microbik.ru
1
Творцы нового
Великий русский изобретатель

Самоучка из Алтая, опередивший многих известных зарубежных ученых. Разработчик первого в

мире пароатмосферного двигателя, проект которого был одобрен Екатериной II. Инженер-

энтузиаст, ставивший государственные интересы и заботу о будущих поколениях выше своих

личных интересов…

Сегодня, 18 августа 2006 года исполняется 240 лет, когда была пущена в эксплуатацию первая в мире пароатмосферная машина. Создателем этой оригинальной машины был наш соотечественник Иван Иванович Ползунов. Я давно знаком с жизнью и техническим творчеством этой незаурядной личности, с его огромным вкладом в развитие мировой науки и техники. Поднял свои архивные материалы, дополнил их также информацией из всемирной сети. Он настолько велик, что отложил в сторону все свои дела и подготовил о нем статью для читателей нашей любимой столичной газеты.

В подборке статей «Великие изобретатели»,опубликованной в Интернете, Наталья Петровна Парфенова пишет: «Иван Иванович Ползунов – гениальный русский изобретатель-самоучка, один из создателей теплового двигателя и первой в России паровой машины. С 1748 года он работал в Барнауле техником по учету выплавки металла, а в 33 года был уже одним из руководителей завода. В то время на заводах господствовал тяжелый ручной труд. Лишь воздуходувные мехи да молоты для ковки металла приводились в движение силой воды. Поэтому заводы строились на берегах рек, и производство зависело от капризов природы. Стоило обмелеть заводскому пруду – останавливалось производство. Иван Ползунов поставил перед собой задачу по тому времени невиданной смелости – ручной труд и водяной двигатель заменить "огненной машиной". Он разработал чертежи двухцилиндровой паровой машины.
Пришлось И.И. Ползунову одновременно создавать инструменты и токарные станки "на водяном ходу" для обработки металла, учиться самому, учить мастеровых и строить машины. И в таких условиях все детали паровой машины были изготовлены за тринадцать месяцев. Некоторые весили до 2720кг. Машина была собрана. Но увидеть ее в работе Ползунову не пришлось – он умер, сломленный непосильным трудом и болезнью 27 мая 1766 года, а его детище было пущено в эксплуатацию в августе. Всего за два месяца паровая машина не только полностью окупила себя, но и дала большую прибыль. Обращались с машиной хозяева варварски. В ноябре случилась по недосмотру течь котла. Вместо того чтобы произвести несложный ремонт, машину остановили навсегда, а через несколько лет разобрали. Дело Ползунова на десятки лет было предано забвению. Лишь в 20 веке имя гениального изобретателя было заново вписано в историю отечественной техники».

Время, в которое Ползунов сделал свое замечательное изобретение, относится к началу истории города Барнаула. В 1727 году на речке Белой у подножья Колыванских гор, приписными людьми Акинфия Демидова был построен первым на Алтае медеплавильный завод. Назвали этот завод Колывано-Воскресенским, по имени близ расположенного озера Колыван и Воскресенского рудника. Через 12 лет начали строить другой завод, в устье речки Барнаулки. Барнаульский завод предназначался для плавки серебросодержащих руд, которые добывали в Змеиногорском руднике.
В 1747 году все заводы и рудники Демидова на Алтае перешли в собственность русских царей. В новое царское поместье, названное Колывано-Воскресенскими заводами, входили по современному административному делению, Алтайский край, Новосибирская, Томская, Кемеровская области и часть восточных областей Казахстана. Общая территория составляла 443 тыс. кв.км., что равняется примерно площади Швеции. Центром был Барнаульский завод, при котором находилось Канцелярия Колывано-Воскресенских заводов, которая подчинялась непосредственно управлению всеми императорскими имениями - "Кабинету ее величества".
В декабре 1747 г. по пути на Алтай, Беэр,управляющий заводами, остановился в Екатеринбурге. Пользуясь предоставленным ему правом, он отобрал здесь для царских заводов большую группу горных специалистов. В их число и вошел 18-летний Иван Ползунов. К тому времени он отучился 6 лет в словесной, а затем в арифметической школе при Екатеринбургском металлургическом заводе, что по тем временам было совсем немало. Из школы его, как лучшего из лучших, взял в ученики сам механик заводов Урала и Сибири Никита Бахорев и за 5 лет работы у него Ползунов многого достиг. В Барнауле молодой Ползунов получил должность гиттеншрейбера, т.е. плавильного писаря. Работа эта не только техническая, т.к. юноша узнавал, сколько и какой руды, угля, флюсов нужно для плавки в той или иной печи, знакомится, хотя и теоретически с режимом плавки. Одаренность молодого специалиста была столь очевидна, что привлекала внимание заводского начальства.
Менее чем через 3 года после переезда в Барнаул, 11 апреля 1750 г., по представлению одного из руководителей заводов и крупнейшего знатока горнозаводского дела, Самюэля Христиани, Ползунов был произведен в младший шихтмейстерский чин с увеличением оклада до 36 руб. в год. Одновременно с новым производством было постановлено, чтобы Христиани обучил Ползунова настолько, чтобы Ползунов "...мог быть достоин к производству в обер-офицерский ранг". Постановление объявляло Ползунову "... что ежели он упомянутые науки познает и в том числе искустен усмотрится, то имеет быть определен ему старший унтершихтмейстрерский оклад, и сверх того повышением чина оставлен не будет".

Это решение, предоставлявшее Ползунову возможность осуществить его стремление к учению, не было реализовано. Христиани, занятый управлением заводами, возложенным на него после смерти Андреаса Беэра в мае 1751 г., стремился использовать Ползунова как надежного и добросовестного работника на разнообразных хозяйственных работах. Нехватка людей, особенно специалистов, была бичом Колывано-Воскресенских заводов. Многие работники умирали из-за плохого питания (хлеб доставлялся с перебоями за сотни верст), бытовой неустроенности, отсутствия медицинской помощи.
26 июня 1750 г. младший унтершихтмейстер Иван Ползунов получил задание проверить, правильно ли выбрано

место для пристани на реке Чарыше, выше деревни Тугозвонной (ныне Чарышского района), а также измерить и описать дорогу до Змеиногорского рудника. К тому времени там скопились огромные кучи руды, которую не успевали вывозить. Ползунов осмотрел место для пристани, а затем прошел с мерной цепью до самого рудника. Он намерил 85 верст 400 сажен, всю трассу обозначил кольями, наметил даже "зимовья" - удобные места для ночевки обозов с рудой. Длина будущей дороги оказалась в 2 раза короче действующей рудовозной.

По результатам поездки он "учинил" чертеж с подробным описанием, показав себя еще и прекрасным чертежником (этот чертеж до сих пор хранится в госархиве Алтайского края). На завод Ползунов вернулся в июле, а в августе вновь был послан на Красноярскую пристань, где на сей раз пробыл целый год. Осенью он строил рудный сарай, караульную избу для солдат охраны, зимой принял от крестьян-возчиков пять тыс. пудов руды, а весной организовал ее отправку по Чарышу и Оби на Барнаульский завод; в гиттенштейбургскую он вернулся лишь
осенью. 21 сентября 1751 г. Ползунов вновь подал прошение в Канцелярию с просьбой и напоминанием об обещании обучать его горным наукам. Но лишь в ноябре 1753 г. Христиани выполняет, наконец, его просьбу. Он определяет его смотрителем за работой плавильщиков на целых полгода, а затем на Змеиногорский рудник. Это и было учебой. Приходилось учиться у плавильной печи, в руднике, перенимая
опыт и знания у практиков, ведь ни вузов, ни техникумов, ни даже школ на Алтае в ту пору не было, как не было технической литературы на русском языке. Кроме изучения различных горных работ Ползунов именно здесь впервые проявил себя как изобретатель. Он принял участие в постройке близ плотины новой лесопилки. Пильная мельница была первым заводским сооружением, возведенным под руководством И.И.Ползунова.
Она представляла одно из наиболее сложных технических сооружений того времени. От вращающегося водяного колеса осуществлялась передача двум лесопильным рамам, к "саням", на которых перемещались распиливаемые бревна, и к бревнотаске. Механизм передачи представлял сложный комплекс движущихся деталей, в состав которого входили: кулачковая передача, зубчатая передача, валы, кривошипы, шатуны, храповые колеса, канатные вороты. Здесь Ползунов получил практическую школу по конструированию и монтажу сложных передаточных механизмов, содержащих элементы автоматизации. Очень интересным было решение Ползунова о расположении лесопилки не у плотины, а в некотором отдалении от реки Змеевки на деривационном (отводном) канале. В ноябре 1754 года Ползунов был определен на завод вести "раскомандировку мастеровым и работным людям в работы", а также "чинить над всеми работами надзирание".
Наряду с этим Христиани по-прежнему не обходил его поручениями, порой довольно неожиданными. Вот одно из них. В январе 1755 года в верховьях заводского пруда вступил в действие стекольный завод. На нем работали два присланных из центральной России "стеклянных" мастера. Поначалу изготовленная ими посуда оказалась с "туманом", малопрозрачной - явный брак. Выявить причину брака "стеклянные" мастера не сумели. Тогда это поручили Ползунову. Он безотлучно провел на заводе около месяца, дотошно вникая во все мелочи совершенно незнакомой ему технологии варки стекла и разгадал-таки причину брака.

Изобретатель родился в семье солдата. В 1742 по окончании Арифметической школы, основанной Василием Никитичем Татищевым/ русским историком, государственным деятелем, в 1720-22 и 1734-37 управлял казенными заводами на Урале /, был определен "механическим учеником" на завод, где узнал основные типы горнозаводских машин. В 1748 году был переведен в Барнаул для работы на Колывано-Воскресенских заводах, где занимался отчетами о ходе заводского производства. В 1754 году, когда Ползунов строил вододействующую лесопилку, началась его конструкторская работа. Любознательный, честный, с чувством собственного достоинства, Ползунов в 1759 году получил первый низший обер-офицерский чин. Занимаясь самообразованием, стал одним из самых технически грамотных офицеров Колывано-Воскресенских заводов. После самостоятельного изучения книг по металлургии и минералогии в 1763 году разработал конструкцию универсального парового двигателя – первой в мире двухцилиндровой машины непрерывного действия. Проект был одобрен Екатериной II в апреле 1764 г. Этот пароатмосферный, двигатель должен был заменить гидравлические колеса. Изобретатель был переведен в «механикусы» с чином и окладом инженерного капитан –поручика…

Здесь прервем свой рассказ и совершим краткий экскурс в историю создания паровых машин. Нельзя пройти мимо личности нашего выдающегося соотечественника Ивана Ивановича Ползунова, построившего пароатмосферную машину раньше, чем это сделал Джеймс Уатт. Будучи механиком Колывано-Воскресенских горнорудных заводов на Алтае, он предложил 25 апреля 1763 г. проект и описание «огнедействующей машины». Проект попал на стол к начальнику заводов, который одобрил его и отослал в Петербург, откуда вскоре пришел ответ: «...Сей его вымысл за новое изобретение почесть должно». Ползунов предлагал построить вначале небольшую машину, на которой можно было бы выявить и устранить все недостатки, неизбежные в новом изобретении. Заводское начальство с этим не согласилось и решило строить сразу огромную машину для мощной воздуходувки. В апреле 1764 г. Ползунов приступил к строительству машины, в 15 раз более мощной по сравнению с проектом 1763 г.
  Двигатель Ползунова коренным образом отличался от английских машин Сэйвери и Ньюкомена. Те были одноцилиндровые и пригодны лишь для откачки воды из шахт. Двухцилиндровый двигатель непрерывного действия Ползунова мог подавать дутье в печи и откачивать воду. В дальнейшем изобретатель рассчитывал приспособить его и для других нужд.
  Постройку машины поручили Ползунову, в помощь которому были выделены «не знающие, но только одну склонность к тому имеющие из здешних мастеровых двое», да еще несколько подсобных рабочих. С этим «штатом» Ползунов приступил к постройке своей машины. Строилась она год и девять месяцев. Когда машина уже прошла первое испытание, изобретатель заболел скоротечной чахоткой и 16 (28) мая 1766 г., за несколько дней до завершающих испытаний, умер. Ему было всего 38 лет!
  23 мая 1766 г. ученики Ползунова Левзин и Черницын одни приступили к последним испытаниям паровой машины. В «Дневной записке» от 4 июля было отмечено «исправное машинное действие», а в августе 1766 г. вся установка, паровая машина и мощная воздуходувка, была сдана в эксплуатацию. Всего за три месяца работы машина Ползунова не только оправдала все затраты на её постройку в сумме 7233 рублей 55 копеек, но и дала чистую прибыль в 12640 рублей 28 копеек. Однако, 10 ноября 1766 г. после того, как у машины перегорел котел, она простояла без действия 15 лет 5 месяцев и 10 дней. В 1782 г. машина была разобрана.
Очень интересные факты приводит Москвичка Анна Пименова, называя Ползунова Алтайским Джеймс Уаттом. Она отмечает, что исполнилось 240 лет со дня изобретения паровой машины. Не все знают, что за 21 год до знаменитого Джеймса Уатта ее сконструировал алтайский инженер-самоучка Иван Ползунов. Еще несколько лет назад два этих имени стояли рядом в школьных учебниках физики, сейчас российский изобретатель предан забвению. Чтобы восстановить справедливость, работники столичного Политехнического музея провели конференцию, посвященную памяти Ивана Ползунова.

– Исследования этих двух великих людей начались почти одновременно, и в обоих случаях был достигнут успех. Хотя о существовании друг друга они так никогда и не узнали, – рассказывает заместитель директора Политехнического музея по науке кандидат технических наук Лидия Кожина. – Одним был молодой механик университета в английском городе Глазго Джеймс Уатт, который сумел добиться существенного сокращения пара и, соответственно, расхода топлива в работе водоподъемной машины. Это изобретение принесло ему мировую славу.

В отличие от Джеймса Уатта, Ползунов и в глаза не видел подобных механизмов. 18-летним юношей он был определен гиттеншрейбером /плавильным писарем) на Барнаульский завод. Дело было в 1747 году.

Поселок при Барнаульском заводе был крошечным и неприглядным. Завод, внешне напоминающий сарай, непрерывно коптил и неистово сжигал воздух плавильными печами. Каморка писаря находилась как раз в центре этих адских страстей, и едкий дым, казалось, разъедал кожу и легкие.

В 1750 году управляющий заводом Христиани принял решение продолжить разработку здешних полезных ископаемых. Разведка местности была поручена самому толковому работнику завода – Ивану Ползунову. 20-летний писарь не просто блестяще справился с поставленной задачей, но и привез то, чего от него никак не ждали: мастерски выполненную карту рудников и математические расчеты, которые позже оказались весьма точными. Вскоре в этих краях началось сооружение нового горного завода.

Постепенно молчаливый молодой человек завоевал у начальства такой авторитет, какого не имел ни один из его более опытных коллег. Любая техническая проблема предлагалась для решения Ивану. Скажем, в 1755 году в верховьях заводского пруда начал действовать стекольный завод. На нем работали специально присланные из Центральной России мастера. Но почему-то вся посуда получалась с изъяном, будто туманом покрыта, без блеска. Раскрыть причину брака поручили Ползунову. Он провел на заводе больше месяца, вник во все детали совершенно незнакомой ему технологии и нашел-таки простой ответ: посуду-то, оказывается, неправильно охлаждали. Долго потом стыдили приезжих “мастеров”…

За особые заслуги в январе 1758 года Ивану было поручено почетное дело – доставить в Петербург “драгоценный” караван с серебром и золотом общим весом около 4 тысяч килограммов. Караван пробивался по неосвоенным землям больше двух месяцев. Столица России потрясла молодого горняка, еще не выезжавшего за пределы Урала. Здесь же он встретил свою единственную спутницу – молодую солдатскую вдову Пелагею Поваляеву, которая, в одночасье бросив столичные радости, отправилась за возлюбленным в дикие горные края.

Детей Ивану с Пелагеей Бог не дал. Все свободное время горняк проводил за книгами, которые выписывал из Петербурга в несметном количестве. За ученость свою Иван нередко страдал. Местные жители доносили в канцелярию, будто Ползунов может вызвать дождь или, наоборот, прогнать тучи за реку, словно стадо овец. Описывался случай “бесовщины и колдовства лютого”, когда механик собственноручно изготовил “летающего змея и запустил в небеса, а оный зацепился хвостом за крест на Петропавловском соборе”. За это “вероломное” деяние Ползунова чуть не отлучили от церкви. На самом же деле “магия” объяснялась просто: он интересовался воздушными явлениями и даже делал барометры.

Но особенно увлекся Ползунов книгой Шлаттера о рудокопном деле, десятая глава которой называлась “О водоливной огнем действующей машине”. Остальную часть жизни Иван посвятил созданию этого механизма. Свой “прожект” Ползунов направил в Петербург и только через год получил “милость” императрицы. “Людей давать столько, сколько у него работы случится”, – значилось в резолюции.

Однако помощники у Ползунова, видимо, были не слишком толковыми. Не успевал он одного научить, как присылали другого. Из-за этого работа стояла, изобретатель сильно нервничал. Отливка цилиндров и других деталей производилась в закрытых цехах: на всякий случай рождение неведомого железного “зверя” было решено сокрыть от любопытных глаз. Все ждали чуда.

В августе 1764 года ценою нечеловеческих усилий, сотен бессонных ночей больной, измученный изобретатель показал миру свое творение. Но до пуска машины он не дожил…

16 мая 1766 года Иван Иванович Ползунов умер от скоротечной чахотки. Его похоронили возле Петропавловского собора. В 30-е годы храм был разрушен, и могила великого русского изобретателя утеряна.

Вскоре после его смерти состоялись испытания окончательного варианта его машины. Успех превзошел все ожидания. Первая плавка продолжалась сутки без перерыва. Но постепенно появилась течь между стенками цилиндров, а чем латать “дыры”, работники фабрики не знали. Попытались берестой, да непрочна оказалась. В конце сентября машина “работою закончилась”. Общее время ее полезной работы составило 1023 часа. За это время было получено серебра 14 пудов, золота 14 фунтов. Чистая прибыль составила более 11 тысяч рублей. А ведь машина работала всего полтора месяца, да и то не на полную мощность!

В 1784 году Джеймс Уатт получил патент на универсальный тепловой двигатель, вскоре завоевавший всемирное признание. А машина Ползунова, простояв без действия 15 лет, в 1782 году была разобрана, и детали ее сданы на склад. При разборке цилиндров они были то ли утеряны, то ли украдены…

Лишь в 1825 году по приказу начальника заводов П.К. Фролова для Алтайского музея была изготовлена модель той “огненной” машины. По сей день она главный раритет музея.

Улица, на которой стоит краеведческий музей, носит имя Ивана Ползунова. Но более чем столетнее забвение не оставило нам шансов даже предположить, где мог стоять его дом.
Необходимы некоторые пояснения, которые характеризуют личность героя данного очерка. В апреле 1763г. И.И.Ползунов подал начальнику Колывано-Воскресенских заводов Л.И.Порошину докладную записку и приложенный к ней разработанный Ползуновым проект огнедействующей машины, состоящий из чертежей и пояснительного текста к ним, описывающего устройство и работу новой машины.

Содержание докладной записки позволяет определить ряд характерных черт творчества Ползунова, во многом отличного от деятельности его предшественников. Такой характерной чертой творчества Ползунова является понимание государственного значения поставленной им проблемы. В первых же строках докладной записки Ползунов выражает стремление "…истощенныя для горных дел государственные иждивения соблюсть…", то есть снизить расходование государственных средств на горную промышленность. Какое разительное отличие этого стремления Ползунова к защите государственных интересов от совершенно откровенного стремления его иностранных коллег Ньюкомена и Севери сохранить секрет устройства своей машины как источника собственного материального благополучия. Выраженное Ползуновым стремление к уменьшению расходов государства не является просто громкой фразой. В самом тексте записки он, как деятель всегда и всюду заботящийся об уменьшении затрат государственных средств, именно с этой точки зрения определяет масштаб первой реализации его изобретения "…Здесь Ползунов в целях экономии государственных средств предусматривает предварительное разрешение всех вопросов нового дела: подготовка кадров, исследование работы машины в условиях эксплуатации на опытном экземпляре небольшой производительности.

Понимание государственного значения предложения внесенного Ползуновым, неотъемлемо от оценки широты его взглядов, в отличие от его предшественников, или решавших частные задачи, или приходившие к пониманию значения их работы только к концу своей деятельности, Ползунов сразу же поставил задачу о применении теплового двигателя в масштабе, свойственном человеку, мыслящему о благе государства.

Ползунов ставил задачу о переходе промышленности на новую, более универсальную энергетическую базу, от гидроэнергетики к теплоэнергетике. Одновременно с этим, он дал характеристику своей машины не только как машины универсальной по её энергетической базе, но и как универсальной по заключенным в ней возможностям "… что будет потребно, исправлять…", то есть выполнять не какое-либо единственное назначение, а удовлетворять все энергетические потребности современной Ползунову промышленности.

Умение сочетать теорию с практикой, наиболее отчетливо выражено в описании огнедействующей машины, поданном Ползуновым вместе с проектом и докладной записки.

Ползунов писал: "За главные в машине члены следственно почить: воздух, воду и пар, которые в беспрерывном действии машину содержать повинны».

Ползунов был достаточно скромен, чтобы открыто провозгласить свой личный взгляд на природу теплоты в споре между авторитетными учеными своего времени. Однако Ползунов, ссылаясь на "знатнейших химиков", совершенно не использовал терминов "теплород" или "тепловая материя", в своих записях он использует только термин "теплота", что говорит о том, что Ползунов являлся сторонником молекулярной теории теплоты (теория Ломоносова), тем более что она давала более ясное представление о процессах, происходящих в огненной машине.

Но самое главное, что в корне отличало Ползунова от всех других лиц, работающих в этой сфере, это то, что в нём сочеталась теоретическая подготовка, соответствовавшая уровню того времени с всесторонней практической подготовкой.

Ползунов отличался тем, что он не был "частным лицом", что его дело не было "личным делом". Отдав все свои способности на служение государству, он сразу же поставил задачу государственного масштаба и решил её как учёный и как инженер, как на теории, так и на практике.

В самой докладной записке Ползунов выразил свой истинный патриотизм. Это видно не только в стремлении освободить государство от расходов, связанных с применением водяных колёс. Ползунов стремился "… славы если силы допустят Отечеству достигнуть, и чтобы то (т.е. применение паровых машин) во всенародную пользу…ввести. И тем самым, облегчая труд … славу и благодарность …достать".

В этих замечательных словах об Отечестве и славе его, всенародной пользе, об облегчении труда грядущих поколений перед нами встаёт образ замечательного патриота нашей Великой Родины, заботившегося о пользе народа, из среды которого он вышел, поставившего целью своей жизни облегчение тяжелого народного труда.

Память о славном сыне отечества не забыта. Благодарные потомки помнят о нем. Имя Ивана Ивановича Ползунова носит Алтайский государственный технический университет.Как уже отмечали выше, улица, на которой стоит Алтайский краеведческий музей, носит имя Ивана Ползунова. В этом году Министерство образования и науки Российской Федерации, Федеральное агентство по науке и инновациям и Государственный Фонд содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере объявили Федеральный конкурс на соискание грантов для студентов, аспирантов и молодых ученых по программе «Ползуновские гранты».

Все россияне должны гордиться тем, что среди наших предков была такая выдающаяся личность, как Иван Иванович Ползунов. Пусть живет в веках его светлое имя!

Владимир Царикаев, член –корр РАЕН, доктор технических наук, профессор СКГМИ.