Изобретатель двухцилиндрового парового двигателя создатель первой в россии паровой машины

Содержание

Ползунов, Иван Иванович

Ива́н Ива́нович Ползуно́в (14 марта 1728, Екатеринбург — 27 мая 1766, Барнаул) — русский изобретатель, создатель первой в России паровой машины и первого в мире двухцилиндрового парового двигателя.

Содержание

Детство и юность

Переезд в Барнаул и начало карьеры

В ноябре 1753 года Ползунов получает очередные назначения — сперва смотрителем за работой плавильщиков, а потом командирование на Змеиногорский рудник. Здесь он принимает участие в постройке новой лесопилки близ плотины. Эта пильная мельница стала первым серьёзным заводским сооружением, возведённым под руководством Ползунова. Она представляла собой следующий механизм: от вращающегося водяного колеса осуществлялась передача двум лесопильным рамам, на которых перемещались брёвна. Механизм передачи представлял сложный комплекс движущихся деталей, в состав которого входили: кулачковая передача, зубчатая передача, валы, кривошипы, шатуны, храповые колёса и канатные вороты.

Поездка в Петербург

Потратив 64 дня на дорогу, и посетив проездом родной Екатеринбург, Иван благополучно прибыл вместе с грузом в Санкт-Петербург. После этого он провёл ещё 3 месяца в Москве, занимаясь приобретением необходимых товаров — полотна, бумаги, тканей, книг, упряжи для лошадей, мелкой утвари и т. д.

Повышение по службе

В 1759 году Иван Ползунов получил первый обер-офицерский чин. Изучал книги по металлургии и минералогии. В 1763 разработал «огненный» (паровой) двигатель и произведён в «механикусы» с чином и жалованием инженерного капитан-поручика.

Паровая машина

Проект парового двигателя мощностью 1,8 л.с. Ползунов разработал в 1763 году.

Это был первый в мире двухцилиндровый двигатель с работой цилиндров на один общий вал, что впервые в мире позволило ему работать без какого-либо использования гидравлической энергии, то есть в том числе на совершенно сухом месте, что было огромным шагом вперед по сравнению с существовавшими тогда паровыми машинами, не способными обходиться без вспомогательного гидравлического привода.

Проект был послан Екатерине II, и она наградила его 400 рублями и повысила в чине на две ступени (до капитан-поручика). Президент Берг-коллегии А.И.Шлаттер при этом оценил проект словами: «за новое изобретение почесть должно», однако, очевидно, недостаточно вник в его суть, т.к. предложил объединить новый двигатель с водяными колесами в соответствии с британским опытом.

В 1764—1766 гг. сконструировал новый паровой двигатель для привода дутья плавильных печей. Двигатель имел рекордную для своего времени мощность 32 л.с., и впервые позволил отказаться от водяных колес в реальном заводском производстве.

Новизну установки и её достоинства оценил Э. Г. Лаксман, посетивший в 1765 году Барнаул. Он писал, что Ползунов — «муж, делающий честь своему отечеству. Он строит теперь огненную машину, совсем отличную от венгерской и английской».

Ползунов умер от чахотки за неделю до пробного пуска машины, по всей видимости напряжение работы сыграло в этом свою роль.

Модель этой машины была взята в Кунсткамеру, сама же машина была испытана учениками Ползунова, окупила себя и успела даже принести прибыль. Однако после поломки после трех месяцев работы была разобрана и заменена на обычный гидравлический привод.

Действующая модель машины Ползунова хранится в музее Барнаула.

Источник

История паровой машины Ползунова

Имя русского «механикуса» Ивана Ивановича Ползунова золотыми буквами вписано в летопись мировой теплотехники. За двадцать лет до Уатта он построил первую в мире паровую машину, которая предназначалась для приведения в действие заводских установок.

Однако, несмотря на крупнейшие заслуги Ползунова как одного из пионеров энергетики, его жизнь и труды до недавнего времени оставались малоизвестными. Он разделил участь многих других народных талантов, которые в царской России не встречали ни необходимой поддержки, ни должного внимания. Пренебрежение к делам Ползунова продолжалось и после его смерти. Личный архив Ползунова бесследно исчез. Сотни других ценных документов, касающихся различных моментов деятельности изобретателя, были распылены по многочисленным ведомственным архивам и обречены на уничтожение.

Только в советское время, когда все исторические материалы, в том числе и архивные, стали достоянием народа, оказалось возможным предпринять широкий розыск документальных материалов о первом русском теплотехнике.

За это высоко патриотическое дело взялся советский ученый, профессор В. В. Данилевский. В течение семи лет он исследовал старые архивы в Москве, Ленинграде, Свердловске, Барнауле, объездив места, где жил и работал великий изобретатель. Профессору В. В. Данилевскому удалось обнаружить около 450 различных документов о Ползунове. Эти материалы впервые дали возможность воссоздать достоверную картину жизни и деятельности творца первой заводской «парами действуемой» машины.

«Солдатский сын», как сказано в документах. Иван Ползунов родился в 1728 году. Десяти лет он окончил словесную школу, а затем стал учиться в арифметической школе в Екатеринбурге (ныне город Свердловск). Обе школы находились в ведении Обер-бергамта — управления казенными заводами Сибири и готовили главным образом «мастеровых людей».

Материальные условия существования Ползунова во время ученья напоминают те, в которых находился его гениальный соотечественник Михайло Ломоносов. Ученикам заводских школ полагалось жалованье, составлявшее около копейки в день.

Однако и эти нищенские средства к жизни Ползунов получал не всегда. При переводе из словесной школы в арифметическую ему, как и некоторым другим ученикам, вследствие какой-то канцелярской путаницы в течение нескольких месяцев не выплачивали жалованья. Но молодой Ползунов не бросил школы. С ранних лет у юноши возникла и все более развивалась неутолимая жажда знаний.

В арифметической школе проходили арифметику, геометрию, тригонометрию, чертежи и «рисование ручное». В части воспитания главное внимание уделялось тому, чтобы ученики исправно ходили в церковь, а также умели «кланятца искусно» и знали прочие правила «честного обхождения».

Юноша Ползунов проявил большие способности в науках, и его еще до окончания арифметической школы перевели в «механические ученики». Снова из-за оплошности канцеляристов он на несколько месяцев лишается жалованья.

Ползунов работает учеником у механика Никиты Бахарева. В обязанности последнего входили постройка и наблюдение за действием водоподъемных машин на рудниках, пильных мельниц и «протчих надлежащих заводских и фабричных архитектур». Здесь Ползунов получает первое знакомство с заводскими машинами того времени.

В 1748 году Ползунов с группой других уральских специалистов направляется на Колывано-Воскресенские заводы на Алтае. Эти заводы, составлявшие личную собственность русских царей, выплавляли ребро.

Ползунов зачисляется на работу на Барнаульский завод. И здесь он выделяется своими способностями и техническими знаниями. Он принимает участие в составлении чертежей и проектов реконструкции Барнаульского завода. Однако будущий изобретатель паровой машины продолжает бедствовать. Уже произведенный в чин унтер-шихтмейстера, он вместе с матерью вынужден жить на скудное жалованье мелкослужащего, составлявшее три рубля в месяц.

Ползунов неукротимо стремится к знаниям. Свободные от работы часы он уделяет чтению книг по физике, горному делу и металлургии. Он работает над книгами усидчиво, делая «экстракты» — конспекты и выписки прочитанного материала. Ползунов старается досконально изучить тогдашнюю горнозаводскую технику. С этой целью он подает прошение, в котором просит допустить его «на несколько времени на плавильную фабрику работать по порядку, переменяя из одного в дpyгoе искусство своими руками, как протчие, при том определенные работники употребляемы бывают». Он добивается своего и некоторое время изучает на практике горнозаводское и пробирное дело, продолжая одновременно выполнять свои текущие обязанности. Так он сочетает теоретическую учебу с практической.

Но Ползунова постоянно отрывают от любимого дела. На добросовестного работника, выполняющего все поручения аккуратно и обстоятельно, наваливают уйму хозяйственных дел. Его посылают освидетельствовать наличие запасов руд и припасов на отдаленных пристанях, поручают организацию сплава руды на судах по рекам, наблюдение за углежжением и т. д. Ползунов разъезжает из края в край по огромной горнозаводской территории Алтая. Но и эти поездки не пропадают для него даром: Ползунов знакомится с новыми производствами, проявляет разносторонние технические дарования. Он проектирует различные сооружения на рудниках, строит пильные мельницы, изучает руды, занимается метеорологией.

В 1758 году Ползунов попадает даже на короткое время в Петербург, куда его послали с обозом золота и серебра, выплавленного на алтайских заводах.

Возвратившись из очередной поездки, Ползунов садится за книги, штудирует современные ему научные труды, сам ставит физические опыты. В результате многих лет разносторонней технической деятельности Ползунов приходит к своей идее огнедействующей машины.

Основным источником механической энергии для больших заводских установок во времена Ползунова была вода. Она приводила в действие деревянные колеса пильных мельниц, качала воздуходувные мехи плавильных печей, заставляла подниматься вододействующие молоты. Поэтому заводы строились большей частью на реках, которые перегораживались огромными плотинами. Стоимость сооружения такой плотины зачастую вдвое превышала издержки на самый завод. Кроме того, рудное месторождение нередко оказывалось в стороне от завода, и руду приходилось подвозить на подводах или иным путем. Трудно было найти такое место, где были бы и пригодная река, и богатые залежи руды, и лес для топлива.

Чтобы освободить заводы от привязанности к воде и удешевить производство, Ползунов предложил заменить «водяное руководство» огнедействующими машинами.

Это была очень смелая идея. В то время паровая энергетика делала только самые первые, робкие шаги. За границей существовали пароатмосферные машины типа Ньюкомена, но они служили лишь для подъема воды. Эти машины действовали рывками, чередуя рабочие и холостые ходы, и их не удавалось поэтому спарить ни с чем другим, кроме как с водоподъемным насосом. В России даже такие машины тогда не строились. Заводской же огнедействующей машины для привода различных механических агрегатов, о которой мечтал Ползунов, не было нигде в мире.

Но Ползунов не был просто мечтателем. Это был зрелый мыслитель, облекший свою идею в тщательно разработанную конструктивную форму.

В 1763 году Ползунов представил начальнику Колыванских заводов описание и чертеж опытной огнедействующей машины собственной оригинальной конструкции. Эту первую машину, которая должна была послужить образцом для других, автор проекта предназначал для приведения в действие воздуходувных мехов плавильных печей.

В своем проекте Ползунов дал физическое обоснование работы огнедействующей машины.

«За главные в машине члены следственно почесть воздух, воду и пар, которые в беспрерывном действии машину содержать должны», писал он.

Весь агрегат, задуманный Ползуновым, состоял из медного котла, соединенного трубопроводами с двумя цилиндрами пароатмосферной машины. В цилиндрах поочередно двигались поршни. Один из ходов поршни делали под действием пара, а в противоположном направлении — под давлением атмосферного воздуха. Это и был рабочий ход поршня. Движение поршней с помощью штоков и цепей передавалось большому шкиву, который вращался поочередно то по часовой стрелке, то в обратном направлении.

В отличие от машин типа Ньюкомена, действовавших рывками, машина Ползунова работала практически непрерывно. А возвратно-вращательные движения шкива давали возможность удобно качать воздуходувные мехи.

К проекту машины был приложен и ее расчет. Он тоже представлял собой оригинальный труд конструктора. Мерилом работы тогдашних водоподъемных машин служило количество поднятой воды. Машина же Ползунова предназначалась для приведения в действие заводской установки, и учесть ее работу было гораздо труднее. Но талантливый механик и математик справился и с этой задачей. В основу расчета своей машины Ползунов положил давление атмосферы на поршень. В современных нам единицах ее мощность должка была составлять примерно 2,63 лошадиной силы.

Эту сравнительно небольшую машину Ползунов предполагал построить в качестве экспериментальной, с тем чтобы, проверив на ней все расчеты и уточнив конструкцию, можно было приступить к сооружению более мощных машин «для всеобщего применения».

О проекте Ползунова сообщили в Петербург. Оттуда последовало распоряжение о том, чтобы произвести автора проекта в «мехаиикусы» и выдать ему в награждение «400 рублев». О возможностях же всеобщего применения огнедействующих машин на заводах России, как предлагал Ползунов, в решении Петербурга ничего не говорилось. Не было даже указания о том, чтобы приступить к строительству опытного образца ползуновской машины.

Машину все же начали строить. Ползунов сумел доказать колыванскому горному начальству выгоды и преимущества огнедействующей машины по сравнению с «водяным руководством».

Начальство изыскивало всяческие способы к увеличению выплавки серебра и поэтому отнеслось положительно к проекту Ползунова.

Пока велась переписка с Петербургом, изобретатель составил второй проект. На этот раз речь шла уже не об опытной, а о большой производственной установке. Начальство Ползунова не было заинтересовано в экспериментах, хотя бы и огромной научной важности, и требовало, чтобы изобретатель скорее дал такую машину, которая могла бы обслуживать сразу несколько плавильных печей.

К сооружению такой машины и приступил Ползунов. В те времена механизмы, применяемые на заводах, строились почти целиком из дерева. Свою огнедействующую машину Ползунов с самого начала решил делать из металла.

Это была исключительно трудная задача. Металлических частей к машинам строить не умели. В помощь конструктору были даны двое мастеровых, «оное мастерство не знающие, но только одну склонность к тому имеющие», и в качестве подсобных рабочих «простые мужики». Все остальное возлагалось на самого Ползунова. Таким образом, первому русскому теплотехнику пришлось стать и одним из пионеров мирового машиностроения.

Немало труда вложил Ползунов в создание оборудования для изготовления машины. Многочисленные ее части отливались и затем обтачивались на сконструированной им же токарной установке. К 20 мая 1765 года уже было готово сто десять частей машины, не считая котла с его арматурой. Отдельные части весили до 170 пудов.

В декабре «парами действуемая» машина была готова. Во всех ее звеньях Ползунов стремился добиться того, чтобы они «сами себя в движении без помощи рук содержали», то есть действовали автоматически. Установка была снабжена прибором для автоматического питания котла — оригинальным изобретением Ползунова, не имевшим никакого подобия в тогдашней технике. Ползунов впервые в мире сконструировал и парораспределение для двухцилиндровой машины, к тому же более простое и точное, чем все ранее известные системы для одноцилиндровых машин.

С нетерпением ожидал изобретатель пробного пуска машины. Однако ни печи, ни даже мехи, для которых предназначалась машина, не были еще готовы. Конструктору пришлось производить проверочные испытания машины «с навешиванием бревен вместо меховой тягости».

Изобретателю не довелось дожить до пуска машины в эксплуатацию. Невероятное напряжение, с которым он работал над постройкой машины, подорвало его силы. Ползунов вкладывал в свое детище не только все свои силы, но даже и часть личного заработка. Назначенную ему награду в 400 рублей он получил только за несколько дней до смерти. И то это было сделано лишь после напоминания умирающего изобретателя.

16 моя 1766 года Ползунова не стало.

7 августа машина была пущена а эксплуатацию. Она снабжала дутьем три печи, но, по официальному донесению, «еще от того оставалось излишнего духу на шесть плавильных печей или более».

Машина находилась в эксплоатации с остановками до 10 ноября. Общая продолжительность ее работы составила около 43 суток. За это время в печах, обслуживаемых машиной, было выплавлено свыше 9 тысяч пудов руды. Последний раз машина действовала беспрерывно 17 суток.

10 ноября произошла течь в котле. Этот котел предназначался Ползуновым только «к первоначальной пробе» и в дальнейшем при практическом использовании машины должен был быть заменен другим, более прочной конструкции.

Но после смерти изобретателя некому было осуществлять его замыслы.

Вполне исправная машина с прохудившимся котлом простояла без действия 14 лет, после чего ее сломали.

В 1825 году, по инициативе первого русского строителя чугунных дорог П. К- Фролова, бывшего в то время начальником алтайских заводов, была изготовлена модель огнедействующей машины Ползунова по чертежам его первого проекта. Эта модель хранится в Барнаульском музее.

Многочисленные неизвестные прежде исследователям материалы о творце первой заводской паровой машины, собранные и изученные профессором В. В. Данилевским, легли в основу написанной им и изданной Академией наук СССР книги: «И. И. Ползунов. Труды и жизнь первого русского теплотехника». Книга увлекательно повествует о талантливом солдатском сыне, пламенном патриоте своей родины, который неустанными трудами стремился, по его собственному выражению, «облегчить путь по нас грядущим».

Автор, рисуя историческую обстановку феодально-крепостнической России XVIII века, в которой жил изобретатель, убедительно показывает, что «по складу ума, по стремлениям и делам великий русский революционер в области техники И. И. Ползунов созвучен нашей социалистической эпохе».

Работа профессора В, В. Данилевского является ценным вкладом в историю техники и науки. Ярко написанная и любовно оформленная книга дает много познавательного материала пытливому и любознательному читателю.

Источник

Люди города: изобретатель первого в мире двухцилиндрового парового двигателя Иван Ползунов

Иван Иванович Ползунов родился 14 марта 1728 года в Екатеринбурге в семье солдата государственных строительных работ, выходца из крестьян Туринского уезда Тобольской губернии Ивана Алексеевича Ползунова и его жены Дарьи Абрамовны. В 1738-1742 годах Иван обучался арифметике и словесности в Горнозаводской школе при Екатеринбургском металлургическом заводе, после чего был определен учеником к главному механику уральских заводов Бахареву. У него Ползунов прошел полный цикл ученических работ: механику, расчеты, чертежи, знакомство с работой заводских машин и металлургическим производством.

В 1747 году главный командир Колывано-Воскресенских заводов Андреас Беэр, направлявшийся на место своей новой службы в Барнаул, остановился проездом в Екатеринбурге. Пользуясь предоставленным ему правом, он отобрал для царских заводов большую группу горных специалистов, в число которых и вошел 18-летний Иван Ползунов.

26 июня 1750 года Ползунов получил задание проверить, правильно ли выбрано место для пристани на реке Чарыш, а также измерить и описать дорогу до Змеиногорского рудника. Иван осмотрел место для пристани, а затем прошел с мерной цепью до самого рудника, отмерив 85 верст 400 сажен, всю трассу обозначил кольями, указал места для ночевки обозов с рудой. Длина будущей дороги оказалась в два раза короче действующей рудовозной. После этого задания Иван Ползунов отправился на Красноярскую пристань, где вплоть до 1751 года занимался строительством рудного сарая, караульной избы, приемкой и отправкой руды по Чарышу и Оби на Барнаульский завод.

В январе 1758 года унтершихтмейстеру Ползунову, как одному из самых способных служащих при Барнаульском заводе, доверили сопровождение каравана с драгоценными металлами в Санкт-Петербург. Груз из 3400 килограммов серебра и 24 килограммов золота полагалось сдать на Монетный двор лично его директору Ивану Шлаттеру. Также Ивану Ползунову был вручен для передачи в Кабинет пакет с документами и большая сумма денег для закупки товаров, нужных заводу.

Потратив 64 дня на дорогу и посетив проездом родной Екатеринбург, Иван благополучно прибыл вместе с грузом в Санкт-Петербург. После этого он провел еще три месяца в Москве, занимаясь приобретением необходимых товаров: полотна, бумаги, тканей, книг, упряжи для лошадей, мелкой утвари.

В 1759 году Иван Ползунов получил первый обер-офицерский чин. Изучал книги по металлургии и минералогии. В 1763 году он разработал «огненный» (паровой) двигатель и был произведен в «механикусы» с чином и жалованием инженерного капитана-поручика.

Проект парового двигателя мощностью 1,8 лошадиных сил Ползунов разработал в 1763 году. Это был первый в мире двухцилиндровый двигатель с работой цилиндров на один общий вал, что позволило ему работать без какого-либо использования гидравлической энергии, то есть в том числе на совершенно сухом месте, что было огромным шагом вперед по сравнению с существовавшими тогда паровыми машинами, не способными обходиться без вспомогательного гидравлического привода.

Проект был послан Екатерине II, и она наградила Ползунова 400 рублями и повысила в чине на две ступени до капитана-поручика. Президент Берг-коллегии Иван Шлаттер при этом оценил проект словами: «За новое изобретение почесть должно», однако, очевидно, недостаточно вник в его суть, так как предложил объединить новый двигатель с водяными колесами в соответствии с британским опытом.

В 1764-1766 годах Ползунов сконструировал новый паровой двигатель для привода дутья плавильных печей. Двигатель имел рекордную для своего времени мощность 32 лошадиные силы и впервые позволил отказаться от водяных колес в реальном заводском производстве.

Иван Ползунов умер от чахотки 27 мая 1766 года в Барнауле за неделю до пробного пуска машины. По всей видимости, напряжение работы сыграло в этом не последнюю роль.

Модель этой машины была взята в Кунсткамеру, сама же машина была испытана учениками Ползунова, окупила себя и успела даже принести прибыль. Однако после поломки после трех месяцев работы она была разобрана и заменена на обычный гидравлический привод.

Источник

Иван Иванович Ползунов

Ива́н Ива́нович Ползуно́в ( 14 марта 1728, Екатеринбург — 27 мая 1766, Барнаул) — русский изобретатель, создатель первой в России паровой машины и первого в мире двухцилиндрового парового двигателя.

Биография

Ползунов родился в семье солдата, выходца из крестьян г. Туринска. После окончания в 1742 году Горнозаводской школы в Екатеринбурге был «механическим учеником» у главного механика уральских заводов Н. Бахарева. К тому времени он отучился 6 лет в словесной, а затем в арифметической школе при Екатеринбургском металлургическом заводе, что по тем временам было совсем немало. В Барнауле молодой Ползунов получил должность гиттеншрейбера, то есть плавильного писаря. Работа эта не только техническая, так как юноша узнавал, сколько и какой руды, угля, флюсов нужно для плавки в той или иной печи, знакомится, хотя и теоретически с режимом плавки. Одаренность молодого гиттеншрейбера была столь очевидна, что привлекала внимание заводского начальства.

В библиотеке Барнаульского завода он знакомится с трудами М. В. Ломоносова, а также изучает устройство паровых машин.

Менее чем через 3 года после переезда в Барнаул, 11 апреля 1750 года, по представлению одного из руководителей заводов и крупнейшего знатока горнозаводского дела, Самюэля Христиани, Ползунов был произведен в младший шихтмейстерский чин с увеличением оклада до 36 руб. в год. Одновременно с новым производством было постановлено, чтобы Христиани обучил Ползунова настолько, чтобы Ползунов «…мог быть достоин к производству в обер-офицерский ранг». Постановление объявляло Ползунову «… что ежели он упомянутые науки познает и в том числе искустен усмотрится, то имеет быть определен ему старший унтершихтмейстрерский оклад, и сверх того повышением чина оставлен не будет». Это решение, предоставлявшее Ползунову возможность осуществить его стремление к учению, не было реализовано. Христиани, занятый управлением заводами, возложенным на него после смерти Андреаса Беэра в мае 1751 г., стремился использовать Ползунова как надежного и добросовестного работника на разнообразных хозяйственных работах. Нехватка людей, особенно специалистов, была бичом Колывано-Воскресенских заводов. Многие работники умирали из-за плохого питания (хлеб доставлялся с перебоями за сотни верст), бытовой неустроенности, отсутствия медицинской помощи. 26 июня 1750 г. младший унтершихтмейстер Иван Ползунов получил задание проверить, правильно ли выбрано место для пристани на реке Чарыше, выше деревни Тугозвонной (ныне Чарышского района), а также измерить и описать дорогу до Змеиногорского рудника. К тому времени там скопились огромные кучи руды, которую не успевали вывозить. Ползунов осмотрел место для пристани, а затем прошел с мерной цепью до самого рудника. Он намерил 85 верст 400 сажен, всю трассу обозначил кольями, наметил даже «зимовья» — удобные места для ночевки обозов с рудой. Длина будущей дороги оказалась в 2 раза короче действующей рудовозной.

По результатам поездки он «учинил» чертеж с подробным описанием, показав себя еще и прекрасным чертежником (этот чертеж до сих пор хранится в госархиве Алтайского края). На завод Ползунов вернулся в июле, а в августе вновь был послан на Красноярскую пристань, где на сей раз пробыл целый год. Осенью он строил рудный сарай, караульную избу для солдат охраны, зимой принял от крестьян-возчиков пять тыс. пудов руды, а весной организовал ее отправку по Чарышу и Оби на Барнаульский завод; в гиттенштейбургскую он вернулся лишь осенью.

21 сентября 1751 г. Ползунов вместе со своим напарником А.Беэром вновь подали совместное прошение в Канцелярию с просьбой и напоминанием об обещании обучать их горным наукам. Но лишь в ноябре 1753 г. Христиани выполняет, наконец, его просьбу. Он определяет Ползунова смотрителем за работой плавильщиков на целых полгода, а затем на Змеиногорский рудник. Это и было учебой. Приходилось учиться у плавильной печи, в руднике, перенимая опыт и знания у практиков, ведь ни вузов, ни техникумов, ни даже школ на Алтае в ту пору не было, как не было технической литературы на русском языке. Кроме изучения различных горных работ Ползунов именно здесь впервые проявил себя как изобретатель. Он принял участие в постройке близ плотины новой лесопилки. Пильная мельница была первым заводским сооружением, возведенным под руководством И. И. Ползунова.

Она представляла одно из наиболее сложных технических сооружений того времени. От вращающегося водяного колеса осуществлялась передача двум лесопильным рамам, к «саням», на которых перемещались распиливаемые бревна, и к бревнотаске. Механизм передачи представлял сложный комплекс движущихся деталей, в состав которого входили: кулачковая передача, зубчатая передача, валы, кривошипы, шатуны, храповые колеса, канатные вороты. Здесь Ползунов получил практическую школу по конструированию и монтажу сложных передаточных механизмов, содержащих элементы автоматизации. Очень интересным было решение Ползунова о расположении лесопилки не у плотины, а в некотором отдалении от реки Змеевки на деривационном (отводном) канале.

В ноябре 1754 года Ползунов был определен на завод вести «раскомандировку мастеровым и работным людям в работы», а также «чинить над всеми работами надзирание». Ползунов к этому времени завоевал у начальства такой авторитет, какого не имел ни один из его товарищей унтершихтмейстеров.

В январе 1758 года намечалась отправка в Петербург очередного каравана с серебром. Доверить такой груз, а это ни много ни мало 3600 кг серебра и 24 кг золота, можно было только офицеру. Но их к тому времени оказалось в наличии всего четверо. Обойтись без любого из них восемь — десять месяцев (столько времени занимала поездка в столицу) было «не можно» без ущерба для дела. И Канцелярия придумала такой выход; караванным офицером назначили армейского капитана Ширмана, а поскольку он был не в курсе заводских дел, в помощь ему на случай, «если что спроситца, ясно и пространно донести мог» способным был признан унтершихтмейстер Ползунов. Ему же был вручен для передачи в Кабинет, пакет с документами, а также большая сумма денег для закупки нужных заводу товаров.

Поездка эта была вдвойне, втройне радостной для Ползунова. Он получил возможность побывать, хотя и проездом, в родном Екатеринбурге, посмотреть столицу, Москву, Россию. На 64-е сутки караван прибыл в Петербург. Сдать драгоценные металлы было доверено опять же Ползунову. Принимал их лично директор Монетного двора Иоганн Вильгельм Шлаттер, крупнейший в России специалист в области горного, монетного дела, металлургии. После Петербурга Ползунов еще три месяца задержался в Москве, чтобы закупить заказанные Канцелярией товары. Здесь он и нашел свое личное счастье — познакомился с молодой солдатской вдовой Пелагеей Поваляевой. В Сибирь они отправились вдвоем.

В январе 1759 года Ползунов был направлен на Красноярскую и Кабановскую пристани руководить приемом руды. Здесь он и получил в марте письмо от Христиани, которое начиналось так: «Благороднейший и почтенный господин шихтмейстер».Сбылась заветная мечта, увенчались успехом десять лет беспорочной службы — Ползунов стал офицером и переведен на офицерскую должность — комиссар Колыванского завода «у прихода и расхода денежной казны» или, применительно к нынешним понятиям, заместителем управляющего заводом по хозяйственной части.

Между тем дела на Колывано-Воскресенских заводах начали приходить в упадок. Так, если в год смерти Беэра в 1751 г. выплавка серебра достигла 366 пудов, то к 1760 году она снизилась до 264 пудов. С такой потерей доходов Кабинет, а точнее коронованная хозяйка заводов, мириться не хотела. В октябре 1761 г. начальник заводов А. И. Порошин, незадолго перед тем произведенный в генерал-майоры, был возвращен на Алтай. Он привез с собой целый пакет мер «для улучшения заводов», разработанных Кабинетом (с его участием) и одобренных императрицей. Одной из этих мер было строительство нового сереброплавильного завода.

С приездом А. И. Порошина поиски приобрели широкий размах. В них были привлечены все горные офицеры, не привлекался лишь И. И. Ползунов. Незадолго перед тем он возглавил повытье (контору) «у лесных и куренных дел» Барнаульского завода, ему дали время освоиться с новой хлопотной должностью. Но он не захотел оставаться в стороне от того, чем жило все «горное общество», тоже искал выход, только мысли его пошли в другом направлении: как преодолеть зависимость горно-заводского производства от водяного колеса?

В апреле 1763 г. он положил на стол начальника завода неожиданный и дерзкий проект «огненной» машины. И. И. Ползунов предназначал ее для приведения в действие воздуходувных мехов; а в дальнейшем мечтал приспособить «по воле нашей, что будет потребно исправлять», но сделать это не успел. В то время в России и мире ни одного парового двигателя еще не было. Единственным источником, из которого ему стало известно, что есть такой на свете, было книга И. В. Шлаттера «Обстоятельное наставление рудокопному делу», изданная в Петербурге в 1760 году. Но в книге были только схема да принцип действия одноцилиндровой машины Ньюкомена, о технологии же ее изготовления — ни слова.

Ползунов позаимствовал у И. В. Шлаттера лишь идею пароатмосферного двигателя, до всего остального додумался сам. Необходимые познания о природе теплоты, свойствах воды, воздуха, пара он почерпнул из трудов М. В. Ломоносова. Трезво оценивая трудности осуществления совершенно нового в России дела, Ползунов предлагал построить вначале в порядке эксперимента одну небольшую машину разработанной им конструкции для обслуживания воздуходувной установки (состоявшей из двух клинчатых мехов) при одной плавильной печи.

На чертеже, приложенном к записке, в объяснительном тексте установка, согласно первому проекту Ползунова, включала: котел — 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, снабженных парораспределительной и водораспределительной системами; резервуары, насосы и трубы для снабжения установки водой; передаточный механизм в виде системы шкивов с цепями (от балансира Ползунов отказался), приводящей в движение воздуходувные меха. Водяной пар из котла поступал на поршень одного из рабочих цилиндров. Этим выравнивалось давление атмосферного воздуха. Давление пара лишь незначительно превышало давление атмосферного воздуха. Поршни в цилиндре были соединены цепями, и при подъеме одного из поршня второй опускался. Когда поршень достигал верхнего положения, доступ пара автоматически прекращался, и внутрь цилиндра вбрызгивалась холодная вода. Пар конденсировался и под поршнем образовывался вакуум (разреженное пространство). Силою атмосферного давления поршень опускался в нижнее положение и тянул за собою поршень во втором рабочем цилиндре, куда для уравнивания давления впускался пар из того же котла автоматом, действующим от передаточного механизма двигателя. Тот факт, что поршни с системой передачи движения были связаны цепями, показывает, что при подъеме поршней по цепи нельзя было передавать движения (цепь при этом не натянута). Работали все части двигателя за счет энергии опускающегося поршня. то есть того поршня, который двигался под действием атмосферного давления. Пар не производил полезной работы в двигателе. Величина этой работы зависела от затраты тепловой энергии на протяжении всего цикла. Количество затраченной тепловой энергии выражало собою величину потенциальной энергии каждого из поршней. Это — сдвоенный пароатмосферный цикл. Ползунов отчетливо представлял принцип работы теплового двигателя. Это видно на примерах, которыми он характеризовал условия наилучшей работы изобретенного им двигателя. Зависимость работы двигателя от величины температуры воды, конденсирующей пар, он определял следующими словами: «действие эмволов и их подъемы и спуски тем сделаются выше, чем в фанталах будет вода холоднее, а паче от такой, которая близ пункта замерзания доходит, а еще не сгустеет и от того во всем движении многую подаст способность».

Это положение, известное ныне в термодинамике в качестве частного случая одного из основных ее законов, до Ползунова еще не было сформулировано. Сегодня это означает, что работа теплового двигателя будет тем больше, чем ниже будет температура воды, конденсирующей пар, а особенно при достижении ею точки затвердевания воды — 0 градусов по Цельсию.

Двигатель Ползунова в его проекте 1763 года предназначался для подачи воздуха в плавильные печи воздуходувными мехами. При желании двигатель легко мог совершать вращательные движения с помощью широко известного в России кривошипного механизма. Проект Ползунова был рассмотрен канцелярией Колывано-Воскресенских заводов и получил высокую оценку со стороны начальника заводов А. И. Порошина. Порошин указывал, что если Ползунов возьмется сделать машину, годную для обслуживания нескольких печей сразу, если он построит машину, пригодную для выливки воды из рудников, то Канцелярия охотно поддержит его замыслы. Окончательное решение этого вопроса оставалось за Кабинетом и хозяйкой заводов — Екатериной II. Проект был направлен в Петербург, но ответ Кабинета был получен в Барнауле только через год.

Указом Кабинета от 19 ноября 1763 г. императрица пожаловала изобретателя в «механикусы» с чином и званием инженерного капитан-поручика. Это означало, что Ползунову теперь было обеспечено жалование в 240 рублей годовых, с добавлением на двух денщиков и содержание лошадей он получал 314 рублей. Ему было обещана награда в 400 рублей. Все это — немалая милость. Она еще раз свидетельствует о том, что императрица Екатерина II любила поддерживать свою славу покровительницы наук и искусств. Но размеры поощрения подтверждают, что значение изобретения Ползунова не поняли в Петербурге.

Пока Кабинет рассматривал проект двигателя, Ползунов, не теряя времени, работал над проектом второй очереди. Он конструировал мощный тепловой двигатель на 15 плавильных печей. Это была уже настоящая теплосиловая станция. Ползунов не просто увеличивал масштабы двигателя, а вносил в него ряд существенных изменений. Уже после того, как проект мощного двигателя был закончен, Ползунову стало известно, что Кабинет, ознакомившись с его первым проектом, присвоил ему звание механика и постановил выдать 400 рублей в награду, но никакого решения по существу вопроса не принял.

Несмотря на такую позицию Кабинета, начальник Колывано-Воскресенских заводов А. И. Порошин разрешил Ползунову приступить к исполнению первой очереди проекта. В марте 1764 года И. И. Ползунов предложил начать строительство большого теплового двигателя. Порошин согласился с этим предложением. Так на Барнаульском заводе началось строительство первой в мире универсальной теплосиловой установки.

Это было серьезное решение, хотя бы потому, что обойдется машина ничуть не дешевле, чем постройка нового завода. От Ползунова потребовали заявку на рабочую силу и материалы. Еще не приступив к строительству машины, изобретатель столкнулся с трудностью: отсутствие способных воплотить его замыслы людей и потребных для строительства инструментов, механизмов. Предстояло построить первый в России паровой двигатель, но не было ни специалистов, способных возглавить строительство, ни квалифицированных рабочих, знакомых с устройством подобных двигателей. Сам Ползунов, принявший на себя обязанности общего руководителя работ, в какой-то мере решил проблему технического руководства, но именно, «в какой- то мере», потому что руководить одному человеку столь новым и сложным техническим предприятием было не под силу.

Не менее трудной оказалась и проблема подбора рабочих. Требовались опытные модельщики, литейщики, кузнецы, слесари, столяры, обжигальщики, специалисты по медному и паяльному делу. По подсчетам Ползунова в сооружении двигателя должны были принять непосредственное участие 76 человек, в том числе 19 высококвалифицированных мастеров. Заполучить таких специалистов на месте представлялось невозможным. Оставался единственный выход; вызвать специалистов с Урала — кузницы технических кадров.

Трудности в приобретении строительных инструментов и механизмов оказались еще более непреодолимыми. По замыслу изобретателя «вся машина должна быть сделана из металла», что неизбежно требовало наличия специального металлообрабатывающего оборудования, которым Россия почти не располагала. Дело усугублялось тем, что строили двигатель на Алтае, а это был район с развитым меде- и сереброплавильным производством, но отсталой литейной, кузнечной и металлообрабатывающей техникой. Предчувствия не обманули изобретателя. Канцелярия полностью утвердила лишь соображения о потребном количестве материалов. Не желая тратить деньги на вызов опытных мастеров с далекого Урала, заводское начальство выделило Ползунову четверых учеников, которых он знал и просил определить к нему, двух отставных мастеровых да четверых солдат для охраны места строительства. Остальных мастеровых (свыше 60 человек)Канцелярия постановила назначать в распоряжение Ползунова по мере надобности, «сколько, когда у него, Ползунова, работы случиться».

Машина строилась сразу в двух местах. Отливка и обработка цилиндров, поддонов и других крупных частей производилась в одном из цехов Барнаульского завода, где можно было использовать водяное колесо, токарные, плющильные (прокатные) станки, вододействующие молоты для изготовления сферических медных листов для сборки котла; мелкие детали отливались и отковывались в помещении временно закрытого стекольного завода, где специально для этой цели была построена небольшая плавильная печь с кузнечным горном при ней. Завод находился в верховьях пруда, в трех верстах от поселка. Такая нагрузка могла вымотать и здорового человека, а у него развивалась чахотка.

К 1765 году части машины были в основном готовы. В оставшееся до зимы время предстояло построить для нее здание, и в нем «крупно соединить», собрать машину. Сделать это Ползунов пообещал к октябрю. Строили первый в мире тепловой двигатель на правом берегу пруда, недалеко от Барнаульского сереброплавильного завода, рядом с небольшим стекольным заводом. Для машины соорудили большой сарай, высотой с трехэтажный дом.

Огромное перенапряжение сил и работа в неотапливаемом помещении до самой ночи, когда холодные металлические детали машин обжигали морозом руки, подорвали здоровье Ползунова. Известно, что с мая 1764 г. по август 1765 г. он трижды обращался к лекарю Барнаульского госпиталя Якову Кизингу за помощью, так как был «одержим колотием в груди».

К 7 декабря в основном была закончена сборка машины, и изобретатель решил произвести первый пробный ее пуск, испытать в работе. Но при пуске выявился и целый ряд недостатков (что совершенно естественно). К их исправлению и приступил немедленно Ползунов. К этому времени он переселился в квартиру при стекольном заводе. Не надо было тратить время на дорогу из поселка и обратно. Теперь он пропадал у машины до тех пор, пока силы совсем не оставляли его.

Домой возвращался затемно, насквозь продрогший, еле передвигая ноги, харкая кровью. А на утро, невзирая на уговоры и слезы жены, снова спешил к машине. Было совершенно ясно, что, чувствуя близкий конец, он торопился завершить начатое дело ценой жизни. Короткого зимнего дня не хватало, прихватывали вечера. Известно, что 30 декабря 1765 года Ползунов получил три пуда свечей. К марту, наконец, были доставлены на 8 лошадях громадные крышки воздуходувных мехов, сделанные по проекту изобретателя. Они были установлены, и машина, наконец, полностью собрана. Дело оставалось за плавильными печами.

Весной 1766 года болезнь Ползунова усилилась. 18 апреля у него вочередной раз пошла горлом кровь, после чего он уже не смог подняться с постели. С беспощадной ясностью изобретатель понял, что до пуска машины ему не дожить. 21 апреля Ползунов продиктовал ученику Ване Черницыну (сам уже писать не мог)челобитную на имя императрицы о прошении обещанной премии для своей семьи.

16 мая 1766 г. в шесть часов вечера в г. Барнауле, на Иркутской линии (ныне Пушкинской улице) И. И. Ползунов скончался. Ему было 38 лет.

Через неделю после смерти И. И. Ползунова, 23 мая (5 июня) 1766 г., начались официальные испытания первого в мире теплового двигателя. В первый же день испытатели пришли к заключению, что машина может приводить в движение мехи для подачи воздуха к 10-12 печам. Построенный Ползуновым крупный двигатель значительно отличался по конструкции от той машины, которая была описана им в первоначальном проекте 1763 г. Передача движения к машинам, которые должен был обслуживать двигатель, осуществлялась с помощью балансиров. Цепи, соединяющие поршни двигателя с балансирами, для большей прочности изобретатель сделал из отдельных железных стержней и шарнирными, такого типа, какие известны теперь как «цепи Галля». Питание котла подогретой водой было автоматизировано. Ползунов придумал простой механизм, обеспечивавший сохранение воды в котле на одном уровне во время работы двигателя. Это упрощало труд людей, обслуживающих машину.

Источник