Схема парової машини повзунова. Іван Ползунов – винахідник «вогняної машини». Дивитись що таке "Повзунов Іван Іванович" в інших словниках

Два джерела, перше дуже коротко, друге докладно.
Універсальний тепловий поршневий двигун створив російський винахідник Повзунов. Ця машина могла бути використана для будь-яких робіт. Повзунов почав будівництво величезної, висотою
з триповерховий будинок, робочий машини для обслуговування повітродувки на десять плавильних печей

Робочі креслення і документи, що збереглися, говорять про пристрій і роботу цієї паровий машини. Двигун Ползунова - двоциліндровий, безперервної дії, міг подавати дуття в печі, відкачувати воду. Безперервність дії досягалася тим, що в машині ніби по черзі працювали два циліндри. Коли один перебував на неодруженому ходу, у іншого був хід робітник. Вода розігрівалася
у казані, склепаному з мідних листів. Пара надходила через спеціальні розподільні пристрої в два вертикальні триметрові циліндри, поршні яких діяли на коромисла.
Ці коромисла були пов'язані з хутром для піддуву рудоплавильних печей, а також з водяними насосами - розподільниками та іншим додатковим обладнанням, необхідному для живлення котла та для підтримки безперервної дії машини.
Проект парової машини був представлений у царську Канцелярію до Петербурга, про нього доповіли імператриці Катерині Другої. Вона розпорядилася зробити І.І.Ползунова в «механікуси з чином і званням інженерного капітан-поручика», нагородити 400 рублями і, наскільки можна, направити навчання у Петербург. До травня 1766 будівництво в основному було закінчено. Але 27 травня, за пару місяців до пуску машини, винахідник помер, надірваний непосильною працею та злиднями. Машина почала працювати вже без нього. Протягом 43 днів вона справно працювала. Однак, виникали при випробуваннях недоліки не було кому виправляти, і машина встала через течу котла. Байдуже начальство не подбало про ремонт машини. Її закинули. Надалі за розпорядженням управителів алтайських заводів повзунівська машина була розламана, а фабрика, де працювала машина, розламана. Руїни, що залишилися, зберегли народну назву «Ползунівське згарище».
Російський кріпосний механік Івана Іванович Ползунов створив парову машину, причому,
на відміну від Ватта, роблячи її з нуля і не маючи перед очима зразків, що працюють.

Інше джерело
У квітні 1763 р. він поклав на стіл начальника заводу несподіваний та зухвалий проект «вогняної» машини. І.І.Ползунов призначав її для приведення в дію повітродувного хутра; а надалі мріяв пристосувати «з нашої волі, що буде потрібно виправляти», але зробити це не встиг. У той час у Росії та світі жодного парового двигуна ще не було. Єдиним джерелом, з якого йому стало відомо, що є такою на світі, була книга І.В.Шлаттера «Грунтовне повчання рудокопної справи», видана в Петербурзі в 1760 році. Але в книзі були лише схема та принцип дії одноциліндрової машини Ньюкомена, про технологію її виготовлення - ні слова.

І.І. Повзунів

Повзунов запозичив у І.В.Шлаттера лише ідею пароатмосферного двигуна, до решти додумався сам. Необхідні знання про природу теплоти, властивості води, повітря, пари він почерпнув із праць М.В.Ломоносова. Тверезо оцінюючи труднощі здійснення абсолютно нового в Росії справи, Ползунов пропонував побудувати спочатку в порядку експерименту одну невелику машину розробленої ним конструкції для обслуговування повітродувної установки (що складалася з двох клинчастих хутр) при одній плавильній печі.

Фрагмент парової машини - котел та циліндри

На кресленні, прикладеному до записки, в пояснювальному тексті установка, згідно з першим проектом Ползунова, включала: котел - загалом тієї ж конструкції, яка застосовувалася в ньюкоменівських машинах; пароатмосферну машину, що складалася з двох циліндрів з почерговим рухом у них поршнів («емволів») у протилежних напрямках, забезпечених паророзподільною та водорозподільною системами; резервуари, насоси та труби для постачання установки водою; передавальний механізм у вигляді системи шківів з ланцюгами (від балансиру Повзунов відмовився), що приводить в рух повітродувне хутро. Водяна пара з котла надходила на поршень одного з робочих циліндрів. Цим вирівнювався тиск атмосферного повітря. Тиск пари лише трохи перевищував тиск атмосферного повітря. Поршні в циліндрі були з'єднані ланцюгами, і підйом одного з поршня другий опускався. Коли поршень досягав верхнього положення, доступ пари автоматично припинявся, і всередину циліндра бризкала холодна вода. Пара конденсувався і під поршнем утворювався вакуум (розріджений простір). Силою атмосферного тиску поршень опускався в нижнє положення і тягнув за собою поршень у другому робочому циліндрі, куди для зрівнювання тиску впускалася пара з того ж таки котла автоматом, що діє від передавального механізму двигуна. Той факт, що поршні із системою передачі руху були пов'язані ланцюгами, показує, що при підйомі поршнів по ланцюгу не можна було передавати рухи (ланцюг при цьому не натягнутий). Працювали всі частини двигуна за рахунок енергії поршня, що опускається. тобто. того поршня, який рухався під впливом атмосферного тиску. Пара не робила корисної роботи в двигуні. Розмір цієї роботи залежала від витрати теплової енергії протягом усього циклу. Кількість витраченої теплової енергії виражало величину потенційної енергії кожного з поршнів. Це – здвоєний пароатмосферний цикл. Повзунов чітко представляв принцип роботи теплового двигуна. Це видно на прикладах, якими він характеризував умови найкращої роботивинайденого ним двигуна. Залежність роботи двигуна від величини температури води, що конденсує пару, він визначав такими словами: «дія емволів та їх підйоми та спуски тим зробляться вищими, ніж у фанталах буде вода холодніша, а більше від такої, яка поблизу пункту замерзання доходить, а ще не згущує і від того в усьому русі багато подасть здатність».

Поперечний розріз першої парової заводської машини, винайденої І. І. Ползуновим у 1763 році та побудованою у 1764 – 1765 роках – Центральний історичний держмузей у Ленінграді

Це положення, відоме нині в термодинаміці як окремий випадок одного з основних її законів, до Ползунова ще не було сформульовано. Сьогодні це означає, що робота теплового двигуна буде тим більшою, чим нижчою буде температура води, що конденсує пару, а особливо при досягненні нею точки затвердіння води - 0 градусів за Цельсієм.

Двигун Ползунова в його проекті 1763 призначався для подачі повітря в плавильні печі повітродувним хутром. За бажання двигун легко міг здійснювати обертальні рухи за допомогою широко відомого в Росії кривошипного механізму. Проект Ползунова було розглянуто канцелярією Коливано-Воскресенських заводів та отримав високу оцінку з боку начальника заводів А.І.Порошина. Порошин вказував, що й Ползунов візьметься зробити машину, придатну обслуговування кількох печей відразу, коли він побудує машину, придатну виливки води з рудників, то Канцелярія охоче підтримає його задуми. Остаточне вирішення цього питання залишалося за Кабінетом та господаркою заводів - Катериною II. Проект був направлений до Петербурга, але відповідь Кабінету була отримана в Барнаулі лише через рік.

Указом Кабінету від 19 листопада 1763 р. імператриця завітала винахідника в «механікуси» з чином та званням інженерного капітан-поручика. Це означало, що Повзунову тепер було забезпечено платню в 240 рублів річних, з додаванням на двох денщиків і коней він отримував 314 рублів. Йому було обіцяно нагороду 400 рублів. Все це – чимала милість. Вона ще раз свідчить, що імператриця Катерина II любила підтримувати свою славу покровительки наук і мистецтв. Але розміри заохочення підтверджують, що значення винаходу Ползунова не зрозуміли у Петербурзі.

Пам'ятник І.І. Повзунову

Кінець життя

Поки Кабінет розглядав проект двигуна, Повзунов, не гаючи часу, працював над проектом другої черги. Він конструював потужний тепловий двигун на 15 печей. Це була справжня теплосилова станція. Повзунів не просто збільшував масштаби двигуна, а вносив до нього низку суттєвих змін. Вже після того, як проект потужного двигуна був закінчений, Ползунову стало відомо, що Кабінет, ознайомившись із його першим проектом, привласнив йому звання механіка і ухвалив видати 400 рублів на нагороду, але жодного рішення по суті питання не ухвалив.

Незважаючи на таку позицію Кабінету, начальник Коливано-Воскресенських заводів А.І.Порошін дозволив Повзунову розпочати виконання першої черги проекту. У березні 1764 року І. І. Ползунов запропонував розпочати будівництво великого теплового двигуна. Порошин погодився з цією пропозицією. Так на Барнаульському заводі розпочалося будівництво першої у світі універсальної теплосилової установки.

Це було серйозне рішення, хоча б тому, що машина обійдеться нітрохи не дешевше, ніж будівництво нового заводу. Від Ползунова вимагали заявку на робочу силу та матеріали. Ще не приступивши до будівництва машини, винахідник зіткнувся з трудом: відсутність здатних втілити його задуми людей та необхідних для будівництва інструментів, механізмів. Мав бути побудований перший у Росії паровий двигун, але не було ні фахівців, здатних очолити будівництво, ні кваліфікованих робітників, знайомих з пристроєм подібних двигунів. Сам Ползунов, який прийняв на себе обов'язки спільного керівника робіт, певною мірою вирішив проблему технічного керівництва, але саме «якоюсь мірою», тому що керувати одній людині таким новим і складним технічним підприємством було не під силу.

Не менш важкою виявилася проблема підбору робітників. Були потрібні досвідчені модельщики, ливарники, ковалі, слюсарі, столяри, обпалювачі, фахівці з мідної та паяльної справи. За підрахунками Ползунова у спорудженні двигуна мали взяти безпосередню участь 76 осіб, у тому числі 19 висококваліфікованих майстрів. Здобути таких фахівців на місці уявлялося неможливим. Залишався єдиний вихід; викликати фахівців з Уралу – кузні технічних кадрів.

Труднощі у придбанні будівельних інструментіві механізмів виявилися ще більш непереборними. За задумом винахідника «вся машина повинна бути зроблена з металу», що неминуче вимагало наявності спеціального металообробного обладнання, яке Росія майже не мала. Справа посилювалася тим, що будували двигун на Алтаї, а це був район з розвиненим медо- та сріблоплавильним виробництвом, але відсталою ливарною, ковальською та металообробною технікою. Передчуття не обдурили винахідника. Канцелярія повністю затвердила лише міркування про потрібну кількість матеріалів. Не бажаючи витрачати гроші на виклик досвідчених майстрів з далекого Уралу, заводське начальство виділило Повзунову чотирьох учнів, яких він знав і просив визначити до нього двох відставних майстрових та чотирьох солдатів для охорони місця будівництва. Решту майстрових (понад 60 осіб) Канцелярія ухвалила призначати в розпорядження Ползунова в міру потреби, «скільки, коли в нього, Ползунова, роботи станеться»…

Отже, час, коли Ползунов зробив свій чудовий винахід, відноситься до початку історії міста Барнаула. У 1727 році на річці Білій біля підніжжя Коливанських гір, приписними людьми Акінфія Демидова був побудований першим на Алтаї мідеплавильний завод, назвали цей завод Коливано-Воскресенським, на ім'я поблизу розташованого озера Коливан і Воскресенського рудника. Через 12 років почали будувати інший завод у гирлі річки Барнаулки. Барнаульський завод призначався для плавки срібних руд, які видобували в Зміїногорському руднику.

У 1747 році всі заводи та копальні Демидова на Алтаї перейшли у власність російських царів. У новий царський маєток, названий Коливано-Воскресенськими заводами входили, за сучасним адміністративним поділом, Алтайський край, Новосибірська, Томська, Кемеровська області та частина східних областейКазахстану. Загальна територія становила 443 тис. км2, що дорівнює приблизно площі Швеції. Центром був Барнаульський завод, при якому знаходилося Канцелярія Коливано-Воскресенських заводів, яка підпорядковувалася безпосередньо управлінню всіма імператорськими маєтками - "Кабінету її величності".

У грудні 1747 р. на шляху на Алтай, Беер зупинився в Єкатеринбурзі. Користуючись наданим йому правом, він відібрав для царських заводів велику групу гірських фахівців. До них і увійшов 18-річний механік учень Іван Ползунов. На той час він відучився 6 років у словесній, а потім в арифметичній школі при Єкатеринбурзькому металургійному заводі, що на ті часи було чимало. Зі школи його, як найкращого з найкращих, взяв в учні сам механік заводів Уралу та Сибіру Микита Бахорєв і за 5 років роботи у нього Повзунов багато чого досяг. У Барнаулі юний Ползунов отримав посаду гітеншрейбера, тобто. плавильного писаря. Робота ця як технічна, т.к. юнак дізнавався, скільки і якої руди, вугілля, флюсів потрібно для плавки в тій чи іншій печі, знайомиться, хоч і теоретично з режимом плавки. Обдарованість молодого гіттеншрейбера була настільки очевидною, що привертала увагу заводського начальства.

Менш ніж через 3 роки після переїзду до Барнаула, 11 квітня 1750 р., за поданням одного з керівників заводів і найбільшого знавця гірничозаводської справи, Самюеля Християні, Повзунов був зроблений до молодшого шихтмейстерського чину зі збільшенням окладу до 36 руб. на рік. Одночасно з новим виробництвом було ухвалено, щоб Християни навчив Ползунова настільки, щоб Ползунов "... міг бути гідний виробництва у обер-офіцерський ранг". Постанова оголошувала Ползунову " ... якщо він згадані науки пізнає і навіть майстерний вбачається, то має бути визначений йому старший унтершихтмейстрерський оклад, і більше підвищенням чину залишений не буде ".

Це рішення, що давало Ползунову можливість здійснити його прагнення до навчання, не було реалізовано. Християни, зайнятий управлінням заводами, покладеним нею після смерті Андреаса Беера у травні 1751 р., прагнув використовувати Ползунова як надійного та сумлінного працівника на різноманітних господарських роботах. Нестача людей, особливо фахівців, була бичем Коливано-Воскресенських заводів. Багато працівників помирали через погане харчування (хліб доставлявся з перебоями за сотні верст), побутову невлаштованість, відсутність медичної допомоги.

26 червня 1750 р. молодший унтершихтмейстер Іван Ползунов отримав завдання перевірити, чи правильно вибрано місце для пристані на річці Чариші, вище за село Тугодзвінне (нині Чаришського району), а також виміряти та описати дорогу до Зміїногорського рудника. На той час там зібралися величезні купи руди, яку не встигали вивозити. Повзунов оглянув місце для пристані, а потім пройшов із мірним ланцюгом до самого рудника. Він наміряв 85 верст 400 сажнів, всю трасу позначив кілками, намітив навіть "зимівля" - зручні місця для ночівлі обозів із рудою. Довжина майбутньої дороги виявилася в 2 рази коротшою за діючу рудовозну.

"Пильний" млин у Зміїногорську

За результатами поїздки він "учинив" креслення з докладним описом, Показавши себе ще й прекрасним креслярем (цей креслення досі зберігається в держархів Алтайського краю). На завод Ползунов повернувся у липні, а серпні знову був посланий на Красноярську пристань, де цього разу пробув цілий рік. Восени він будував рудний сарай, караульну хату для солдатів охорони, взимку прийняв від селян-візників п'ять тисяч пудів руди, а навесні організував її відправлення Чаришем і Обі на Барнаульський завод; у гіттенштейбурзьку він повернувся лише

восени. 21 вересня 1751 р. Повзунов разом зі своїм напарником А.Беером знову подали спільне прохання до Канцелярії з проханням і нагадуванням про обіцянку навчати їх гірничим наукам. Але лише листопаді 1753 р. Християні виконує, нарешті, його прохання. Він визначає його доглядачем за роботою плавильників на цілих півроку, а потім на Зміїногорську копальню. Це було навчанням. Доводилося вчитися біля плавильної печі, в копальні, переймаючи досвід і знання у практиків, адже ні вузів, ні технікумів, ні навіть шкіл на Алтаї на той час не було, як не було технічної літератури російською мовою. Окрім вивчення різних гірничих робіт Повзунів саме тут уперше виявив себе як винахідник. Він взяв участь у будівництві біля греблі нової тартак. Пильний млин був першою заводською спорудою, зведеною під керівництвом І.І.Ползунова.

Вона представляла одну з найскладніших технічних споруд на той час. Від водяного колеса, що обертається, здійснювалася передача двом лісопильних рам, до "санях", на яких переміщалися колоди, і до колоди. Механізм передачі представляв складний комплекс деталей, що рухаються, до складу якого входили: кулачкова передача, зубчаста передача, вали, кривошипи, шатуни, храпові колеса, канатні ворота. Тут Повзунов отримав практичну школуз конструювання та монтажу складних передавальних механізмів, що містять елементи автоматизації. Дуже цікавим було рішення Ползунова про розташування тартака не біля греблі, а в деякому віддаленні від річки Зміївки на дериваційному (відвідному) каналі. У листопаді 1754 року Ползунов був визначений на завод вести "розрядження майстровим і робітним людям у роботи", а також "лагодити над усіма роботами нагляд".

Поряд з цим Християни, як і раніше, не обходив його дорученнями, часом досить несподіваними. Ось одна з них. У січні 1755 року у верхів'ях заводського ставка вступив у дію скляний завод. На ньому працювали два надіслані з центральної Росії "скляні" майстри. Спочатку виготовлений ними посуд виявився з "туманом", малопрозорим - явний шлюб. Виявити причину шлюбу "скляні" майстри не зуміли. Тоді це доручили Повзунову. Він невідлучно провів на заводі близько місяця, прискіпливо вникаючи в усі дрібниці зовсім незнайомої йому технології варіння скла і розгадав-таки загадку! Посуд тому туманився, що його неправильно охолоджували.

Можна без перебільшення сказати, що Ползунов до цього часу завоював у начальства такий авторитет, якого не мав жоден з його товаришів унтершихтмейстерів. Ось переконливий доказ цього. У січні 1758 намічалася відправка в Петербург чергового каравану зі сріблом. Довірити такий вантаж, а це не мало не мало 3600 кг срібла та 24 кг золота, можна було лише офіцеру. Але їх на той час виявилося всього четверо. Обійтися без будь-якого з них вісім-десять місяців (стільки часу займала поїздка до столиці) було "не можна" без шкоди для справи. І Канцелярія вигадала такий вихід; караванним офіцером призначили армійського капітана Ширмана, а оскільки він був не в курсі заводських справ, на допомогу йому на випадок, "якщо що запитувача, ясно і розлого донести міг... здібним був визнаний

йому ж був вручений для передачі в Кабінет, пакет з документами, а також велика сума грошей для закупівлі потрібних заводу товарів.

Поїздка ця була подвійно, втричі радісною для Ползунова. Він отримав можливість побувати, хоч і проїздом, у рідному Єкатеринбурзі, подивитися столицю, Москву, Росію. На 64 добу караван прибув до Петербурга. Здати дорогоцінні метали було довірено знову ж таки Ползунову. Приймав їх особисто директор Монетного двору Йоганн Вільгельм Шлаттер (російською мовою Іван Андрійович), найбільший у Росії фахівець у галузі гірничої, монетної справи, металургії. Після Петербурга Повзунов ще три місяці затримався у Москві, щоб закупити замовлені Канцелярією товари. Тут він і знайшов своє особисте щастя – познайомився з молодою солдатською вдовою Пелагією Поваляєвою. До Сибіру вони вирушили вдвох.

У січні 1759 Повзунов був направлений на Красноярську і Кабановську пристані керувати прийомом руди. Тут він і отримав у березні листа від Християні, який починався так: "Шляхетний і поважний пан шихтмейстер"! Чи треба казати, які почуття викликали у Ползунова ці слова? Вони означали, що нарешті прийшов довгоочікуваний указ Кабінету! Він став шихтмейстером! Збулася заповітна мрія, увінчалися успіхом десять років бездоганної служби!

Чому Ползунов так прагнув офіцерів?

Їм рухало не честолюбство, хоча, мабуть, було й воно. Але головне полягало в тому, що тепер він переходив з податного, безправного, "підлого" стану в привілейоване, ставав дворянином, "вашим благородством", вільною людиною. Його вже ніхто не міг покарати, образити, навіть сказати "ти". Знімалися обмеження по службі, тепер він міг на повну силу розгорнути свої можливості, знання, енергію, словом, принести більше користі Батьківщині. Зрештою, не останню роль для нього, тепер сімейної людини, грала і матеріальна сторона: оклад платні збільшився втричі, з'явився денщик.

Повзунов був переведений на "справжню" офіцерську посаду - комісар Коливанського заводу "у приходу та витрати грошової скарбниці" або, стосовно нинішніх понять, заступником керуючого заводом по господарській частині. Тим часом справи на Коливано-Воскресенських заводах почали занепадати. Так, якщо в рік смерті Беера в 1751 виплавка срібла досягла 366 пудів, то до 1760 вона знизилася до 264 пудів. З такою втратою доходів Кабінет, а точніше, коронована господиня заводів, миритися не хотіла. У жовтні 1761 р. начальник заводів А.И.Порошин, незадовго до того вироблений генерал-майори, повернули Алтай. Він привіз із собою цілий пакет заходів "для покращення заводів", розроблених Кабінетом (за його участю) та схвалених імператрицею.

Одним із цих заходів було будівництво нового сріблоплавильного заводу. Виникає питання - а чи не простіше було збільшити потужність діючих

Барнаульського та Коливанського? У тому й річ, що - ні. Потужність заводу обмежувалася кількістю водяних коліс або, іншими словами, запасом води у ставку. Заводу був потрібний також великий запас лісу поблизу випалювання деревного вугілля (кам'яний використовувати тоді не вміли).

Річка і ліс були неодмінною умовою для будівництва заводу, причому годилася не кожна річка, а не дуже широка і дуже швидка з міцними (не піщаними) берегами. Знайти таке місце поблизу Зміїногорської копальні було непросто. Не випадково Барнаульський завод знаходиться за 240 верст від нього. З приїздом А.І.Порошина пошуки набули широкого розмаху. Вони були залучені всі гірські офіцери, не залучався лише І.І.Ползунов. Незадовго перед тим він очолив повиття (контору) "у лісових і курінних справ" Барнаульського заводу, йому дали час освоїтися з новою клопіткою посадою. Але він не захотів залишатися осторонь того, чим жило все "гірське суспільство", теж шукав вихід, тільки думки його пішли в іншому напрямку: як подолати рабську залежність гірничо-заводського виробництва від водяного колеса? У квітні 1763 р. він поклав на стіл начальника заводу несподіваний і зухвалий проект "вогняної" машини. І.І.Ползунов призначав її для приведення в дію повітродувного хутра; а надалі мріяв пристосувати "з нашої волі, що буде потрібно виправляти", але зробити це не встиг..."

Щоб гідно оцінити творчий подвиг І.І.Ползунова, пригадаємо, що на той час у Росії жодного парового двигуна ще було. Єдиним джерелом, з якого йому стало відомо, що є такою на світі, була книга І.В.Шлаттера "Грунтовне повчання рудокопної справи", видана в Петербурзі в 1760 році. Але в книзі були лише схема та принцип дії одноциліндрової машини Ньюкомена, про технологію її виготовлення - ні слова. І.В.Шлаттеру і на думку не спало, що такі відомості в Росії можуть комусь знадобитися. Можна без перебільшення сказати, що Ползунов запозичив у І.В.Шлаттера лише ідею пароатмосферного двигуна, до решти додумався сам. Необхідні знання про природу теплоти, властивості води, повітря, пари він почерпнув із праць М.В.Ломоносова.

Тверезо оцінюючи труднощі здійснення абсолютно нового в Росії справи, Ползунов пропонував побудувати спочатку в порядку експерименту одну невелику машину розробленої ним конструкції для обслуговування повітродувної установки (що складалася з двох клинчастих хутр) при одній плавильній печі. На кресленні, прикладеному до записки, в пояснювальному тексті установка, згідно з першим проектом Ползунова, включала: котел - загалом тієї ж конструкції, яка застосовувалася в ньюкоменівських машинах; пароатмосферну машину, що складалася з двох циліндрів з почерговим рухом у них поршнів ("емволів") у протилежних напрямках, забезпечених паророзподільною та водорозподільною системами; резервуари, насоси та труби для постачання установки водою; передавальний механізм у вигляді системи шківів з ланцюгами (від балансиру Повзунов відмовився), що приводить в рух повітродувне хутро. Водяна пара з котла надходила на поршень одного з робочих циліндрів. Цим вирівнювався тиск атмосферного повітря.

Тиск пари лише трохи перевищував тиск атмосферного повітря. Поршні в циліндрі були з'єднані ланцюгами, і підйом одного з поршня другий опускався. Коли поршень досягав верхнього положення, доступ пари автоматично припинявся, і всередину циліндра бризкала холодна вода. Пара конденсувався і під поршнем утворювався вакуум (розріджений простір). Силою атмосферного тиску поршень опускався в нижнє положення і тягнув за собою поршень у другому робочому циліндрі, куди для зрівнювання тиску впускалася пара з того ж таки котла автоматом, що діє від передавального механізму двигуна.

Той факт, що поршні із системою передачі руху були пов'язані ланцюгами, показує, що при підйомі поршнів по ланцюгу не можна було передавати рухи (ланцюг при цьому не натягнутий). Працювали всі частини двигуна за рахунок енергії поршня, що опускається. тобто. того поршня, який рухався під впливом атмосферного тиску. Пара не робила корисної роботи в двигуні. Розмір цієї роботи залежала від витрати теплової енергії протягом усього циклу. Кількість витраченої теплової енергії виражало величину потенційної енергії кожного з поршнів. Це – здвоєний паро-атмосферний цикл. Повзунов чітко представляв принцип роботи теплового двигуна. Це видно з прикладів, якими він характеризував умови найкращої роботи винайденого ним двигуна. Залежність роботи двигуна від величини температури води, що конденсує пару, він визначав такими словами: "дія емволів та їх підйоми та спуски тим зробляться вище, ніж у фанталах буде вода холодніша, а більше від такої, яка поблизу пункту замерзання доходить, а ще не згущує і тому у всьому русі багато подасть здатність " . Це положення, відоме нині в термодинаміці як окремий випадок одного з основних її законів, до Ползунова ще не було сформульовано. Щоб зрозуміти його значення, перекладемо слова Ползунова на сучасну нам мову: робота теплового двигуна буде тим більшою, чим нижче буде температура води, що конденсує пару, а особливо при досягненні нею точки затвердіння води 0 О С. Двигун Ползунова в його проекті 1763 призначався для подачі повітря в плавильні печі повітродувним хутром. Одночасно з цим він приводив у дію поршні водяних насосів, що подають воду у верхній басейн для живлення "фонтанів" усередині циліндрів у момент конденсації пари. Таким чином, двигун міг приводити в дію два різні механізми – водяні насоси та повітродувні міхи, чого не робила до нього жодна машина у світі. Крім того, він міг приводити в дію молоти, рудодробарки, і багато інших заводських і рудничних механізмів. За бажання двигун легко міг здійснювати обертальні рухи за допомогою широко відомого в Росії кривошипного механізму. Проект Ползунова було розглянуто канцелярією Коливано-Воскресенських заводів та отримав високу оцінку з боку начальника заводів А.І.Порошина. Порошин вказував, що й Ползунов візьметься зробити машину, придатну обслуговування кількох печей відразу, коли він побудує машину, придатну виливки води з рудників, то Канцелярія охоче підтримає його задуми. Остаточне вирішення цього питання залишалося за Кабінетом Міністрів та

господаркою заводів – Катериною II. Проект був направлений до Петербурга, але відповідь Кабінету була отримана в Барнаулі лише через рік. Указом Кабінету від 19 листопада 1763 р. імператриця завітала винахідника в "механікуси" з чином та званням інженерного капітан-поручика. Це означало, що Повзунову тепер було забезпечено платню в 240 рублів річних, з додаванням на двох денщиків і коней він отримував 314 рублів. Йому було обіцяно нагороду 400 рублів.

Все це – чимала милість. Вона ще раз свідчить, що імператриця Катерина любила підтримувати свою славу покровительки наук і мистецтв. Але розміри заохочення вкотре підтверджують, що значення винаходу Ползунова не зрозуміли у Петербурзі. Для підтвердження можна навести такий факт: коли тезка Ползунова Іван Кулібін підніс імператриці зроблений ним оригінальний годинник, він отримав у подарунок 1000 рублів. Коли він зробив модель моста через Неву в один проліт, то був нагороджений такою самою сумою і був обсипаний іншими заохоченнями. Після апробації мосту Кулібін отримав нагороду ще 2000 рублів. Іван Кулібін, був звичайно високообдарований механік, але все-таки його винаходи не можна поставити поруч із машиною Ползунова.

Говорячи про роль і значення першого проекту "вогняної машини" у світовій історії техніки, слід з упевненістю заявити наступне: якби Ползунов взагалі нічого не побудував і нічого не спроектував, а лише залишив би начерк свого першого проекту, то й цього було б достатньо, щоб схилятися перед його геніальним задумом.

Поки Кабінет розглядав проект двигуна, Повзунов, не гаючи часу, працював над проектом другої черги. Він конструював потужний тепловий двигун на 15 печей. Це була справжня теплосилова станція. Повзунів не просто збільшував масштаби двигуна, а вносив до нього низку суттєвих змін. Вже після того, як проект потужного двигуна був закінчений, Ползунову стало відомо, що Кабінет, ознайомившись із його першим проектом, привласнив йому звання механіка і ухвалив видати 400 рублів на нагороду, але жодного рішення по суті питання не ухвалив.

Незважаючи на таку позицію Кабінету, начальник Коливано-Воскресенських заводів А.І.Порошін дозволив Повзунову розпочати виконання першої черги проекту. У березні 1764 року І. І. Ползунов запропонував розпочати будівництво великого теплового двигуна. Порошин погодився з цією пропозицією. Так на Барнаульському заводі розпочалося будівництво першої у світі універсальної теплосилової установки.

Це було серйозне рішення, хоча б тому, що машина обійдеться нітрохи не дешевше, ніж будівництво нового заводу. Від Ползунова вимагали заявку на робочу силу та матеріали. Він представив її наприкінці березня. Але це була заявка

вже на іншу машину, потужнішу, ніж у першому проекті. Чому? Очевидно, події останніх місяців змусили винахідника поглянути на все інакше. Занадто дорогою ціною досяг він дозволу на будівництво. Мабуть, навряд чи

Ще раз у житті з'явиться така можливість... Звичайно, Повзунов усвідомлював, що без достатнього досвіду створити велику машину для приводу повітродувного хутра, що забезпечує 6-9 плавильних печей, справа нелегка. І все-таки наважився на це. Ще не приступивши до будівництва машини, винахідник зіткнувся з трудом: відсутність здатних втілити його задуми людей та необхідних для будівництва інструментів, механізмів. Мав бути побудований перший у Росії паровий двигун, але не було ні фахівців, здатних очолити будівництво, ні кваліфікованих робітників, знайомих з пристроєм подібних двигунів. Сам Ползунов, який прийняв він обов'язки спільного керівника робіт, певною мірою вирішив проблему технічного керівництва, але саме, " певною мірою " , оскільки керувати одній людині настільки новим і складним технічним підприємством було під силу.

Не менш важкою виявилася проблема підбору робітників. Були потрібні досвідчені модельщики, ливарники, ковалі, слюсарі, столяри, обпалювачі, фахівці з мідної та паяльної справи. За підрахунками Ползунова у спорудженні двигуна мали взяти безпосередню участь 76 осіб, у тому числі 19 висококваліфікованих майстрів. Здобути таких фахівців на місці уявлялося неможливим. Залишався єдиний вихід; викликати фахівців з Уралу – справжньої кузні технічних кадрів.

Труднощі у придбанні будівельних інструментів та механізмів виявилися ще більш непереборними. За задумом винахідника "вся машина має бути зроблена з металу", що неминуче вимагало наявності спеціального металообробного обладнання, яке Росія майже не мала. Справа посилювалася тим, що будували двигун на Алтаї, а це був район з розвиненим медо- та сріблоплавильним виробництвом, але відсталою ливарною, ковальською та металообробною технікою.

Передчуття не обдурили винахідника. Канцелярія повністю затвердила лише міркування про потрібну кількість матеріалів. Не бажаючи витрачати гроші на виклик досвідчених майстрів з далекого Уралу, заводське начальство виділило Повзунову чотирьох учнів, яких він знав і просив визначити до нього двох відставних майстрових та чотирьох солдатів для охорони місця будівництва.

Решту майстрових (понад 60 осіб) Канцелярія ухвалила призначати в розпорядження Ползунова в міру потреби, "скільки, коли в нього, Ползунова, роботи станеться". Під час будівництва машини це "при потребі" було джерелом постійних труднощів. Рішення канцелярії висунуло перед винахідником нові проблеми. Четверо малолітніх учнів - Овчинников, Левзін, Черніцин і Вятченін - нагадували йому свою власну юність, життя "механічного учня". Відставні ж майстрові Медведєв і Бобровників з роками постарішали і настільки втратили силу, що за неміч їх відсторонили від заводської роботи. Таким чином, замість сімдесяти шести чоловік Ползунову довірили десятьох. Тільки потім визначили ще кілька приписних селян. Але і за таких обставин винахідник не

здригнувся, не відступив. Його справа була справою життя. Коли довелося вибирати між спокійним існуванням пересічного заводського службовця та повної труднощів, пов'язаних із ризиком життям механіка-машинобудівника, він обрав друге. Машина будувалася одразу у двох місцях. Виливка та обробка циліндрів, піддонів та інших великих частин проводилася в одному з цехів Барнаульського заводу, де можна було використовувати водяне колесо, токарні, плющильні (прокатні) верстати, вододіючі молоти для виготовлення мідних сферичних листів для складання котла; дрібні деталі відливали і відковували в приміщенні тимчасово закритого скляного заводу, де спеціально для цієї мети була побудована невелика плавильна піч з ковальським гірником при ній. Завод знаходився у верхів'ях ставка, за три версти від селища. Ці версти Ползунову доводилося міряти не раз на день. Таке навантаження могло вимотати і здорову людину, адже в неї розвивалася сухота.

Зовнішній виглядбудівлі, де містилася машина Ползунова. Найпізніша репродукція креслення 1765

Досі вся заводська техніка, у тому числі водяне колесо, верстати, виконувалась в основному з дерева, металевих частин там було небагато. А тут треба було побудувати величезну на ті часи, висотою 11 метрів, машину майже повністю з металу, побудувати, як то кажуть, з аркуша, не випробувавши навіть на моделі. І це за браку досвідчених фахівців, потрібних верстатів, інструменту. Деякі верстати та інструмент Повзунову доводилося винаходити буквально на ходу. На початку будівництва Повзунов припустився серйозної помилки, через яку втратив близько двох місяців дорогоцінного літнього часу. Задля здешевлення машини він вирішив циліндри відливати зі сплаву міді зі свинцем, а водопровідні труби та інші дрібні деталі - цілком зі свинцю. Насправді виявилося, що вони не мали необхідний запас міцності. Довелося починати все спочатку, для чого просити додатково 224 пуди міді та 15 пудів

олова. Олова на складі не виявилося, Канцелярія розпорядилася закупити його у місцевих купців, хоча ті, користуючись нагодою, заломили ціну вище за звичайну. Нові циліндри (зі сплаву міді та олова) вдалося відлити лише наприкінці вересня – на початку жовтня; їхнє обточування та шліфування внутрішніх стінок почалося вже з настанням зими. 20 травня він доніс, що до машини "ливарною та токарною роботою" виготовлено, крім котла, вже до 110 частин "тягарем" від одного до ста сімдесяти пудів кожна. Про розмах одних лише токарних робіт свідчить така цифра: у липні Ползунов здав на склад 97 пудів мідної тирси!

Отже, частини машини були переважно готові. У час, що залишився до зими, мав побудувати для неї будинок, і в ньому "велико з'єднати", зібрати машину. Зробити це Повзунов пообіцяв до жовтня. Слід сказати, що термін він собі призначив вкрай малий.

Будували перший у світі тепловий двигун на правому березі ставка, неподалік Барнаульського сріблоплавильного заводу, поряд з невеликим скляним заводом. Для машини спорудили великий сарай, висотою з триповерхового будинку. Першими розпочали роботу землекопи. На місці, де слід було встановити машину, вони вийняли шар м'якого ґрунту. На рівний майданчик уклали фундаментні бруси. Тепер можна було сподіватися, що під вагою машини земля не почне осідати. Поступово виросли стінки печі підігріву казана. Внизу споруджувалися механізми для підняття циліндрів та інших великовагових деталей. Виклали топку печі, настала черга встановлювати паровий котел. Литого котла з товстими стінами будівельники на той час так і не отримали. Доля прохання про виготовлення такого котла, надісланого на Єкатеринбурзький завод, залишалася невідомою. Становище ставало критичним. Після довгих роздумів Повзунов прийняв рішення про тимчасове встановлення тонкостінного котла власного виготовлення. Іншого виходу просто не було. Вся осінь пройшла у збиранні машини. Ці дні були найнапруженішими для будівельників "вогняної" машини. Чого варто було зібрати лише семисотвідерний котел з окремих листів з клепкою і пайкою швів, приєднати до нього різноманітну арматуру. Треба було підняти на висоту двох поверхів 150-пудові циліндри, встановити їх точно по вертикалі. заданих точках, зібрати багатометрову павутину труб, насосну установку, балансири і т.д., все добре закріпити, пропаяти в сотні місць і т.д.

Величезна перенапруга сил і робота в неопалюваному приміщенні до самої ночі, коли холодні металеві деталі машин обпалювали морозом руки, підірвали здоров'я Ползунова. Відомо, що з травня 1764 по серпень 1765 він тричі звертався до лікаря Барнаульського госпіталю Якову Кізінгу за допомогою, т.к. був "одержимий колоттям у грудях".

До 7 грудня в основному було закінчено складання машини, і винахідник вирішив зробити перший пробний її пуск, випробувати в роботі. Замість ручок повітродувного хутра (будівництво хутра ще не починали) до балансирів передавального механізму прикріпили зв'язку колод. По тому, як машина підніматиме такий тягар, винахідник сподівався визначити її потужність. І ось

настав довгоочікуваний день першого запуску машини. Роботу розпочали раніше, ніж звичайно. Востаннє перевірили регулювання пароводорозподільного механізму, надійність дії парового та водяного кранів. До полудня закінчили огляд всіх механізмів та систем. Після короткого перепочинку по команді залили воду в запасний басейн, ручним насосом накачали її у верхній резервуар.

Нарешті, суєта стихла. Тихо і трохи чинно стояли і дивилися на "винуватця" урочистості. Ось він різким рухом підійшов до топки, нахилився і почав розпалювати покладені в ній ще з учорашнього вечора дрова. Сухі березові поліни швидко розгорялися, весело потріскуючи та розкидаючи іскри. Нарешті перші язики полум'я лизнули тьмяну мідь парового казана. Минуло дві тяжкі години. Вода в котлі почала закипати, виділяючи дедалі більше пари. Нарешті, з шумом і свистом пар увірвався до циліндра. Балансир немов неохоче хитнув підвішені до нього колоди. Потім у циліндрі щось ухнуло, балансир знову хитнувся. Одразу ж, немов по команді, ожив поршень другого циліндра. Все швидше і швидше рухалися штоки поршнів, легко розгойдуючи важкі колоди, привішені до балансирних брусів. Але Повзунов не бачив цього. Густа завіса затягла його очі. Велика мужня людина, яку не зламали жодні негаразди життя, плакала від радості.

Але при пуску виявився і цілий ряд недоліків (що природно). До їх виправлення і почав негайно Повзунов. До цього часу він переселився в квартиру при скляному заводі, що належала раніше "скляним майстрам". Не треба було витрачати час на дорогу з селища і назад. Це було, звісно, ​​добре. Але погано те, що тепер він пропадав біля машини, поки сили зовсім не залишали його. Адже настала зима, в машинному будинку в пору було хоч вовків морозити, як він витримував там, важко зрозуміти. Додому повертався темно, наскрізь змерзлий, ледве пересуваючи ноги, харкаючи кров'ю. А на ранок, незважаючи на вмовляння та сльози дружини, знову поспішав до машини, фанатично блищачи очима на обмороженому, схудлому – фарбуй у труну кладуть – обличчі. Зрозуміло, що, відчуваючи близький кінець, він поспішав завершити розпочату справу навіть ціною життя. На крижаних протягах лазив він з помічниками по драбинках навколо машини, що дихала холодом, щось

без кінця поправляючи, ущільнюючи, підганяючи. Короткого зимового дня не вистачало, прихоплювали вечори. Відомо, що 30 грудня 1765 року Повзунов отримав три пуди свічок. До березня нарешті були доставлені на 8 конях величезні кришки повітродувного хутра, зроблені за проектом винахідника. Вони були встановлені, і машина нарешті повністю зібрана. Справа залишалася за плавильними печами. Весною хвороба Ползунова посилилася. 18 квітня у нього вкотре пішла горлом кров, після чого він уже не зміг піднятися з

ліжку. З нещадною ясністю винахідник зрозумів, що до запуску машини йому не дожити. 21 квітня Повзунов продиктував Вані Черніцину (сам уже писати не міг) чолобитну на ім'я імператриці. "Всепресвітлейша, державнейша, велика государыня імператриця Катерина Олексіївна, самодержиця всеросійська, государыня наймилостивіша! Б'є чолом механікус Іван

Іванович син Ползунов про наступне: складений мною проект нової машини Вашу Імператорську Величність ще в 1763 році розглядати і тим самим бути задоволена. І для більшого мені та інших за прикладом моєму в таких корисних вправах заохочення наказати дозволили видати мені на нагородження 400 рублів. Але тих грошей мені й досі не видано. І хоча я тієї дачі отримати не удостоївся, ревнощі моя до служби не ослабла, і я вищезгадану машину у всіх членах її зробив і в побудованій фабриці зібравши, поставив і до дії в плавильних печах привів у готовність, про що головним над Колівано-Воскресенськими заводами командиром генерал-майором та кавалером Порошиним із деякими гірськими офіцерами вже засвідчено. При якому будові поніс я чималу собі тягар і здоров'я виснаження. При всьому тому машинному влаштуванні з учні Дмитро Левзін, що перебувають при мені механіки, Іван Черніцин складання її в членах навмисне зрозуміли і виробництво знають і в чомусь надалі пошкодилося виявиться, то поправити можуть.

16 травня 1766 р. о шостій годині вечора в м. Барнаулі, на Іркутській лінії (нині Пушкінській вулиці) І. І. Ползунов помер. Йому було 38 років. Через тиждень після смерті І. І. Ползунова, 23 травня (5 червня) 1766 р., почалися офіційні випробування першого у світі теплового двигуна. У перший же день випробувачі дійшли висновку, що машина може приводити в рух міхи для подачі повітря до 10-12 печей.

Побудований Повзуновим великий двигун значно відрізнявся за конструкцією від тієї машини, яка була описана ним у початковому проекті 1763 р. Передача руху до машин, які мав обслуговувати двигун, здійснювалася за допомогою балансувань. Ланцюги, що з'єднують поршні двигуна з балансирами, для більшої міцності винахідник зробив окремих залізних стрижнів і шарнірними, тобто. такого типу, які відомі тепер як "ланцюги Галля". Живлення казана підігрітою водою було автоматизовано. Повзунов вигадав простий механізм, що забезпечував збереження води в котлі на одному рівні під час роботи двигуна. Це спрощує працю людей, які обслуговують машину.

Щоб дуття повітря в плавильній печі було рівномірним, І. І. Ползунов винайшов акумулятор дуття. Міхи подавали повітря не відразу в печі, а у великий ящик - "повітряна скриня", з якої безперервний повітряний струмінь надходив у плавильні печі. Двигун І.І.Ползунова його сучасники називали "плавиленою фабрикою". Висота машини становила 10 метрів, а циліндрів – близько 3 метрів. Тепловий двигун розвивав потужність 40 кінських сил. Споруда великої, небаченої машини у тих виробничих умовах, які мав І.І.Ползунов, було справді героїчним, майже казковим подвигом. Це було справді диво, на яке здатний лише геній великого

російського народу. Людина богатирських творчих зухваль, солдатський син Ползунов був втіленням властивого нашому народу кмітливості та завзятості. Під час перших випробувань теплового двигуна виявились неполадки. У ході випробувань з'ясувалося, що між поршнями (емволами) та стінками циліндрів просочуються вода та пара, а насоси подають воду в недостатньому.

кількості. Викликаний із Зміїногорського рудника Козьма Фролов запропонував замінити насоси рудничними водопідйомними. Привезли насоси зі Зміїногорської копальні, встановили, результат вийшов відмінний. Так було доведено, що машина Ползунова здатна виконувати ще одне завдання – відкачувати воду із рудника. Проживи Ползунов довше, він, можливо, придумав би, як з її допомогою приводити в рух верстати і взагалі "з нашої волі, що буде потрібно виправляти".

З емволами справа виявилася складнішою. Шкіряне ущільнення швидко стиралося: випробування показали, що для цього краще підходить коркова кора.

4 липня провели п'яте та останнє випробування машини. Усі механізми та системи працювали добре. Заводське керівництво вирішило пустити машину в експлуатацію. Півтора місяці тривали випробування. Більшість недоліків були або наслідком упущень будівництва, або такими, які неможливо було усунути при рівні розвитку техніки. Але жодного слова закиду не було сказано з приводу загальної конструкції вогнедіючої машини. Все до дрібних подробиць передбачив і врахував винахідник! Закінчилися випробування, але машина цілий місяць простоювала без вживання. На початку серпня 1766 року завершилося будівництво плавильних печей, на 4 серпня канцелярія призначила пуск машини в експлуатацію.

З раннього ранку, нетерпляче переступаючи з ноги на ногу, біля будівлі небаченої машини юрмився народ. Зі всього Барнаула зібралися цікаві. До 7-ї години ранку в топці котла вже клекотіло полум'я. Тонне посвистування пари сповіщало про готовність машини до роботи. З хвилини на хвилину відкладали розпал печей та початок першої плавки. Понад шість годин машина працювала вхолосту. О другій годині пополудні прибуло все заводське начальство. Мав бути урочистий момент задувки печей. Але свято не відбулося, т.к. в момент задування поршень лівого циліндра несподівано зупинився в нижньому положенні, і машина завмерла.

За допомогою блоків довелося вийняти поршні з циліндрів, уважно оглянути той та інший. Причину зупинки таки не виявили. На перший погляд, все було гаразд. Тільки після того, як погасили топку, випустили з котла пар і зробили ретельний огляд машини, виявилося, що гайка, що, мабуть, ще в період випробувань, що ослабла, дозволила паровому

регулятору повернутись на значно більший кут, ніж передбачалося. Паровий регулятор заклинився і не повертався убік. При цьому впускне вікно виявилося закритим, пара не мала доступу до циліндра. Прикру недогляд зірвав пуск машини, а ремонт відстрочив його ще на два дні. 7 серпня о шостій ранку механізм пустили знову, але цього разу так і не дочекалися прибуття високого начальства. О другій годині без жодної урочистості задули плавильні печі. День 7 серпня 1766 року залишиться у пам'яті людей на віки. У цей день була пущена в експлуатацію перша паросилова установка, призначена для

безпосереднього приводу заводських агрегатів! Машина безупинно діяла понад три доби. За цей час проплавили близько 400 пудів руди. 10 серпня машину зупинили знову. Ущільнювач, виготовлений з коркової поганої якості, розсипався на крихти став пропускати в циліндр холодну воду. Довелося надіслати запит на пробку до тобольської та єкатеринбурзької аптеки. Шукаючи ж вихід із становища, тимчасово використовували для ущільнення кору берези.

Всі помисли заводської канцелярії були спрямовані на придбання коркової кори. Ніхто з технічних керівників заводів не додумався піти іншим шляхом: змінити конструкцію самого поршня, зробити її більш досконалою. До того ж на багатьох копальні округу діяли водовідливні насоси з поршнями з двох дисків, між якими набивалася пенька для ущільнення. Тож своєчасним було використання такого поршня.

25 вересня, з прибуттям коркової кори, машина була приведена в дію та працювала з невеликими зупинками до 10 листопада. Цього дня "полудні о шостій годині під час порядної та безперервної дії виявилося, за розгорянням під котлом цегляних склепінь, з одного казана не мала водяна текти, так що воною, що є під котлом, вогонь загасило, задля чого змушені цю машину купно і з плавильними печами зупинити". На цьому машина Ползунова "роботою закінчилася". Ще Ползунов вказував, що він до початкової проби тільки придатний, але зробити міцніший на Барнаульському заводі не було можливості.

Загальний час корисної роботи машини становив 1023 години (42 доби та 15 годин). За цей час було отримано срібла 14 пудів 38 фунтів 17 золотників 42 частки, золота 14 фунтів 22 золотники 75 часток. За вирахуванням всіх витрат на будівництво машини, оплату плавильників, навіть 400 рублів нагороди Ползунову, чистий прибуток склав 11016 рублів 10,25 копійки. Адже машина працювала менше півтора місяця, та й то не на повну потужність: обслуговувала всього три печі. І тим не менше було вирішено, що надалі "пускати її в дійство, багато в тутешньому заводі води, за потрібно не визнається". Рішення це підписав, хоч як сумно, начальник заводів Порошин, ще недавно гарячий прихильник "вогненної" машини.

Причина була, мабуть, у тому, що на Коливано-Воскресенських заводах, як і у всій Росії, не було великої потреби в машинах. Підневільних дешевих робочих рук вистачало. Трагедія Ползунова полягала в тому, що він випередив своє століття... У 1784 році Джемс Уатт отримав патент на універсальний тепловий двигун, який незабаром завоював всесвітнє визнання. А машина Ползунова, простоявши 15 років 5 місяців та 10 днів, у березні 1782 року була розібрана.

Історія парової машини

Перша спроба поставити пару на службу людині була зроблена в Англії в 1698: машина Сейвері призначалася для осушення шахт і перекачування води. Сам винахідник назвав її "вогневою машиною" та широко розрекламував як "друга шахтарів". Для отримання пари, що приводив машину в дію, був потрібний вогонь, але винахід Сейвері ще не був двигуном у повному розумінні цього слова, оскільки крім декількох клапанів, що відкривалися і закривалися вручну, в ньому не було рухомих частин.
Машина Сейвері працювала так: спочатку герметичний резервуар наповнювався пором, потім зовнішня поверхнярезервуару охолоджувалась холодною водою, через що пар конденсувався, і в резервуарі створювався частковий вакуум. Після цього вода - наприклад, з дна шахти - засмоктувала в резервуар через паркан і після впуску чергової порції пара викидалася назовні через випускну. Потім цикл повторювався, але воду можна було піднімати лише з глибини менше 10,36 м, оскільки насправді її виштовхував атмосферний тиск.
Перша вдала «парова» машина з поршнем була побудована французом Дені Папеном, ім'я якого частіше асоціюється з винаходом автоклава, який є сьогодні практично в кожному будинку у вигляді каструлі-скороварки.
В 1674 Папен побудував пороховий двигун, принцип дії якого грунтувався на займанні в циліндрі пороху і переміщенні поршня всередині циліндра під впливом порохових газів. Коли надлишок газів виходив з циліндра через спеціальний клапан, а газ, що залишився, охолоджувався, в циліндрі створювався частковий вакуум, і поршень повертався у вихідне положення під дією атмосферного тиску.
Машина була не дуже вдалою, але вона навела Папена на думку замінити порох водою. І в 1698 він побудував парову машину (в тому ж році свою "вогненную машину" побудував і англієць Сейвері). Вода нагрівалася всередині вертикального циліндра з поршнем всередині, і пара, що утворилася, штовхала поршень вгору. Коли пара охолоджувалась і конденсувалася, поршень опускався вниз під впливом атмосферного тиску. Таким чином, за допомогою системи блоків парова машина Папена могла приводити в дію різні механізми, наприклад, насоси.
Почувши про парову машину Папена, Томас Ньюкомен, який часто бував на шахтах у Вест Кантрі, де він працював ковалем, і краще ніж хтось інший розумів, як потрібні хороші насоси для запобігання затопленню

шахт, об'єднав зусилля з водопровідником та скляром Джоном Каллі у спробі побудувати більш досконалу модель. У 1705 був виданий патент Т. Ньюкомену на водопідйомну машину (рис.4), в якій вперше використовувалися циліндри з поршнем. У конструкції цієї машини крилося

суперечність, яка не дозволяла їй працювати безперервно: робота пари рухала поршень, який здійснював корисну дію, але висунутий до кінця поршень припиняв роботу - необхідно було відкривати клапан, випускати пару і холостим ходом повертати поршень у вихідне положення.

Рис.4. Принцип дії машини Ньюкомена

Перша парова машина була встановлена ​​на вугільній шахті в Стаффордширі в 1712 році. Як і в машині Папена, поршень переміщався у вертикальному циліндрі, але загалом машина Ньюкомена була значно досконалішою. Щоб ліквідувати зазор між циліндром і поршнем, Ньюкомен закріпив на торці останнього гнучкий шкіряний диск і налив трохи води.
Пара з котла надходила в основу циліндра і піднімала поршень вгору. Але при впорскуванні в циліндр холодної води пар конденсувався, в циліндрі утворювався вакуум, і під впливом атмосферного тиску поршень опускався вниз. Цей зворотний хід видаляв воду з циліндра і за допомогою ланцюга, з'єднаного з коромислом, що рухався як гойдалка, піднімав вгору шток насоса. Коли поршень перебував у нижній точці свого ходу, в циліндр знову надходила пара, і за допомогою противаги, закріпленої на штоку насоса або на коромислі, поршень піднімався у вихідне положення. Після цього цикл повторювався. Машина Ньюкомена виявилася надзвичайно вдалою і використовувалася по всій Європі понад 50 років. У 1740 році машина з циліндром довжиною 2,74 м і діаметром 76 см за один день виконувала роботу, яку бригади з 25 осіб та 10 коней, працюючи позмінно, раніше виконували за тиждень. В 1775 ще велика машина, побудована Джоном Смітоном (творцем Еддістоунського маяка), за два тижні осушила сухий док в Кронштадті (Росія). Раніше з використанням високих вітряків на це витрачався цілий рік. І тим не менш,

машина Ньюкомена була далекою до досконалості. Вона перетворювала на механічну енергію лише близько 1 % теплової енергії і, як наслідок, пожирала величезну кількість палива, що, втім, не мало особливого значення,

коли машина працювала на вугільних шахтах. У цілому нині машини Ньюкомена зіграли величезну роль збереженні вугільної промисловості: з допомогою вдалося відновити видобуток вугілля у багатьох затоплених шахтах.
Проект першої у світі парової машини (рис.5), здатної безпосередньо наводити на дію будь-які робочі механізми, запропонував 25 квітня 1763 року російський винахідник І. І, Ползунов, механік на Коливано-Воскресенських гірничорудних заводах Алтаю. Проект потрапив на стіл до начальника заводів, який схвалив його і відіслав до Петербурга, звідки невдовзі надійшла відповідь: "... Ця його вигадка за новий винахід має вшануватиПарова машина Ползунова отримала визнання.

Крісло машини Ползунова рис.5 Принцип роботи парової машини Ползунова

На відміну від машини Ньюкомена, машина Ползунова виконувала роботу безперервно. Ним було застосовано два циліндри, поршні яких передавали роботу на загальний вал по черзі. Таким чином, Повзунов розніс умову відсутності холостого ходу між різними об'єктами, вперше висунувши ідею складання кількох циліндрів. Коли один циліндр був у стані холостого ходу, інший виконував роботу. Повзунов пропонував збудувати спочатку

невелику машину, на якій можна було б виявити та усунути всі недоліки, неминучі у новому винаході. Заводське начальство з цим не погодилося і вирішило будувати одразу величезну машину для потужного повітродувки.

Будівництво машини доручили Ползунову, на допомогу якому було виділено " не знаючі, але тільки одну схильність до того, що мають із тутешніх майстрових

двоєТа ще кілька підсобних робітників. З цим "штатом" Ползунов приступив до будівництва своєї машини. Будувалася вона рік і дев'ять місяців. Коли машина вже пройшла перше випробування, винахідник захворів на швидкоплинний сухот і за кілька днів до завершальних випробувань помер.
23 травня 1766 року учні Ползунова Левзін і Черніцин одні приступили до останніх випробувань парової машини. У "Денній записці" від 4 липня було відзначено " справна машинна дія", А 7 серпня 1766 року вся установка - парова машина і потужна повітродувка - була здана в експлуатацію.
Усього за три місяці роботи машина Ползунова не тільки виправдала всі витрати на її будівництво в сумі 7233 рублів 55 копійок, але й дала чистий прибуток 12640 рублів 28 копійок.
10 листопада 1766 року котел дав текти, і машина зупинилася. Незважаючи на те, що цю несправність можна було легко усунути, заводське начальство, яке не зацікавлене в механізації, закинуло творіння Ползунова.
Протягом наступних тридцяти років машина не діяла, а в 1779 році тодішні управителі алтайських заводів віддали розпорядження машину розібрати, "фабрику, що перебуває при ній, розламати і ліс вжити на що придатний буде".
Приблизно в цей час в Англії над створенням парової машини працював шотландець Джеймс Уатт. 1784 року англієць Джеймс Уатт отримав патент на універсальний паровий двигун.

Рис.6. Робота циліндра парової машини Уатта

Через двадцять років удосконалень Уатт отримав, нарешті, машину безперервної дії (рис.6). Він розніс суперечність у межах одного об'єкта: закрив циліндр кришкою із сальником, тепер пару можна було подавати по черзі по обидва боки поршня – зник холостий хід. Робочий хід в одній половині циліндра був неодруженим ходом для іншої його половини.

Починаючи з 1763 року він займався удосконаленням малоефективної пароатмосферної машини Ньюкомена, яка, загалом, годилася лише для перекачування води. Йому було ясно, що основний недолік машини Ньюкомена полягав у поперемінному нагріванні та охолодженні циліндра. Яким

ж як уникнути цього? Відповідь прийшла до Уатта недільного весняного дня 1765 року. Він зрозумів, що циліндр може постійно залишатися гарячим, якщо до конденсації відводити пару окремий резервуар через трубопровід з клапаном. Більш того, циліндр може залишатися гарячим, а конденсор холодним, якщо зовні покрити теплоізоляційним матеріалом. Крім того, Уатт зробив ще кілька удосконалень, що остаточно перетворили пароатмосферну машину на парову. В 1768 він подав прохання про патент на свій винахід. Патент він отримав, але збудувати парову машину йому довго не вдавалося. І тільки в 1776 році парова машина Уатта була, нарешті, побудована та успішно пройшла випробування. Вона виявилася вдвічі ефективнішою за машину Ньюкомена.
У 1782 році Уатт створив нову чудову машину – першу універсальну парову машину подвійної дії. Кришку циліндра він оснастив винайденим незадовго до того сальником, який забезпечував вільний рух штока поршня, але запобігав витоку пари з циліндра. Пара надходила в циліндр поперемінно то з одного боку поршня, то з іншого. Тому поршень робив і робочий і зворотний хід за допомогою пари, чого не було в колишніх машинах.
Оскільки в паровій машині подвійної дії шток поршня здійснював тягнучу і штовхаючу дію, колишню приводну систему з ланцюгів та коромисла, яка реагувала тільки на тягу, довелося переробити. Уатт розробив систему зв'язаних тяг та застосував планетарний механізм для перетворення зворотно-поступального руху штока поршня у обертальний рух, використовував важкий маховик, відцентровий регулятор швидкості, дисковий клапан та манометр для вимірювання тиску пари.
Запатентована Уаттом "ротативна парова машина" спочатку широко застосовувалася для приведення в дію машин та верстатів прядильних та ткацьких фабрик, а пізніше та інших промислових підприємств. Таким чином, парова машина Уатта стала винаходом століття, який започаткував промислову революцію.
В 1785 одна з перших машин Уатта була встановлена ​​в Лондоні на пивоварному заводі Семюела Вітбреда для розмелювання солоду. Машина виконувала роботу замість 24 коней. Діаметр її циліндра дорівнював 63 см, робочий хід поршня становив 1,83 м, а діаметр маховика досягав 4,27 м. Машина збереглася до наших днів, і сьогодні її можна побачити в дії в музеї Сіднея "Пауерхауз".
Двигун Уатта годився для будь-якої машини, і цим негайно скористалися винахідники механізмів, що саморухаються.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. www.Aomai.ab.ru/Books/Files/1998-01/02/pap_02.html

2. www.Free-time.ru/razdeis/!anziki/p_11.html.

3. Конфедератів І.Я. Іван Іванович Повзунов. - М.-Л.: Держенерговидав, 1951. - 296 с.: Іл.

4. Зубков Б.В., Чумаков С.В. – Енциклопедичний словник юного техніка- 2-ге вид. - М.: Педагогіка 1988р.

5. Савельєв Н.Я. Алтай - Батьківщина видатних винаходів. - Барнаул: Алтайкрайвидав, 1951. - 117 с.

6. Шишкін А.Д. Автор "вогненної" машини (І.І.Ползунов). - Свердловськ: Свердловське кн. вид-во, 1963. – 83 с.

7. Бородкін П. Розповіді про Повзунова // Алтай. – 1977. – № 1. – С. 53-61.

8. Віргінський В.С. Іван Іванович Ползунов 1729-1766 / Відп. ред. Н.К.Ламан. - М: Наука, 1989. - 165 с., іл.

9. Данилевський В.В. І.І.Ползунов: Праці та життя першого російського теплотехніка. - М.-Л.: АН СРСР, 1940. - 446 с.: іл., 18 л.іл., чорт.

10. skbkontur.ru/personal/blink/triz.htm

Повзунов Іван Іванович - російський винахідник, творець першої в Росії парової машини та першого у світі двоциліндрового двигуна. І. І. Ползунов народився у місті Єкатеринбурзі 1729 р. у сім'ї солдата. Після закінчення 1742 року Гірничозаводської школи Єкатеринбурзі був «механічним учнем» в головного механіка уральських заводів М. Бахарева. На той час він відучився 6 років у словесній, а потім в арифметичній школі при Єкатеринбурзькому металургійному заводі, що на ті часи було чимало. У Барнаулі молодий Повзунов отримав посаду гітеншрейбера, тобто плавильного писаря. В 1750 склав іспити і був проведений в передофіцерський чин унтершихтмейстера. І. І. Повзунов був спеціалістом широкого профілю. Його використовували для проектування та переобладнання мідеплавильного заводу, для налагодження технології скляного заводу, на будівництві лісопилки та золотопромивальної фабрики у Зміїногорському руднику; довгий часкерував рудовозною флотилією, проектував дороги, будував пристані, рудовозні судна, вивчав фарватер рік Чариша та Обі, створив їх карти; брав участь у проектуванні нових заводів, у ремонті та перебудові Кабанової та Бійської фортець, налагоджував тракт та основну переправу через річку Чумиш біля Усть-Тальменки.

Він активно займається винахідництвом та раціоналізацією, і ця пристрасть не покидала його до кінця життя. Наприклад, використовуючи досвід роботи на пристанях, запропонував дотепний та економічний спосіб встановлення вантажних суден на зимове зберігання. Нововведення полягало в наступному: на дні річки встановлювалися дерев'яні настили, на які судна можна заводити «без підйому». Коли вода спадала, судна опинялися на суші. Все, що винаходив Ползунов, мало одну мету – полегшити працю людей.

У той час гірничозаводські виробничі процеси в Росії перебували у повній залежності від водяного колеса – основного джерела енергії. У квітні 1763 р. він поклав на стіл начальника заводу несподіваний проект "вогняної" машини. І.І. Повзунів призначав її для приведення в дію повітродувного хутра. Повзунов пропонував побудувати спочатку в порядку експерименту одну невелику машину розробленої ним конструкції для обслуговування повітродувної установки (що складалася з двох клинчастих хутр) при одній плавильній печі.

Про проект, поданий у царський Кабінет, доповіли Катерині II. Своїм розпорядженням вона зробила Івана Ползунова в «механікусу з образом і званням інженерного капітан-поручика», ухвалила видати йому нагороду «в чотириста карбованців» і, по можливості, направити на навчання до Академії наук. З березня 1764 року Канцелярія гірського округу звільнила Ползунова від інших посадових обов'язків і затвердила його лише конструктором і будівельником нової машини на твердому казенному окладі. Так І. І. Ползунов став першим у Росії фахівцем, конструктором-винахідником! Машина була створена за дуже короткий строкУ грудні 1765 року пройшли неодружені випробування, комісія переконалася в її готовності до дії.

Величезна перенапруга сил і робота в неопалюваному приміщенні до самої ночі, коли холодні металеві деталі машин обпалювали морозом руки, підірвали здоров'я Ползунова. 16 травня 1766 р. о шостій годині вечора у м. Барнаулі, І.І. Повзунов помер.

7 серпня машина подала перше дуття і працювала з невеликими перервами до листопада, за цей час встигла не лише окупити всі витрати на будівництво, а й дати величезний прибуток. Машина Ползунова пропрацювала трохи більше трьох місяців і після поломки була зупинена. Зламаний агрегат було розібрано на частини.

Машина Ползунова незабаром була забута, а про перший двигун заговорили після того, як його новий варіант був сконструйований відомим шотландським винахідником Джеймсом Уаттом в 1774 році, тобто набагато пізніше, ніж це зробив Ползунов. Справді, машина Уатта знайшла широке застосування у практиці і зіграла значної ролі у переході до машинного виробництва. Однак першу парову машину все-таки створив Іван Іванович Ползунов на Алтаї.

Повзунов Іван Іванович Повзунів Іван Іванович

(1728-1766), російський теплотехнік. У 1763 р. розробив проект універсального парового двигуна - першої у світі двоциліндрової машини безперервної дії, здійснити який йому не вдалося. У 1765 побудував за іншим проектом першу в Росії паросилову установку для заводських потреб, що пропрацювала 43 дні; помер за тиждень до її пробного запуску.

ПОЛЗУНОВ Іван Іванович

ПОЛЗУНОВ Іван Іванович (1728, Єкатеринбург - 16 (27) травня 1766, Барнаул), видатний російський теплотехнік. У 1763 р. розробив проект універсального парового двигуна - першої у світі двоциліндрової машини безперервної дії, здійснити який йому не вдалося. У 1765 побудував за іншим проектом першу в Росії паросилову установку для заводських потреб, що пропрацювала 43 дні; за тиждень до її пробного запуску Повзунов помер.
* * *
Дитинство, навчання
Повзунов народився далеко від столиці, під Єкатеринбургом, його батько – солдат, але не військової служби, а державних будівельних робіт. Батько Ползунова був неграмотний, проте сина у словесну школу визначив. З вересня 1738 р. Повзунов навчався в арифметичній школі і закінчив її дуже рано на ті часи, в 14 років. У 1742 він був визначений учнем до майстра М. Бахореву. Механік Бахорєв навчався свого часу в Петербурзькій морській академії, вивчав машинну справу у Швеції, потім на Красносільському мідному заводі. Повзунов пройшов повний цикл учнівських робіт: механіку, розрахунки, креслення, знайомство із роботою заводських машин та металургійним виробництвом.
Надходження на роботу
Наприкінці 1747 р. Повзунов отримав призначення на Барнаульський мідеплавильний завод на посаду гіттеншрейбера – доглядача та обліковця при плавильних печах. Повзунов виявився гарним організатором та здібним управлінцем. Тому, крім основної роботи, заводське начальство всіляко завантажувало його різними організаційними турботами заводу. Це дуже заважало йому: навіть тоді, коли Ползунов був зроблений в офіцерський чин шихтмейстера (1759) після виконання найважливішого державного доручення - супроводу в Петербург обозу із золотом і сріблом, можливості підвищення освіти, чого він пристрасно прагнув, у нього були вкрай обмежені.
Самоосвіта за книгами
Джерелом освіти йому залишалися книги. Але в барнаульській бібліотеці можна було знайти лише «Курс математики» 1739 року та «Механіку з кресленнями», правда у 8 томах, проте на німецькою мовою, яким Повзунов не володів Можна думати, що він тоді легко читав креслення. Лише у 1760 у Петербурзі вийшла книга І. Шлаттера «Грунтовні настанови у рудній справі», російською мовою, з кресленнями багатьох парових машин, у тому числі й типу машини Ньюкомена. Очевидно, в цей час у Повзунів з'являються думки про вдосконалення праці на рудних промислах за допомогою машин, що діють не силою води, як це було на Алтаї, а вогнем.
Проект «вогнедіючої машини»
У квітні 1763 р. Повзунов направив у Коливансько-Воскресенську канцелярію проект свого винаходу, де описувався перший у світі двоциліндровий двигун з об'єднанням роботи циліндрів на один загальний вал. То справді був результат довгої праці, виконуваного уривками. Проект був пересланий до Петербурга до Кабінету Її Величності з проханням про заохочення винахідника – нагородження чином механікусу і грошима понад річний платню до 200 рублів. Папери Ползунова потрапили не до звичайного російського чиновника, а до європейсько освіченого фахівця, Президента Берг-Колегії Шлаттера (див.Шлаттер Іван Андрійович), який дав високу оцінку винаходу Ползунова: «ця його вигадка за новий винахід має вшанувати…». Отримавши листа з високою оцінкою від Шлаттера, Канцелярія розпорядилася «таку машину побудувати і зробити».
Високообдарована особистість
У всій бюрократичній листуванні Повзунов постає перед читачем як високообдарована особистість, орієнтована на потреби промисловості та суспільне благо. Його заохочують, підвищують на посаді, він отримує навіть офіцерське звання, але йому не надають серйозної допомоги у його найважливішій справі. Об'єктивні причини цього (крім «культурного» контексту) російського суспільстватієї епохи) - дешева робоча сила кріпаків і розмаїтість на Алтаї, де все відбувалося, водної енергії швидких річок.
Будівництво машини
Для виконання робіт, за розрахунками Ползунова, потрібно було 76 осіб, у тому числі 19 висококваліфікованих робітників, яких він мав намір запросити з Уральських заводів. Канцелярія розпорядилася по-своєму: було дозволено взяти лише трьох, причому учнів. Будівля установки (повністю залізної, у будинку висотою понад 20 м), розпочата в січні 1764 р. на Барнаульському заводі, протікала у важких умовах. Повзунову доводилося одночасно виступати у ролі проектувальника, конструктора, технолога, будівельника та вихователя кадрів.
Смерть винахідника, доля установки
Надмірна напруга підірвала здоров'я Ползунова. Навесні 1766 року він захворів на швидкоплинні сухоти і 16 (27) травня помер. У червні, вже без нього, було проведено успішне випробування вогненної машини, а в серпні вона була пущена в дію. Але в листопаді було зупинено через течу котла. Незважаючи на очевидну ефективність (прибуток у 12 418 рублів за 43 доби роботи), вона була занедбана, а в 1780 р. зруйнована. Модель установки, передана до Академії наук, безвісти зникла.
Значення винаходу
В Англії з винаходу такої ж (двоциліндрової) парової машини, зробленого трохи пізніше Дж. Уаттом (див.УАТТ Джеймс), Почалася промислова революція, що охопила потім Європу. Де поховано нашого геніального співвітчизника Івана Івановича Повзунова, ніхто не може сказати. Портрет його не знайдено.

Енциклопедичний словник. 2009 .

Дивитись що таке "Повзунов Іван Іванович" в інших словниках:

Російський теплотехнік, один із винахідників теплового двигуна, творець першої в Росії паросилової установки. Народився в сім'ї солдата з селян м. Туринська, У 1742 після ... Велика радянська енциклопедія

– (1728 66) російський теплотехнік. У 1763 р. розробив проект універсального парового двигуна першої у світі двоциліндрової машини безперервної дії, здійснити який йому не вдалося. У 1765 побудував за іншим проектом першу в Росії. Великий Енциклопедичний словник

Повзунов (Іван Іванович) російський механік побудував першу парову машину Росії, що діяла 1766 р. на Барнаульском заводі. Модель її зберігається у Барнаульському гірничому музеї (XXII, 864). Див Брандт Історія парових машин (СПб., 1892) … Біографічний словник

Повзунов, Іван Іванович- ПОЛЗУНОВ Іван Іванович (1728 66), російський теплотехнік, один із винахідників теплового двигуна. У 1763 р. розробив проект парового двигуна першої у світі двоциліндрової машини безперервної дії. У 1765 збудував за іншим проектом першу … Ілюстрований енциклопедичний словник

Механік, який влаштував першу у Росії парову машину; син солдата Єкатеринбурзьких гірських рот, він десяти років від народження вступив до Єкатеринбурзької арифметичної школи, де закінчив курс зі званням механічного учня. Серед кількох молодих… Велика біографічна енциклопедія

Іван Іванович Ползунов Дата народження: 14 березня 1728 року Місце народження: Єкатеринбург Дата смерті: 27 травня 1766 року Місце смерті: Барнаул Громадянство … Вікіпедія

Ім'я Івана Івановича Ползунова, який уперше в Росії побудував парову «вогненную» машину, на довгий час було майже забуте. Про Повзунова знав лише вузьке коло людей, переважно тих, хто стикався з питаннями алтайського гірничого виробництва. Тільки 1842 р. в «Гірський словник» Р. І. Спаського вперше було включено ім'я Ползунова, поруч із іменами Півночі, Ньюкомена, Уатта та інших творців парових машин. Щоб оцінити новаторство Ползунова, необхідно розповісти, яким був рівень розвитку теплотехніки на початку 1960-х XVIII в.

Створити поршневу парову машину вперше (1690 р.) запропонував французький винахідник Дені Папен, який протягом кількох років підтримував листування зі знаменитим Лейбніцем. Однак у Папена паровий котел, циліндр і конденсатор були відокремлені один від одного (вода і кип'ятилася і охолоджувалася в робочому циліндрі). Папен припускав, що новий двигун може бути застосований не лише «до підйому води або руди з шахт», а й «для просування суден проти вітру». Втім, ні це, ні наступні проекти та моделі Папена практичного застосування не отримали. У 1698 р. англійський інженер Томас Севері побудував першу парову машину, що працювала, - «вогневий насос».

Але машина Півночі мала вузьке призначення - відкачування води з підйомних виробок, хоча теоретично Півночі допускав можливість застосування «вогнедіючої» машини та інших потреб. У машині Півночі ні поршня, ні циліндра не було. Машина такого типу і була першою паровою машиною, що з'явилася у Росії. У 1717-1718 pp. виписав із Англії машину системи Півночі.

Цей «вогневий насос», сферичний котел якого містив 5-6 бочок води, використовувався для запуску фонтанів Літній сад. У 1711-1712 pp. англійський винахідник ковальський майстер Томас Ньюкомен побудував разом із Джоном Коллі (або Кейлі) першу парову (пароатмосферну) машину поршневого типу. Двигун Ньюкомена призначався спочатку лише для відкачування води. Безумовно, Іван Ползунов читав книгу І. А. Шлаттера, що вийшла 1760 р. «Грунтовне настанова рудній справі», в якій є опис та зображення пароатмосферної машини Ньюкомена.

Але Повзунов не міг зустріти на сторінках книги пропозиції створити «вогняну машину безперервної дії» для заміни водяних двигунів у гірничозаводській справі. Народився Іван Ползунов у Єкатеринбурзі, у першій половині 1729 р. Його батько, Іван Олексійович Ползунов, вихідець із селянської сім'ї, був у 1723 р. узятий у солдати. Мати майбутнього винахідника звали Дар'єю Абрамівною. Сім'я Повзунових жила в дерев'яному будиночку в західній частині міста, що називалася Торговою стороною. Маленької солдатської платні батька (річний оклад «за вирахуванням мундира» - 8 рублів 44 з половиною копійки) ледве вистачало на їжу. Батьки не хотіли, щоб їхній син, так само як вони, залишався неписьменним, і вирішили віддати його до школи. До речі, це стало невеликою підмогою для сім'ї – учневі потрібно було платити «жалування». Вчителями у школах за статутом призначалися молодші гірські офіцери – шихтмейстери. (У російській гірничій справі було прийнято номенклатуру назв, запозичена з німецької мови.

Слово «шихтмейстер» від «schicht» – зміна та «meister» – майстер. Так називалася посада молодших гірських 13-го та 14-го класів, що відповідало військовим чинам прапорщика та підпоручика). Заняття в єкатеринбурзькій школі були тривалими: влітку на день по 12 годин, восени та навесні – по 9, взимку – по 7 годин. У неділю і у свята заняття не велися, але школярі були зобов'язані (і вчителі за це суворо відповідали) відвідувати церковні служби «без нетів» і по черзі в церкві читати «на вечірні, ранковій та обідній і до того ж учня співу відповідно». Вступивши до словесної школи 1736 р., Ползунов закінчив її 1738 р. і перейшов у арифметичну. Там він навчався під керівництвом Федора Івановича Саннікова, шихтмейстера Єкатеринбурзького заводу, фахівця з креслення та малювання. У 1742 р. Повзунов був відкликаний зі школи і переведений в «механічні учні» до механіка Микити Бахореву - великого фахівця гірничо-металургійного виробництва, який здобув освіту в Петербурзі, вивчав машинну справу в Швеції і був надісланий для удосконалення «у великих машинах» Урал 1729 р. Обов'язки 14-річного Ползунова були різноманітні. Він разом з іншими учнями мав у всьому допомагати Микиті Бахореву та його «підмайстру». А в обов'язки механікусу, або машиніста, входило широке коло заводських та рудничних справ.

Механік повинен був керувати будівництвом доменних, цегельних та інших заводських цехів, водопідйомних та вантажопідйомних машин на рудниках, лісопильних та інших млинів, житлових та заводських приміщень тощо. Працюючи з 1742 по 1747 р. як «механічний учень» під керівництвом , Повзунов міг ознайомитись із найбільш передовими зразками мануфактурної техніки цієї галузі. У 1747 р. начальник Коливано-Воскресенських заводів на Алтаї генерал-майор А. В. Беер з ведення Кабінету її величності зажадав на Алтай кращих фахівців з Уралу та інших промислових районів країни, і Ползунов на початку 1748 р. було переведено на Алтай. Батьки Ползунова залишилися у Єкатеринбурзі. Мати пізніше приїхала до сина до Барнаула, а з батьком, який був направлений до петербурзької шліфувальної майстерні для «обтески мармуру та колотя каміння», Повзунов взагалі більше не побачився. Батько Ползунова помер у Петербурзі 1763 р. У 1748 р. Іван Ползунов «з єкатеринбурзьких механічних учнів» був офіційно затверджений на посаді гітеншрейбера. До його обов'язків входило складання різних записів та звітів про хід заводського виробництва. Оклад йому було встановлено 24 рубля на рік. У 1750 р. Повзунова вчинили в чин молодшого унтер-шихтмейстера. У листопаді 1753 р. його було переведено з Коливано-Воскресенської заводської контори на Зміївський рудник «на навчання гірничій справі». На Зміївській копальні почалася конструкторська робота Ползунова. Він знаходився «півроку при будові пильного млина, і той млин цілком побудований», - так було написано в рапорті від 16 листопада 1754 р. Йдеться про будівництво вододіючої лісопилки.

За допомогою складного передавального механізму водяне колесо приводило в рух пильні рами, а також підйом і подачу колод. Наприкінці 1757 р. начальство ухвалило рішення відправити капітана Ширмана та унтер-шихтмейстера Ползунова з караваном дорогоцінних металіву Петербург. Для Ползунова це відрядження мало особливе значення. Йому та Ширману доручили передати до Кабінету її величності звіт про роботу копалень і заводів з додатком креслень, а також донесення Канцелярії з питання про виробництво Ползунова до шихтмейстерів. Ширман, Повзунов і конвойні - 11 солдатів з капралом - везли до Петербурга дуже цінний вантаж: 3,6 тонни відблискового срібла і 24 кілограми золота.

Обоз виїхав з Барнаула 1 січня 1758 р. і майже безупинно рухався зимовим шляхом до Каїнського острогу і Томська, а далі на захід через Тобольськ, Перм і Вятку, на південь до Нижнього Новгорода, потім знову на захід - до Москви, а звідти до Петербурга. 5000 км обоз подолав більш як за два місяці. Про перебування Ползунова в столиці з лютого до червня 1758 р. немає жодних документальних даних. Безперечно, проте, що допитливому алтайському майстру було що подивитися та вивчати у столиці. Після здачі дорогоцінних металів Ширман із десятьма солдатами виїхав назад на Алтай. Повзунов ж затримався у Петербурзі «для видатництва за силою даної йому інструкції… грошей й у купівлі доручених йому припасов».

Для охорони при ньому залишився один солдат і капрал. У середині червня Повзунов вирушив Алтай. На зворотному шляху відбулася подія, що відіграла важливу роль особистого життя Ползунова. У Москві він познайомився з 22-річною вдовою Пелагією Іванівною Поваляєвою. Чоловік її, солдатів Псковського піхотного полку, загинув у поході проти прусаків. До Барнаула Іван Ползунов повернувся з нею. Проте оформити шлюб із Пелагією Іванівною він не міг. Для укладання шлюбу був потрібен дозвіл Барнаульського духовенства, а потім - заводської Канцелярії, тому що «будь-якого чину людям заводського відомства» не дозволялося одружуватися без «дозвільних квитків від команд своїх».

Оскільки документів, що засвідчують, що чоловік Пелагеї «був у поході під ворогом прусської акції, помре», вони не мали, Ползунов і його дружина змушені були протягом трьох роківприховувати свій шлюб. Пелагея жила у Ползунова в Барнаулі та на пристанях, куди його відрядили, під виглядом прислуги. Незабаром Пелагея стала матір'ю, потім народилася друга, знову-таки позашлюбна, дитина. У цей час Ползунов жив на Кабановській пристані, куди був направлений приймати та записувати руду, розраховуватися з возниками тощо. Це віддалило Ползунова з дружиною від уваги як сусідів, і барнаульської Канцелярії. Вони оселилися на пристані, в одному з утлих помешкань, які були заведені на пристанях для приїжджих чиновників Канцелярії. 31 березня 1759 р. надійшло довгоочікуване повідомлення у тому, що Ползунову указом Кабінету її величності «наказано шихтмейстером при тутешніх заводах і гірничих роботах бути». Він отримав право носити мундир та шпагу, а також мати денщика. Повзунов перейшов із людей «підлого походження» до «шляхетного стану».

До нього тепер почали звертатися в офіційних листах: "Шляхетний і поважний пан шихтмейстер". Усе це мало для Ползунова дуже велике моральне значення. А у серпні 1761 р. відбулася ще одна радісна подія. Повзунову вдалося виклопотати Пелагеї Іванівни «вічну пам'ять» і дозвіл на законний шлюб. Невідомо, коли Ползунову вперше прийшла ідея створити вогняний (пароатмосферний) двигун, здатний замінити водяні колеса для різних виробничих цілей. У квітні 1763 р. Повзунов подав начальнику Коливано-Воскресенських заводів генерал-майору А. І. Порошину доповідну записку з пропозицією про будівництво «вогнедіючої машини» для заводських потреб. Це був детально розроблений проект універсального парового двигуна потужністю близько двох кінських сил. Проект містив креслення та пояснювальний текст, що описує пристрій та роботу пропонованої машини. В описі «вогнедіючої машини» є розділи: «Про члени машини», «Про теплоту», «Про склади», «Про віднімання сили» та «Про складання машини». У них даються відомості про воду, про повітря, про атмосферному тиску, про пари, про процес пароутворення, теоретичні міркування про теплоту (при цьому Ползунов ніде не застосовує поширених на той час понять «теплород» або «теплотворна матерія»; швидше за все, він схилявся до молекулярної теорії теплоти). У поясненні пристрою машини вказуються матеріали, з яких повинні виготовлятися її деталі та технологічні процеси (лиття, полірування, паяння). У розділі «Про віднімання сили» Повзунов дає розрахунок машини, визначає необхідне співвідношення між зусиллями, що діють на поршні, та зусиллями, які потрібні на рукоятках хутра, що рухаються машиною; при цьому він враховував і втрати у самій машині. Винахідник дійшов висновку, що втрати на тертя буде перевищено.

У розділі «Про складання машини» визначається кількість металу, який потрібний для створення машини. При цьому має на меті реалізувати проект мінімальними витратами. У доповідній записці шихтмейстер Ползунов також ділиться своїми грандіозними планами, що стосуються «вся нашої держави», які мають на меті «полегшити працю для нас майбутнім». І починає винахідник із вказівки на те, які величезні виробничі витрати, які не лише на Алтаї, а й «у всій нашій державі» спостерігаються у гірничій справі. Оскільки «рухомою основою» заводів є зараз водяні колеса, то «майже всі заводи на річках збудовані». Це змушує здалеку возити на заводи руду та паливо, виробляти величезні витрати «візникам на сплату». Необхідно, вважає Повзунов, усунути залежність заводів від наявності водних джерел. Для цього потрібно замінити водяні двигуни «вогняними» машинами, здатними не лише обслуговувати повітродувні механізми, а й взагалі «з нашої волі, що буде потрібно виправляти». Для цього і має бути створена машина нового типу.

На той час на всіх підприємствах використовувалася виключно ручна праця. Лише окремих випадках для допоміжних, особливо трудомістких робіт застосовувалися громіздкі машини, переважна більшість деталей яких було з дерева лише деякі з металу. Небагато нехитрі механізми були буквально зрубані сокирою, подібно до того, як «рубають хату», і основними будівельниками машин того часу були «гребельні» майстри і підлеглі ним теслярі. Найбільш поширеними машинами були повітродувні хутра для металургійних печей та молоти для кування металів. Найбільш досконалим двигуном було водяне колесо, основним знаряддям при виготовленні якого знову служила сокира. У доповідній записці Ползунова згадується застосування «вогняних» машин при повітродувному хутрі, оскільки ці пристрої були на заводах поширені найбільше, а про решту видів застосування нових двигунів він говорив у загальній формі: «що буде потрібно виправляти», тобто виконувати роботу. Тверезо оцінюючи труднощі здійснення абсолютно нового в Росії справи, Ползунов пропонував спочатку побудувати в порядку експерименту одну невелику машину розробленої ним конструкції для обслуговування повітродувної установки (що складалася з двох хутр) і однієї плавильної печі. Установка, згідно з першим проектом Ползунова, включала: котел - загалом тієї ж конструкції, яка застосовувалася в ньюкоменівських машинах; пароатмосферну машину, що складалася з двох циліндрів з почерговим рухом у них поршнів («емволів») у протилежних напрямках, забезпечену паророзподільною та водорозподільною системами; резервуари, насоси та труби для постачання установки водою; передавальний механізм у вигляді системи шківів з ланцюгами, що приводить в рух повітродувне хутро.

Без довгої тяганини проект Ползунова був розглянутий Канцелярією Коливано-Воскресенських заводів і відправлений до Петербурга, у свій її імператорської величностіКабінет з супровідним листом. Канцелярія похвальний намір шихтмейстера Ползунова схвалила. Але Канцелярія побоювалася, що «даний проект здійснити не вдасться, через брак справжнього механіка, який би складання машинних членів знав чи справді будував. А хоча б і знайшов математику і механіку, то майстерних майстрів для таких робіт немає. Втім, якщо він, Ползунов, добровільно ту працю і невідступне керівництво на себе прийме, щоб через те уникнути багатьох переробок і скарбниці збитків, і хоча б, на перший випадок, у невеликій формі машину зробить і в дію наведе, то Канцелярія за те його Лікування зміну чину і грошове нагородження від високого Кабінету запитати постарається. А якщо з не мистецтва майстрових людей трапляться якісь помилки та переробки, то Канцелярія збитки стягуватиме з нього, Ползунова, не буде і від наклепів захистить. І якщо навіть, з згаданих причин, зовсім би воно було невдало і збитку сталося до тисячі рублів, то воно, за доходами, що приносяться від тутешніх заводів, за ніщо вшанувати можна ». Доповідна записка Ползунова з проектом та розрахунками двигуна була направлена ​​в Берг-колегію, звідки через деякий час прийшов висновок президента Берг-колегії І. А. Шлаттера. Шлаттер зазначив, що нову машину Ползунова «за новий винахід має вшанувати». Але Шлаттер зовсім не зрозумів новизни конструкції Ползунова, її відхилення від колишніх силових установок, що застосовувалися для подачі повітря в плавильні печі і являли собою з'єднання парового насоса з водяним колесом. Саме ці установки і рекомендував І. А. Шлаттер у своєму ув'язненні.

Повзунов повністю відкинув рекомендацію президента Берг-колегії і став діяти відповідно до своєї основної ідеї. Але тепер він вирішив будувати машину не за первісним, а за новим (другим) проектом, який передбачав значне збільшення і розмірів і потужності машини та запровадження істотних конструктивних змін. Нова машина призначалася для постачання повітрям цілої групи печей і мала володіти потужністю 30 кінських сил. Такої потужності тоді не мала жодна парова установка у світі. Винахідник розробив не тільки проект двигуна, а й проект усієї системи повітродувної установки стосовно умов свого заводу. Повзунов передбачав централізоване постачання повітрям усіх печей заводу величезним хутром, що приводиться в дію «вогненною машиною».

Від центрального хутра повітря трубами прямувало до кожної з плавильних печей. У проекті машини Ползунова тепер передбачалося її автоматичне регулювання, створення для збереження постійного рівня води у котлі регулятора прямої дії. Для рівномірності дуття була сконструйована «повітряна скриня», тобто акумулятор дуття. У січні 1764 р. канцелярія Коливано-Воскресенських заводів видала ухвалу про реалізацію на Барнаульському заводі проекту Ползунова. Створення машини було з величезними труднощами. Повзунов розпочав свої роботи без грамотних помічників та кваліфікованих робітників. Йому дали лише чотирьох учнів та двох відставних майстрів. Необхідних інструментів не було і все доводилося робити самому. До 20 травня 1765 р. було виготовлено 110 частин машини, крім парового котла. Винахідник мав особисто стежити за всім, оскільки його помічники були недосвідчені. Йому доводилося вчити їх лиття міді та свинцю, розкрию котельних листів, свердлінню, обточуванню, обрубуванню, поліруванню металу. Багато Повзунов робив своїми руками. Для машини був збудований «машинний будинок» - глуха, двадцятиметрова висота дерев'яна будівля.

До грудня 1765 споруда двигуна була майже закінчена. Останні місяцібули особливо важкими: безперервна, виснажлива праця без відпочинку, постійне хвилювання. У листопаді у Ползунова горлом пішла кров Але все-таки машина була зібрана! Усі її частини підігнали один до одного – можна починати випробування. У високій частині будинку рухатимуться поршні, гойдатимуться балансири, низька частина призначена для повітродувного хутра. Хутра поки робити не стали, як і плавильні печі, щоб уникнути зайвої витрати - на випадок, якщо машина в рух не прийде. А якщо проба буде вдалою – хутра зробити недовго. Але якщо в першому проекті, надісланому в Берг-колегію, машина Ползунова була універсальною - обертала вал, то вже практично побудована за другим проектом, вдесятеро потужніша і призначена для дуття (для нагнітання хутром повітря в плавильні печі), вже не була універсальною машиною. . У побудованій машині були найпростіші балансири: вгору-вниз, вгору-вниз... Напередодні вирішального дня випробувань під казаном розвели вогонь. Наступного дня Повзунов власноручно повернув кран, пустивши пару в циліндри, і здригнувшись, прийшли в рух поршні і балансири, захиталися на ланцюгах і стали мірно рухатися важкі колоди, навішані замість непобудованого повітродувного хутра. Машина працювала! Повзунів наполягає, щоб якнайшвидше побудували повітродувне хутро. А також просить кошти та матеріали, щоб побудувати новий котел із товстіших листів, оскільки побудований котел розрахований лише на пробний пуск машини, але не на постійну роботу. Винахідник намагається усунути виявлені в ході випробувань недоробки та дефекти – насамперед потрібні нові ущільнювачі поршнів у циліндрах. Але з кожним днем ​​сили Ползунова зменшувалися, у нього відкрилася швидкоплинна сухота. Він все ж таки намагається працювати, але все частіше у нього горлом йде кров. 27 травня 1766 р. Івана Івановича Ползунова не стало. Незадовго до смерті він написав донесення до Петербурга про те, що двигун готовий, і просив подальші роботи над машиною покласти на своїх учнів Д. Левзіна та І. Черніцина.

Через тиждень після смерті Ползунова почалися нові випробування машини та усунення недоробок: неточної обробки циліндрів, раковин і нерівностей, а також уже збудованого повітряного хутра. У журналі випробувань машини Ползунова за 1766 р. можна прочитати: «Мая 23-го пополудні о 2-й годині вода з систерна у верхню скриню піднята була... і машина почала діяти, хутра рух мали навмисне, з прикріпленого до хутрових труб, або соплам Скриня у всі дванадцять трубок повітря йде задоволене, і помічено, що того повітря на 10 або всі 12 печей буде ... (Для кращої апробації машини вирішено було побудувати три плавильні печі і зробити пробні рудні проплавки.) Серпня 4-го. По побудові плавиленої фабрики… вранці о 7-й годині машина пущена в дію, яка тривала до полудня до 2-ї години, а нарешті, не знамо від чого, раптом біля лівого циліндра емвол на низу зупинився… Серпня 7-го. Після виправлення регулятора ця машина до полудня о 6-й годині, а плавильні печі після полудня о 2-й годині пущені в дію благополучно…» Але 10 листопада 1766 р. сталася текти котла, що прогорів через недогляд (обвалився в печі захисний звід ). Здавалося, слід було б виправити котел або зробити новий, як і просив за життя Повзунів, потім пустити машину.

Але цього не сталося. Однак, як доносила Канцелярія, «через влаштування цієї машини не тільки витрати все повернулися, але й прибутку чимало залишилося…» Влітку 1778 р. новий начальник Коливано-Воскресенських заводів Ірман написав її величності: «…а як нині та машина вже понад десять років складається без будь-якої дії бездіяльно... будова дуже занепала, небезпечно, щоб зовсім не розвалилося і тим зібрані в ньому циліндри, труби та інші численні члени, особливо придатні до майбутньої заводської дії, не зашкодило, і через те, щоб не було казенного збитку...» Через рік прийшла відповідь: «Вогненну махину, з прописаних причин, розібрати, що знаходиться при ній фабрику розламати і ліс вжити, на що придатний, члени ж зберігати на майбутню іноді надалі потребу…» Незважаючи на нетривалий термін роботи, повзунівська «вогненная машина» - це Перша парова російська машина безперервної дії, завдяки чому ім'я Івана Івановича Ползунова назавжди залишиться в історії світової техніки.