Ползунов

Ползунов, Иван Иванович

[1728 (по др. сведениям, 1729) - 16 мая 1766] - рус. теплотехник, один из изобретателей универсального теплового двигателя. Родился на Урале в семье солдата 2-й Екатеринбургской роты, происходившего из крестьян г. Епанчина (Туринска). Учился в первой русской горнозаводской школе, основанной В. Н. Татищевым в Екатеринбурге (ныне Свердловск). В 1738 был переведен из "словесной школы" в "арифметическую" - технич. часть школы, а в 1742 - в распоряжение главного механика уральских з-дов Н. Бахарева в качестве "механического ученика". В 1748 получил должность техника по учету выплавки металла в г. Барнауле (Алтай). В 1750 за хорошую работу произведен в унтер-шихтмейстеры, но использовался на административно-хозяйственной работе (кроме 1753-54, когда работал по сооружению лесопильного з-да на Змеиногорском руднике). В 1758 П. свыше трех месяцев пробыл в Петербурге (доставив обоз с серебром), где посещал Берг-коллегию, Академию наук. В 1760 работал на Красноярской пристани по отправке руды, в 1761 - зам. начальника Колывано-Воскресенского з-да, в 1762 был переведен на Барнаульский з-д, где занимался заготовкой топлива. В библиотеке Барнаульского з-да П. изучил совр. ему теплотехнику, устройство установок англ. изобретателей Т. Севери, Т. Ньюкомена, франц. физика Д. Папена, познакомился с теорией тепла М. В. Ломоносова. Практика работы на з-дах убедила П. в ограниченной применимости водяного колеса, зависящего от местонахождения источника водной энергии, теория указала на возможность замены водяного колеса паровым двигателем. Личные наблюдения П. за свойствами воды и процессом парообразования подтверждали данные теории. П. поставил перед собой задачу, как он писал в проекте, "сложением [постройкой] огненной машины водное руководство пресечь" и создать двигатель, который мог бы "по воле нашей, что будет потребно исправлять" без применения водяного колеса.

В апреле 1763 П. представил начальнику Колывано-Воскресенских з-дов А. И. Порошину докладную записку, расчеты и детальный проект универсального парового двигателя в 1,8 л. с. Универсальность двигателя (в виде способности непрерывно отдавать работу) достигалась принципиально новым методом. До П. были попытки получать непрерывную работу от парового двигателя путем комбинации парового двигателя с водяным колесом. В этом случае водяное колесо играло роль передаточного механизма. Громоздкость и неэкономичность таких установок заставляли искать иного решения вопроса.

Проект двигателя П. 1763 был первым в мире проектом теплового поршневого двигателя, непрерывность работы к-рого обеспечивалась применением двух цилиндров. Поршни цилиндров, связанные единой системой движущихся частей, поочередно передавали работу на один общий вал. Это позволило преодолеть ограниченность одноцилиндрового двигателя (типа двигателя Т. Ньюкомена) с прерывной отдачей работы, способного приводить в движение только орудия прерывного действия (шахтные насосы). Принцип суммирования работы нескольких цилиндров на одном валу применяется в современных многоцилиндровых двигателях. Двигатель П. позволял приводить в действие агрегаты непрерывного действия с произвольной длиной и направлением хода, размещенные вне зависимости от расположения двигателя, приводить агрегаты с любой формой и частотой движения, приводить одновременно группу разнообразных агрегатов. Эти возможности делали тепловой двигатель универсальным по его технич. применению. Отказ от комбинации парового двигателя с водяными колесами позволил более чем в 2 раза снизить расход топлива.

Президент Берг-коллегии И. А. Шлаттер в отзыве на проект П. отметил оригинальность конструкции, к-рую "за новое изобретение почесть должно", в результате чего П. был произведен в механики с чином и жалованьем инженерного капитана-поручика. Но Шлаттер не понял преимуществ нового двигателя и, исходя из данных западноевропейской технич. литературы, рекомендовал для подачи воздуха в группу плавильных печей возврат к старым решениям: комбинации парового насоса с водяными колесами. Не приняв предложения Шлаттера, П. спроектировал новую установку в 32 л. с. (самая мощная в то время) для воздухоснабжения группы печей. Для этой установки, учтя технологич. возможности Барнаульского з-да, П. предложил принципиально новое решение: двигатель приводил в действие громадные мехи, к-рые являлись центральной заводской воздуходувной установкой. От центральных мехов воздух по трубам шел к плавильным печам. В этой установке П. впервые применил автоматич. регулирование, сконструировал регулятор прямого действия для поддержания постоянного уровня воды в котле.

Для конкретных условий Барнаульского з-да второй проект П. имел несомненные преимущества (перед проектом Шлаттера и первым проектом П.) как по простоте конструкции и удобству планировки цеха, так и по экономичности.

Эффективность этой установки П. была лучшим доказательством преимущества привода заводских агрегатов без помощи водяных колес. Такое решение было совершенно оригинальным. Это правильно отметил приезжавший в Барнаул в 1765 рус. естествоиспытатель Э. Лаксман, писавший, что П.- "муж, делающий честь своему отечеству. Он строит теперь огненную машину, совсем отличную от Венгерской и Английской".

Постройка установки П., начатая по решению канцелярии Колывано-Воскресенских з-дов в январе 1764 на Барнаульском з-де, протекала в трудных условиях. Не было необходимого оборудования, обученных кадров, опыта машиностроения. Все руководство постройкой было поручено П., к-рый одновременно был проектировщиком, конструктором, технологом, строителем и воспитателем кадров. Стремление П. "славы отечеству достигнуть" и ввести паровой двигатель повсеместно, "облегчая труд по нас грядущим", помогло преодолеть все трудности. Проведенное в дек. 1765 испытание двигателя показало, что от опытов можно переходить к эксплуатации при условии изготовления на литейном з-де нового котла.

Чрезмерное напряжение подорвало здоровье П.; весной 1766 он заболел скоротечной чахоткой. В апр. 1766, сообщая в Петербург о готовности двигателя к действию, тяжело больной П. просил дальнейшие работы над установкой поручить его лучшим ученикам Д. Левзину и И. Черницыну, 16 (27) мая 1766 П. скончался. Через неделю начались испытания и работа по устранению недостатков новой установки: неточной обработки поверхностей цилиндров, раковин и неровностей на поверхностях цилиндров, неплотности воздуходувных мехов, вызванной низким качеством работы, недостаточного количества охлаждающей воды. Эти недочеты были следствием отсутствия машиностроительного оборудования и кадров на Барнаульском рудоплавильном з-де, а также данных о теплоте конденсации, без к-рых невозможно рассчитать потребное количество охлаждающей воды.

В июне 1766 было проведено успешное испытание установки с построенными мехами, после чего началось строительство печей. Так как предполагался перенос установки к Шульбинскому бору для плавки руд Змеиногорского. Новолазурского и Семеновского рудников, то были построены только три печи. В авг. 1766 установка была пущена в действие.

Из "Дневной записки" - журнала испытаний установки - видно постепенное улучшение ее работы; в течение месяца отмечены только две остановки по 2,5 часа для замены набивки поршней. Но в ноябре 1766 двигатель был остановлен из-за течи котла, к-рый П. считал пригодным только для пробного пуска. Новый котел не был заказан. Сначала руководители канцелярии сомневались в работоспособности установки, позднее поняли, что постройка мощных паросиловых агрегатов не под силу Барнаульскому з-ду. Несмотря на очевидную эффективность (в течение 43 суток работы двигателя только на три печи была получена прибыль в 12 418 р. 32 коп.), установка была заброшена. Сказались условия феодально-крепостнич. России, где еще отсутствовала экономич. база для перехода от ручного труда к машинному произ-ву. В 1780 установка П. была разрушена. Модель двигателя, переданная канцелярией после смерти П. в Академию наук, бесследно исчезла. Только с начала 20 в. стали появляться труды отечественных исследователей, восстановившие историч. правду о работах П. Портрета П. до сих пор найти не удалось.

Имя П. присвоено Свердловскому ордена Трудового Красного Знамени горно-металлургич. техникуму - одному из старейших учебных заведений страны, имеющему прямую связь со школой, в к-рой обучался П., а также Центральному н.-и. котлотурбинному ин-ту (ЦКТИ) в Ленинграде.

Лит.: Тонков Р. Р., К истории паровых машин в России, "Горный журнал", 1902, № 5; Южаков М. И., Шихтмейстер Иван Иванович Ползунов и его паровая машина, "Известия Томского технологического ин-та", 1907, т. 4. № 1; Данилевский В. В., И. И. Ползунов. Труды и жизнь первого русского теплотехника, М.-Л., 1940; Конфедератов И. Я., Иван Иванович Ползунов, М.-Л., 1951; Козлов А. Г., Подлинные документы об Иване Ивановиче Ползунове. в кн.: Труды Института истории естествознания и техники, т. 3, М., 1955.