Ползунов Иван Иванович
Талантливый изобретатель Иван Ползунов родился в 1728 году в Екатеринбурге в семье отставного солдата. Обучение начал в арифметической школе, которую основал Василий Никитич Татищев.
После окончания школы, в 1742 году, Ползунова направили на один из уральских заводов учеником к мастеру Никите Бахореву.
После обучения, в возрасте 20 лет, он был переведен на Колывано-Воскресенские заводы Алтая. На этих заводах для государственной казны добывались драгоценные металлы. Обязанностью Ползунова стала подготовка отчетов о ходе производства.
Принято считать, что первый опыт конструкторской деятельности Иван Иванович приобрел в 1754 году, когда для нужд завода начал строительство «вододействующей лесопилки».
Ползунов все время активно занимался самообразованием, изучал книги по металлургии и минералогии. В результате Иван Иванович стал одним из самых технически грамотных специалистов на заводе. Важной задачей для себя он ставил вопросы облегчения труда работающих людей. Было много остроумных и интересных проектов, но все они пылились в архивах.
Большим авторитетом в науке для Ивана Ивановича был Михаил Васильевич Ломоносов. Ползунов подробнейшим образом изучал его труды в области химии, физики, добычи и плавки руд. Не остались для него незамеченными и труды российского ученого И. А. Шлаттера: в них описывались английские и венгерские паровые машины, которые все больше внедрялись в промышленность Европы.
В то время русские горнозаводские процессы полностью зависели от водяного колеса. Ползунов поставил перед собой цель заменить водяные процессы и уже в 1763 году представил руководству завода проект «огненной машины».
Русская машина отличалась от использующихся за границей. Она имела два цилиндра и могла подавать дутьё в печи и откачивать воду. В дальнейшем Ползунов собирался усовершенствовать ее, планировал использовать и для других нужд.
Данный проект был представлен Екатерине II. Императрица по достоинству оценила работу и своим распоряжением произвела Ивана Ползунова в «механикуса с чином и званием инженерного капитан-поручика». Изобретатель получил в награду четыреста рублей, также было рекомендовано направить его на учебу в Академию наук.
В 1764 году с одобрения Канцелярии Иван Ползунов принялся за изготовление новой машины – в 15 раз мощнее предыдущей. 13 месяцев понадобилось инженеру, чтобы собрать утвержденный агрегат. Его высота составила 18,5 метра, некоторые детали по весу достигали 2 720 килограмм. Пришлось создавать и новые сопутствующие инструменты, в том числе специальный токарный станок.
Изготовление новой машины потребовало от конструктора максимального напряжения душевных и физических сил и ослабило его здоровье. Иван Иванович Ползунов заболел чахоткой и умер, не дожив буквально неделю до пробного запуска созданного им агрегата.
7 августа 1766 года паровая машина заработала, и работала она до ноября. За короткое время изобретение оправдало все надежды своего создателя. В итоге за небольшой период работы машина не только полностью окупила все расходы на постройку, но и принесла значительную прибыль.
Тем не менее, когда прогорел котел, было принято решение машину не восстанавливать. Ее разобрали на части, а об Иване Ползунове надолго забыли.
Сегодня его имя носит Алтайский государственный технический университет, рядом с ним установлен памятник изобретателю Ползунову.
История паровой машины Ползунова
Имя русского «механикуса» Ивана Ивановича Ползунова золотыми буквами вписано в летопись мировой теплотехники. За двадцать лет до Уатта он построил первую в мире паровую машину, которая предназначалась для приведения в действие заводских установок.
Однако, несмотря на крупнейшие заслуги Ползунова как одного из пионеров энергетики, его жизнь и труды до недавнего времени оставались малоизвестными. Он разделил участь многих других народных талантов, которые в царской России не встречали ни необходимой поддержки, ни должного внимания. Пренебрежение к делам Ползунова продолжалось и после его смерти. Личный архив Ползунова бесследно исчез. Сотни других ценных документов, касающихся различных моментов деятельности изобретателя, были распылены по многочисленным ведомственным архивам и обречены на уничтожение.
Только в советское время, когда все исторические материалы, в том числе и архивные, стали достоянием народа, оказалось возможным предпринять широкий розыск документальных материалов о первом русском теплотехнике.
За это высоко патриотическое дело взялся советский ученый, профессор В. В. Данилевский. В течение семи лет он исследовал старые архивы в Москве, Ленинграде, Свердловске, Барнауле, объездив места, где жил и работал великий изобретатель. Профессору В. В. Данилевскому удалось обнаружить около 450 различных документов о Ползунове. Эти материалы впервые дали возможность воссоздать достоверную картину жизни и деятельности творца первой заводской «парами действуемой» машины.
«Солдатский сын», как сказано в документах. Иван Ползунов родился в 1728 году. Десяти лет он окончил словесную школу, а затем стал учиться в арифметической школе в Екатеринбурге (ныне город Свердловск). Обе школы находились в ведении Обер-бергамта — управления казенными заводами Сибири и готовили главным образом «мастеровых людей».
Материальные условия существования Ползунова во время ученья напоминают те, в которых находился его гениальный соотечественник Михайло Ломоносов. Ученикам заводских школ полагалось жалованье, составлявшее около копейки в день.
Однако и эти нищенские средства к жизни Ползунов получал не всегда. При переводе из словесной школы в арифметическую ему, как и некоторым другим ученикам, вследствие какой-то канцелярской путаницы в течение нескольких месяцев не выплачивали жалованья. Но молодой Ползунов не бросил школы. С ранних лет у юноши возникла и все более развивалась неутолимая жажда знаний.
В арифметической школе проходили арифметику, геометрию, тригонометрию, чертежи и «рисование ручное». В части воспитания главное внимание уделялось тому, чтобы ученики исправно ходили в церковь, а также умели «кланятца искусно» и знали прочие правила «честного обхождения».
Юноша Ползунов проявил большие способности в науках, и его еще до окончания арифметической школы перевели в «механические ученики». Снова из-за оплошности канцеляристов он на несколько месяцев лишается жалованья.
Ползунов работает учеником у механика Никиты Бахарева. В обязанности последнего входили постройка и наблюдение за действием водоподъемных машин на рудниках, пильных мельниц и «протчих надлежащих заводских и фабричных архитектур». Здесь Ползунов получает первое знакомство с заводскими машинами того времени.
В 1748 году Ползунов с группой других уральских специалистов направляется на Колывано-Воскресенские заводы на Алтае. Эти заводы, составлявшие личную собственность русских царей, выплавляли ребро.
Ползунов зачисляется на работу на Барнаульский завод. И здесь он выделяется своими способностями и техническими знаниями. Он принимает участие в составлении чертежей и проектов реконструкции Барнаульского завода. Однако будущий изобретатель паровой машины продолжает бедствовать. Уже произведенный в чин унтер-шихтмейстера, он вместе с матерью вынужден жить на скудное жалованье мелкослужащего, составлявшее три рубля в месяц.
Ползунов неукротимо стремится к знаниям. Свободные от работы часы он уделяет чтению книг по физике, горному делу и металлургии. Он работает над книгами усидчиво, делая «экстракты» — конспекты и выписки прочитанного материала. Ползунов старается досконально изучить тогдашнюю горнозаводскую технику. С этой целью он подает прошение, в котором просит допустить его «на несколько времени на плавильную фабрику работать по порядку, переменяя из одного в дpyгoе искусство своими руками, как протчие, при том определенные работники употребляемы бывают». Он добивается своего и некоторое время изучает на практике горнозаводское и пробирное дело, продолжая одновременно выполнять свои текущие обязанности. Так он сочетает теоретическую учебу с практической.
Но Ползунова постоянно отрывают от любимого дела. На добросовестного работника, выполняющего все поручения аккуратно и обстоятельно, наваливают уйму хозяйственных дел. Его посылают освидетельствовать наличие запасов руд и припасов на отдаленных пристанях, поручают организацию сплава руды на судах по рекам, наблюдение за углежжением и т. д. Ползунов разъезжает из края в край по огромной горнозаводской территории Алтая. Но и эти поездки не пропадают для него даром: Ползунов знакомится с новыми производствами, проявляет разносторонние технические дарования. Он проектирует различные сооружения на рудниках, строит пильные мельницы, изучает руды, занимается метеорологией.
В 1758 году Ползунов попадает даже на короткое время в Петербург, куда его послали с обозом золота и серебра, выплавленного на алтайских заводах.
Возвратившись из очередной поездки, Ползунов садится за книги, штудирует современные ему научные труды, сам ставит физические опыты. В результате многих лет разносторонней технической деятельности Ползунов приходит к своей идее огнедействующей машины.
Основным источником механической энергии для больших заводских установок во времена Ползунова была вода. Она приводила в действие деревянные колеса пильных мельниц, качала воздуходувные мехи плавильных печей, заставляла подниматься вододействующие молоты. Поэтому заводы строились большей частью на реках, которые перегораживались огромными плотинами. Стоимость сооружения такой плотины зачастую вдвое превышала издержки на самый завод. Кроме того, рудное месторождение нередко оказывалось в стороне от завода, и руду приходилось подвозить на подводах или иным путем. Трудно было найти такое место, где были бы и пригодная река, и богатые залежи руды, и лес для топлива.
Чтобы освободить заводы от привязанности к воде и удешевить производство, Ползунов предложил заменить «водяное руководство» огнедействующими машинами.
Это была очень смелая идея. В то время паровая энергетика делала только самые первые, робкие шаги. За границей существовали пароатмосферные машины типа Ньюкомена, но они служили лишь для подъема воды. Эти машины действовали рывками, чередуя рабочие и холостые ходы, и их не удавалось поэтому спарить ни с чем другим, кроме как с водоподъемным насосом. В России даже такие машины тогда не строились. Заводской же огнедействующей машины для привода различных механических агрегатов, о которой мечтал Ползунов, не было нигде в мире.
Но Ползунов не был просто мечтателем. Это был зрелый мыслитель, облекший свою идею в тщательно разработанную конструктивную форму.
В 1763 году Ползунов представил начальнику Колыванских заводов описание и чертеж опытной огнедействующей машины собственной оригинальной конструкции. Эту первую машину, которая должна была послужить образцом для других, автор проекта предназначал для приведения в действие воздуходувных мехов плавильных печей.
В своем проекте Ползунов дал физическое обоснование работы огнедействующей машины.
«За главные в машине члены следственно почесть воздух, воду и пар, которые в беспрерывном действии машину содержать должны», писал он.
Весь агрегат, задуманный Ползуновым, состоял из медного котла, соединенного трубопроводами с двумя цилиндрами пароатмосферной машины. В цилиндрах поочередно двигались поршни. Один из ходов поршни делали под действием пара, а в противоположном направлении — под давлением атмосферного воздуха. Это и был рабочий ход поршня. Движение поршней с помощью штоков и цепей передавалось большому шкиву, который вращался поочередно то по часовой стрелке, то в обратном направлении.
В отличие от машин типа Ньюкомена, действовавших рывками, машина Ползунова работала практически непрерывно. А возвратно-вращательные движения шкива давали возможность удобно качать воздуходувные мехи.
К проекту машины был приложен и ее расчет. Он тоже представлял собой оригинальный труд конструктора. Мерилом работы тогдашних водоподъемных машин служило количество поднятой воды. Машина же Ползунова предназначалась для приведения в действие заводской установки, и учесть ее работу было гораздо труднее. Но талантливый механик и математик справился и с этой задачей. В основу расчета своей машины Ползунов положил давление атмосферы на поршень. В современных нам единицах ее мощность должка была составлять примерно 2,63 лошадиной силы.
Эту сравнительно небольшую машину Ползунов предполагал построить в качестве экспериментальной, с тем чтобы, проверив на ней все расчеты и уточнив конструкцию, можно было приступить к сооружению более мощных машин «для всеобщего применения».
О проекте Ползунова сообщили в Петербург. Оттуда последовало распоряжение о том, чтобы произвести автора проекта в «мехаиикусы» и выдать ему в награждение «400 рублев». О возможностях же всеобщего применения огнедействующих машин на заводах России, как предлагал Ползунов, в решении Петербурга ничего не говорилось. Не было даже указания о том, чтобы приступить к строительству опытного образца ползуновской машины.
Машину все же начали строить. Ползунов сумел доказать колыванскому горному начальству выгоды и преимущества огнедействующей машины по сравнению с «водяным руководством».
Начальство изыскивало всяческие способы к увеличению выплавки серебра и поэтому отнеслось положительно к проекту Ползунова.
Пока велась переписка с Петербургом, изобретатель составил второй проект. На этот раз речь шла уже не об опытной, а о большой производственной установке. Начальство Ползунова не было заинтересовано в экспериментах, хотя бы и огромной научной важности, и требовало, чтобы изобретатель скорее дал такую машину, которая могла бы обслуживать сразу несколько плавильных печей.
К сооружению такой машины и приступил Ползунов. В те времена механизмы, применяемые на заводах, строились почти целиком из дерева. Свою огнедействующую машину Ползунов с самого начала решил делать из металла.
Это была исключительно трудная задача. Металлических частей к машинам строить не умели. В помощь конструктору были даны двое мастеровых, «оное мастерство не знающие, но только одну склонность к тому имеющие», и в качестве подсобных рабочих «простые мужики». Все остальное возлагалось на самого Ползунова. Таким образом, первому русскому теплотехнику пришлось стать и одним из пионеров мирового машиностроения.
Немало труда вложил Ползунов в создание оборудования для изготовления машины. Многочисленные ее части отливались и затем обтачивались на сконструированной им же токарной установке. К 20 мая 1765 года уже было готово сто десять частей машины, не считая котла с его арматурой. Отдельные части весили до 170 пудов.
В декабре «парами действуемая» машина была готова. Во всех ее звеньях Ползунов стремился добиться того, чтобы они «сами себя в движении без помощи рук содержали», то есть действовали автоматически. Установка была снабжена прибором для автоматического питания котла — оригинальным изобретением Ползунова, не имевшим никакого подобия в тогдашней технике. Ползунов впервые в мире сконструировал и парораспределение для двухцилиндровой машины, к тому же более простое и точное, чем все ранее известные системы для одноцилиндровых машин.
С нетерпением ожидал изобретатель пробного пуска машины. Однако ни печи, ни даже мехи, для которых предназначалась машина, не были еще готовы. Конструктору пришлось производить проверочные испытания машины «с навешиванием бревен вместо меховой тягости».
Изобретателю не довелось дожить до пуска машины в эксплуатацию. Невероятное напряжение, с которым он работал над постройкой машины, подорвало его силы. Ползунов вкладывал в свое детище не только все свои силы, но даже и часть личного заработка. Назначенную ему награду в 400 рублей он получил только за несколько дней до смерти. И то это было сделано лишь после напоминания умирающего изобретателя.
16 моя 1766 года Ползунова не стало.
7 августа машина была пущена а эксплуатацию. Она снабжала дутьем три печи, но, по официальному донесению, «еще от того оставалось излишнего духу на шесть плавильных печей или более».
Машина находилась в эксплоатации с остановками до 10 ноября. Общая продолжительность ее работы составила около 43 суток. За это время в печах, обслуживаемых машиной, было выплавлено свыше 9 тысяч пудов руды. Последний раз машина действовала беспрерывно 17 суток.
10 ноября произошла течь в котле. Этот котел предназначался Ползуновым только «к первоначальной пробе» и в дальнейшем при практическом использовании машины должен был быть заменен другим, более прочной конструкции.
Но после смерти изобретателя некому было осуществлять его замыслы.
Вполне исправная машина с прохудившимся котлом простояла без действия 14 лет, после чего ее сломали.
В 1825 году, по инициативе первого русского строителя чугунных дорог П. К- Фролова, бывшего в то время начальником алтайских заводов, была изготовлена модель огнедействующей машины Ползунова по чертежам его первого проекта. Эта модель хранится в Барнаульском музее.
Многочисленные неизвестные прежде исследователям материалы о творце первой заводской паровой машины, собранные и изученные профессором В. В. Данилевским, легли в основу написанной им и изданной Академией наук СССР книги: «И. И. Ползунов. Труды и жизнь первого русского теплотехника». Книга увлекательно повествует о талантливом солдатском сыне, пламенном патриоте своей родины, который неустанными трудами стремился, по его собственному выражению, «облегчить путь по нас грядущим».
Автор, рисуя историческую обстановку феодально-крепостнической России XVIII века, в которой жил изобретатель, убедительно показывает, что «по складу ума, по стремлениям и делам великий русский революционер в области техники И. И. Ползунов созвучен нашей социалистической эпохе».
Работа профессора В, В. Данилевского является ценным вкладом в историю техники и науки. Ярко написанная и любовно оформленная книга дает много познавательного материала пытливому и любознательному читателю.
Люди города: изобретатель первого в мире двухцилиндрового парового двигателя Иван Ползунов
Иван Иванович Ползунов родился 14 марта 1728 года в Екатеринбурге в семье солдата государственных строительных работ, выходца из крестьян Туринского уезда Тобольской губернии Ивана Алексеевича Ползунова и его жены Дарьи Абрамовны. В 1738-1742 годах Иван обучался арифметике и словесности в Горнозаводской школе при Екатеринбургском металлургическом заводе, после чего был определен учеником к главному механику уральских заводов Бахареву. У него Ползунов прошел полный цикл ученических работ: механику, расчеты, чертежи, знакомство с работой заводских машин и металлургическим производством.
В 1747 году главный командир Колывано-Воскресенских заводов Андреас Беэр, направлявшийся на место своей новой службы в Барнаул, остановился проездом в Екатеринбурге. Пользуясь предоставленным ему правом, он отобрал для царских заводов большую группу горных специалистов, в число которых и вошел 18-летний Иван Ползунов.
26 июня 1750 года Ползунов получил задание проверить, правильно ли выбрано место для пристани на реке Чарыш, а также измерить и описать дорогу до Змеиногорского рудника. Иван осмотрел место для пристани, а затем прошел с мерной цепью до самого рудника, отмерив 85 верст 400 сажен, всю трассу обозначил кольями, указал места для ночевки обозов с рудой. Длина будущей дороги оказалась в два раза короче действующей рудовозной. После этого задания Иван Ползунов отправился на Красноярскую пристань, где вплоть до 1751 года занимался строительством рудного сарая, караульной избы, приемкой и отправкой руды по Чарышу и Оби на Барнаульский завод.
В январе 1758 года унтершихтмейстеру Ползунову, как одному из самых способных служащих при Барнаульском заводе, доверили сопровождение каравана с драгоценными металлами в Санкт-Петербург. Груз из 3400 килограммов серебра и 24 килограммов золота полагалось сдать на Монетный двор лично его директору Ивану Шлаттеру. Также Ивану Ползунову был вручен для передачи в Кабинет пакет с документами и большая сумма денег для закупки товаров, нужных заводу.
Потратив 64 дня на дорогу и посетив проездом родной Екатеринбург, Иван благополучно прибыл вместе с грузом в Санкт-Петербург. После этого он провел еще три месяца в Москве, занимаясь приобретением необходимых товаров: полотна, бумаги, тканей, книг, упряжи для лошадей, мелкой утвари.
В 1759 году Иван Ползунов получил первый обер-офицерский чин. Изучал книги по металлургии и минералогии. В 1763 году он разработал «огненный» (паровой) двигатель и был произведен в «механикусы» с чином и жалованием инженерного капитана-поручика.
Проект парового двигателя мощностью 1,8 лошадиных сил Ползунов разработал в 1763 году. Это был первый в мире двухцилиндровый двигатель с работой цилиндров на один общий вал, что позволило ему работать без какого-либо использования гидравлической энергии, то есть в том числе на совершенно сухом месте, что было огромным шагом вперед по сравнению с существовавшими тогда паровыми машинами, не способными обходиться без вспомогательного гидравлического привода.
Проект был послан Екатерине II, и она наградила Ползунова 400 рублями и повысила в чине на две ступени до капитана-поручика. Президент Берг-коллегии Иван Шлаттер при этом оценил проект словами: «За новое изобретение почесть должно», однако, очевидно, недостаточно вник в его суть, так как предложил объединить новый двигатель с водяными колесами в соответствии с британским опытом.
В 1764-1766 годах Ползунов сконструировал новый паровой двигатель для привода дутья плавильных печей. Двигатель имел рекордную для своего времени мощность 32 лошадиные силы и впервые позволил отказаться от водяных колес в реальном заводском производстве.
Иван Ползунов умер от чахотки 27 мая 1766 года в Барнауле за неделю до пробного пуска машины. По всей видимости, напряжение работы сыграло в этом не последнюю роль.
Модель этой машины была взята в Кунсткамеру, сама же машина была испытана учениками Ползунова, окупила себя и успела даже принести прибыль. Однако после поломки после трех месяцев работы она была разобрана и заменена на обычный гидравлический привод.
Ползунов Иван Иванович (1729–1766)
«Муж, делающий честь своему Отечеству», выдающийся изобретатель, создатель первого в мире пароатмосферного двигателя для приведения в действие заводских механизмов
Родился в Екатеринбурге, в семье солдата. Окончив словесную школу, И. Ползунов перешел в арифметическую, но еще до окончания ее, как один из лучших учащихся, был определен в «механические ученики» к механику Никите Бахореву (1742). Под его руководством получил хорошую практику в постройке, обслуживании и ремонте заводских и рудничных механизмов и машин.
19 декабря 1747 г. механики ученик И.И. Ползунов, в числе многих других с Екатеринбургского завода, подписал «клятвенное обещание» служить преданно и добросовестно на Колывано-Воскресенских заводах, принадлежавших лично императрице Елизавете Петровне.
Текст присяги о вступлении в службу и личная подпись
И.И. Ползунова при его переводе на Колывано-Воскресенские
заводы. 19 декабря 1747 г. ЦХАФ АК. Ф. 1. Оп. 1. Д. 44. Л. 25, 26.
С начала 1748 г. И.И. Ползунов – гиттеншрейбер (плавильный писарь, ведавший учетом руды, флюсов, древесного угля, следивший за процессом плавки) на Барнаульском сереброплавильном заводе. Одновременно привлекался для выполнения различных поручений: выбора места и строительства Красноярской пристани на Чарыше, чертежных работ, выявления причины брака на Барнаульском стекольном заводе и т.д. В 1750 г. И.И. Ползунов произведен из гиттеншрейберов в унтер-шихтмейстеры (низший горнозаводской чин) и определен к обучению горным наукам и плавильному делу; практиковался на Колыванском заводе и Змеиногорском руднике. В 1759 г. он произведен в шихтмейстеры (первый офицерский чин).
Сургучные оттиски личных печатей, в том числе механика И. Ползунова.
3 апреля 1764 г. ЦХАФ АК. Ф. 1. Оп. 1. Д. 386. Л. 197.
Занимаясь самообразованием, И.И. Ползунов стал одним из самых технически грамотных офицеров Колывано-Воскресенских заводов.
Весной 1763 г. он представил начальнику заводов А.И. Порошину проект «огненной машины». Идею пароатмосферного двигателя И.И. Ползунов взял из книги И. Шлаттера «Обстоятельное наставление рудному делу…» (СПб., 1760). Но его двигатель коренным образом отличался от английских одноцилиндровых – Севери и Ньюкомена. Двигатель Ползунова – двухцилиндровый, непрерывного действия, мог подавать дутье в печи, откачивать воду. Проект был представлен в Кабинет, о нем доложили императрице Екатерине II, она распорядилась произвести Ползунова в «механикусы с чином и званием инженерного капитан-поручика», наградить 400 руб. и, по возможности, направить на учебу в Академию наук.
Чертеж продольного разреза огнедействующей машины механика
И.И. Ползунова, выполненный унтер-шихтмейстером Д. Левзиным.
[60-е гг. XVIII в.]. ЦХАФ АК. Ф. 50. Оп. 19. Д. 645.
Весной 1764 г. по решению Канцелярии Колывано-Воскресенского горного начальства И.И. Ползунов приступил к строительству машины, в 15 раз более мощной, чем по проекту 1763 г. Местом для строительства определили стекольный завод; котел, цилиндры и другие крупные детали делали в одном из цехов Барнаульского завода. Строительство большой машины (высотой около 11 м) сразу с листа, не опробованной даже на модели, без специалистов, ряда нужных станков потребовало огромного напряжения сил. 12 марта 1766 г. машина была построена, в апреле началась наладка 3-х плавильных печей около нее.
Чертеж бокового разреза огнедействующей машины механика И.И. Ползунова. Б/г.
ЦХАФ АК. Ф. 50. Оп. 19. Д. 545.
За неделю до начала испытаний, 16 мая 1766 г. И.И. Ползунов скончался от чахотки. Похоронен на кладбище при Петропавловской церкви Барнаульского завода.