Русский изобретатель-самоучка, создавший двухцилиндровую паровую машину
Далеко не у каждого научного открытия - счастливая судьба: одни сразу же находят практическое применение, другие дожидаются своей очереди годами и даже целыми столетиями. Так случилось и с паросиловой машиной Ивана Ползунова: современники не оценили по достоинству ее значение.
Талантливый изобретатель, самородок из российской глубинки, Иван Иванович родился в семье солдата, и по окончании в 1742 году арифметической школы, основанной Василием Никитичем Татищевым, был определен «механическим» учеником к мастеру Никите Бахореву на один из уральских заводов.
Когда горнозаводскому специалисту Ивану Ползунову исполнилось 20 лет, его перевели на Колывано-Воскресенские заводы Алтая, где добывались драгоценные металлы для царской казны: получив должность гиттеншрейбера, Иван Ползунов занимался подготовкой отчетов о ходе производства.
Его конструкторская деятельность, по мнению историков-биографов, началась в 1754 году, когда для нужд завода Иван Иванович строил «вододействующую лесопилку». Любознательный, усердный, жадный до знаний, он самостоятельно изучал книги по металлургии и минералогии. Став одним из самых технически грамотных работников завода, он заботился о том, чтобы облегчить труд людей: предлагал множество остроумных новшеств в работе, однако проекты его пылились в архиве.
Существом почти равным Богу был для Ползунова Михаил Васильевич Ломоносов: Иван Иванович досконально изучил все труды великого ученого в области химии, физики, добычи и плавки руд. Ознакомился он также с работами известного российского химика Ивана Андреевича Шлаттера, в чьей книге «Обстоятельные наставления рудному делу» описывались английские и венгерские паровые машины, которые играли большую роль в промышленности этих европейских стран. В то время горнозаводские производственные процессы в России находились в полной зависимости от водяного колеса - основного источника энергии: из оборудования были только воздуходувные мехи и молоты для ковки металла, приводимые в движение силой воды. Иван Ползунов задался целью «водяное руководство пресечь», и в апреле 1763 года представил начальнику завода Андрею Ивановичу Порошину проект «огненной машины».
От заграничных аналогов паровой двигатель Ползунова отличался, прежде всего, наличием двух цилиндров, вместо одного: такая усовершенствованная машина могла подавать «дутье» в печи и откачивать воду, в дальнейшем изобретатель планировал приспособить ее и для других нужд. Примечательны были слова современника Ивана Ивановича, ботаника и минералога Эрика Лаксмана:
О проекте, представленном в царский Кабинет, доложили Екатерине II. Своим распоряжением она произвела Ивана Ползунова в «механикуса с чином и званием инженерного капитан-поручика», постановила выдать ему награду «в четыреста рублев» и, по возможности, направить на учебу в Академию наук. В 1764 году по разрешению Канцелярии Иван Ползунов приступил к строительству машины в 15 раз более мощной по сравнению с проектом: она одновременно должна была обслуживать дутьем 10-12 печей.
За фантастически короткие сроки, 13 месяцев, Иван Ползунов собрал агрегат в так называемой «машинной хоромине» высотой в 18,5 метра, при этом некоторые детали двигателя весили до 2720 килограмм. Но для того, чтобы воплотить свою задумку Ивану Ползунову понадобилось изготовить еще и различные сопутствующие инструменты, в числе которых был токарный станок для обработки металла на «водяном ходу»...
Такая грандиозная работа потребовала от изобретателя максимальной концентрации душевных и физических сил и ослабила его здоровье. Заболев чахоткой, Иван Иванович Ползунов не дожил до пробного запуска своего детища всего неделю.
7 августа машина подала первое дутье и работала с небольшими перерывами до ноября, за это время успела не только окупить все расходы на постройку, но и дать огромную прибыль.
Когда у паровой машины прогорел котел, было решено, что «пущать ее в действо по изобилию в здешнем заводе воды, за нужно не признавается».
Сломанный агрегат был разобран на части, а имя Ивана Ивановича Ползунова надолго забыто в алтайских краях.
Опередивший свой век талантливый механик-самоучка «воскрес» только в памяти своих потомков, высоко оценивших его изобретательский дар.
«Иван Ползунов - муж, делающий истинную честь своему народу. Он строит теперь огненную машину, однако совсем отличную от тех, которые обычны в Англии и Венгрии. Эта машина должна приводить в действие без воды мехи при плавильных печах, которые обыкновенно приводятся в действие водой. Какое преимущество! В России смогут искусно строить плавильные печи на высоких горах и даже в шахтах».
Альманах "Великая Россия. Личности. Год 2003-й. Том II", 2004, АСМО-пресс.
Изобретательство и продвижение новизны во все времена не всегда оценивалось должным образом и находило поддержку. Открытия простых людей очень часто забываются в чулане вышестоящего руководства, только потому, что гордость не позволяет признать величие низшего. Это приводит к замедленному развитию государств, и отталкивает технический прогресс за спину времени. Несколько поколений может проходить за сохой, а где-то будут лежать никому ненужные чертежи трактора.
В 1729 году в Екатеринбурге, в семье выходца из крестьян, солдата, родился Иван Иванович Ползунов. Он в 1742 году в том же городе закончил учиться в Горнозаводской русской арифметической школе. До этого он проучился шесть лет в словесной школе. Успешный школьник стал работать учеником под руководством главного механика уральских горнодобывающих заводов. Успех в труде позволил обратить на себя внимание руководства, и Иван Иванович в 20 лет попал на Алтай, на известные Колывано-Воскресенские прииски, где добывали золото для казны. Вскоре он был переведен на Барнаульский медеплавильный завод.
Своим усердием и рвением к знаниям Ползунов получил звание плавильного писаря, смотрителя и составителя отчетов плавильных работ. Жадность к знаниям заставляла его изучить множество книг по металлургии. Образование и практика толкали Ивана Ивановича к новшествам, которые не только увеличили бы производительность, но и в первую очередь облегчили бы труд работников. Основополагающей литературой для него стали работы Ломоносова по химии, физике, плавильному делу. В 1754 году Ползунов изобрел лесопильный механизм, и это изобретение положило начало его конструкторской деятельности.
Вращающееся водяное колесо передавало движение через систему валов и шестеренок на лесопильный станок. Станок позволял распиливать древесину для собственных производственных нужд. Горнодобывающие процессы зависели в основном от ручного труда и силы текущей воды. Создать альтернативу водяному колесу взялся Иван Иванович. И в 1763 году появился готовый проект совершенно нового механического агрегата, парового двигателя. Силовой механизм имел в своей конструкции два цилиндра, в отличие от европейской одноцилиндровой машины. В первую очередь паровой агрегат должен был поддувать плавильные печи и откачивать воду.
Скоро весть о системе парового двигателя дошла до Екатерины ll. Она приказала повысить ранг изобретателю и направить его учиться в Академию наук. Также инженер-самоучка получил в награду 400 рублей. Спустя год, в 1764 году Ползунов приступил к строительству запроектированной конструкции двигателя, но увеличенных размеров, чтобы обслуживать большее количество плавильных печей. Строительство двухцилиндровой паровой машины длилось чуть больше года. Готовый двигатель возвышался на 18.5 метров от земли, а крупные детали весили более двух с половиной тонн. Это была первая в мире машина, которая могла работать без дополнительной движущей силы. Совершенно новый механизм должен был послужить прорывом в механизации производства.
Запуска своего колоссального детища Иван Иванович не дождался. Усердный и изнурительный труд поставил черный отпечаток на силах и здоровье изобретателя. В 1766 году Иван Ползунов умер, а его двигатель проработал с перерывами всего три месяца. «Огненную» машину разобрали по частям и забыли о конструкции на долгие годы. Прогоревший котел стал веским аргументом нецелесообразного ремонта. Чинить машину не стали. А зачем? Ведь есть альтернатива новизне – старое доброе водяное колесо.
Умный человек всегда очень полезен, когда он рядом. Но если его нет, то дураки задирают носы и хлопают в ладоши.
Талантливый изобретатель Иван Ползунов родился в 1728 году в Екатеринбурге в семье отставного солдата. Обучение начал в арифметической школе, которую основал Василий Никитич Татищев.
После окончания школы, в 1742 году, Ползунова направили на один из уральских заводов учеником к мастеру Никите Бахореву.
После обучения, в возрасте 20 лет, он был переведен на Колывано-Воскресенские заводы Алтая. На этих заводах для государственной казны добывались драгоценные металлы. Обязанностью Ползунова стала подготовка отчетов о ходе производства.
Ползунов все время активно занимался самообразованием, изучал книги по металлургии и минералогии. В результате Иван Иванович стал одним из самых технически грамотных специалистов на заводе. Важной задачей для себя он ставил вопросы облегчения труда работающих людей. Было много остроумных и интересных проектов, но все они пылились в архивах.
Большим авторитетом в науке для Ивана Ивановича был Михаил Васильевич Ломоносов. Ползунов подробнейшим образом изучал его труды в области химии, физики, добычи и плавки руд. Не остались для него незамеченными и труды российского ученого И. А. Шлаттера: в них описывались английские и венгерские паровые машины, которые все больше внедрялись в промышленность Европы.
В то время русские горнозаводские процессы полностью зависели от водяного колеса. Ползунов поставил перед собой цель заменить водяные процессы и уже в 1763 году представил руководству завода проект «огненной машины».
Русская машина отличалась от использующихся за границей. Она имела два цилиндра и могла подавать дутьё в печи и откачивать воду. В дальнейшем Ползунов собирался усовершенствовать ее, планировал использовать и для других нужд.
Данный проект был представлен Екатерине II. Императрица по достоинству оценила работу и своим распоряжением произвела Ивана Ползунова в «механикуса с чином и званием инженерного капитан-поручика». Изобретатель получил в награду четыреста рублей, также было рекомендовано направить его на учебу в Академию наук.
В 1764 году с одобрения Канцелярии Иван Ползунов принялся за изготовление новой машины - в 15 раз мощнее предыдущей. 13 месяцев понадобилось инженеру, чтобы собрать утвержденный агрегат. Его высота составила 18,5 метра, некоторые детали по весу достигали 2 720 килограмм. Пришлось создавать и новые сопутствующие инструменты, в том числе специальный токарный станок.
Изготовление новой машины потребовало от конструктора максимального напряжения душевных и физических сил и ослабило его здоровье. Иван Иванович Ползунов заболел чахоткой и умер, не дожив буквально неделю до пробного запуска созданного им агрегата.
7 августа 1766 года паровая машина заработала, и работала она до ноября. За короткое время изобретение оправдало все надежды своего создателя. В итоге за небольшой период работы машина не только полностью окупила все расходы на постройку, но и принесла значительную прибыль.
Тем не менее, когда прогорел котел, было принято решение машину не восстанавливать. Ее разобрали на части, а об Иване Ползунове надолго забыли.
Сегодня его имя носит Алтайский государственный технический университет, рядом с ним установлен памятник изобретателю Ползунову.
«Ползунки» для паровой машины / Паровая машина Ползунова
Как русский изобретатель Иван Ползунов опередил англичанина Уатта / Сделано русскими
Представления широкой общественности о современной науке и технике зачастую «упираются» в узкий круг устройств, используемых в быту. Именно на основе этих представлений строится мнение, что в России наука и техника умерли. «Русская планета» берет на себя задачу развеять этот миф. В рубрике «Сделано русскими» мы рассказываем о современных разработках российских ученых и инженеров, малоизвестных, но приносящих людям гораздо больше пользы, чем новый китайский смартфон, корейский автомобиль, американский компьютер или немецкий холодильник. Мы напоминаем читателям, что на протяжении столетий русскими учеными, инженерами и просто талантливыми самоучками делались открытия и изобретались вещи, сильно опережавшие свое время, на основе которых сегодня и делаются модные смартфоны, автомобили, компьютеры и холодильники. Ещё сделано русскими: | | | / / | | / / | Гамов | | | | | / | | | | / / / Первый спутник / / / | / / / / / | | / / / | / | / / / / / | / / / / / | | «Гастрономическая карта России». Мордовия , а также
В ресторане «Ползунов» в Барнауле
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
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.
Схема парового насоса Севери (слева), 1702 год, и пароатмосферной машины Нъюкомена
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
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.
Одним из наиболее выдающихся русских изобретателей, современников Ломоносова, был Иван Иванович Ползунов, сын солдата Екатеринбургской горной роты (солдаты горных рот использовались как на строительных работах при сооружении заводов и крепостей, так и для охраны), крестьянина по происхождению. И.И. Ползунов родился в 1729 году (эта дата установлена советским историком А.Г. Козловым, прежде в биографиях Ползунова сообщались другие даты рождения изобретателя — либо 1730, либо 1728 года).
К этому времени уральская горнозаводская промышленность насчитывала четыре десятка казенных и частных предприятий. В 1722 году был основан город Екатеринбург — поселение при большом новом заводе на берегу реки Исети. На Екатеринбургском заводе, первоначальный проект которого принадлежал В.Н. Татищеву, имелись не только доменное и кричное (железоделательное) производства, но и разнообразные металлообрабатывающие «фабрики» (цеха). Это предприятие было задумано талантливым сподвижником Петра I как образцовое. Строительство завода завершено было другим видным деятелем петровского времени — В. де Генниным. На заводе применялся ряд новых и передовых по тому времени технологических процессов и механизмов.
Ползунов учился в Екатеринбургских заводских школах — словесной (с 1736 по 1738 года) и арифметической (с 1738 по 1742 года).
Обе эти школы, или, точнее, две ступени одного заводского училища, были основаны В.Н. Татищевым. Это начинание было продолжено В. де Генниным.
В работе Геннина «…О вновь строенных и старых исправленных горных и заводских строениях и прочих куриозных вещах абрисы)», написанной в 1735 году, есть особый раздел, посвященный задачам обеих Екатеринбургских заводских школ. В первой, словесной школе, воспитанников должны были обучать грамоте по «Азбуке» и по тем же традиционным «пособиям», по которым учился и юный Ломоносов, по «Часослову», «Псалтыри» и т. д. В арифметической школе предусматривалось изучение арифметики, геометрии, тригонометрии, рисования и черчения. В 1734 году во главе управления уральскими заводами вновь был поставлен В.Н. Татищев. Он расширил программу преподавания в заводских школах, введя в нее механику, пробирное дело (искусство производить пробы руд), латинский и немецкий языки. Кроме того, будучи сторонником сочетания учения с практикой на заводах, он предписал обучать воспитанников резьбе и гранению камней, токарному, столярному и паяльному делу. По выражению Татищева, ученикам следовало «не токмо присматриваться, но и руками по возможности применяться и о искусстве ремесла — в чем оное состоит — внятно уведомиться и рассуждать: из чего лучше или хуже может быть». Мастера обязаны были подробно объяснять это воспитанникам.
К тому времени, как Ползунов поступил в заводское училище, эти предписания Татищева уже осуществлялись. Правда, мы не знаем, были ли все перечисленные учебные предметы пройдены Ползуновым, так как он окончил словесную школу, но из арифметической он был взят на службу досрочно. Однако дальнейшая деятельность Ползунова доказывает, что за годы пребывания в заводском училище он получил известную первоначальную подготовку для решения различных производственных задач.
25 февраля 1742 года четырнадцатилетний ученик арифметической школы Иван Ползунов был «определен» в «механические» (или «машинные») ученики к механику уральских заводов Никите Бахареву. Жалованье Ползунову было установлено в размере «полтины в месяц» (вместо положенного по штату 1 рубля) и то выплачивалось с большими задержками.
Обязанности Ползунова были разнообразны и ответственны. Он вместе с другими учениками должен был во всем помогать Никите Бахареву, а в обязанности «механикуса, или машиниста», входил широкий круг заводских и рудничных дел. Механик должен был руководить постройкой доменных, кричных и иных заводских цехов, водоподъемных и рудоподъемных машин на рудниках, лесопильных и иных «мельниц» и т. д.
К 40-м годам на Урале имелось уже 22 казенных и 39 частных горнометаллургических заводов, причем продолжали вступать в строй новые предприятия. Уральская металлургия была на подъеме. Росла выработка чугуна и железа.
На Урале Ползунов приобрел большой производственный опыт. Он хорошо ознакомился с мануфактурной заводской техникой.
В 1747 году производился набор уральских мастеров и различных специалистов для алтайских Колывано-Воскресенских заводов. В числе уральцев, отправленных на , был и механический ученик Иван Ползунов. Любопытно, что алтайское начальство было в первый момент разочаровано, что на эту должность направили какого-то безвестного девятнадцатилетнего механического ученика Ползунова вместо более солидного унтер-механика (младшего механика) Костромина, о присылке которого оно просило.
Проектируя свою паровую машину для различных заводских целей. Ползунов стремился прежде всего разрешить конкретные запросы алтайского и вообще русского горнометаллургического производства. В связи с необходимостью постройки алтайских заводов непременно на реках, часто вдали от рудников и лесов, увеличивались трудности перевозки руды и угля. Именно в период 1762-1763 годов Колывано-Воскресенское горное начальство получило задание построить ряд новых заводов. Между тем было трудно найти места, где бы имелись и рудные месторождения и леса (древесное топливо) и которые были бы вместе с тем удобны для создания крупных водохранилищ.
Ползунов настойчиво стремился найти способ строить заводы в любом безводном месте. Начиная свою докладную записку с анализа основных недостатков горного дела в России, он подчеркивал, что необходимость строить заводы на реках ограничивает возможность строительства новых заводов и вызывает огромные дополнительные расходы государственных средств.
В этой докладной записке отчетливо выразилось понимание Ползуновым общегосударственного значения поднятого им вопроса о замене водяных двигателей паровыми. Выходец из трудового народа, шихтмейстер Ползунов жалел государственную казну прежде всего потому, что знал, каким тяжким народным трудом создаются богатства, собираемые в казне в виде серебра и золота.
Столь же ярко проявился в записке и патриотизм изобретателя.
Ползунов подчеркивал, что он замыслил «сложением огненной машины водяное руководство пресечь и его, для сих случаев, вовсе уничтожить, а вместо плотин за движимое основание завода ее (паровую машину) учредить так, чтобы она была в состоянии все наложенные на себя тягости, каковы к раздуванию огня обычно в заводах бывают потребны, носить и по воле нашей, что будет потребно, исправлять (здесь в смысле исполнять)… Дабы сей славы (если силы допустят) Отечеству достигнуть и чтоб во всенародную пользу… в обычай, ввести».
Докладная записка 1763 года показывает также, что скромный алтайский шихтмейстер, непрестанно отвлекаемый текущими поручениями, ничего общего не имеющими с изобретательством и с науками, успел приобрести солидные практические и теоретические знания. Он трезво оценивал, например, состояние литературы о паровых машинах, говоря, что «действие огненных машин должно более примечаниями (наблюдениями) и опытами, нежели в тягостях (в расчетах нагрузок) - механическими, а в фигурах — геометрическими доводами, утверждать и теоретически доказывать».
Он правильно отмечал отставание современной ему теории от практики «особливо в воздушных и огненных делах», т.е. в области учений о газах и о теплоте. Теоретические замечания Ползунова показывают, что он был в курсе борьбы научных мнений о природе тепловых явлений. Ему было знакомо как старое учение о теплороде, так и новая молекулярно-кинетическая теория теплоты, главным представителем которой в России был М.В. Ломоносов.
В своем проекте Ползунов, и в этом его огромная историческая заслуга, впервые дал , позволявшей осуществлять непрерывность отдачи работы, а потому пригодной для применения в различных заводских операциях. Описание сопровождалось тщательными расчетами и чертежами машины во всех ее деталях.
Канцелярия Колывано-Воскресенского горного начальства во главе с Порошиным, рассмотрев 25 апреля 1763 года представленные Ползуновым документы, одобрила проект, хотя с оговорками и сомнениями («сумнительствами»), особо подчеркнув, что осуществление замысла изобретателя позволит «избегнуть против нынешнего знатных расходов, а именно строения чрез великую сумму на реках плотин», и что если «сверх сомнения» Ползунов построит машину, то она «не столько при одних здешних, но и при многих в России заводах, фабриках и мануфактурах руководить может с немалою пользою».
Затем проект Ползунова с заключением Канцелярии послан был на заключение Шлаттеру. Последний также выдвинул против предложений изобретателя ряд оговорок, возражений и «сумнительств». В целом же Шлаттер приходил к положительному выводу и рекомендовал «велеть такую машину, какую он (Ползунов) проектировал, построить и в действие производить, дабы практикою теорию свою подтверждала». Он одобрил намерение Канцелярии поощрить изобретателя производством в чин горного механика («берг-механикуса») и денежной наградой.
Екатерина II утвердила это решение и «великодушно» пожаловала Ползунову 400 рублей, которые, однако, были доставлены изобретателю, когда он лежал уже на смертном одре.
К марту 1764 года Ползунов разработал подробный второй несколько иной конструкции, позволившего непосредственно приводить в действие воздуходувные мехи при сереброплавильных печах.
В январе 1764 года заводское начальство вынесло решение о применении машин системы Ползунова — как при Барнаульском заводе, так и на Новолазурском и Семеновском рудниках. Возможно, что на эти рудники предполагалось перенести барнаульскую машину.
Поддерживавший ползуновское творчество А.И. Порошин уже после испытания паровой машины подчеркивал ее преимущество перед водяными двигателями.
К числу серьезных ошибок, нередко повторявшихся в литературе о Ползунове, принадлежит утверждение, будто изобретатель был одиночкой и создавал все свои гидротехнические и теплотехнические установки единолично.
Верно, конечно, что круг помощников Ползунова был еще узок. Но такие помощники были. Да было бы и физически невозможно одному человеку сооружать огромную по тем временам паровую машину.
К декабрю 1765 года «огненная машина» была в основном закончена. Ползунов опробовал ее в действии, заменив для этого случая отсутствовавшие мехи бревнами. Затем приступили к постройке мехов.
Уже упоминавшийся выше видный естествоиспытатель XVIII века, член-корреспондент, а потом ординарный член Петербургской Академии наук, Эрик Лаксман писал 11 февраля 1765 года с Алтая:
«…Другой, с чем наибольше имею знакомство, есть горный механик Иван Ползунов… Он строит теперь огневую машину, совсем отличную от венгерской и английской. Машина сия будет приводить в действие мехи или цилиндры (т.е. воздуходувные устройства) в плавильнях посредством огня; какая же от того последует выгода! Со временем в России, если потребует надобность, можно будет строить заводы на высоких горах и в самих даже шахтах».
Двухцилиндровая паровая машина Ползунова с двумя балансирами обеспечивала непрерывное дутье для плавильных печей. Воздухораспределительная и парораспределительная системы машины были устроены в высшей степени остроумно. Хотя, как уже отмечалось, Ползунов был знаком с книгой Шлаттера, а может быть, и с некоторыми другими чертежами созданных к этому времени паровых машин, но его изобретение было новым вкладом в мировую теплотехнику. Это признал и Шлаттер, отметивший в своем заключении: «…Он, шихтмейстер, так похвалы достойною хитростию оную машину умел переделать (по сравнению с машиной Ньюкомена) и изобразить, что сей его вымысел за новое изобретение почесть должно», потому что Ползунов «вместо того что все в свете находящиеся такие машины одинаки и из одного цилиндра состоят, то он оную на две разделил…»
Итак, замечательное творение первого русского теплотехника было в основном завершено. Оставались лишь некоторые доделки — и машина могла войти в строй. Однако судьба самого Ползунова складывалась трагически. За несколько лет до этого у него началось легочное заболевание. Постоянная нужда, тяжелая и нервная работа, нередко сопряженная с большой опасностью, способствовали усилению болезни.
Материальные условия жизни Ползунова почти не улучшились и после того, как он стал «механикусом».
Он вынужден был, отказывая себе в самом необходимом, строить за свой счет модель «огнедействующей» машины, которую намеревался послать в Петербург. Впрочем, собрать изготовленные им детали этой модели механик уже не успел.
Болезнь его становилась все более тяжелой. Непомерное физическое и нервное напряжение зимой 1765-1766 годов во время сооружения огромной машины усугубило ход болезни. Тридцатисемилетний изобретатель в расцвете творческих способностей, накануне завершения своей замечательной машины почувствовал приближение смерти. И только тогда — 21 апреля 1766 года — продиктовал он своему ученику Ивану Черницыну «челобитную» на имя Екатерины II — потрясающий документ, в котором особенно ярко отразился духовный облик выдающегося русского изобретателя — скромного, настойчивого, полного «благородной упрямки» (говоря словами Ломоносова) в достижении основной цели жизни — развития отечественного производства. Механик напоминал там о состоявшемся в свое время одобрении его проекта «с планом и описанием новой машины», отметив, между прочим, и произвол горного начальства, не выдавшего ему обещанной награды. Он предвидел возможность смерти, но его больше всего беспокоила судьба машины. Вынужденный просить об увольнении по болезни «от всего того машинного производства», изобретатель подчеркивал, что его ученики Левзин и Черницын при поддержке Порошина и других горных офицеров смогут довести его дело до конца, что Левзин и Черницын поняли устройство машины во всех деталях «и производство знают».
Видимо, заводские чиновники испугались нагоняя из Петербурга за то, что задержали наградные. В тот же день 21 апреля 1766 года они отослали прикованному к постели Ползунову, изнемогавшему от жестокого горлового кровотечения, жара и невыносимых болей, 400 рублей серебром. Лекарь Яков Кизинг стал более внимательно, чем прежде, «пользовать» больного. Но было уже поздно. 16 мая 1766 года первый русский теплотехник скончался.
Паровая машина была введена в строй его учениками и соратниками, среди которых был другой .
Так оборвалась короткая, но славная жизнь «механикуса» Ползунова, сделавшего первый шаг не только в России, но и во всем мире к созданию такой паровой машины, которая была бы способна «по воле нашей, что будет потребно, исправлять», иначе говоря, к созданию универсального парового двигателя. Это дело завершено было в Англии Уаттом пятнадцать лет спустя.
Оказались вполне удовлетворительными. Как сообщал Порошин Кабинету рапортом от 29 января 1767 года, с помощью этой машины было проплавлено значительное количество руды, перевозимой со Змеиногорского рудника, причем чистая прибыль от работы парового двигателя составила 11 тыс. рублей. Однако из-за аварии котла (который признавался ненадежным самим Ползуновым) машина в ноябре 1766 года была остановлена и больше не применялась.
Академии наук машину Ползунова признали полезной. Ее модель поместили в кунсткамере, причем намечено было провести сопоставление работы ползуновской машины (на примере этой модели) с предыдущими конструкциями паровых двигателей.
Однако эта инициатива передовых ученых ломоносовской школы, натолкнулась на бездушное, а иногда и просто недоброжелательное отношение горных чиновников.
Они не были заинтересованы в распространении паровых двигателей. По их твердому убеждению, на Алтае и в других промышленных районах достаточно было дешевого крепостного труда. А если уж приходилось применять какие-то двигатели, кроме ручных, то следовало ограничиться более привычными, простыми и недорогими конными и водяными двигателями.
Второй и решающий этап борьбы за создание универсальной паровой машины относится уже к началу 80-х годов. Он связан прежде всего с деятельностью знаменитого английского механика Джемса Уатта.
Передовые русские теплотехники конца XVIII и начала XIX веков исходили уже в своем творчестве из достижений Уатта. Однако при всех преимуществах второй паровой машины Уатта по сравнению с «огнедействующей машиной» Ползунова необходимо еще раз подчеркнуть, что Ползунов задолго до Уатта в тяжелых условиях крепостного Алтая выступил как пионер в деле создания универсального парового двигателя для заводских целей.
А потому совершенно прав был Эрик Лаксман, давший оценку деятельности Ползунова в словах: «Муж, делающий истинную честь своему Отечеству».
Литература:
- .- М.: Государственное учебно-педагогическое издательство министерства просвещения РСФСР, 1962
