Именем Ивана Ползунова сейчас названы улицы в нескольких городах России, в Барнауле инженеру-изобретателю поставлены памятники, о его научно-технических достижениях написаны книги и статьи. Но о том, что именно он изобрел паровой двигатель, с которого началась промышленная революция, знают далеко не все. Как так вышло?

Пятого января 1769 года шотландский механик Джеймс Уатт получил патент на свою первую паровую машину. До 1782 года он модернизировал свое устройство и в итоге изобрел машину двойного действия с изолированными цилиндрами. Заводские станки, которые раньше приводились в действие физическими усилиями людей или скромной тягой водяного колеса, заработали в разы быстрее, паровыми двигателями стали оборудовать корабли, а по суше поползли ветки железных дорог. Уатта можно смело назвать одним из отцов промышленной революции.

Но в 1782 году на Барнаульском заводе уже была своя паровая машина, созданная инженером Иваном Ползуновым. Ее разобрали на тысячи мелких деталей, потому что 16 лет она простояла без дела в нерабочем состоянии. Ползунов собрал ее за три года до того, как Уатт зарегистрировал свой патент, — в 1766 году.

Восемнадцатилетний гиттеншрейбер

В 1742 году у главного механика уральских заводов Никиты Бахарева появился очередной ученик. В Канцелярии Казанских и Сибирских заводов было записано: «Механической ученик Иван Ползунов, отроду 14 лет, в службу вступил в 1742 году апреля с 19-го дня в механические ученики, из солдатских детей, поместья не имеет. В настоящем чину с того ж году, месяца и числа. Жалованья в год получает шесть рублев».

Четырнадцатилетний сын солдата и крестьянки оказался одаренным учеником. Иван делал успехи в Горнозаводской школе Екатеринбурга, особенно в арифметике, поэтому Бахарев взялся за его образование и за четыре года обучил механике, расчетам, чертежам, металлургии и работе на заводских машинах.

В 1747 году в Екатеринбурге проездом был командир Колывано-Воскресенских заводов Андреас Баэр. Он ехал в Барнаул и по дороге собирал лучших горных специалистов для царских заводов. Ползунов под требования Баэра подходил идеально, несмотря на юный возраст: Ивану на тот момент было всего 18 лет. Заводского командира это не смутило. Молодой инженер переехал на Алтай и получил должность гиттеншрейбера — смотрителя и учетчика при плавильных печах.

Схема Змеиногорского завода
Источник: zmeinogorsk.bezformata.com

Ползунов быстро изучил принципы плавки металла и вник в детали металлургической науки. Очевидно, в этом ему помогали труды по химии Михаила Ломоносова, которые будущий изобретатель изучал после работы. В 1750-м Ивану дали задание проверить место для пристани на реке Чарыш и описать дорогу до Змеиногорского рудника. Он прошел с мерной цепью 85 верст и 400 саженей (почти 90 километров!), обозначил всю трассу кольями, определил места для ночевки обозов с рудой. В итоге дорога Ползунова оказалась в два раза короче существующей, что ускоряло заводскую логистику.

После этого инженера перевели на инфраструктурные проекты, и он занялся строительством заводских дорог и хозяйственных сооружений. Ползунов также отвечал за приемку и отправку руды по рекам Чарыш и Обь на барнаульские предприятия: к середине XIX века добыча в Змеиногорске активно развивалась, и сухопутный транспорт не справлялся с объемами, нужно было добавлять водный. Флот Змеиногорского месторождения состоял из 14–18 судов. Для перевозки использовали коломенку — судно 15–20 метров в длину и 2–4 метра в ширину, которое могло перевезти до 12 тонн руды.

Ползунов продолжил улучшать инфраструктуру производства на Змеиногорском руднике, и в 1753 году 25-летний инженер руководит строительством пильной мельницы. Дерева на рудниках всегда нужно много: и для прокладывания временных дорог, и для укрепления откосов участка, и для строительства хозяйственных зданий. Пилорама на водяной тяге существенно упрощает строительство и высвобождает руки на производстве.

Генеральный план Змеиногорского рудника 1772 года с пильной мельницей
Источник: www.ip-kondratenko.ru/kunststadt/

Параллельно начинают играть свою роль и постоянные усилия Ползунова в расширении собственного научного кругозора. Вероятно, из трудов Ломоносова, который налаживал химическую лабораторию и производство стекла под Петербургом, молодой инженер почерпнул достаточно знаний для того, чтоб его внезапно перевели со строительства рудников на стекольный завод в Барнаул. Точно проследить связь между самообразованием Ползунова и этим назначением невозможно, но через два года после строительства пилорамы и прокладывания трактов с цепью Иван занимался проблемами низкой прозрачности стекла и высокого процента брака на производстве совершенно иного профиля. Оказалось, что мастера неправильно охлаждали изделия, поэтому они мутнели, тускнели и лопались, когда их доставали из печей.

Водяное руководство пресечь

В XVIII веке основным источником энергии на промышленных предприятиях было водяное колесо, поэтому заводы строили на берегах рек, далеко от рудников. По мере разрастания производств нагрузка на инфраструктуру становилась все больше, и профессиональный логист Ползунов видел это. Кроме того, он хотел решить еще две проблемы: «водяное руководство пресечь» и «облегчить труд работных людей».

Ползунову явно нравилось создавать новое и модернизировать старое, и в 1763 году он представил начальнику Колывано-Воскресенских заводов Андрею Порошину проект «огненной машины» — пароатмосферного двигателя. Ползунову тогда было 35 лет.

В отличие от английских машин Томаса Севери и Томаса Ньюкомена двигатель Ползунова состоял из двух цилиндров, что позволяло ему работать без использования гидравлического привода. В пояснительной записке к устройству изобретатель указал: «За главные в машине члены следственно предпочесть: воздух, воду и пар, которые в беспрерывном действии содержать машину повинны».

Два цилиндра работали на один общий вал, никаких водяных колес не требовалась. Предприятия, на которых бы использовалась паровая машина Ползунова, можно было размещать и вдали от рек.

Схема «Огненной машины» Ползунова

Котел с трубами соединяли трехметровые цилиндры, а внутри них находились поршни. Когда под действием пара поднимался поршень одного цилиндра, поршень другого опускался — и так по очереди, как качели, на одном конце которых было давление водяного пара, а на другом — давление атмосферы Земли.

Преподаватель Томского технологического института Михаил Южаков в 1906 году выпустил книгу «Иван Иванович Ползунов и его паровая машина», в которой отметил, что «в описании своем Ползунов употребляет местами те же выражения и названия машинных частей, какие содержатся в описании Шлаттера [Иван Шлаттер — горный деятель, президент Берг-коллегии. — Прим. ред.], как, в свою очередь, сравнение чертежей убеждает в тождестве форм, приданных некоторым из этих частей, которое особенно заметно в очертаниях парового котла, цилиндров и других элементов той и другой машин. Такое свойство указывает на то, что Ползунов, хотя и пользовался описанием Шлаттера, но присоединением второго цилиндра, остроумным парораспределением и другими изменениями придал своей машине совершенно отличный от прежнего тип».

Трагедия изобретателя

Проект машины был представлен Екатерине II. Императрица или впечатлилась, или не подала виду, что ничего не поняла, и произвела солдатского сына Ползунова в «механикусы с чином и званием инженерного капитан-поручика» и выделила специальную премию в 400 рублей. Для сравнения: в 1745 году годовое жалованье отца русской науки Михаила Ломоносова составляло 660 рублей. Однако Иван Шлаттер посчитал, что внедрение машины Ползунова будет невыгодным, и предложил остаться с британскими двигателями, хотя и похвалил разработки инженера: «За новое изобретение почесть должно».

С 1764 года Ползунов все-таки начал изготавливать новую машину по составленному плану. В течение 13 месяцев он собирал конструкцию, высота которой в итоге составила 18,5 метра. Для реализации задумки инженеру пришлось сделать специальный токарный станок и создать некоторые детали весом до 2,7 тонны.

В течение двух лет инженер работал над своим изобретением. До пробного запуска машины оставалась буквально неделя, но нервное и физическое напряжение истощили организм мастера. Ползунов подхватил чахотку и умер в возрасте 38 лет, так и не увидев свой двигатель на производстве.

«Огненная машина» была запущена учениками изобретателя Иваном Черницыным и Дмитрием Левзиным. Седьмого августа 1766 года двигатель заработал. За три месяца непрерывной работы устройство не только полностью себя окупило, но и позволило заводу сэкономить порядка 11 тысяч рублей на ручном труде. Но дальше аппарат Ползунова работать не смог: перегорел котел. Никто из рабочих и учеников не знал, как исправить неполадку, это мог сделать только сам изобретатель, который не успел оставить рекомендаций по ремонту машины.

Поскольку в России XVIII века не было патентного законодательства, мир не узнал об устройстве Ивана Ивановича, и не было возможности вписать Ползунова в историю как первого создателя парового двигателя. Патентное право появилось в нашей стране только в 1830 году.

До 1782 года, когда Уатт запускал в Европе свою «первую паровую машину», устройство Ползунова стояло на Барнаульском заводе, пока его не разобрали по частям.

###EXPO_model-parovoy-mashiny-polzunova###

Сейчас в Алтайском государственном краеведческом музее хранится действующая модель пароатмосферной машины Ивана Ползунова, уменьшенная в 15 раз. Не сохранилось ни портретов, ни словесных описаний внешности Ивана Ивановича. Все картины и памятники, изображающие Ползунова, основаны на фантазии художников и моде XVIII века.

Но в истории и науке точно осталось имя изобретателя, которое теперь носят Алтайский технический университет и улицы в 17 городах России.

Что движет Иваном Ползуновым