Первый запуск паровой машины ползунова где
Перейти к содержимому

Первый запуск паровой машины ползунова где

  • автор:

Ползунов Иван Иванович

Люди Алтая : Фотографии : И. И. Ползунов

Иван Иванович Ползунов, создатель первой в России паровой машины и первого в мире двухцилиндрового парового двигателя, родился в 1728 году в Екатеринбурге в семье отставного солдата.

Иван Ползунов учился в арифметической школе, после окончания которой в 1742 году был определен учеником к механику на одном из заводов Урала. Уже в двадцать лет Ползунов был специалистом в горнозаводском деле, и его перевели на колывано-воскресенские заводы Алтайского края. Здесь он получил должность гиттеншрейбера — смотрителя и учетчика при плавильных печах.

Свою деятельность в качестве конструктора-изобретателя Ползунов начинает с 1754 года, когда он конструирует и собирает вододействующую установку для нужд завода. Вскоре после этого он стал одним из руководителей завода. Все последующие оригинальные проекты И. И. Ползунова, направленные на облегчение труда заводского коллектива, не были претворены в жизнь и годами пылились в архивах.

В 1763 году природная склонность Ползунова к изобретательству и рационализации позволила ему разработать проект парового двигателя мощностью 1.8 л.с. Это был первый в истории двухцилиндровый двигатель с работой цилиндров на один общий вал. Проект послали Екатерине II, и она наградила изобретателя деньгами и повысила в чине на две ступени. В 1764-1766 годах Иван Иванович Ползунов сконструировал новый паровой двигатель мощностью 32 л.с, что позволило отказаться от водных колес в заводском производстве. Огромная концентрация и тяжкий труд от проделанной работы оказали губительное влияние на здоровье Ползунова: в 1766 году он умер от чахотки за неделю до пробного пуска машины. После запуска машина проработала около трех месяцев, и за это время принесла огромную прибыль. После поломки двигатель не стали ремонтировать и разобрали на части.

Имя Ползунова было забыто до тех пор, пока в 1974 году шотландец Джеймс Уатт не сконструировал новый вариант двигателя. Машина Уатта получила широкое распространение, но все же первую паровую машину создал ученый-самоучка на Алтае.

Имя изобретателя носит Алтайский государственный технический университет, рядом с ним установлен памятник Ползунову.

Опубликовано: 08.10.2014
Текст: Дарья Скляр (TURISTKA.RU)

Литературно-исторические заметки юного техника

Ползунов Иван Иванович (1728, Екатеринбург — 27 мая 1766, Барнаул) — русский изобретатель, создатель первой в России паровой машины и первого в мире двухцилиндрового двигателя.

Юность и начало карьеры

Иван Ползунов родился в семье солдата, выходца из крестьян г. Туринска. После окончания в 1742 году Горнозаводской школы в Екатеринбурге был «механическим учеником» у главного механика уральских заводов Н. Бахарева. К тому времени он отучился 6 лет в словесной, а затем в арифметической школе при Екатеринбургском металлургическом заводе, что по тем временам было совсем немало. В Барнауле молодой Ползунов получил должность гиттеншрейбера, то есть плавильного писаря. Работа эта не только техническая, так как юноша узнавал, сколько и какой руды, угля, флюсов нужно для плавки в той или иной печи, знакомится, хотя и теоретически с режимом плавки. Одаренность молодого гиттеншрейбера была столь очевидна, что привлекала внимание заводского начальства.

В библиотеке Барнаульского завода он знакомится с трудами М. В. Ломоносова, а также изучает устройство паровых машин.

Менее чем через 3 года после переезда в Барнаул, 11 апреля 1750 г., по представлению одного из руководителей заводов и крупнейшего знатока горнозаводского дела, Самюэля Христиани, Ползунов был произведен в младший шихтмейстерский чин с увеличением оклада до 36 руб. в год. Одновременно с новым производством было постановлено, чтобы Христиани обучил Ползунова настолько, чтобы Ползунов «. мог быть достоин к производству в обер-офицерский ранг». Постановление объявляло Ползунову «. что ежели он упомянутые науки познает и в том числе искустен усмотрится, то имеет быть определен ему старший унтершихтмейстрерский оклад, и сверх того повышением чина оставлен не будет». Это решение, предоставлявшее Ползунову возможность осуществить его стремление к учению, не было реализовано. Христиани, занятый управлением заводами, возложенным на него после смерти Андреаса Беэра в мае 1751 г., стремился использовать Ползунова как надежного и добросовестного работника на разнообразных хозяйственных работах. Нехватка людей, особенно специалистов, была бичом Колывано-Воскресенских заводов. Многие работники умирали из-за плохого питания (хлеб доставлялся с перебоями за сотни верст), бытовой неустроенности, отсутствия медицинской помощи. 26 июня 1750 г. младший унтершихтмейстер Иван Ползунов получил задание проверить, правильно ли выбрано место для пристани на реке Чарыше, выше деревни Тугозвонной (ныне Чарышского района), а также измерить и описать дорогу до Змеиногорского рудника. К тому времени там скопились огромные кучи руды, которую не успевали вывозить. Ползунов осмотрел место для пристани, а затем прошел с мерной цепью до самого рудника. Он намерил 85 верст 400 сажен, всю трассу обозначил кольями, наметил даже «зимовья» — удобные места для ночевки обозов с рудой. Длина будущей дороги оказалась в 2 раза короче действующей рудовозной.

Памятник И.И. Ползунову

Памятник И.И. Ползунову

«Пильная «мельница в Змеиногорске

По результатам поездки он «учинил» чертеж с подробным описанием, показав себя еще и прекрасным чертежником (этот чертеж до сих пор хранится в госархиве Алтайского края). На завод Ползунов вернулся в июле, а в августе вновь был послан на Красноярскую пристань, где на сей раз пробыл целый год. Осенью он строил рудный сарай, караульную избу для солдат охраны, зимой принял от крестьян-возчиков пять тыс. пудов руды, а весной организовал ее отправку по Чарышу и Оби на Барнаульский завод; в гиттенштейбургскую он вернулся лишь осенью.

21 сентября 1751 г. Ползунов вместе со своим напарником А.Беэром вновь подали совместное прошение в Канцелярию с просьбой и напоминанием об обещании обучать их горным наукам. Но лишь в ноябре 1753 г. Христиани выполняет, наконец, его просьбу. Он определяет Ползунова смотрителем за работой плавильщиков на целых полгода, а затем на Змеиногорский рудник. Это и было учебой. Приходилось учиться у плавильной печи, в руднике, перенимая опыт и знания у практиков, ведь ни вузов, ни техникумов, ни даже школ на Алтае в ту пору не было, как не было технической литературы на русском языке. Кроме изучения различных горных работ Ползунов именно здесь впервые проявил себя как изобретатель. Он принял участие в постройке близ плотины новой лесопилки. Пильная мельница была первым заводским сооружением, возведенным под руководством И.И.Ползунова.

Она представляла одно из наиболее сложных технических сооружений того времени. От вращающегося водяного колеса осуществлялась передача двум лесопильным рамам, к «саням», на которых перемещались распиливаемые бревна, и к бревнотаске. Механизм передачи представлял сложный комплекс движущихся деталей, в состав которого входили: кулачковая передача, зубчатая передача, валы, кривошипы, шатуны, храповые колеса, канатные вороты. Здесь Ползунов получил практическую школу по конструированию и монтажу сложных передаточных механизмов, содержащих элементы автоматизации. Очень интересным было решение Ползунова о расположении лесопилки не у плотины, а в некотором отдалении от реки Змеевки на деривационном (отводном) канале.

В ноябре 1754 года Ползунов был определен на завод вести «раскомандировку мастеровым и работным людям в работы», а также «чинить над всеми работами надзирание». Ползунов к этому времени завоевал у начальства такой авторитет, какого не имел ни один из его товарищей унтершихтмейстеров.

Скульптура И.И. Ползунова работы Прокопия Щетинина

Скульптура И.И. Ползунова
работы Прокопия Щетинина

Поездка в Петербруг

В январе 1758 года намечалась отправка в Петербург очередного каравана с серебром. Доверить такой груз, а это ни много ни мало 3600 кг серебра и 24 кг золота, можно было только офицеру. Но их к тому времени оказалось в наличии всего четверо. Обойтись без любого из них восемь — десять месяцев (столько времени занимала поездка в столицу) было «не можно» без ущерба для дела. И Канцелярия придумала такой выход; караванным офицером назначили армейского капитана Ширмана, а поскольку он был не в курсе заводских дел, в помощь ему на случай, «если что спроситца, ясно и пространно донести мог» способным был признан унтершихтмейстер Ползунов. Ему же был вручен для передачи в Кабинет, пакет с документами, а также большая сумма денег для закупки нужных заводу товаров.

Поездка эта была вдвойне, втройне радостной для Ползунова. Он получил возможность побывать, хотя и проездом, в родном Екатеринбурге, посмотреть столицу, Москву, Россию. На 64-е сутки караван прибыл в Петербург. Сдать драгоценные металлы было доверено опять же Ползунову. Принимал их лично директор Монетного двора Иоганн Вильгельм Шлаттер, крупнейший в России специалист в области горного, монетного дела, металлургии. После Петербурга Ползунов еще три месяца задержался в Москве, чтобы закупить заказанные Канцелярией товары. Здесь он и нашел свое личное счастье — познакомился с молодой солдатской вдовой Пелагеей Поваляевой. В Сибирь они отправились вдвоем.

Повышение по службе

В январе 1759 года Ползунов был направлен на Красноярскую и Кабановскую пристани руководить приемом руды. Здесь он и получил в марте письмо от Христиани, которое начиналось так: «Благороднейший и почтенный господин шихтмейстер».Сбылась заветная мечта, увенчались успехом десять лет беспорочной службы — Ползунов стал офицером и переведен на офицерскую должность — комиссар Колыванского завода «у прихода и расхода денежной казны» или, применительно к нынешним понятиям, заместителем управляющего заводом по хозяйственной части.

Между тем дела на Колывано-Воскресенских заводах начали приходить в упадок. Так, если в год смерти Беэра в 1751 г. выплавка серебра достигла 366 пудов, то к 1760 году она снизилась до 264 пудов. С такой потерей доходов Кабинет, а точнее коронованная хозяйка заводов, мириться не хотела. В октябре 1761 г. начальник заводов А.И.Порошин, незадолго перед тем произведенный в генерал-майоры, был возвращен на Алтай. Он привез с собой целый пакет мер «для улучшения заводов», разработанных Кабинетом (с его участием) и одобренных императрицей. Одной из этих мер было строительство нового сереброплавильного завода.

Изобретение паровой машины

С приездом А.И.Порошина поиски приобрели широкий размах. В них были привлечены все горные офицеры, не привлекался лишь И.И.Ползунов. Незадолго перед тем он возглавил повытье (контору) «у лесных и куренных дел» Барнаульского завода, ему дали время освоиться с новой хлопотной должностью. Но он не захотел оставаться в стороне от того, чем жило все «горное общество», тоже искал выход, только мысли его пошли в другом направлении: как преодолеть зависимость горно-заводского производства от водяного колеса?

В апреле 1763 г. он положил на стол начальника завода неожиданный и дерзкий проект «огненной» машины. И.И.Ползунов предназначал ее для приведения в действие воздуходувных мехов; а в дальнейшем мечтал приспособить «по воле нашей, что будет потребно исправлять», но сделать это не успел.В то время в России и мире ни одного парового двигателя еще не было. Единственным источником, из которого ему стало известно, что есть такой на свете, было книга И.В.Шлаттера «Обстоятельное наставление рудокопному делу», изданная в Петербурге в 1760 году. Но в книге были только схема да принцип действия одноцилиндровой машины Ньюкомена, о технологии же ее изготовления — ни слова.

И.И. Ползунов

Ползунов позаимствовал у И.В.Шлаттера лишь идею пароатмосферного двигателя, до всего остального додумался сам. Необходимые познания о природе теплоты, свойствах воды, воздуха, пара он почерпнул из трудов М.В.Ломоносова. Трезво оценивая трудности осуществления совершенно нового в России дела, Ползунов предлагал построить вначале в порядке эксперимента одну небольшую машину разработанной им конструкции для обслуживания воздуходувной установки (состоявшей из двух клинчатых мехов) при одной плавильной печи.

Фрагмент паровой машины - котел и цилиндры

Фрагмент паровой машины
— котел и цилиндры

На чертеже, приложенном к записке, в объяснительном тексте установка, согласно первому проекту Ползунова, включала: котел — в общем той же конструкции, которая применялась в ньюкоменовских машинах; пароатмосферную машину, состоявшую из двух цилиндров с поочередным движением в них поршней («эмволов») в противоположных направлениях, снабженных парораспределительной и водораспределительной системами; резервуары, насосы и трубы для снабжения установки водой; передаточный механизм в виде системы шкивов с цепями (от балансира Ползунов отказался), приводящей в движение воздуходувные меха.

Водяной пар из котла поступал на поршень одного из рабочих цилиндров. Этим выравнивалось давление атмосферного воздуха. Давление пара лишь незначительно превышало давление атмосферного воздуха. Поршни в цилиндре были соединены цепями, и при подъеме одного из поршня второй опускался. Когда поршень достигал верхнего положения, доступ пара автоматически прекращался, и внутрь цилиндра вбрызгивалась холодная вода. Пар конденсировался и под поршнем образовывался вакуум (разреженное пространство). Силою атмосферного давления поршень опускался в нижнее положение и тянул за собою поршень во втором рабочем цилиндре, куда для уравнивания давления впускался пар из того же котла автоматом, действующим от передаточного механизма двигателя.

Тот факт, что поршни с системой передачи движения были связаны цепями, показывает, что при подъеме поршней по цепи нельзя было передавать движения (цепь при этом не натянута). Работали все части двигателя за счет энергии опускающегося поршня. т.е. того поршня, который двигался под действием атмосферного давления. Пар не производил полезной работы в двигателе. Величина этой работы зависела от затраты тепловой энергии на протяжении всего цикла. Количество затраченной тепловой энергии выражало собою величину потенциальной энергии каждого из поршней. Это — сдвоенный пароатмосферный цикл.

Ползунов отчетливо представлял принцип работы теплового двигателя. Это видно на примерах, которыми он характеризовал условия наилучшей работы изобретенного им двигателя. Зависимость работы двигателя от величины температуры воды, конденсирующей пар, он определял следующими словами: «действие эмволов и их подъемы и спуски тем сделаются выше, чем в фанталах будет вода холоднее, а паче от такой, которая близ пункта замерзания доходит, а еще не сгустеет и от того во всем движении многую подаст способность».

Модель паровой машины Ползунова

Это положение, известное ныне в термодинамике в качестве частного случая одного из основных ее законов, до Ползунова еще не было сформулировано. Сегодня это означает, что работа теплового двигателя будет тем больше, чем ниже будет температура воды, конденсирующей пар, а особенно при достижении ею точки затвердевания воды — 0 градусов по Цельсию.

Двигатель Ползунова в его проекте 1763 года предназначался для подачи воздуха в плавильные печи воздуходувными мехами. При желании двигатель легко мог совершать вращательные движения с помощью широко известного в России кривошипного механизма. Проект Ползунова был рассмотрен канцелярией Колывано-Воскресенских заводов и получил высокую оценку со стороны начальника заводов А.И.Порошина. Порошин указывал, что если Ползунов возьмется сделать машину, годную для обслуживания нескольких печей сразу, если он построит машину, пригодную для выливки воды из рудников, то Канцелярия охотно поддержит его замыслы. Окончательное решение этого вопроса оставалось за Кабинетом и хозяйкой заводов — Екатериной II. Проект был направлен в Петербург, но ответ Кабинета был получен в Барнауле только через год.

Указом Кабинета от 19 ноября 1763 г. императрица пожаловала изобретателя в «механикусы» с чином и званием инженерного капитан-поручика. Это означало, что Ползунову теперь было обеспечено жалование в 240 рублей годовых, с добавлением на двух денщиков и содержание лошадей он получал 314 рублей. Ему было обещана награда в 400 рублей. Все это — немалая милость. Она еще раз свидетельствует о том, что императрица Екатерина II любила поддерживать свою славу покровительницы наук и искусств. Но размеры поощрения подтверждают, что значение изобретения Ползунова не поняли в Петербурге.

Памятник И.И. Ползунову, Барнаул

Конец жизни

Пока Кабинет рассматривал проект двигателя, Ползунов, не теряя времени, работал над проектом второй очереди. Он конструировал мощный тепловой двигатель на 15 плавильных печей. Это была уже настоящая теплосиловая станция. Ползунов не просто увеличивал масштабы двигателя, а вносил в него ряд существенных изменений. Уже после того, как проект мощного двигателя был закончен, Ползунову стало известно, что Кабинет, ознакомившись с его первым проектом, присвоил ему звание механика и постановил выдать 400 рублей в награду, но никакого решения по существу вопроса не принял.

Несмотря на такую позицию Кабинета, начальник Колывано-Воскресенских заводов А.И.Порошин разрешил Ползунову приступить к исполнению первой очереди проекта. В марте 1764 года И.И.Ползунов предложил начать строительство большого теплового двигателя. Порошин согласился с этим предложением. Так на Барнаульском заводе началось строительство первой в мире универсальной теплосиловой установки.

Это было серьезное решение, хотя бы потому, что обойдется машина ничуть не дешевле, чем постройка нового завода. От Ползунова потребовали заявку на рабочую силу и материалы. Еще не приступив к строительству машины, изобретатель столкнулся с трудностью: отсутствие способных воплотить его замыслы людей и потребных для строительства инструментов, механизмов. Предстояло построить первый в России паровой двигатель, но не было ни специалистов, способных возглавить строительство, ни квалифицированных рабочих, знакомых с устройством подобных двигателей. Сам Ползунов, принявший на себя обязанности общего руководителя работ, в какой-то мере решил проблему технического руководства, но именно, «в какой- то мере», потому что руководить одному человеку столь новым и сложным техническим предприятием было не под силу.

Не менее трудной оказалась и проблема подбора рабочих. Требовались опытные модельщики, литейщики, кузнецы, слесари, столяры, обжигальщики, специалисты по медному и паяльному делу. По подсчетам Ползунова в сооружении двигателя должны были принять непосредственное участие 76 человек, в том числе 19 высококвалифицированных мастеров. Заполучить таких специалистов на месте представлялось невозможным. Оставался единственный выход; вызвать специалистов с Урала — кузницы технических кадров.

Трудности в приобретении строительных инструментов и механизмов оказались еще более непреодолимыми. По замыслу изобретателя «вся машина должна быть сделана из металла», что неизбежно требовало наличия специального металлообрабатывающего оборудования, которым Россия почти не располагала. Дело усугублялось тем, что строили двигатель на Алтае, а это был район с развитым меде- и сереброплавильным производством, но отсталой литейной, кузнечной и металлообрабатывающей техникой. Предчувствия не обманули изобретателя. Канцелярия полностью утвердила лишь соображения о потребном количестве материалов. Не желая тратить деньги на вызов опытных мастеров с далекого Урала, заводское начальство выделило Ползунову четверых учеников, которых он знал и просил определить к нему, двух отставных мастеровых да четверых солдат для охраны места строительства. Остальных мастеровых (свыше 60 человек)Канцелярия постановила назначать в распоряжение Ползунова по мере надобности, «сколько, когда у него, Ползунова, работы случиться».

Машина строилась сразу в двух местах. Отливка и обработка цилиндров, поддонов и других крупных частей производилась в одном из цехов Барнаульского завода, где можно было использовать водяное колесо, токарные, плющильные (прокатные) станки, вододействующие молоты для изготовления сферических медных листов для сборки котла; мелкие детали отливались и отковывались в помещении временно закрытого стекольного завода, где специально для этой цели была построена небольшая плавильная печь с кузнечным горном при ней. Завод находился в верховьях пруда, в трех верстах от поселка. Такая нагрузка могла вымотать и здорового человека, а у него развивалась чахотка.

Прошпект деревянного строения дому в котором собрано огнем дышащая машина. Общий вид здания, в котором И. И. Ползунов установил изобретенную и построенную им первую паровую машину для заводских нужд. - Центральный Государственный исторический архив в Ленинграде

«Прошпект деревянного строения дому в котором собрано огнем дышащая машина»
Общий вид здания, в котором И. И. Ползунов установил изобретенную и построенную им первую паровую машину для заводских нужд. — Центральный Государственный исторический архив в Ленинграде

К 1765 году части машины были в основном готовы. В оставшееся до зимы время предстояло построить для нее здание, и в нем «крупно соединить», собрать машину. Сделать это Ползунов пообещал к октябрю. Строили первый в мире тепловой двигатель на правом берегу пруда, недалеко от Барнаульского сереброплавильного завода, рядом с небольшим стекольным заводом. Для машины соорудили большой сарай, высотой с трехэтажный дом.

Огромное перенапряжение сил и работа в неотапливаемом помещении до самой ночи, когда холодные металлические детали машин обжигали морозом руки, подорвали здоровье Ползунова. Известно, что с мая 1764 г. по август 1765 г. он трижды обращался к лекарю Барнаульского госпиталя Якову Кизингу за помощью, т.к. был «одержим колотием в груди».

К 7 декабря в основном была закончена сборка машины, и изобретатель решил произвести первый пробный ее пуск, испытать в работе. Но при пуске выявился и целый ряд недостатков (что совершенно естественно). К их исправлению и приступил немедленно Ползунов. К этому времени он переселился в квартиру при стекольном заводе. Не надо было тратить время на дорогу из поселка и обратно. Теперь он пропадал у машины до тех пор, пока силы совсем не оставляли его.

Домой возвращался затемно, насквозь продрогший, еле передвигая ноги, харкая кровью. А на утро, невзирая на уговоры и слезы жены, снова спешил к машине. Было совершенно ясно, что, чувствуя близкий конец, он торопился завершить начатое дело ценой жизни. Короткого зимнего дня не хватало, прихватывали вечера. Известно, что 30 декабря 1765 года Ползунов получил три пуда свечей. К марту, наконец, были доставлены на 8 лошадях громадные крышки воздуходувных мехов, сделанные по проекту изобретателя. Они были установлены, и машина, наконец, полностью собрана. Дело оставалось за плавильными печами.

Весной 1766 года болезнь Ползунова усилилась. 18 апреля у него вочередной раз пошла горлом кровь, после чего он уже не смог подняться с постели. С беспощадной ясностью изобретатель понял, что до пуска машины ему не дожить. 21 апреля Ползунов продиктовал ученику Ване Черницыну (сам уже писать не мог)челобитную на имя императрицы о прошении обещанной премии для своей семьи.

16 мая 1766 г. в шесть часов вечера в г. Барнауле, на Иркутской линии (ныне Пушкинской улице) И.И.Ползунов скончался. Ему было 38 лет.

Запуск и последующая судьба изобретения

Через неделю после смерти И.И.Ползунова, 23 мая (5 июня) 1766 г., начались официальные испытания первого в мире теплового двигателя. В первый же день испытатели пришли к заключению, что машина может приводить в движение мехи для подачи воздуха к 10-12 печам. Построенный Ползуновым крупный двигатель значительно отличался по конструкции от той машины, которая была описана им в первоначальном проекте 1763 г. Передача движения к машинам, которые должен был обслуживать двигатель, осуществлялась с помощью балансиров. Цепи, соединяющие поршни двигателя с балансирами, для большей прочности изобретатель сделал из отдельных железных стержней и шарнирными, такого типа, какие известны теперь как «цепи Галля». Питание котла подогретой водой было автоматизировано. Ползунов придумал простой механизм, обеспечивавший сохранение воды в котле на одном уровне во время работы двигателя. Это упрощало труд людей, обслуживающих машину.

Макет паровой машины И.И. Ползунова - Краведческий музей Барнаула

Макет паровой машины И.И. Ползунова
Краведческий музей Барнаула

Двигатель И.И.Ползунова его современники называли «плавиленной фабрикой». Высота машины составляла 10 метров, а цилиндров около 3 метров. Тепловой двигатель развивал мощность в 40 лошадиных сил. Сооружение большой, невиданной машины в тех производственных условиях, какие имел И.И.Ползунов, являлось почти сказочным подвигом.

Во время первых испытаний теплового двигателя обнаружились неполадки. В ходе испытаний выяснилось, что между поршнями (эмволами) и стенками цилиндров просачиваются вода и пар, а насосы подают воду в недостаточном количестве. Вызванный со Змеиногорского рудника Козьма Фролов предложил заменить насосы рудничными водоподъемными. Привезли насосы со Змеиногорского рудника, установили, результат получился отличный. Так было доказано, что машина Ползунова способна выполнять еще одну задачу — откачивать воду с рудника. Проживи Ползунов подольше, он, возможно, придумал бы, как с ее помощью приводить в движение станки.

С эмволами дело оказалось сложнее. Кожаное уплотнение быстро истиралось: испытания показали, что для этого лучше подходит пробковая кора. 4 июля произвели пятое и последнее испытание машины. Все механизмы и системы работали хорошо. Заводское начальство решило пустить машину в эксплуатацию. Полтора месяца длились испытания. Большинство недостатков являлись либо следствием упущений строительства, либо такими, какие невозможно было устранить при тогдашнем уровне развития техники. Но ни одного слова упрека не было сказано по поводу общей конструкции самой огнедействующей машины. Все до мельчайших подробностей предусмотрел и учел изобретатель. Закончились испытания, но машина еще целый месяц простаивала без употребления.

В первых числах августа 1766 года наконец-то завершилось строительство плавильных печей, на 4 августа канцелярия назначила пуск машины в эксплуатацию. С раннего утра, нетерпеливо переминаясь с ноги на ногу, у здания невиданной машины толпился народ. Со всего Барнаула собрались любопытные. Более шести часов машина работала вхолостую. Во втором часу пополудни прибыло все заводское начальство. Предстоял торжественный момент задувки печей. Но торжество не состоялось, т.к. в момент задувки поршень левого цилиндра неожиданно остановился в нижнем положении, и машина замерла.

Причину остановки все-таки не обнаружили. На первый взгляд все было в порядке. Только после того, как погасили топку, выпустили из котла пар и произвели тщательный осмотр машины, обнаружилось, что ослабнувшая, видимо, еще в период испытаний гайка, позволила паровому регулятору повернуться на значительно больший угол, чем то предусматривалось. Паровой регулятор заклинился и не поворачивался в стороны. При этом впускное окно оказалось закрытым, пар не имел доступа в цилиндр.

Досадный недосмотр сорвал пуск машины, а ремонт отсрочил его еще на два дня. 7 августа в шесть часов утра механизм пустили вновь, но на этот раз так и не дождались прибытия высокого начальства. В два часа без всякой торжественности задули плавильные печи.

Машина безостановочно действовала более трех суток. За это время проплавили около 400 пудов руды. 10 августа машину остановили вновь. Уплотнитель, изготовленный из пробковой коры плохого качества, рассыпался на крошки стал пропускать в цилиндр холодную воду. Пришлось послать запрос на пробку в тобольскую и екатеринбургскую аптеки. Изыскивая же выход из создавшегося положения, временно использовали для уплотнения кору березы.

Памятник И. И. Ползунову напротив Алтайского государственного технического университета его имени, Барнаул

Памятник И. И. Ползунову напротив Алтайского государственного
технического университета его имени

10 ноября «пополудни в шестом часу во время весьма порядочного и беспрерывного действия оказалось, за разгоранием под котлом кирпичных сводов, из одного котла не малая водяная течь, так что оною имеющийся под котлом огонь загасило, чего ради принуждены оную машину купно и с плавильными печами остановить». На этом машина Ползунова «работою окончилась». Котел, склепанный из тонкой листовой меди, оказался слабым ее местом. Еще Ползунов указывал, что он к первоначальной пробе только годен, но сделать более прочный на Барнаульском заводе не было возможности.

Общее время полезной работы машины составило 1023 часа (42 суток и 15 часов). За это время было получено серебра 14 пудов 38 фунтов 17 золотников 42 доли, золота 14 фунтов 22 золотника 75 долей. За вычетом всех расходов на постройку машины, оплату плавильщиков, даже 400 рублей награды Ползунову, чистая прибыль составила 11016 рублей 10,25 копейки. А ведь машина работала менее полутора месяцев, да и то не на полную мощность: обслуживала всего три печи. И тем не менее было решено, что в дальнейшем «пущать ее в действо, по изобилию в здешнем заводе воды, за нужно не признавается». Решение это подписал начальник заводов Порошин, еще недавно горячий сторонник «огненной» машины.

Причина была, видимо, в том, что на Колывано-Воскресенских заводах, как и во всей крепостнической России, не было большой надобности в машинах. Подневольных дешевых рабочих рук хватало. Трагедия Ползунова заключалась в том, что он опередил свой век.

В 1784 году Джемс Уатт получил патент на универсальный тепловой двигатель, завоевавший вскоре всемирное признание. А машина Ползунова, простояв 15 лет 5 месяцев и 10 дней, в марте 1782 года была разобрана.

Сегодня рабочая модель двигателя Ползунова находится в Краведческом музее Барнаула.

Имя И. И. Ползунова носит Алтайский государственный технический университет, а напротив него поставлен памятник изобретателю.

В Барнауле также именем Ползунова названа одна из улиц.

Паровая машина Ползунова

Шлаттер, И. А. Обстоятельное наставление рудному делу, состоящее из 4 частей, в которых описаны рудокопные места, жилы и способы для прииску оных, також учреждение новых рудников, потребныя к рудному произведению машины, разобрание, толчение и промывание руд. С прибавлением о добывании каменного уголья/ сочиненное и многими чертежами изъясненное действительным статским советником, Берг-коллегии президентом и Монетной канцелярии главным судьею Иваном Шлаттером. СПб. : Императорская Академия Наук, 1760. - [10], 183, [4], 180 - 292 с. : 38 л. ил., черт.

В апреле 1763 года, когда Ползунов предлагает проект своего парового двигателя, в России подобные машины практически не использовались и всю информацию Ползунов получил из книги Ивана Андреевича Шлаттера «Обстоятельное наставление рудному делу», изданную в 1760 году. В ней описывалась паровая машина Ньюкомена.

Ползунов модернизирует ее, для обеспечения непрерывной работы он предлагает использовать два цилиндра, вместо одного в паровой машине Ньюкомена. Ползунов предлагал использовать свою паровую машину для привода в движение мехов плавильных печей.

Поршни в цилиндрах паровой машины Ползунова работали в противофазе. Когда в один из цилиндров наполненных паром, впрыскивали воду, пар конденсировался в нем, и в цилиндре создавалось разряжение. Под действием атмосферного давления поршень начинал опускаться вниз. В этот момент, в другой цилиндр, находившийся в нижнем положении, начинал поступать пар, и он начинал двигаться вверх.

Подача воды и пара в цилиндры была полностью автоматизирована. Штоки поршней паровой машины были связаны между собой цепью. Цепь проходила через верхний шкив и при движении паровых цилиндров, шкив тоже приходил в движение. Движение шкива в свою очередь, через цепи, приводило в движение специальные стержни, основное назначение которых было управлять движением серповидного маятника. Именно серповидный маятник управлял попеременной подачей воды и пара в паровые цилиндры.

Давление пара в паровой машине Ползунова лишь незначительно превышало атмосферное давление. Полезную работу поршни совершали лишь при движении вниз, под действием атмосферного давления. Сам Ползунов считал, что эффективность рабочего хода будет тем выше, чем ниже будет температура охлаждающей воды. Что свидетельствует о том, что Ползунов строил пароатмосферную машину (машина в которой работа происходит за счет атмосферного давления, а не за счет давления пара).

Схема паровой машины Ползунова

Проект паровой машины Ползунова был рассмотрен руководством завода и получил высокую оценку. Проект был отправлен в Петербург на рассмотрение императрицей Екатериной II. Ответ был получен лишь спустя год. Екатерина II высоко оценила проект Ползунова, его повысили в должности и обещали большую премию, если он сумеет построить работающую паровую машину.

В 1764 году, Ползунову приказывают строить паровую машину в 15 раз более мощную, чем в проекте 1763 года. Высота машины предполагалась 11 метров. Это была очень трудная задача. Сам Ползунов изначально планировал построить лишь небольшой макет, что бы отработать на нем все неожиданные трудности, однако смерть великого изобретателя поставила крест на всех дальнейших работах.

Первый запуск паровой машины ползунова где

Иван Иванович Ползунов

Автор: Фото: scientificrussia.ru

Иван Иванович Ползунов — уральский изобретатель первой паровой машины и первого в мире двухцилиндрового парового двигателя, родился 14 марта 1728 года в Екатеринбурге. Родом он из семьи отставного солдата. Обучение начал в арифметической школе, которую основал Василий Никитич Татищев.

Получив образование, Ползунов попал на один из уральских заводов учеником к мастеру Никите Бахореву, а затем в возрасте 20 лет был переведен на Колывано-Воскресенские заводы Алтая, где добывались драгоценные металлы для государства.

Впрочем, образование Иван Иванович Ползунов не забрасывал всю жизнь — читал книги по металлургии и минералогии, труды Ломоносова в области химии, физики, добычи и плавки руд, российского ученого И. А. Шлаттера с описаниями английских и венгерских паровых машин, которые все больше внедрялись в промышленность Европы.

Конструкторская практика Ползунова началась в 1754 году, когда для нужд завода в Барнауле. Куда он был направлен, он начал строительство «вододействующей лесопилки».

От водяного колеса тогда зависели все основные русские горнозаводские процессы. Ползунов поставил перед собой цель заменить водяные процессы и уже в 1763 году представил руководству завода проект «огненной машины».

Русская машина отличалась от заграничных: в ней было два цилиндра, возможность подачи дутья в печи и откачки воды. Проект был представлен Екатерине II, которая по достоинству оценила работу и пожаловала Ползунову звание «механикуса с чином и званием инженерного капитан-поручика», а также четыреста рублей и рекомендация направления изобретателя на учебу в Академию наук.

В 1764 году с одобрения Канцелярии Иван Ползунов принялся за изготовление новой машины – в 15 раз мощнее предыдущей. На создание масштабного агрегата высотой 18,5 метра и весом 2 720 кг ушло всего 13 месяцев.

Во время создания агрегата Иван Иванович Ползунов подорвал здоровье: заболел чахоткой и умер 27 мая 1766 года, не дожив до пробного запуска аппарата неделю.

Паровую машину, тем не менее, запустили в работу 7 августа 1766 года. Проработала она недолго: до ноября, но все поставленные Иваном Ивановичем задачи оправдала и принесла значительную прибыль. Осенью паровая машина прогорела. Восстанавливать ее не стали, вместо этого разобрав.

Слава Ивана Ползунова, однако, не канула в Лету. Сегодня его имя носит Алтайский государственный технический университет, рядом с высшим образовательным учреждением установлен памятник изобретателю.

Иван Ползунов – создатель «огненного двигателя»

Автором одного из самых прорывных изобретений человечества — паровой машины — во всем мире считается англичанин Джеймс Уатт, механик из университета в Глазго. Если спросить об авторстве этого агрегата у нас в России, то подавляющее большинство тоже, наверняка, укажет на жителя туманного Альбиона. Обидно — ведь первенство в изобретении парового двигателя принадлежит именно России. Дж. Уатт пользуется мировой славой, а русский гениальный изобретатель Иван Ползунов, сделавший этот двигатель на 18 лет раньше англичанина, фактически забыт на родине.

Русский самородок Иван Иванович Ползунов появился на свет в семье солдата в 1729 г. в Екатеринбурге. Употребляя современную терминологию, можно сказать, что родился он и рос в центре крупнейшей на тот момент промышленной агломерации. История города началась с указа Петра I, повелевшего заложить на Урале металлургический завод. Исполняя указ самодержца, историк, экономист и государственный деятель В.Н.Татищев, а также инженер и металлург В.Г. де Генин после долгих поисков нашли превосходное место для завода. И весной 1723 г. года на берегах реки Исеть развернулось строительство самого большого в России железоделательного завода.

Датой же рождения города Екатеринбурга стал день 7 (18) ноября 1723 г., когда в цехах был осуществлен пробный пуск кричных боевых молотов. Сам завод в первые годы своего существования превосходил по технологической оснащенности все иные металлургические предприятия не только страны, но и мира.

В общем, металлургия предопределила жизненный путь Ивана Ползунова. После окончания арифметической школы в 1742 г. он был определен «механическим» учеником на завод к мастеру Никите Бахореву. В 1749 г. молодого горнозаводского специалиста перевели на Колывано-Воскресенские заводы Алтая, где добывались драгоценные металлы для казны. Толковому работнику Ползунову начальство поручило произвести разведку залежей руды в окрестностях реки Чарыш. Иван Ползунов блестяще справился с поручением — сделал карту рудников и произвел математические расчеты. Вскоре с учетом его прикидок началось строительство нового завода.

Работая на алтайских заводах, Ползунов стал крупнейшим специалистом-механиком. Все свободное время он проводил за техническими книгами, которые пачками выписывал из столицы. Знания требовали практического применения. И в 1754 г. молодой изобретатель построил для нужд завода «вододействующую лесопилку». Делом жизни Ползунова стало создание «огненного двигателя» — первой в мире универсальной промышленной паровой машины. Работая в центре алтайской горнорудной промышленности и зная нужды производства, Ползунов задался целью «пресечь водяное руководство». Т.е. отказаться от исключительно использования водяного колеса — источника энергии для работы воздуходувных мехов и молотов для ковки металла. Бесконечные расчеты, чертежи, схемы и опыты.

В 1763 г. проект был завершен и подан на рассмотрение заводскому начальству, которое направило бумаги в столицу. Через год (рекордно короткий срок, если учитывать тогдашнюю скорость прохождения документов и принятия решений) «прожект» Ползунова получил «милость» императрицы, которая в восторге назвала уральского изобретателя «техническим феноменом». Своим распоряжением она произвела его в «механикуса с чином и званием инженерного капитан-поручика», приказала выделить денежное вознаграждение в 400 рублей и, по возможности, направить для учебы в Академию наук. И, главное, дала «добро» на реализацию проекта, приказав «людей давать столько, сколько у него работы случится».

В 1764 г. Ползунов приступил к строительству машины. Ее размеры впечатляли — металлическая махина собиралась в «машинной хоромине», высотой в 18,5 метра, при этом некоторые детали агрегата весили более двух с половиной тонн. Сохранившиеся чертежи позволяют понять принцип работы первой в мире паровой машины. Вода разогревалась в котле, склепанном из металлических листов. Пар поступал через распределительные устройства в два вертикальных трехметровых цилиндра, поршни которых действовали на коромысла. Эти коромысла были связаны с мехами для поддува рудоплавильных печей, а также с водяными насосами-распределителями. Котел автоматически снабжался подогретой водой. Было предусмотрено использование отработанного пара.

13 месяцев непрерывной работы, требовавшей от изобретателя полной отдачи сил и нервной энергии, подорвали его здоровье. В результате скоротечной чахотки русский гений в возрасте всего 38 лет скоропостижно скончался 6 мая 1766 г., не дожив буквально несколько дней до пуска своего детища.

На испытаниях паровая машина показала блестящий результат — плавка металла продолжалась целые сутки. В течение нескольких месяцев она исправно обслуживала заводские рудоплавильные печи. За это время она не только окупила затраты на свое строительство (7 200 рублей), но и дала свыше 12 тысяч рублей прибыли. Потом начались проблемы — потек котел, появилась течь между поршнями и стенками цилиндров. Технически малограмотные работники не знали, как устранить естественно возникшие в ходе эксплуатации неисправности. Обернули было поршни берестой, чтобы устранить зазоры, но береста, понятное дело, весьма непрочный материал. Машина окончательно стала и, простояв в бездействии 15 лет, была разобрана, а детали ее сданы на склад. Ползуновскую паровую машину в России больше не строили. Лишь в 1825 г. для Барнаульского металлургического музея изготовили ее модель, которая сохранилась до наших дней.

А что же Дж. Уатт? В 1784 г. он запатентовал свой универсальный тепловой двигатель. К 1800 г., к моменту завершения срока патента, дававшего Уатту монопольное право строить такие машины, фирма «Уатт и сыновья», в которой капиталами участвовал бирмингемский промышленник М.Болтон, выпустила 250 паровых машин. Ну, и, конечно, всемирное признание и память благодарных потомков. Может быть, и у нас в России все-таки когда-нибудь воздадут по заслугам своему техническому гению — Ивану Ивановичу Ползунову?

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *