Історичний фон ползуновского винаходи
Про вогонь у вас в давнину казали: "На гору біжить, а під гору не йде". Скоро вже два століття пройде з тих днів, коли чудовий російський мислитель зумів змусити вогонь і "під гору" бігти.
У середині XVIII ст. людство впритул підійшло до одного з найважливіших моментів в історії технічної творчості. Ще в античній Олександрії механік Герої намагався використовувати водяний пар для приводу в дію механізму, іменованого еоліпілом. У подальшій історії спроб використовувати пар записані імена італійців: Леонардо да Вінчі, Джіамбаттіста делла Порта, Джіованні Бранка; французів: Саломона де-Ко, Дені Батькова, Жана Дезагюлье; англійців: Томаса Севери і Томаса Ньюкомена. На основі інтернаціонального праці названих та багатьох інших винахідників і дослідників вдалося створити на межі XVII - XVIII ст. перші промислові установки, в яких за рахунок теплової енергії отримували механічну. Однак ці установки були придатні винятково для підйому води. У кращому випадку за допомогою їх можна було накачати воду в якій-небудь резервуар, а потім пускати її на прадідівське водяне колесо, яке і приводило в дію заводській механізм. Це були всього лише, як їх справедливо називали, огнедействующей насоси.
Для подальшого руху по шляху технічного прогресу необхідно було створити нову машину, здатну за рахунок перетворення теплової енергії в механічну безпосередньо приводити в дію будь заводській механізм.
Біографічна довідка великого інженера
Першим здійснив мрію народів про такій машині наш великий новатор - Іван Іванович Повзунів. Він народився в 1728 р. в Єкатеринбурзі на Уралі. Його батько був солдатом Єкатеринбурзькій роти. Нужда оточувала Ползунова з дня його народження. Короткочасної була його навчання у словесній і арифметичній школах в Єкатеринбурзі. Можливо, ще в роки навчання він вивчав "Коротке керівництво до пізнання простих до складних машин", видане "через Василья Ададурову" в 1738 р. Тут він міг прочитати 6 тому, що в далекій Англії існують огнедействующей водопідйомники, що працюють на шахтах.
У 1742 р. Ползунову довелося передчасно і притому назавжди покинути школу. Його змусили перервати навчання і піти на Єкатеринбурзький завод, де він почав працювати у званні "механічного учня" під начальством заводського механіка Микити Бахарєва. Так само, як і на всіх тоді заводах у світі, тут основним був ручна праця. Нечисленні заводські механізми використовувалися лише для трудомістких, допоміжних операцій, за яких предмет праці "споконвіку ніколи не оброблявся рукою людини".
Водяне колесо - провідний двигун тоді в усьому світі - тут було основним. А застосування водяного колеса прив'язувало завод до греблі, ставило виробництво в залежність від пори року і по цілому ряду статей обмежувало розвиток його. Це було, як згодом висловився Повзунів, достеменне "водяне керівництво".
У 1748 р. він приїхав на Алтай для роботи на Коливано-Воскресенських заводах. "Водяне керівництво" він побачив і тут. Працюючи в дуже важких умовах і не бажаючи погодитися з тим, щоб "молодість його років без науки марно пропадала",
Повзунів зумів сам, у вільний від занять час, опанувати передовою наукою і технікою того часи. Він став знавцем практики і теорії технічних справ. Він весь час прагнув покращувати доручені йому справи, ввів багато нововведень, винаходів.
На шляху до парової машині
У 1758 р. він здійснив поїздку з Алтаю в Петербург, побачив багато нового, можливо зустрічався з Ломоносовим. У Петербурзі йому довелося бачитися з такими видатними діячами гірничозаводським, як Андрій Іванович Порошин, Іван Андрійович Шлаттер, але найбільше було зустрічей з простими російськими людьми.
Вдалося розшукати сотні вважалися втраченими документів про життя Ползунова, що показують, як багато він трудився в Єкатеринбурзі та Барнаулі, в Змеиногорск і Гірської Коливань, в Петербурзі і на пристанях швидкого Алея, Чариш і повноводною Обі. Документи розповідають про те, що він завжди був захисником своїх молодших братів - берггауеров, майстрових, селян та інших трудівників.
У алтайської глушині до шістдесятих років XVIII ст. сформувався чудова людина Винахідник і конструктор, технолог ц машинобудівник, будівельник пильних млинів і рудотолчейно-промивальних підприємств, знавець руд і будівельних матеріалів, досвідчений гірник і металург, механік і математик, фізик і метеоролог, майстер тонких дослідів і мастак в приладобудуванні, педагог і графік - таким був цей видатний представник російської технічної думки. Своєю працею він сам накопичив великі пізнання, познайомився з передовою російською і зарубіжною літературою, став людиною широкого кругозору і великих революційних дерзань, твердо стоїть на грунті дійсності.
Він бачив, що народу живеться погано, і задумав, якщо її за життя свого, то хоча б у майбутньому полегшити народний працю: "Полегшити працю з нас прийдешнім".
Він міркував так: для того щоб народу легше жилося, країна повинна стати можливо більш багатою, а для цього необхідно мати можливо більше заводів, фабрик і мануфактури. Розвиток же виробництва впиралося тоді в слабкість техніки, перш за все в те, що основним двигуном було старе водяне колесо, прив'язує заводи до річок, та до того ж не до всіх, а тільки до небагатьох, зручним для використання їх водяних сил обмеженими технічними прийомами того часу.
Здавалося, що немає виходу з цього глухого кута. Але вихід був знайдений. Повзунів вирішив: необхідно створити нову техніку. У століття, коли в усьому світі панувало водяне колесо, він задумав "водяне керівництво припинити", звільнити виробництво від рабської залежності від старого водяного двигуна.
У роки, коли в Росії і за кордоном застосовувалися нехитрі, в основному дерев'яні машини, зрубані сокирою, він сказав:
"Вся машина повинна бути зроблена з металу".
Він зрозумів, що необхідно все виробництво - "заводи, фабрики, мануфактури" - перевести на нову технічну основу, а такої нової основою він вважав особливу машину, ще не колишню ніде в усьому світі. Він поставив перед собою завдання створити "вогненну машину, здатну з волі нашої, що буде потрібно було виправляти".
Навколо проекту
"Вогонь слугою до машин схилити", - ось що задумав російська новатор.
Англійська практика - праці будівельників огнедействующей водопідйомників Севери і Ньюкомена, французька теорія - праці Белідора про дію таких водопідйомників, російська наука - новітні погляди на природу теплоти і з інших питань фізики, висунуті Ломоносовим, - все це Повзунів поклав в основу свого творчого подвигу.
Спираючись на світовий науково-технічний досвід, він винайшов таку машину, якій ще світ не знав.
25 квітня 1763 А. І. Порошин та інші побачили опис і креслення. на якому була зображена перша в історії людства огнедействующей машина особливого роду - не для підйому води, а для безпосереднього приводу заводських механізмів.
Повзунів розірвав вузьке коло. сковували до нього розвиток теплового двигуна у всіх країнах.
Він винайшов двоциліндрову поршневу огнедействующей машину з практично безперервним дією, що забезпечувало можливість безпосереднього приводу від цієї машини будь-якого заводського механізму.
У його проекті мало місце безліч окремих винаходів. Натомість раніше відомих коромисел і балансирів він запропонував шківи. Він вперше розробив обертові деталі передавального механізму в огнедействующей машині. Він створив оригінальне кранове паро-та водо-розподіл. У всіх ланках нової установки він забезпечив те, щоб "вони самі себе в русі тримали". Безперервність і автоматизм він прагнув утвердити у всій своїй небаченої машині.
За двадцять з гаком років до Джемса Уатта він виступив зі своїм проектом створення огнедействующей машини безпосередньо для заводських потреб.
Чітко він намітив програму боротьби за нову справу. Три умови він вважав необхідними для перемоги:
перше - споруда попередньо невеликий дослідної установки;
друге - ретельне вивчення і освоєння нової техніки;
третє - підготовка кадрів, що освоїли нову техніку.
Алтайське гірське начальство в особі Андрія Івановича Порошина схвалив проект Ползунова і направило його на висновок до Петербурга.
18 січня 1764 зі столиці надійшла відповідь в Барнаул. Президент Берг-Колегії Іван Андрійович Шлаттер писав про машину Ползунова:
"... Цей його вигадкою за новий винахід почесть повинна".
Ползунову присвоїли звання Механікус.
Найголовніше, однак, поставили так, що на Алтаї зрозуміли: у Петербурзі не хочуть дослідів, а очікують будівлі відразу ж великої машини.
Будівництво парової машини
Ще було дано кілька "простих мужиків". Основними помічниками Ползунова вважалися юні учні, особливо Дмитро Лезвін та Іван Черніцин.
Будівельник подолав ше труднощі. Він виготовив спеціальний інструмент для будівництва. Він створив спеціальні верстати для того, щоб виконувати "машинну на водяних колесах ... токарну роботу".
Перший російський теплотехнік, він став одним з піонерів світового машинобудування.
Творець першої двоциліндровий парової заводський машини, він вирішив при її будівництві дуже іншого приватних, але дуже важливих технічних завдань. Він винайшов оригінальний кранове паро-та водорозподілу, засноване на зворотно-обертальних рухах, здійснюваних за допомогою зубчастих передач. Саме створення паророзподілу для двоциліндрового двигуна являло собою новий винахід.
Він винайшов прилад для автоматичного живлення котла, балансирний передавальний механізм для двоциліндрового двигуна, акумулятор дуття - повітряний скриня, шарнірні ланцюги для передавального механізму.
Він винайшов спосіб харчування парового котла виключно підігрітою водою.
Крім того, довелося вирішити масу приватних завдань, пов'язаних з тим, що йому треба було вперше намiр побудувати величезної парової машини для заводських потреб, жодна з деталей якої раніше не виготовлялася в країні.
Всі завдання були вирішені і притому блискуче.
20 травня 1765 було вже готове сто десять частин установки, не рахуючи котла з його арматурою і гарнітурою. Окремі частини важили більше ста сімдесяти пудів. Найбільший діаметр котла становив 3,5 метра. Парові циліндри мали на висоту 2,8 метра.
Під кінець 1765 теплосилових установка Ползунова була закінчена. На березі заводського ставка височіла машинне будинок висотою більше 18 метрів. Машина була готова, але на будівництво повітродувної установки, для роботи якої призначили машину, всього лити розпочато. До побудови плавильних печей ще не приступали з вини начальства.
Будівельникові не довелося бачити вогненну машину діючої на виробництві. Непосильна праця, звалені на плечі однієї людини. надірвав його сили.
16 травня 1766 Ползунова не стало Він помер від швидкоплинних сухот.
Безславна загибель ползуновского дітища
23 травня почалися випробування машини Ползунова, а 4 липня в "Денний записці" випробувань засвідчили "справний машинне дію".
О 6 годині ранку 7 серпня 1766 відбувся пуск в експлуатації першого теплосилової установки, призначеної для безпосереднього приводу заводських механічних агрегатів.
Перша в історії парова машина, призначена не для підйому води, а для заводських потреб, діяла успішно, хоча з усіх людей, зайнятих її експлуатації, деякий досвід був тільки у юних учнів Ползунова. Адже жоден фахівець не був даний на допомогу винахіднику під час будівництва.
10 листопада 1766 сталося те, що передбачав строітелель. Котел, на який відпустили занадто тонкі мідні листи, дав текти. Машину зупинили і більше ніколи не пускали в дію.
Всі витрати на будівництво і самої машини, і котла, і повітродувної установки, і печей становили 7233 крб. 511 / 4 коп., А чистий прибуток від роботи машини склала за три місяці 12640 руб. 28 1 / 2 коп. Це при тій умові, що використовували тільки одну третину розвивається машиною потужності: одну третину дуття використовували, а дві третини - випускали в повітря. Якби машину завантажили повністю, вона принесла б за той же період понад 45 000 рублів доходу. Аналіз грошових документів показує, що при правильному використанні на повну потужність машина Ползунова давала б щорічно чистого прибутку до 180000 рублів.
Тим не менше з 10 листопада 1766 машина була назавжди зупинена через цілком усувну течі парового котла.
Історична оцінка ползуновского винаходи. Погляд з 1947
Розпочате Палласом і Фальком завершили Ірма і Меллер, фізично знищили машину Ползунова.
На вічні часи залишиться записаним на сторінках історії, що російська новатор І. І. Повзунів за двадцять з гаком років до Джемса Уатта побудував першу парову машину не для підйому води, а для заводських потреб. Машина Уатта для безпосереднього приводу заводських механізмів, побудована в 1784 р.. була незрівнянно більш досконалий машини. побудованої Ползуновим в 1763 - 1765 рр.. Але машина російського механіка була першою, а машина англійського - другий паровою машиною, створеної для безпосереднього приводу заводських механізмів.
Трагічно закінчилися життя і справа І. І. Ползунова, але неправильно було б думати, що його почин не мав значення для подальшого розвитку техніки.
Машину Ползунова бачили не тільки Паллас і Фальк, але і багато інших фахівців-іноземці. У таких людей не було недоліку в ті роки в Барнаулі і взагалі на Коливано-Воскресенських заводах Алтаю. Тут постійно працювали багато іноземних горнозаводские фахівці: Христіані, Ейсфельт, Уліх, Леуба та інші, що мали зв'язки із зарубіжними діячами. Барнаул в ті роки часто відвідували вчені мандрівники. У 1772 р. тут побували: Йоганн Готліб Георгі, молдавський грек Христофор Барданес. Потім у Барнаул приїжджали: Євген Патрон, Іван Ренованц, Іоанн Сіверс та інші видатні дослідники XVIII ст. У Барнаулі ж з січня 1764 працював чудовий натураліст, хімік і мінералог Ерік Лаксман, який писав за кордон про творчий подвиг Ползунова і справедливо сказав про нього: "Чоловік, який робить справжню честь своєї Батьківщини".
Горнозаводские справи Росії, саме в ті роки завоювала світову першість у металургії, привертали увагу широких кіл зарубіжних підприємців. Вони прагнули вивідати, на чому тримаються успіхи росіян, і, безсумнівно, машина Ползунова стала відомою за кордоном не тільки в тому перекрученому вигляді, як це піднесли Паллас і Фальк. Більше того, в 1794 р. в Англії на прядильної фабриці в Манчестері з'явилася Двоциліндрова огнедействующей машина, яка відтворює машину, винайдену Ползуновим. Будівельник англійської машини, що повторив винахід Ползунова, носив доволі цікаву прізвище - Фальк ... Цей Фальк пристосував до побудованої їм машині деякі нововведення, і вона працювала понад тридцять років, підтвердивши тим самим обгрунтованість пропозицій І. І. Ползунова.
Почин Ползунова підхопили продовжувачі його справи в нашій країні. Оригінальний проект нової огнедействующей машини створив ще у XVIII ст. в Кронштадті "шлюзного підмайстер поручіского рангу" Роман Дмитрієв. У дев'яностих роках того ж століття працював у Кронштадті і в далекому Забайкаллі будівельник огнедействующей машин Федір Хорта. У ті ж роки при будівництві та використанні таких машин працювали в Кронштадті: Євстафій Кокушкіна, Олексій Андрєєв, Ілля Леонтьєв, Петро Міхеєв. Дмитро Смирної, Дмитро Кондратьєв. Вогняними машинами в Росії все в тому ж столітті займався товариський губернський механік Лев Сабакін, працювали в цій галузі та інші. Цими машинами в останні десятиліття 'XVIII ст. займалися і державні діячі: І. Г. Чернишов, І. С. Мордвинов, В. Г. Лізакевіч, посол в Англії Мусін-Пушкін, Олонецький губернатор Тутолміну та інші.