужно заменить водяные двигатели «огненными» машинами, способными не только обслуживать воздуходувные механизмы, но и вообще «по воле нашей, что будет потребно исправлять». Для этого-то и должна быть создана машина нового типа.
В то время на всех предприятиях использовался исключительно ручной труд. Лишь в отдельных случаях для вспомогательных, особенно трудоёмких работ применялись громоздкие машины, основная часть деталей которых была из дерева и лишь некоторые из металла. Немногие нехитрые механизмы были буквально срублены топором, подобно тому, как «рубят избу», и основными строителями машин того времени были «плотинные» мастера и подчинённые им плотники. Наиболее распространёнными машинами были воздуходувные меха для металлургических печей и молоты для ковки металлов. Наиболее совершенным двигателем было водяное колесо, основным орудием при изготовлении которого опять-таки служил топор. В докладной записке Ползунова упоминается применение «огненных» машин при воздуходувных мехах, поскольку эти устройства были на заводах распространены больше всего, а об остальных видах применения новых двигателей он говорил в общей форме: «что будет потребно исправлять», то есть выполнять работу. Трезво оценивая трудности осуществления совершенно нового в России дела, Ползунов предлагал вначале построить в порядке эксперимента одну небольшую машину разработанной им конструкции для обслуживания воздуходувной установки (состоявшей из двух мехов) и одной плавильной печи. Установка, согласно первому проекту Ползунова, включала: котёл - в общем той же конструкции, которая применялась в ньюкоменовских машинах; пароатмосферную машину, состоявшую из двух цилиндров с поочередным движением в них поршней («эмволов») в противоположных направлениях, снабжённую парораспределительной и водораспределительной системами; резервуары, насосы и трубы для снабжения установки водой; передаточный механизм в виде системы шкивов с цепями, приводящий в движение воздуходувные мехи.
Без долгой проволочки проект Ползунова был рассмотрен Канцелярией Колывано-Воскресенских заводов и отослан в Петербург, в собственный её императорского величества Кабинет, с сопроводительным письмом. Канцелярия похвальное намерение шихтмейстера Ползунова одобрила. Но Канцелярия опасалась, что «данный прожект осуществить не удастся, за неимением настоящего механика, который бы составление машинных членов знал или её действительно строил. А хотя бы и сыскался знающий математику и механику, то искусных мастеров для таких работ нету. Впрочем, ежели он, Ползунов, добровольно тот труд и неотступное руководство на себя примет, чтобы через то избежать многих переделок и казне убытков, и хотя бы, на первый случай, в небольшой форме машину сделает и в действие приведёт, то Канцелярия за то его рачение перемену чину и денежное награждение от высочайшего Кабинета испросить постарается. А если по не искусству мастеровых людей случатся какие ошибки и переделки, то Канцелярия убытки взыскивать с него, Ползунова, не будет и от наветов защитит. И ежели даже, по помянутым причинам, совсем бы оное предприятие было неудачно и убытку произошло до тысячи рублёв, то оное, по приносимым от здешних заводов доходам, за ничто почесть можно». Докладная записка Ползунова с проектом и расчётами двигателя была направлена в Берг-коллегию, откуда спустя некоторое время пришло заключение президента Берг-коллегии И. А. Шлаттера. Шлаттер отметил, что новую машину Ползунова «за новое изобретение почесть должно». Но Шлаттер совершенно не понял новизны конструкции Ползунова, её отличия от прежних силовых установок, применявшихся для подачи воздуха в плавильные печи и представлявшими собой соединение парового насоса с водяным колесом. Именно эти установки и рекомендовал И. А. Шлаттер в своём заключении.
Ползунов полностью отверг рекомендацию президента Берг-коллегии и стал действовать соответственно своей основной идее. Но теперь он решил строить машину не по первоначальному, а по новому (второму) проекту, который предусматривал значительное увеличение и размеров и мощности машины и введение существенных конструктивных изменений. Новая машина предназначалась для снабжения воздухом целой группы печей и должна была обладать мощностью 30 лошадиных сил. Такой мощности не имела тогда ни одна паровая установка в мире. Изобретатель разработал не только проект двигателя, но и проект всей системы воздуходувной установки применительно к условиям своего завода. Ползунов предусматривал централизованное снабжение воздухом всех печей завода огромными мехами, приводимыми в действие «огненной машиной».
От центральных мехов воздух по трубам направлялся к каждой из плавильных печей. В проекте машины Ползунова теперь предусматривалось её автоматическое регулирование, создание для сохранения постоянного уровня воды в котле регулятора прямого действия. Для равномерности дутья был сконструирован «воздушный ларь», то есть аккумулятор дутья. В январе 1764 г. канцелярия Колывано-Воскресенских заводов издала постановление о реализации на Барнаульском заводе проекта Ползунова. Создание машины была связано с огромными трудностями. Ползунов начал свои работы без грамотных помощников и квалифицированных рабочих. Ему дали лишь четырёх учеников и двух отставных мастеров. Необходимых инструментов не было, и всё приходилось делать самому. К 20 мая 1765 г. уже было изготовлено 110 частей машины, не считая парового котла. Изобретатель должен был лично следить за всем, поскольку его помощники были неопытны. Ему приходилось учить их литью меди и свинца, раскрою котельных листов, сверлению, обточке, обрубке, полировке металла. Многое Ползунов делал собственными руками. Для машины был построен «машинный дом» - глухое, двадцатиметровой высоты деревянное здание.
К декабрю 1765 г. сооружение двигателя было почти закончено. Последние месяцы были особенно тяжёлыми: непрестанный, изнурительный труд без отдыха, постоянное волнение.. В ноябре у Ползунова горлом пошла кровь Но всё-таки машина была собрана! Все её части подогнали друг к другу - можно начинать испытания. В высокой части дома будут двигаться поршни, качаться балансиры, низкая часть предназначена для воздуходувных мехов. Мехи пока делать не стали, как и плавильные печи, для избежания лишнего расходу - на случай, ежели машина в движение не придёт. А если проба будет удачной - мехи сделать недолго. Но если в первом проекте, отосланном в Берг-коллегию, машина Ползунова была универсальной - вращала вал, то уже практически построенная по второму проекту, вдесятеро более мощная и предназначенная для дутья (для нагнетания мехами воздуха в плавильные печи), уже не являлась машиной универсальной. В построенной машине были простейшие балансиры: вверх - вниз, вверх - вниз… Накануне решающего дня испытаний под котлом развели огонь. На следующий день Ползунов собственноручно повернул кран, пустив пар в цилиндры, и дрогнув, пришли в движение поршни и балансиры, закачались на цепях и стали мерно двигаться тяжёлые брёвна, навешанные вместо непостроенных воздуходувных мехов. Машина работала! Ползунов настаивает, чтобы как можно скорее построили воздуходувные меха. А также просит средства и материалы, чтобы построить новый котел из более толстых листов, поскольку построенный котёл рассчитан только на пробный пуск машины, но не на постоянную работу. Изобретатель пытается устранить обнаруженные в ходе испытаний недоделки и дефекты - в первую очередь нужны новые уплотнители поршней в цилиндрах. Но с каждым днём силы Ползунова убывали, у него открылась скоротечная чахотка. Он всё же пытается работать, но всё чаще у него горлом идет кровь. 27 мая 1766 г. Ивана Ивановича Ползунова не стало. Незадолго до смерти он написал донесение в Петербург о том, что двигатель готов, и просил дальнейшие работы над машиной возложить на своих учеников Д. Левзина и И. Черницына.
Через неделю после смерти Ползунова начались новые испытания машины и устранение недоделок: неточной обработки цилиндров, раковин и неровностей, а также уже построенных воздушных мехов. В журнале испытаний машины Ползунова за 1766 г. можно прочесть: «Мая 23-го пополудни в 2-м часу вода из систерна в верхний ларь поднята была… и машина начала действовать, мехи движение имели нарочитое, из прикреплённого к меховым трубам, или соплам ларя во все двенадцать трубок воздух идет довольный, и примечено, что того воздуха на 10 или все 12 печей будет… (Для лучшей апробации машины решено было построить три плавильные печи и сделать пробные рудные проплавки.) Августа 4-го. По построении плавиленной фабрики… поутру в 7-м часу машина пущена в действие, которое продолжалось по полудни до 2-го часа, а наконец, не знамо от чего, вдруг у левого цилиндра эмвол на низу остановился… Августа 7-го. По исправлении регулятора оная машина до полудни в 6-м часу, а плавильные печи после полудни во 2-м часу пущены в действо благополучно…» Но 10 ноября 1766 г. произошла течь котла, прогоревшего из-за недосмотра (обвалился в печи защитный свод). Казалось, следовало бы исправить котёл или сделать новый, как и просил при жизни Ползунов, затем пустить машину.
Но этого не произошло. Однако, как доносила Канцелярия, «через устроение оной машины не токмо расходы все возвратились, но и прибыли немало осталось…» Летом 1778 г. новый начальник Колывано-Воскресенских заводов Ирман написал её величеству: «…а как ныне та машина уже более десяти годов состоит без всякого действия праздно… строение весьма обветшало, опасно, чтоб совсем не развалилось и тем собранные в нём цилиндры, трубы и прочие многочисленные члены, особливо годные к будущему заводскому действию, не повредило, и через то чтоб не последовало казённого убытка…» Через год пришёл ответ: «Огненную махину, по прописанным причинам, разобрать, находящуюся при оной фабрику разломать и лес употребить, на что годен, члены же хранить на будущую иногда впредь надобность…» Несмотря на непродолжительный срок работы, ползуновская «огненная машина» - это первая паровая русская машина непрерывного действия, благодаря чему имя Ивана Ивановича Ползунова навсегда останется в истории мировой техники.
- 7596Первая в России двухцилиндровая вакуумная паровая машина была спроектирована механиком И.И. Ползуновым в 1763 году и построена в 1764 году в Барнауле. Джеймс Ватт, который был членом комиссии по приему изобретения Ползунова, в апреле 1784 года в Лондоне получает патент на паровую машину и считается ее изобретателем!
Ползунов Иван Иванович - механик, устроивший первую в России паровую машину; сын солдата Екатеринбургских горных рот, он десяти лет от роду поступил в Екатеринбургскую арифметическую школу, где кончил курс со званием механического ученика. В числе нескольких молодых людей, Ползунова отправили в Барнаул на казенные горные заводы, где в 1763 году он состоял шихтмейстером. Занимаясь постройкой употребляемых при плавильных заводах и рудниках машин с водяными двигателями, Ползунов обратил внимание на затруднительность устройства таких машин в местностях, удаленных от рек, и остановился на мысли применить, в качестве двигателя, пар. Есть некоторые данные, заставляющие предполагать, что мысль эта появилась у него не самостоятельно, а под влиянием книги Шлаттера: "Обстоятельное наставление рудному делу" (СПб. 1760), в десятой главе коей напечатано первое на русском языке описание паровой машины, а именно машины Ньюкомена. Ползунов энергично взялся за осуществление своей идеи, стал изучать силу и свойства водяного пара, составлял чертежи, делал модели. Убедившись, после продолжительных изысканий и опытов, в возможности заменить движущую силу воды силой пара и доказать это на моделях, Ползунов в апреле 1763 г. обратился к начальнику Колывано-Воскресенских заводов, генерал-майору А. И. Порошину, с письмом, в котором, изложив мотивы, побудившие его к отысканию новой силы, испрашивал средства на постройку изобретенной им "огненной машины".
О проекте Ползунова донесено было Кабинету Ее Величества с ходатайством об отпуске нужной на постройку машины суммы. По докладу Кабинета, последовал указ Екатерины II, коим она, "для вящего поощрения", пожаловала Ползунова в механикусы с жалованьем и чином инженерного капитан-поручика, повелела выдать в вознаграждение 400 р. и указала, "буде он при заводах не надобен, прислать его в Петербург, при серебре" года на два - на три в Академию Наук, для пополнения образования. Но начальство не отпустило Ползунова и просило посылку его в Академию Наук на некоторое время отменить, "ибо в нем здесь, для приведения той, парами действуемой машины практикой состоять крайняя надобность". Ввиду этого Ползунову приходилось остаться в Сибири до окончания дела. До тех же пор была отложена и выдача вышеупомянутых 400 рублей. Ему были отпущены, по представленной им смете, необходимые суммы и материалы, и он получил возможность приступить к постройке. 20-го мая 1765 г. Ползунов уже доносил, что подготовительные работы окончены, и что машина будет приведена в действие в октябре того же года. Но к этому сроку машина не была готова.
Масса непредвиденных затруднений и неопытность рабочих замедлили ход работы. К тому же многих материалов, необходимых для постройки машины, нельзя было достать в Сибири. Приходилось выписывать их из Екатеринбурга и ожидать присылки в течение нескольких месяцев. В декабре 1765 г. Ползунов окончил машину, израсходовав на нее 7435 р. 51 коп. Однако, ему не удалось увидеть свое изобретение в деле. Проба машины была назначена в Барнауле на 20-ое мая 1766 г., а 16-го мая того же года Ползунов уже скончался "от жестокого гортанного кровотечения". Машина Ползунова, под руководством его учеников Левзина и Черницина, в течение двух месяцев расплавила в Барнауле 9335 п. змеиногорских руд, но вскоре действие ее в Барнауле было прекращено "за ненадобностью", и нет сведений, была ли она применена на не обладавших вододействующими двигателями Змеиногорском заводе и Семеновском руднике, куда она первоначально предназначалась самим изобретателем и его начальством, В 1780 г. "построенная Ползуновым, действуемая парами машина и строение разломаны".
В Барнаульском горном музее имеется модель машины Ползунова. За Ползуновым нельзя признать, как то делают некоторые, чести изобретения первой паровой машины. Тем не менее машина Ползунова, действительно, была первая, построенная в России, а не выписанная из-за границы, паровая машина; применение же в 1765 г. паровой машины не для подъема воды, а для другой промышленной цели, следует считать самостоятельным изобретением, так как и в Англии первое применение паровой машины для нагнетания воздуха сделано лишь в 1765 г.