Сообщение про ползунова. © Изобретения и изобретатели России. Переезд в Барнаул и начало карьеры

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.

Два источника, первый очень коротко, второй подробно.
Универсальный тепловой поршневой двигатель создал русский изобретатель Ползунов. Машина эта могла быть использована для любых работ. 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. К маю 1766 года строительство в основном было закончено. Но 27 мая, за пару месяцев до пуска машины, изобретатель умер, надорванный непосильным трудом и нуждою. 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. Её забросили. В дальнейшем по предписанию управителей алтайских заводов ползуновская машина была разломана, а фабрика, где работала машина, разломана. 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.

Другой источник
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.

И.И. Ползунов

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.

Фрагмент паровой машины - котел и цилиндры

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. т.е. 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».

Поперечный разрез первой паровой заводской машины, изобретенной И. И. Ползуновым в 1763 году и построенной в 1764 - 1765 годах - Центральный исторический госмузей в Ленинграде

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.

Памятник И.И. Ползунову

Конец жизни

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»…

Технический прогресс до некоторой степени предопределен: трудно представить цивилизацию, которая вышла бы в космос, не овладев использованием электричества или не зная, что такое реактивное движение. Многие законы природы формулируются почти одновременно двумя учеными, жившими в разных странах - вспомним хорошо известный благодаря школьной программе закон Бойля - Мариотта. В науке подобное происходит настолько часто, что для этого даже придуман специальный термин - «множественное открытие». Он используется, когда речь идет о сделанных независимо друг от друга и более или менее одновременных открытиях.

Открытие двухцилиндровой паровой машины, которое обычно приписывается англичанину Джеймсу Уатту, трудно назвать множественным - хотя бы потому, что русский мастер Иван Ползунов создал ее почти на двадцатилетие раньше. Однако в мире первооткрывателем считается именно Уатт, и причины тут самого разного характера. Во-первых, именно его паровая машина нашла коммерческое применение и была растиражирована сперва в Великобритании, а затем и по всему миру - другими словами, она, а не «огненная машина» Ползунова стала прародительницей и законодательницей мод в мире пара. Во-вторых, Россия для Европы довольно долго оставалась экзотической периферией - из-за культурных барьеров и неразвитой в те времена российской научной публицистики мир о машине Ползунова узнал с запозданием и воспринимает ее сейчас как забавный курьез.

Если уж быть совсем честным, то изобретателем, который первым заставил пар выполнять работу, был не Джеймс Уатт и даже не Ползунов, а древний грек Герон Александрийский, который около 130 года до нашей эры создал так называемый эолипил - примитивную паровую турбину. Внутрь полой сферы под давлением поступал пар, затем механик открывал две соединенные со сферой Г-образные трубки, из которых пар начинал вырываться, заставляя сферу вертеться с бешеной скоростью - современные инженеры, воссоздавшие эолипил, убедились, что «турбина» могла делать до 3600 оборотов в минуту! Однако эолипил так и остался забавной игрушкой - Герон, известный многими полезными изобретениями, например устройствами для открывания дверей, не придумал ему никакого практического применения. История эолипила прекрасно иллюстрирует, насколько судьба открытия зависит от развития общества - например, востребованности нового механизма экономикой. В судьбе ползуновской машины это обстоятельство сыграло не последнюю роль.

Паровая машина Ползунова. Источник: Политехнический музей

Чертово колесо

Иван Иванович Ползунов родился в 1729 году в солдатской семье в Екатеринбурге, который оказался старше своего гениального сына лишь на 6 лет. Екатеринбург возник как город-завод: сановник и знаменитый историк Василий Татищев создал здесь крупнейшее в стране железоделательное производство. Завод был передовым: по техническому оснащению ему не было равных в Европе. В течение нескольких лет рядом с ним возникли Монетный двор, который обеспечивал государство медной монетой, и Гранильная фабрика, изделия которой пополняли сокровищницы царского двора и богатейших дворян Санкт-Петербурга, украшали туалеты европейских богачей.

Царь Петр, конечно же, не мог знать, что указом об основании железоделательного завода он предопределил судьбу одного из самых талантливых изобретателей России. Завод нуждался в рабочих руках, и Ваня, овладев в арифметической школе азами математики, поступил туда «механическим» учеником к мастеру Никите Бахореву. Мальчик оказался вундеркиндом - он освоил горную науку настолько хорошо, что уже в 20 лет получил необычайно ответственное задание. Молодого специалиста послали на Колывано-Воскресенские заводы Алтая, где добывали золото и серебро для казны. Талантливому горному мастеру было поручено разведать залежи руды в окрестностях реки Чарыш, чтобы выбрать место для строительства новых заводов. Ползунов успешно составил карту рудников. Однако занимала его помыслы не горная разведка, а сама работа заводов.

Для большинства операций, которые выполнялись в те времена на заводах, в качестве источника энергии использовалась физическая сила рабочих или лошадей (современный человек, знающий, что мощность его автомобиля измеряется в лошадиных силах, обычно не задумывается, что употребляться этот термин стал именно на промышленных предприятиях, где ими измерялись затраты сил на конкретные операции). Ползунов искал природную силу, которая могла бы заменить мускулы. На ум приходили только ветер и вода. Ветер не годился потому, что давал слишком мало энергии, которую можно было бы с пользой применить в заводских работах. Бурные алтайские и уральские реки предлагали куда более заметную мощь - на многих из российских заводов источником энергии для работы воздуходувных мехов и молотов, кующих металл, служило именно водяное колесо. Ползунов некоторое время экспериментировал с водяными двигателями - так, в 1754 году молодой изобретатель построил «вододействующую лесопилку». Здесь он не был первопроходцем - первая такая лесопилка в России была построена еще в 1720 году создателем Вышневолоцкой водной системы Михаилом Сердюковым. Скорее всего, Ползунов построил ее по инженерным книгам, которые пачками выписывал из Петербурга.

У водяного колеса долгая и заслуженная история: впервые начали его использовать еще в Вавилоне, а в России оно не утрачивало популярности до самой революции - в 1917 году в России «трудились» 46 тысяч водяных колес, суммарная мощность которых составляла около 40% от всей мощности промышленных источников энергии (как ни крути, а есть, за что благодарить дедушку Ленина с его лозунгом об электрификации всей страны). Однако недостатки этого приспособления были очевидны еще в XVIII веке: строить заводы и фабрики можно было только вблизи крупных рек, что накладывало ограничения на масштабы производства, вдобавок создавая дополнительные расходы на транспортировку материалов - руды, дров и т.п.

Однако вода способна двигаться не только в русле реки - с помощью огня ее можно было заставить бежать по трубам с огромной силой. Помыслы Ползунова заняла «огненная машина», которая могла бы заменить водяное колесо. «Сложением огненной машины водяное руководство пресечь и его, для сих случаев, вовсе уничтожить, а вместо плотин за движимое основание завода ее учредить так, чтобы она была в состоянии все наложенные на себя тягости, каковы к раздуванию огня обычно к заводам бывают потребны, носить и, по воле нашей, что будет потребно, исправлять» - так он определит свою задачу в «прожекте», который увенчает его имя славой.

Сооружение колосса

Здесь требуется уточнение - первым Ползунов изобрел двухцилиндровую паровую машину непрерывного действия. Дело в том, что просто паровые машины создавались с самого начала XVIII века, и изобретение Ползунова не возникло на пустом месте. Он, конечно же, не мог не знать о паровом насосе системы англичанина Томаса Севери, который Петр I в 1717 году закупил для снабжения водой фонтанов Летнего сада. Машина Севери была беспоршневой - при помощи нагнетания пара она двигала воду по трубам, создавая струи. А вот пароатмосферная машина другого англичанина (опять же Томаса, кстати) - Ньюкомена - уже была однопоршневой. Давление пара в ней было невысоким, и работать она могла только насосом, зато именно она определила дальнейший путь развития паровых машин. Кстати, одна из машин Ньюкомена работала в 1720-е годы на рудниках близ Кëнигсберга. Все эти паровые насосы, использовавшиеся в основном для откачки воды из шахт, описывались в книгах о рудном деле, которые были доступны в России - там приводились их чертежи, по которым можно было понять принцип их действия.

Именно эти разработки и послужили Ползунову базой для его собственных чертежей. В 1763 году он представил их в Колыванско-Воскресенскую канцелярию. Чиновники на себя ответственность брать не стали и переслали бумаги в столицу. Проект паровой машины рассматривался Кабинетом Ее Величества. Ползунову повезло - «прожект» попал в руки президенту Берг-коллегии, занимавшейся горной промышленностью, весьма образованному человеку Ивану Шлаттеру. Тот дал высочайшую оценку изобретению Ползунова: «сей его вымысел за новое изобретение почесть должно», доложив о нем императрице Екатерине Второй. Резолюция по «прожекту» была принята через год: императрица восхитилась найденным Ползуновым решением, распорядилась произвести его в «механикусы с чином и званием инженерного капитан-поручика», наградить 400 рублями, а главное - благословила на сооружение машины, приказав «людей давать столько, сколько у него работы случится».

К весне 1766 года Иван Ползунов с четырьмя учениками построил машину на Барнаульском заводе на Алтае. Она имела поистине циклопические размеры - была высотой с трехэтажный дом, а некоторые детали весили 2,5 тонны. Работала она так: вода нагревалась в котле, склепанном из металлических листов, и, превратившись в пар, поступала в два трехметровых цилиндра. Поршни цилиндров давили на коромысла, которые соединялмсь с мехами, раздувавшими пламя в рудоплавильных печах, а также с водяными насосами-распределителями. Наличие двух поршней позволяло сделать процесс работы непрерывным. Была предусмотрена автоматическая подача в котел подогретой воды.

Вот только сам Ползунов в действии свое детище так и не увидел - более года трудясь над чертежами, а затем над самой машиной, изобретатель подорвал свое здоровье и подхватил чахотку, лекарства от которой в те времена не было. Он скоропостижно скончался 6 (27) мая 1766 года в возрасте всего 38 лет.

Паровая машина из музея Барнаула. Фото: Dr. Bernd Gross

Уатт не виноват

Машину запустили уже без Ползунова, в августе того же года. Она работала в течение 43 суток, днем и ночью, обеспечивая плавку металла в рудоплавильных печах. За это время она не только окупила затраты на свое строительство - 7200 рублей, но и дала сверх этого 12 тысяч рублей прибыли.

Однако преждевременная смерть изобретателя отразилась на судьбе его детища самым прискорбным образом - когда в ноябре того же года возникли течи из цилиндров и самого котла машины, ученики инженера безуспешно пытались устранить проблему, оборачивая поршни берестой. Будь Ползунов жив, он, конечно же, понял бы, что первый блин вышел комом и нужно не ремонтировать старую, а строить новую машину, конструкция которой могла бы выдерживать длительный нагрев. Ученики его авторитетом не обладали, и убедить заводское начальство построить новый паровой двигатель им не удалось. Остановившийся гигант простоял на заводе 14 лет, а потом его разобрали и увезли. Место, где он стоял, фабричный люд прозвал «ползуновским пепелищем».

Споры о том, кого же считать первооткрывателем двухцилиндровой паровой машины - Ползунова или Уатта - ведутся в нашей стране уже несколько десятилетий. «Уаттовцы» упирают на то, что детище Ползунова, так же как разработки, на которые он опирался, не была универсальной паровой машиной: во-первых, особенности теплотехнического цикла не позволяли сделать ее более компактной, чтобы использовать для более тонких операций, во-вторых, Ползунов, в отличие от Уатта, не разработал передаточного механизма, который превращал бы возвратно-поступательное движение во вращательное. Что и говорить, четвертая из моделей Уатта, запатентованная им в 1782 году и отвечавшая всем этим требованиям, действительно была функциональнее. Однако эти усовершенствования не были чем-то сложным - если бы Ползунов не умер так рано, он едва ли остановился бы на изначально придуманной им модели.

Проблема, конечно, была не только в этом - в отличие от Великобритании, в России в те времена культура изобретательства была развита слабо. Разработки Ползунова продолжить было некому. Не следует забывать и о том, что научные открытия делают исследователи, но востребованными они становятся благодаря экономическому развитию. В Англии бурно развивался промышленный капитализм, и конкурирующие между собой заводы быстро приняли на вооружение паровую машину, увидев ее перспективы. В России капитализм развивался медленно и притом экстенсивно - природные богатства и огромная неосвоенная территория позволяли не слишком задумываться об эффективности труда. Вот почему даже паровой двигатель Уатта, который не стоило большого труда скопировать и сделать в России, стал получать признание в нашей стране лишь в середине следующего, XIX века. А Ползунов так и остался талантом-одиночкой, чье изобретение оказалось нужно не более, чем эолипил Герона Александрийского.

В истории существует немало примеров, когда в течение длительного времени оспаривается по какому-либо вопросу пальма первенства между учеными, инженерами, коллективами, научными школами и даже государствами. Между тем в ряде случаев сам факт возникновения полемики не имеет объективной причины и является не чем иным, как историко-научным или историко-техническим недоразумением, поскольку при детальном анализе выясняется, что речь идет, строго говоря, о различных предметах и содержании. Именно так обстоит дело с приоритетом И.И. Ползунова и Дж. Уатта в изобретении универсального теплового двигателя. Для правильного понимания и разрешения данной проблемы необходимо исходить из реальных обстоятельств и конкретных исторических условий, в которых работали русский и английский изобретатели. Рассмотрим историю создания универсального парового двигателя.

И.И. Ползунов работал на металлургических и горнозаводских предприятиях Сибири и Урала, главными производственными установками на них были молоты, станы и воздуходувные мехи. Важнейшей технологической задачей являлось обеспечение непрерывного возвратно-качательного движения нескольких агрегатов, приводимых в действие одним двигателем. В созданной русским изобретателем паровой машине эти проблемы нашли свое решение. Двигатель И.И. Ползунова приводил в действие установки, непрерывно потреблявшие энергию. Он позволял выбирать направление движения орудия, варьировать размах и усилие за счет подбора передающих шкивов; в нем впервые был осуществлен групповой привод. Главная технологическая задача получения возвратно-качательного движения была решена путем суммирования работы двух цилиндров на общий вал. Широкие возможности установки решали производственные проблемы металлургической и горно-заводской промышленности Урала и Сибири. Таким образом, двигатель И.И. Ползунова, несомненно, был универсальным, но универсальность эта имела территориально-отраслевой характер и конкретные временные координаты.

В отличие от И.И. Ползунова, английский изобретатель Дж. Уатт был связан с текстильной промышленностью. Пришедшие на смену ручному мануфактурному производству прядильные и ткацкие станки нуждались в двигателе, который бы отдавал им работу в форме однонаправленного, непрерывного и равномерного вращательного движения. Эти проблемы были решены Дж. Уаттом в построенной им паровой машине. Ее основные конструктивно-технологические решения были продиктованы необходимостью получения вращательного движения.

Таким образом, проблема универсальности парового двигателя возникла и была решена в двух качественно различных промышленных условиях: при получении возвратно-качательного движения для молотов и воздуходувных мехов и равномерного вращения для прядильных и ткацких станков. В первом случае авторство принадлежит И.И. Ползунову, во втором — Дж. Уатту. Регионально-отраслевой характер универсальности установки И.И. Ползунова получил логическую завершенность в разработанной и построенной Дж. Уаттом паровой машине.

Горнозаводское дело и универсальный двигатель

«Сложением огненной машины водяное руководство пресечь… чтобы она была в состоянии по воле нашей, что будет потребно, исправлять», - так в 1763 г. писал И.И. Ползунов в пояснительном тексте к разработанному им проекту теплового двигателя. Русский самородок-изобретатель из далекого Барнаула надеялся с помощью паровой машины осуществить в масштабах всего горнорудного производства России коренную техническую реконструкцию и тем самым «…славы Отечеству достигнуть и… всенародную пользу в обычай ввести, облегчая труд по нас грядущим».

Приведенные цитаты указывают на две важнейшие связанные между собой черты личности Ползунова - высокую гражданскую ответственность, заботу «о приращении пользы в Отечестве» и вытекающее отсюда стремление с помощью изобретательства и конструирования поднять на новую ступень основные технологические процессы в горно-металлургическом производстве. В чем же научные и инженерные заслуги русского умельца, поставившие его имя в ряд наиболее известных и чтимых имен в отечественной истории? Для ответа необходимо обратиться к положению дел в горнорудном производстве, сложившемуся в середине XVIII в.

Традиционное для России горнозаводское дело в первой половине XVIII столетия достигло очень высокой степени развития. Центром горнорудного производства стал Урал, где протекали детство и юность И.И. Ползунова. Поступив на обучение к надзирателю Екатерининского завода, он смог всесторонне познакомиться с технологическими процессами и производственным оборудованием. Энергетическую базу завода составляли 50 водяных колес, работа которых обеспечивалась воздвигнутой через реку Исеть плотиной. Главными рабочими установками были воздуходувные мехи. Помимо мехов, в цехах размещались различные молоты и станы. Важнейшей производственной задачей являлось обеспечение, во-первых, непрерывного и, во-вторых, возвратно-качательного движения агрегатов. Кроме того, характер технологических процессов требовал приведения в действие ряда агрегатов от одного двигателя. Однако главная проблема заключалась в другом.

Гидроэнергетика XVIII в. обладала одним серьезным недостатком: она прикрепляла завод к определенному географическому месту. Это место должно было иметь водный источник с достаточным расходом воды и рельеф местности, допускающий строительство плотины. Кроме того, производство нуждалось в топливе и сырье, которым являлась руда. Поскольку наличие в одном пункте всех факторов было явлением редким, то развитие производства определялось одним, но необходимым условием: наличием гидроэнергетического источника.

Как правило, или руда, или топливо, а зачастую и то и другое доставлялись к заводу низкоэффективным гужевым транспортом. По мере развития производства росли расходы на добычу и перевозку топлива и сырья. Так возникали факторы, сдерживающие промышленное развитие, и как следствие этого формировалась объективная потребность в качественно новом источнике энергии, который не зависел бы от местных условий и мог быть использован везде, в том числе на угольных и рудных шахтах.

Ползунов понимал, что создание универсального по техническому применению, не зависящего от места работы двигателя - дело завтрашнего дня. И тем не менее, осознавая исключительность проблемы, он погружался в нее все глубже и глубже. Объясняется это двумя моментами. Во-первых, в качестве эквивалента водяного колеса Ползунову виделся универсальный по техническому применению тепловой двигатель (его предшественники, как правило, решали вопрос универсальности с помощью водяного колеса). Во-вторых, поскольку горно-металлургические предприятия в основном являлись государственной собственностью, Ползунов рассчитывал на замену в масштабах страны водяного колеса паровыми двигателями, что вело к экономии государственных расходов. Другими словами, он впервые поставил задачу об универсальном двигателе - средстве всеобщего перехода от гидроэнергетики к теплотехнике – как проблему государственного значения и масштаба.

Паровая машина Ползунова

В апреле 1763 г. И.И. Ползунов подал начальнику Колывано-Воскресенских заводов А.И. Порошину докладную записку и приложенный к ней проект огнедействующей машины. При разработке проекта он учитывал опыт зарубежных изобретателей. Ими для привода воздуходувных мехов (перед Ползуновым стояла та же задача) была разработана парогидравлическая установка, объединяющая паровой водоподъемник прерывного действия и водяное колесо, передававшее потребителю работу непрерывно. Работа через кривошипно-шатунный механизм и балансир передавалась с помощью тяг «сухим валам», а от них воздуходувным мехам.

Возникает вопрос: нужно ли было непрерывное вращение колеса? Нет, не нужно, поскольку непосредственно от вала колеса вращательное движение кривошипно-шатунным механизмом преобразовывалось в возвратно-качательное движение балансира. Следовательно, перед Ползуновым встала задача создания двигателя, обеспечивающего непрерывное качательное движение вала. Задача была решена суммированной работой двух цилиндров на общий вал.

По проекту Ползунова поршень под действием атмосферного давления отдавал механическую работу валу и одновременно поднимал другой поршень. При опускании второго поршня происходило обратное распределение работы. Вал, получавший работу непрерывно от двух цилиндров и совершавший качательные движения, через систему приводов передавал работу воздуходувным мехам. Отказ Ползунова от колеса значительно упростил конструкцию двигателя и более чем вдвое увеличил его экономичность.

Рецензентом проекта Ползунова выступил президент Берг-коллегии И.А. Шлаттер. В «Рассуждении о проектованной шихтмейстером Ползуновым огнем действующей машины» патриарх российского монетного дела и горнодобывающей науки отмечал, что «…сия машина уже изобретена с начала сего века господином Савернем и что… он шихтмейстер так похвалы достойно хитростию оную машину сумел переделать и изобразить, что сей ево вымысел за новое изобретение почесть должно».

Таким образом, в целом высоко оценив проект, И.А. Шлаттер предложил, однако, осуществить комбинированный вариант: паровыми насосами поднимать воду и по желобам направлять ее на водяные колеса, которые через приводные механизмы передавали бы движение воздуходувным мехам. Позицию маститого ученого вполне можно объяснить. С одной стороны - авторитет европейской науки и инженерной мысли, а с другой - дерзновенный проект изобретателя-одиночки из глухой Сибири. Ползунов не принял рекомендаций Шлаттера и разработал второй проект, несколько отличавшийся конструктивно и предусматривающий увеличение размеров и мощности машины.

При подготовке проектов Ползунов уделял исключительное внимание их научно-техническому обоснованию. «Действие огненных машин, - отмечал он, - должно более примечаниями и опытом, нежели в тягостях механическими, а в фигурах геометрическими доводами утверждать и доказывать… потому как теория, а особливо в воздушных и огненных делах, бывает много слабее практики, потому как сила воздушного знания поныне не далеко найдена и притом еще будучи великой тьмой закрыта».

Понимание Ползуновым важности теоретического знания в вопросе строительства паровой машины является отражением его исключительной тяги к образованию и науке. «А желаю же по силе тем наукам обучатца, – писал в 1750 г. Ползунов,– дабы я, за полагаемыми на меня другими должностями, в знании оных наук против своей братии не мог понесть обиды».

Хотя Ползунов и происходил из простого люда (он родился в 1728 г. в семье солдата), он тем не менее с раннего детства был приставлен к обучению. Сначала он закончил словесную школу, а затем по результатам успеваемости был переведен в арифметическую. В дальнейшем он прошел хорошее производственное обучение на заводах, рудниках и приисках.

Но главным источником знаний в юношеском и зрелом возрасте было самообразование. Он проштудировал опубликованные к тому времени труды Белидора, Леупольда, Тривальда, Шлаттера, содержавшие сведения о различных паровых установках. Соединение хорошей теоретической подготовленности и большого производственного опыта предопределило успешный исход не только разработки, но и реализации проекта.

Строительство паровой машины началось весной 1764 г., а уже в декабре 1765 г. установка успешно прошла пробные испытания. Летом 1766 г. после ряда доводок машина была введена в эксплуатацию. Ползунову, однако, не суждено было увидеть любимое детище в работе. От чрезмерного перенапряжения, усталости и упадка сил он заболел скоротечной чахоткой и, как писал лекарь Я. Кизинг,
«…сего мая 16-го числа пополудни в 6-м часу… волею Божьей умре». Машина работала более месяца, а точнее, 43 дня, после чего в котле начали проявляться неисправности, из-за которых она была остановлена. В дальнейшем установка уже никогда не подвергалась ремонту и переделке и не вводилась в эксплуатацию.

Двигатель Ползунова приводил в действие машины, непрерывно потреблявшие энергию. Следовательно, была решена основная проблема непрерывной отдачи работы двигателем. Машина позволяла выбирать направление движения орудия, варьировать размах и усилие за счет подбора диаметров передающих шкивов. Широкие возможности установки полностью решали производственные проблемы уральской и сибирской промышленности. Таким образом, двигатель Ползунова, несомненно, был универсальным, но универсальность эта имела территориально-государственную специфику. Нельзя говорить об универсальности установки, рассматривая, к примеру, проблему привода ткацких машин с вращательным движением. В рамках этой проблемы понятие универсальности было позже расширено Д. Уаттом.

Верный служитель русского престола

За короткую и нелегкую жизнь Ползунов сделал немало. И по службе достиг почета и признания, и в создании паровой машины довел все до логического завершения. Конечно, этому в немалой степени способствовали природная одаренность и исключительное прилежание к труду и получению знаний. Но успеху Ползунова способствовали также доброжелательность и участие всех, с кем ему приходилось сталкиваться по роду службы и изобретательства.

Заинтересованность в создании паровой установки проявили все - от служилых людей канцелярии Колывано-Воскресенских заводов до императрицы Екатерины II. Внимание Ее Величества к детищу Ползунова способствовало той благосклонности и конкретной помощи, которые оказывались сибирскому самородку со стороны Кабинета, Берг-коллегии и Академии наук.

На основании положительного заключения И.А. Шлаттера по проекту «огнедействующей машины» и личного участия в решении вопроса Екатерины II в ноябре 1763 г. Кабинет издал указ о произведении Ползунова в «механикусы с чином и жалованьем инженерного капитана-порутчика». Наиболее ценной частью указа была рекомендация «…буде он при заводах необходимо не надобен, то прислать ево сюда (т.е в Петербург. - В.Г. ), дабы он для приобретения себе большого в механике искусства здесь при Академии Наук года два или три к оной с вящим наставлениям прилежать и сродне ево к тому дарования и способности с лучшими успехами впредь для пользы заводской употребить». Высоко ценя Ползунова, канцелярия Колывано-Воскресенского горного округа сделала все возможное, чтобы не отпускать изобретателя и реализовать предложенный им проект.

Одной из причин такой активной поддержки сибирского умельца было «радение о безбрежном благе Отечества и процветании люда российского православного». Так, в служебном рапорте-обосновании, отправленном начальником канцелярии в Петербург на высочайшее имя, говорилось, что паровая машина «…при многих в России заводах, фабриках и мануфактурах руководить может с немалою пользою и можно избегнуть против нынешнего знатных расходов, а именно строения через великую сумму на реках плотин и хранения их от прорыву и других немалых опасностей».

Но не только забота о государственном благе господствовала в умах и сердцах тех, кто содействовал постройке установки. Были и материальные соображения. И определяли они, в первую очередь, действия не кого иного, как… первого лица Российской империи - вседержавной, августейшей, блистательной Фелицы. Дело заключалось в следующем.

История Колывано-Воскресен ских заводов восходит к 1727 г., когда Акинфий Демидов открыл первое на Алтае Колывановское производство. Спустя тринадцать лет началось строительство Барнаульского завода. Интенсивное промышленное развитие объяснялось наличием на территориях заводов богатых месторождений серебряных руд. Проведав про рудные залежи, управляющий казенными уральскими заводами, известный государственный деятель и историк В.В. Татищев, отписал все демидовские производства в пользу казны. Но минуло десять лет, и последовал высочайший указ о передаче, теперь уже навсегда, Колыванских заводов в личную собственность императорского двора с предписанием «сколько возможно больше руды серебряной доставать».

Екатерина II, взойдя в 1762 г. на российский престол, стала единоличной владелицей заводов. И пробыв всего год на троне, она, несомненно, испытывала большую нужду в пополнении средств золотом и серебром. Здесь и кроется причина активной поддержки ею в 1763 г. Ползунова. Ей нужны были талантливые, деятельные и, главное, преданные люди и по России в целом, и в ее сибирской горнозаводской вотчине. Императрица оказала высочайшую милость сибирскому умельцу, получив тем самым в его лице верного служителя престола.

Говоря о гражданской ответственности Ползунова и его преданности Отечеству, уместно привести один пример. Зимой 1760 г. Ползунов на красноярской пристани руководил сплавом добываемой в округе руды. О том, что там произошло, лучше всего рассказал он сам: «Казенный дом… неведомо отчего, изнутри, во время глубокого сна загорелся. А как уже черная изба с сеньми изнутри пламенем обнялись и в горнице… огонь появился, тогда, от сна пробудясь, с торопостию ухватя государственные дела и книги в окно с ними выскочил… так-то государственная казна купно с делами остались без всякого повреждения и траты… собственное мое все потратил».

Ползунов и Уатт

Невольно напрашивается сравнение с образом действий английских создателей паровых двигателей, вообще социально-производственной обстановкой, существовавшей в то время на островах туманного Альбиона. Исключительная секретность, патентомания, подозрительность друг в отношении друга, просто заимствование идей, а иногда и прямое их воровство, судебные тяжбы. Каким вопиющим контрастом по сравнению с этой атмосферой стяжательства и наживы предстает подвижничество сибирского умельца, в прямом и переносном смысле сидевшего на баснословных запасах серебра. Ползунов содержал семью (мать, жена, двое малых детей), его годовое жалованье составляло всего лишь 84 рубля, и при этом он заботился исключительно о том, как «вельми знатным радением славы Отечеству достигнуть», не роптал - работал, работал, работал, в работе и сгорел, не дотянув до сорока лет. Вот она - русская натура!

Проводя параллель с Англией, сравним условия, в которых трудились Ползунов и Уатт - создатель универсальной паровой машины. А условия эти были разные - у Ползунова во много раз тяжелее. И самая большая трудность заключалась в отсутствии столь необходимой любому конструктору научно-инженерной среды. Условия изобретательской деятельности, исследовательская атмосфера, само окружение в университете Глазго, где трудился Уатт, и на Колывано-Воскресенских заводах были абсолютно разными. В Барнауле не было профессуры, окружавшей удачливого, обладавшего коммерческой жилкой английского изобретателя; единственным источником знаний для Ползунова были научные сочинения; лишь раз сибирскому самородку представилась возможность посетить Петербургскую академию наук, но и ею воспользоваться не удалось.

И все же Ползунов намного раньше Уатта создал паровую машину. Не его вина, что столь важное дело не получило развития: просто его феномен является классическим примером опережения времени и событий. В России еще не назрела промышленно-техническая ситуация, которая предопределила бы необходимость перехода к новой энергетической базе производства. Гидроэнергетика водяного колеса еще обеспечивала устойчивое функционирование и расширение горно-металлургических предприятий. Ползунов же прозорливо заглянул в будущее и решил важнейшую научно-производственную проблему завтрашнего дня.

Российский изобретатель снискал себе славу уже тем, что разработал грамотный и выверенный проект. Ползунова можно поставить в один ряд с другими русскими учеными и изобретателями, прославившими себя плодотворными идеями, не реализованными, однако, при жизни их авторов. Среди них: идеи межпланетной ракеты К.Э. Циолковского, четырехтактного двигателя Бо де Роша, одноарочного моста И.П. Кулибина, ракетного корабля Н.И. Кибальчича, аэростата Д.И. Менделеева. Факт практического воплощения проекта лишь приумножает значение изобретения И.И. Ползунова.

Россия всегда привлекала зарубежных исследователей. Одним из них был Э. Лаксман, который исследовал недра, флору и фауну страны, сделал ряд важных открытий. В результате в 1770 г. он был удостоен звания академика Петербургской академии наук. В ходе научных изысканий Лаксман посетил Барнаул, где познакомился с Ползуновым и внимательно изучил строившуюся паровую установку. О своих впечатлениях он в письме от 11.02.1765 г. писал: «С кем я наибольше имею знакомство, есть горный механик Иван Ползунов, муж, делающий честь своему Отечеству. Он строит теперь огненную машину… сия будет приводить в действие меха или цилиндры в плавильнях, посредством огня: какая же от того последует выгода! Со временем в России… можно будет строить заводы на высоких горах и в самых даже шахтах…»

Вслед за Лаксманом сообщения о Ползунове и его изобретении были помещены в книгах академиков Палласа (1773 г.), Фалька (1785 г.) и Германа (1797 г.), опубликованных в Петербурге на немецком языке. Известность Ползунова росла и ширилась, а имя мужа, «делающего честь своему Отечеству», навсегда вошло в историю производительных сил России.