История паровых машин

  Строилась она год и девять месяцев. Когда  машина уже прошла первое испытание, изобретатель заболел скоротечной чахоткой и за несколько дней до завершающих испытаний умер (16 мая 1766 г.).

  23 мая 1766 года ученики Ползунова  Лезвин и Черницын одни приступили  к последним испытаниям паровой  машины. Всего за три месяца работы машина Ползунова не только оправдала все затраты на ее постройку в сумме 7233 рублей 55 копеек, но и дала чистую прибыль в 12640 рублей 28 копеек. Это при том условии, что использовали только одну треть развиваемой машиной мощности: одну треть дутья использовали, а две трети выпускали в воздух. Если бы машину загрузили полностью, она принесла бы намного больше дохода.

  10 ноября 1766 г. произошло то, что предвидел строитель. Котел, на который отпустили слишком тонкие медные листы, дал течь и машина остановилась. Несмотря на то, что эту неисправность можно было легко устранить, заводское начальство, не заинтересованное в механизации, забросило творение Ползунова.

  Первая  в истории паровая машина, предназначенная  не для подъема воды, а для заводских  нужд, действовала успешно, хотя из всех людей, занятых ее эксплуатацией, некоторый опыт был только у юных учеников Ползунова. Ведь ни один специалист не был дан в помощь изобретателю во время строительства.  
 

Историческая  оценка ползуновского  изобретения. Взгляд из 1947 года

  Начатое Палласом и Фальком завершили  Ирман и Меллер, физически уничтожившие машину Ползунова.

На вечные времена  останется записанным на страницах  истории, что русский новатор  И. И. Ползунов за двадцать с лишком лет до Джемса Уатта построил первую паровую машину не для подъема воды, а для заводских нужд. Машина Уатта для непосредственного привода заводских механизмов, построенная в 1784 г.. была несравненно совершеннее 
 

  первой, а машина английского -- второй паровой  машиной, созданной для непосредственного привода заводских механизмов.

  Трагически  закончились жизнь и дело И. И. Ползунова, но неправильно было бы думать, что его почин не имел значения для последующего развития техники.

  Машину  Ползунова видели не только Паллас и Фальк, но и многие другие специалисты-иностранцы. В таких людях не было недостатка в те годы в Барнауле и вообще на Колывано-Воскресенских заводах Алтая. Здесь постоянно работали многие иностранные горнозаводские специалисты: Христиани, Эйсфельт, Улих, Леубе и другие, имевшие связи с зарубежными деятелями. Барнаул в те годы часто посещали ученые путешественники. В 1772 г. здесь побывали: Иоганн Готлиб Георги, молдавский грек Христофор Барданес. Затем в Барнаул приезжали: Евгений Патрон, Иван Ренованц, Иоанн Сиверс и другие выдающиеся исследователи XVIII в. В Барнауле же с января 1764 г. работал замечательный натуралист, химик и минералог Эрик Лаксман, писавший за рубеж о творческом подвиге Ползунова и справедливо сказавший о нем:  "Муж, делающий истинную честь своему отечеству".

  Горнозаводские  дела России, именно в те годы завоевавшей  мировое первенство в металлургии, привлекали внимание широких кругов зарубежных предпринимателей. Они стремились выведать, на чем держатся успехи русских, и, несомненно, машина Ползунова стала известной за рубежом не только в том извращенном виде, как это преподнесли Паллас и Фальк. Больше того, в 1794 г. в Англии на прядильной фабрике в Манчестере появилась двухцилиндровая огнедействующая машина, воспроизводящая машину, изобретенную Ползуновым. Строитель английской машины, повторивший изобретение Ползунова, носил весьма любопытную фамилию -- Фальк... Этот Фальк приспособил к построенной им машине некоторые новшества, и она работала более тридцати лет, подтвердив тем самым обоснованность предложений И. И. Ползунова.

Почин Ползунова  подхватили продолжатели его дела в  нашей стране. Оригинальный проект новой огнедействующей машины создал ещё в XVIII в. в Кронштадте "шлюзной  подмастерье поручиского рангу" Роман Дмитриев. В девяностых годах  того же столетия работал в Кронштадте и в далеком Забайкалье строитель огнедействующих машин Федор Борзой. В те же годы при постройке и использовании таких машин работали в Кронштадте: Евстафий Кокушкин, Алексей Андреев, Илья Леонтьев, Петр Михеев. Дмитрий Смирной, Дмитрий Кондратьев. Огненными машинами в России все в том же веке занимался тверской губернский механик Лев Сабакин, трудились в этой области и иные. Этими машинами в последние десятилетия 'XVIII в. занимались и государственные деятели: И. Г. Чернышев, И. С. Мордвинов, В. Г. Лизакевич, посол в Англии Мусин-Пушкин, олонецкий губернатор Тутолмин и другие. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Строительство машины  

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.

 
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".

 
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.