Фото 01007

Дени Папен

Фото 01008

Цилиндр с поршнем Д. Папена

Расположение – в ряд.

Результаты своих научных изысканий Дени Папен описал в книге «Новый котел для разварки костей», изданной в Англии в 1681 г. Спустя 40 лет книга нашла читателя, для которого была написана: кузнец Томас Ньюкомен «освободил» цилиндр Папена от функции котла, расположив его отдельно и соединив с цилиндром трубкой-паропроводом. Таким образом, был сделан второй шаг к созданию паровой машины.

В 1722 г. Ньюкомен, используя накопленный опыт, построил громадную машину с одним вертикальным цилиндром большого объема. Устройство было предназначено для приведения в действие насосов по откачке воды из шахты. Пар из котла по паропроводу поступал в цилиндр и поднимал поршень. В «верхней мертвой точке» в цилиндр впрыскивалась холодная вода, температура падала, пар конденсировался, поршень опускался в исходное положение. Возвратно-поступательное движение поршня прямой передачей приводило в действие рычаги насосов.

В первой половине XVIII в., да и позднее, никто еще не понимал, что поршень машины Ньюкомена из верхней мертвой точки опускается вниз не только под воздействием силы тяжести. При поступлении холодной воды конденсация пара приводила к возникновению внутри цилиндра разряженного пространства. Благодаря разнице между давлением в цилиндре и атмосферным давлением, поршень и «всасывался» внутрь.

Машина Ньюкомена еще не обладала главными признаками паровой машины – непрерывным действием, преобразующим возвратно-поступательное движение во вращение, и использованием пара не только для приведения поршня в верхнюю мертвую точку, но и для его возврата в исходное положение. И тем не менее, это был значительный шаг вперед.

Фото 01009

И.И. Ползунов

Расположение – внутри нижеследующего текста, слева.

Следующим новатором, внесшим усовершенствование в конструкцию пароатмосферной машины, стал наш соотечественник Иван Иванович Ползунов (1728-1766). Служа инженером на Колывано-Воскресенских заводах²³ в Барнауле, Иван Иванович в конце 1762 г. завершил работу над проектом пароатмосферной машины собственной конструкции. Ее отличительными особенностями явились два цилиндра высотой 2,47 м, диаметром 0,23 м. Ход поршня составлял 1,82 м, расчетная выходная мощность – 1,8 лошадиных силы. Машина была предназначена для обеспечения работы привода системы подачи воздуха в плавильные печи. В 1764 г., не будучи уверенным в точности расчетов, И.И. Ползунов построил действующую модель своей «воздуходувной» машины.

Фото 01010

Паровая машина И.И. Ползунова, действующая модель.

Алтайский государственный краеведческий музей (г. Барнаул)

(фото: Dr. Bernd Gross)

Расположение – внутри нижеследующего текста, справа.

Тогда же, по требованию администрации заводов, проект Ползуновым был переработан. В результате машина значительно увеличилась в размерах (высота цилиндров – 2,77 м, внутренний диаметр – 0,81 м, ход поршня – 2,56 м, диаметр котла – 3,5 м), а ее выходная мощность должна была составить рекордные для того времени 32 лошадиных силы. Обслуживать это устройство должно было уже не 1-2, а до 10 плавильных печей. Важным отличием нового проекта Ползунова от предыдущего явилась система автоматической подачи воды в котел.

В мае 1766 г. строительство машины было окончено. До ее испытания Иван Иванович не дожил, умерев на 39 году жизни от чахотки (туберкулеза).

Оценка результатов труда И.И. Ползунова среди современных специалистов в области истории техники неоднозначна. Во многих изданиях Иван Иванович именуется «изобретателем первой русской паровой машины». Другие специалисты полагают, что это мнение неуместно, т.к. Ползунов в своей работе, безусловно, опирался на результаты труда своего предшественника – англичанина Томаса Ньюкомена, но внес в его конструкцию существенные изменения. В первую очередь к ним относятся два цилиндра, снабженные механической системой парораспределения и передающие возвратно-поступательное движение на один привод. В результате этого усовершенствования конструкция машины продвинулась на более высокий уровень сложности, став «пароатмосферной машиной непрерывного действия».

Однако задача преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное Ползуновым на практике реализована не была, хотя определенные теоретические наработки в этом направлении Иван Иванович успел составить. Сохранившиеся документы позволяют утверждать, что первоначальный замысел русского новатора заключался в том, чтобы заменить своей машиной гидравлический привод (водяное колесо), обеспечивавший энергией многое оборудование заводов. Осуществлению этой крайне перспективной идеи помешала позиция администрации заводов, не видевшей необходимости в таком нововведении – корпуса заводов изначально строились на берегах рек, дабы задействовать энергию текущей воды для нужд производства.

Не установил Ползунов и суть пароатмосферного эффекта. Как и Томас Ньюкомен, Иван Иванович полагал, что из верхней мертвой точки поршень опускается исключительно за счет силы тяжести, в связи с чем увеличил нагрузку на поршни, разместив на них бочки с водой.

Все вышеописанное вполне позволяет назвать Ивана Ивановича Ползунова если не изобретателем, то новатором, внесшим в конструкцию пароатмосферной машины серьезные изменения, благодаря чему был достигнут принцип непрерывного действия машины. Если же вспомнить о том, что Иван Иванович трудился не в Санкт-Петербурге, уже тогда являвшимся научным центром Российской Империи, а на Алтае, в условиях жесткого дефицита как технической информации, так и инструментов, деталей и материалов, необходимых для изготовления машины, то результаты его труда вполне могут быть названы техническим подвигом.

С другой стороны, такая удаленность места деятельности И.И. Ползунова от центров скопления научных знаний создавала все условия для того, чтобы достижения гениального русского новатора оказались абсолютно неизвестны мировой научно-технической общественности. Случись это, и какому-нибудь европейскому ученому-инженеру пришлось бы «изобретать» пароатмосферную машину непрерывного действия заново.

Достижения Ивана Ивановича Ползунова стали известны в научном мире благодаря случайности – в марте 1764 г. в Барнаул прибыл русский ученый шведского происхождения Эрик Густавович Лаксман (1737-1796). В область его основных научных интересов входили химия, биология и география. Но, будучи широко образованным человеком, Эрик Густавович проявлял интерес и к достижениям современной техники. Зная о технических изысканиях Ползунова, Лаксман посчитал необходимым встретиться с Иваном Ивановичем и ознакомиться с результатами его трудов. Результатом интереса петербургского ученого стала написанная им в первой половине 1770-х гг. книга, изданная на немецком языке и потому доступная европейской научной общественности. Ей предшествовала активная личная переписка Лаксмана с европейскими коллегами, в которой он подробно описывал машину Ползунова. Таким образом, о достижениях русского новатора в Европе стало известно уже с середины 1760-х гг.