Машина – на пару

25 апреля 1763 года, 250 лет назад, барнаульский изобретатель Иван Ползунов завершил проект «огнедействующей машины», который был представлен Екатерине II

00:00, 26 апреля 2013г, Общество 2702


С постройкой в 1766 году двухцилиндрового двигателя непрерывного действия началась новая эпоха производства, когда любой механизм мог работать не как водяной насос, а как машина для заводских нужд.

Двигатель заводского применения

Иван Ползунов прожил всего 37 лет. Буквально сгорел на работе, скончавшись от скоротечной чахотки, которая теперь называется туберкулёзом. Всего неделю не дожил до пробного пуска своего детища – «огнедействующей машины». И всё же успел воплотить выстраданную идею.

До него в фабрично-заводском и иных производствах основным двигателем было старое водяное колесо, привязывавшее предприятия к водоёмам. А Иван Ползунов соорудил свою машину в полукилометре от берега Барнаулки, там, где позже построили здание дрожжевого завода, существующее поныне.

До этого машины действовали исключительно в качестве насоса для откачки воды. Его же предназначалась для подачи воздуха в плавильные печи. Предшествующие механизмы были одноцилиндровыми, а наш земляк приспособил на один вал два цилиндра, обеспечив непрерывную работу машины. Применил вращающиеся детали передаточного механизма, оригинальное крановое паро- и водораспределение, изобрёл способ питания парового котла подогретой водой, балансирный передаточный механизм для двухцилиндрового двигателя, аккумулятор дутья – воздушный ларь, шарнирные цепи для передаточного механизма… Ни одна из требуемых деталей прежде не изготовлялась не только в Барнауле, но и в стране!

Значимость машины Ползунова огромна. Но ею не ограничивается его вклад в развитие Алтая, страны. Он был не только изобретателем и проектировщиком, но и конструктором и машиностроителем, архитектором и чертёжником, строителем пильных мельниц и рудотолчейно-промывальных предприятий, метеорологом и рудознатцем, горняком и металлургом, математиком и физиком.

Иван Иванович, составив в 1757 году план посёлка Барнаульского завода и его окрестностей, по сути дела, выступил в качестве главного архитектора населённого пункта. Историки утверждают, что Ползунов участвовал в проектировании Новопавловского сереброплавильного завода на речке Касмале.

Толковый юноша мастерски подготовил градостроительную документацию по выбору трассы гужевой дороги Тугозвоново – Змеиногорск для доставки по ней руды. Спроектированная и построенная по его чертежам в Змеиногорске новая лесопилка расположена не у плотины, а отнесена в некоторое отдаление от речки Змеёвки на деривационный (отводной) канал. Данный чертёж поныне хранится в Государственном архиве Алтайского края.

Ползунов был первым капитаном речного флота на Алтае, возглавляя рудовозную флотилию на реках Чарыш и Обь, распоряжаясь дюжиной грузовых судов и командой в 200 солдат.

Ему по плечу было решение сложных технических задач. Построенный в 1755 году в верховьях Барнаульского заводского пруда стекольный завод выдавал продукцию с браком – посуда не была прозрачной. Ползунов, вникнув в неизвестную технологию, обнаружил причину, которая крылась в неправильном охлаждении готовой продукции. Кстати, спустя десяток лет именно на этом месте он соорудил свою машину, обессмертившую его.

Механик увлекался изготовлением диковинных вещиц. К примеру, построил в селе Тугозвоново метеорологическую будку, соорудив для неё приборы, в том числе барометр.

Недаром за десять лет беспорочной службы на Алтае Иван Ползунов – сын солдата и простой гиттеншрейбер, то есть смотритель и учётчик при плавильных печах, стал шихтмейстером – офицером, а ещё через пять лет – механикусом, иными словами – капитаном. Но главное всё же в другом – он изобрёл машину, которая впервые в мире могла работать непрерывно.

 

Борьба за приоритет

Ещё в первом веке до нашей эры древнегреческий учёный Герон Александрийский в трактате «Пневматика» описал две машины, использовавшие энергию тепла. Одна из них – эолипил (шар Эола), вращающийся вокруг своей оси под действием выходящего из него пара, – фактически явилась прообразом будущих паровых турбин. Ещё одно замечательное устройство учёного – привод дверей храма, открывающихся под действием зажжённого на алтаре огня, – чем не первый паровой насос?!

Бум паровых машин пришёлся на XVII век. Одним из первых создал действующий прообраз паровой машины француз Дени Папен, правда, в виде набросков и модели.

Строго говоря, датой рождения парового двигателя следует считать 2 июля 1698 года, когда английский военный инженер Томас Севери получил патент на сконструированную и изготовленную им «пожарную установку». В шутку он называл своё детище другом рудокопа, поскольку это был первый паровой насос, способный откачивать воду на угольных шахтах. При этом устройство оказалось громоздким, небезопасным, поскольку трубопроводы иногда взрывались из-за высокого давления пара, с крайне низким КПД и высоким потреблением угля.

В 1712 году появилась паровая машина англичанина Томаса Ньюкомена, которая не изменила предназначения двигателя и сохранила его громоздкие размеры и низкую эффективность.

1763 год стал прорывным в развитии паровой машины: одновременно три человека в разных странах пришли к выводу о принципиально ином использовании пара. Русский Иван Ползунов в Барнауле, англичанин Джеймс Уатт (Ватт) в Глазго и француз Никола Кюньо в Париже. Первый заменил одноцилиндровый двигатель Томаса Ньюкомена на двухцилиндровый, построив такую машину в 1766 году. Второй усовершенствовал паровую машину Ньюкомена, снабдив её в 1765 году конденсатором и соорудив в 1782 году универсальную машину. Третий, сконструировав паровую повозку для перевозки артиллерийских снарядов, построил трёхколёсный прообраз будущего автомобиля в 1769 - 1770 годах.

Интересно, как сложились судьбы великих новаторов?

Иван Ползунов не дожил ровно неделю до первого испытания своего детища, а его машину, проработавшую три месяца и три дня, через 15 лет до основания разобрали.

Джеймс Уатт стал состоятельным человеком, заработав на своём изобретении неплохие деньги. Он также сконструировал ртутный манометр, водомерное стекло в котлах, индикатор давления. И получил общественное признание, став членом Эдинбургского и Лондонского королевских обществ, Парижской академии наук. Это он предложил в качестве единицы мощности лошадиную силу, но в 1882 году Британская ассоциация инженеров решила присвоить единице мощности имя самого изобретателя – мы её знаем со школьной скамьи как ватт.

Повозка для перевозки артиллерийских снарядов Николы Кюньо двигалась всего 12 - 15 минут, после чего вынуждена была останавливаться на такой же период. А тот самый прообраз автомобиля, сооружённый им в конце 1760 годов, пугал жителей Парижа тем, что налетал на дома, разрушая стены, поскольку был неуправляемым.

Но если говорить о времени изобретения постоянно действующей паровой машины, то, бесспорно, приоритет за Иваном Ползуновым, нашим земляком.

 

Первый в России, но не в мире

Но говорить, как об этом указывается в ряде источников, что Ползунов изобрёл первую в мире паровую машину, неверно. Ведь более чем за полвека до него машины, использующие силу пара, уже работали на английских шахтах, откачивая из них воду. Корректнее будет сказать, что Ползунов – создатель первой в России паровой машины и первого в мире двухцилиндрового парового двигателя непрерывного действия.

25 апреля 1763 года он положил на стол начальнику Колывано-Воскресенских заводов Андрею Порошину чертежи паровой машины. На них была нанесена небольшая конструкция для обслуживания воздуходувной установки одной плавильной печи, состоявшей из двух клинчатых мехов. Основой задумки горного офицера явилась машина Ньюкомена, только не с одним, а с двумя цилиндрами: пока один поршень двигался вверх, второй шёл вниз, обеспечивая беспрерывность рабочего процесса.

Алтайское горное начальство одобрило проект Ползунова и направило его на заключение в Петербург. Президент Берг-коллегии Иван Шлаттер высоко оценил идею Ползунова: «Сей его вымысл за новое изобретение почесть должно». Императрица Екатерина II также поддержала предложение алтайского новатора, произведя его в чин горного капитана с указанием выдать ему четыреста рублей.

Пока бумаги гуляли в столице, Иван Иванович разработал второй проект с мощным тепловым двигателем на 15 плавильных печей и рядом других крупных конструктивных изменений. Вот эта огромная машина и была построена, по сути дела, ценою жизни её изобретателя.

А первый проект так никогда и не был реализован. Модель данного двигателя, изготовленную в 1825 году, – раритетный экспонат Алтайского краеведческого музея – многие годы принимали за уменьшенную копию машины Ползунова.

 

Тени облика новатора

Почти всё, что связано с именем русского изобретателя, обросло легендами, мифами, домыслами – от даты его рождения, облика и других биографических подробностей до утверждений о «недоучке», «забытом изобретателе», «кознях начальства» и «борце за народные права». Как это часто бывает, недостоверные сведения перекочёвывают из одной публикации в другую, обрастая новыми, порой невероятными подробностями.

Сотрудник Главного управления Алтайского округа краевед Пётр Чупин предполагал, что «годом рождения механика надо принимать либо 1730 год, либо какой-нибудь из смежных с ним, но который именно, сказать не можем».

Поныне в «Википедии» значится, что Иван Ползунов появился на свет 14 марта 1728 года, другие справочные издания сообщают общо: 1728 год. На этой дате настаивал и биограф изобретателя Виктор Данилевский, неверно прочитавший архивный документ: «Механической ученик Иван Ползунов, от роду 14 лет в службу вступил в 1742 году апреля с 19 дня в механические ученики, из солдатских детей, поместья не имеет».

В 1955 году уральский историк Анатолий Козлов привёл архивный документ, сообщавший, что отец привёл Ваню Ползунова в школу в 1736 году. В те годы в школу принимали с семи лет. Получается, что будущий изобретатель родился в первой половине 1729 года. Именно эта дата и считается официально принятым временем рождения Ивана Ползунова.

Имеются попытки показать, что наш земляк был «недоучкой», неспособным к новаторскому поиску.

Бывший научный сотрудник Института истории естествознания и техники АН СССР Гелий Салахутдинов, с треском уволенный из науки, в статье «Мастер паровых дел» (журнал «Инженер», 2000 г., № 2, с.12-14) рассуждал: «Изучив зарубежные чертежи, алтайский рабочий Ползунов решил: да что же мы совсем уже тюхи-матюхи, да неужто не построим такую же машину, какую англичане сделали?! Умные люди ему говорили: это невозможно сделать в России, поскольку здесь нет необходимых технологий. Но у Ползунова было шесть классов образования, про технологии он мало чего понимал…»

Оставим на совести автора его непозволительный тон, но зачем же передёргивать факты?! Ползунов был не рабочим, а горным офицером. За 20 лет службы на Колывано-Воскресенских заводах много чего понимал «про технологии» и машину всё-таки построил! А шесть лет его учёбы в школе плюс постоянное самообразование и практическая работа на горнорудных предприятиях – чем же плохи его университеты XVIII века?!

Также несостоятельны утверждения, что «начальство строило козни» изобретателю. Ему благоволили, продвигали проект губернатор Андрей Порошин, директор Монетного двора Иван Шлаттер и императрица Екатерина II. И вовсе не забыт Иван Ползунов ни современниками, ни потомками. Долгое время было принято считать, что первая публикация о «совершенно забытом барнаульском механикусе» горного инженера Воейкова состоялась в журнале «Русская старина» лишь в 1884 году. Но, по подсчёту алтайского краеведа Якова Кривоносова, это была уже 17 публикация о Ползунове и его изобретении. Сейчас его имя носят улицы, заводы, вузы на Алтае и в других регионах страны.

Новости