Російські винахідники. Іван Іванович Повзунів
Гвоздецький В. Л.
В
історії існує чимало прикладів, коли протягом тривалого часу
заперечується з якого-небудь питання пальма першості між вченими, інженерами,
колективами, науковими школами і навіть державами. Тим часом, у ряді випадків
сам факт виникнення полеміки не має об'єктивної причини і є нічим
іншим, як історико-науковим або історико-технічним непорозумінням, оскільки
при детальному аналізі з'ясовується, що мова йде, строго кажучи, про різні
предмети й зміст. Саме так стоїть справа з пріоритетом І.І. Ползунова і
Дж. Уатта у винаході універсального теплового двигуна. Для правильного
розуміння і вирішення цієї проблеми необхідно виходити з реальних
обставин і конкретних історичних умов, в яких працювали російська та
англійська винахідники. Розглянемо історію створення універсального парового
двигуна.
І.І.
Повзунів працював на металургійних і гірничо-заводських підприємствах Сибіру і
Уралу, головними виробничими установками на них були молоти, стани і
повітродувні міхи. Найважливішою технологічною завданням було забезпечення
безперервного зворотно-качательного руху декількох агрегатів, що приводяться в
дію одним двигуном. У створеної російським винахідником парової машини ці
проблеми знайшли своє рішення. Двигун І.І. Ползунова приводив у дію
установки, безперервно споживали енергію. Він дозволяв вибирати напрямок
руху знаряддя, варіювати розмах і зусилля за рахунок підбору передавальних шківів;
в ньому вперше був здійснений груповий привід. Головна технологічна завдання
отримання зворотно-качательного руху була вирішена шляхом підсумовування роботи
двох циліндрів на загальний вал. Широкі можливості встановлення вирішували
виробничі проблеми металургійної та гірничо-заводської промисловості
Уралу та Сибіру. Таким чином, двигун І.І. Ползунова, безсумнівно, був
універсальним, але універсальність ця мала територіально-галузевий характер
і конкретні часові координати.
В
відміну від І.І. Ползунова діяльність англійського винахідника Дж. Уатта була
пов'язана з текстильною промисловістю. Ті, що прийшли на зміну ручному
мануфактурного виробництва прядильні і ткацькі верстати мали потребу в двигуні,
який би віддавав їм роботу у формі однонаправленої, безперервного і
рівномірного обертального руху. Ці проблеми були вирішені Дж. Уаттом в
побудованої їм парової машини. Її основні конструктивно-технологічні
рішення були продиктовані необхідністю отримання обертового руху.
Таким
чином, проблема універсальності парового двигуна виникла і була вирішена в
двох якісно різних промислових умовах: при отриманні
зворотно-качательного руху для молотів і повітродувних хутра і
рівномірного обертання для прядильних і ткацьких верстатів. У першому випадку
авторство належить І.І. Ползунова, у другому - Дж. Уатту.
Регіонально-галузевий характер універсальності установки І.І. Ползунова
отримав логічну завершеність в розробленій і побудованої Дж. Уаттом
парової машини.
Гірничозаводський справу і універсальний двигун
«Складання
вогненної машини водяне керівництво покласти край, .. щоб вона була в стані за
волі нашої, що буде треба, виправляти », - так в 1763 р. писав І.І. Повзунів
в пояснювальній тексті до розробленого ним проекту теплового двигуна. Російська
самородок-винахідник із далекого Барнаула сподівався за допомогою парової машини
здійснити в масштабах усього гірничорудного виробництва Росії докорінну
технічну реконструкцію і тим самим «... слави Батьківщині досягти і ...
всенародну користь у звичай ввести, полегшуючи працю по нас прийдешнім ».
Наведені
цитати вказують на дві найважливіші пов'язані між собою риси особистості
Ползунова - високу громадянську відповідальність, турботу «про збільшенні користі в
Вітчизні »і що випливає звідси прагнення за допомогою винахідництва та
конструювання підняти на новий щабель основні технологічні процеси в
гірничо-металургійному виробництві. У чому ж наукові та інженерні заслуги
російської умільця, які поставили його ім'я в ряд найбільш відомих і шанованих імен в
вітчизняної історії? Для відповіді необхідно звернутися до стану справ в
гірничорудному виробництві, що склався в середині XVIII ст.
Традиційне
для Росії гірничозаводське справу в першій половині XVIII століття досягло дуже
високого ступеня розвитку. Центром гірничорудного виробництва став Урал, де
протікали дитинство і юність І.І. Ползунова. Вступивши на навчання до наглядача
Катерининського заводу, він зміг всебічно познайомитися з технологічними
процесами і виробничим обладнанням. Енергетичну базу заводу
становили 50 водяних коліс, робота яких забезпечувалася спорудженої через
річку Ісеть греблею. Головними робочими установками були повітродувні міхи.
Крім хутра в цехах розміщувалися різні молоти і стани. Найважливішою
виробничої завданням було забезпечення, по-перше, безперервного і,
по-друге, зворотно-качательного руху агрегатів. Крім того, характер
технологічних процесів вимагав приведення в дію низки агрегатів від
одного двигуна. Однак головна проблема полягала в іншому.
Гідроенергетика
XVIII ст. володіла одним серйозним недоліком: вона прикріплювала завод до
певному географічному місцю. Це місце повинно було мати водний
джерело з достатньою витратою води і рельєф місцевості, що допускає
будівництво греблі. Крім того, виробництво потребувало паливі та сировина,
яким була руда. Оскільки наявність в одному пункті всіх факторів було
рідкісним явищем, то розвиток виробництва визначалося одним, але необхідним
умовою: наявністю гідроенергетичного джерела.
Як
правило, або руда, або паливо, а часто і те, і інше доставлялися до заводу
низькоефективними гужовим транспортом. У міру розвитку виробництва зростали
витрати на видобуток і перевезення палива і сировини. Так виникали фактори,
стримуючі промисловий розвиток і, як наслідок цього, формувалася
об'єктивна потреба в якісно новому джерелі енергії, який не
залежав би від місцевих умов і міг бути використаний скрізь, в тому числі на
вугільних і рудних шахтах.
Повзунів
розумів, що створення універсального з технічного застосування, не залежного
від місця роботи двигуна - справа завтрашнього дня. І тим не менше, усвідомлюючи
винятковість проблеми, він занурювався в неї все глибше і глибше. Пояснюється
моментами це двома. По-перше, як еквівалент водяного колеса
Ползунова бачився універсальний з технічного застосування тепловий двигун
(його попередники, як правило, вирішували питання універсальності за допомогою водяного
колеса). По-друге, оскільки гірничо-металургійні підприємства в основному
були державною власністю, Повзунів розраховував на заміну в
масштабах країни водяного колеса паровими двигунами, що вело до економії
державних витрат. Іншими словами, він вперше поставив завдання про
універсальному двигуні у формі загального переходу від гідроенергетики до
теплотехніці як проблему державного значення та масштабу.
Парова машина Ползунова
В
квітні 1763 І.І. Повзунів подав начальнику Коливано-Воскресенських заводів
А.І. Порошину доповідну записку і прикладений до неї проект огнедействующей
машини. При розробці проекту він враховував досвід зарубіжних винахідників. Ними
для приводу повітродувних хутра (перед Ползуновим стояла та ж завдання) була
розроблена парогідравліческая установка, яка об'єднує парової водопод'емнік
перериваної дії і водяне колесо, що передавали споживачеві роботу
безперервно. Робота через кривошипно-шатунний механізм і балансир передавалася з
допомогою тяг «сухим валів», а від них повітродувних бурдюки.
Виникає
питання: чи потрібно було безперервне обертання колеса? Ні, не потрібно, оскільки
безпосередньо від валу колеса обертальний рух кривошипно-шатунним
механізмом перетворювалося в зворотно-качательное рух балансира.
Отже, перед Ползуновим постало завдання створення двигуна,
забезпечує безперервне качательное рух валу. Задача була вирішена
відносно всього роботою двох циліндрів на загальний вал.
За
проекту Ползунова поршень під дією атмосферного тиску віддавав
механічну роботу валу і одночасно піднімав інший поршень. При опусканні
другого поршня відбувалося протилежне розподіл роботи. Вал, який отримував
роботу безперервно від двох циліндрів і здійснював качательние руху, через систему
приводів передавав роботу повітродувних бурдюки. Відмова Ползунова від колеса
значно спростив конструкцію двигуна і більш ніж удвічі збільшив його
економічність.
рецензентом
проекту Ползунова виступив президент Берг-колегії І.А. Шлаттер. В "Роздумах
про проектованной шіхтмейстером Ползуновим вогнем чинної машини »патріарх
російського монетного справи і гірничодобувної науки зазначав, що «... ця машина
вже винайдена з початку цього століття паном Саверн і що ... він шіхтмейстер так
похвали гідно хитрістю ону машину зумів переробити і зобразити, що цей
ево вигадка за новий винахід почесть повинна ».
Таким
чином, загалом високо оцінивши проект, І.А. Шлаттер запропонував, однак,
здійснити комбінований варіант: паровими насосами піднімати воду і по
жолобів направляти її на водяні колеса, які через приводні механізми
передавали б рух повітродувних бурдюки. Позицію маститого вченого цілком
можна пояснити. З одного боку, - авторитет європейської науки та інженерної
думки, а з іншого, - сміливий проект винахідника-одинака з глухої
Сибіру. Повзунів не прийняв рекомендацій Шлаттера і розробив другий проект,
декілька відрізнявся конструктивно і передбачає збільшення розмірів і
потужності машини.
При
підготовки проектів Повзунів приділяв виняткову увагу їх
науково-технічного обгрунтування. «Дія вогненних машин, - зазначав він, - має
більше примітками і досвідом, ніж в тягар механічними, а в постатях
геометричними доводами стверджувати і доводити, .. тому як теорія, а
особливо в повітряних і вогняних справах, буває багато слабше практики, тому,
як сила повітряного знання понині не далеко знайдена і при тому ще будучи
великою темрявою закрита ».
Розуміння
Ползуновим важливості теоретичного знання в питанні будівництва парової
машини є відображенням його виняткової тяги до освіти і науки. «А
бажаю ж за силою таких наук обучатца, - писав в 1750 р. Повзунів, - щоб я, за
покладаємося на мене іншими посадами, в знанні оних наук проти своєї братії
не міг понести образи ».
Хоча
Повзунів і походив з простого люду (він народився в 1728 р. в родині солдата),
він тим не менше з раннього дитинства був приставлений до навчання. Спочатку він
словесну закінчив школу, а потім за результатами успішності був переведений в
арифметичної. Надалі він пройшов гарну виробниче навчання на
заводах, рудниках і копальнях.
Але
головним джерелом знань в юнацькому та зрілому віці було самоосвіта.
Він простудіював опубліковані на той час праці Белідора, Леупольда, Трівальда,
Шлаттера, що містили відомості про різні парових установках. З'єднання
гарної теоретичної підготовленості і великого виробничого досвіду
зумовило успішний результат не тільки розробки, а й реалізації проекту.
Будівництво
парової машини почалося навесні 1764 р., а вже в грудні 1765 установка
успішно пройшла пробні випробування. Влітку 1766 після низки доведень машина була
введена в експлуатацію. Ползунова, однак, не судилося побачити улюблене
дітище в роботі. Від надмірного перенапруги, втоми і занепаду сил він
швидкоплинною захворів на сухоти і, як писав лікар Я. Кізінг, «... цього 16 травня-го
числа по-полудни в 6-ій годині ... волею Божою умре ». Машина працювала більше місяця,
а точніше 43 дня, після чого в котлі почали проявлятися несправності через
яких вона була зупинена. Надалі установка вже ніколи не
зазнавала ремонту і переробці і не вводилася в експлуатацію.
Двигун
Ползунова приводив у дію машини, безперервно споживали енергію.
Отже, була вирішена основна проблема безперервної віддачі роботи
двигуном. Машина дозволяла вибирати напрямок руху знаряддя, варіювати
розмах і зусилля за рахунок підбору діаметрів передавальних шківів. Широкі
можливості встановлення повністю вирішували виробничі проблеми уральської і
сибірської промисловості. Таким чином, двигун Ползунова, безсумнівно, був
універсальним, але універсальність ця мала територіально-державну
специфіку. Не можна говорити про універсальність установки, розглядаючи, до
Наприклад, проблему приводу ткацьких машин з обертальним рухом. У рамках цієї
проблеми поняття універсальності було пізніше розширено Д. Уаттом.
Вірний слуга російського престолу
За
коротку і нелегке життя Повзунів зробив чимало. І по службі досяг пошани і
визнання, і в створенні парової машини довів все до логічного завершення.
Звичайно, цьому неабиякою мірою сприяли природна обдарованість і
виключне старанність до праці й одержання знань. Але успіху Ползунова
сприяли також доброзичливість і участь всіх, з ким йому доводилося
стикатися за родом служби та винахідництва.
Зацікавленість
у створенні парової установки виявили всі - від службових людей канцелярії
Коливано-Воскресенських заводів до імператриці Катерини II. Увага Її
Величності до дітищу Ползунова сприяло тієї прихильності і конкретної
допомоги, які виявлялися сибірському самородку з боку Кабінету,
Берг-колегії та Академії наук.
На
підставі позитивного висновку І.А. Шлаттера за проектом «огнедействующей
машини »і особистої участі у вирішенні питання Катерини II в листопаді 1763
Кабінет видав указ про твір Ползунова в «механікуси з чином і платнею
інженерного капітана-порутчіка ». Найбільш цінною частиною указу була рекомендація
«... Буде він при заводах необхідно не потрібен, то надіслати ево сюди (тобто в
Петербург - В.Г.), щоб він для придбання себе великої в механіці мистецтва
тут при Академії Наук року два або три до оної з вящім повчанням прилеглих
і те саме що ево до того дарування і здібності з кращими успіхами вже для
користі заводської вжити ». Високо цінуючи Ползунова, канцелярія
Коливано-Воскресенського гірського округу зробила все можливе, щоб не
відпускати винахідника і реалізувати запропонований ним проект.
Однією
з причин такої активної підтримки сибірського умільця було «раденіе про
безбережному благо Вітчизни і процвітанні люду російського православного ». Так,
у службовому рапорті-обгрунтуванні, відправленому начальником канцелярії в
Петербург на найвище ім'я, говорилося, що парова машина «... при багатьох в
Росії заводах, фабриках і мануфактурах керувати може з чималу користь і
можна уникнути проти нинішнього знатних витрат, а саме будови через
велику суму на річках гребель і зберігання їх від прориву та інших чималих
небезпек ».
Але
не тільки турбота про державний благо панувала в умах і серцях тих,
хто сприяв будівництву установки. Були й матеріальні міркування. І
визначали вони, в першу чергу, дії ні кого іншого, як ... перші особи
Російської імперії - вседержавному, найяснішої, блискучої Феліція. Справа
полягала в наступному.
Історія
Коливано-Воскресенських заводів сходить до 1727 р., коли Акінфієв Демидов відкрив
першого на Алтаї Коливановское виробництво. Через тринадцять років почалося
будівництво Барнаульського заводу. Інтенсивний промисловий розвиток
пояснювалося наявністю на територіях заводів багатих родовищ срібних
руд. Довідавшись про рудні поклади, керуючий казенними уральськими заводами,
відомий державний діяч і історик, В.В. Татіщев відписав все
Демидівський виробництва на користь скарбниці. Але минуло десять років, і пішов услід
найвищий указ про передачу, тепер уже назавжди, коливанських заводів в особисте
власність імператорського двору з приписом «скільки можливо більше руди
срібною діставати ».
Катерина
II, зійшовши в 1762 р. на російський престол, стала одноосібною власницею
заводів. І, пробувши лише рік на троні, вона, без сумніву, відчувала більшу
потребу в пополненіі коштів золотом і сріблом. Тут і криється причина активної
підтримки нею в 1763 р. Ползунова. Їй потрібні були талановиті, діяльні і,
головне, віддані люди і по Росії в цілому, і в її сибірської гірничозаводської
вотчині. Імператриці надала найвищу милість сибірському умільцю, отримавши тим
самим в його особі вірного служителя престолу.
Говорячи
про цивільну відповідальність Ползунова і його відданості Батьківщині, доречно
навести один приклад. Взимку 1760 Повзунів на Красноярської пристані керував
сплавом що видобувається в окрузі руди. Про те, що там відбулося, краще за все розповів
він сам: «Казенний будинок ... невідомо від чого, зсередини, під час глибокого сну
загорівся. А як вже чорна хата з сеньмі зсередини полум'ям обнялися і в
світлиці ... вогонь з'явився, тоді, від сну Пробудися, з квапляться ухват
державні справи і книги у вікно з ними вискочив, .. так-то державна
скарбниця вкупі із справами залишилися без жодного ушкодження і витрати, .. власне
моє все витратив ».
Повзунів і Уатт
Мимоволі
напрошується порівняння з образом дій англійських творців парових
двигунів, взагалі соціально-виробничої обстановки, що існувала в той
час на островах туманного Альбіону. Виняткова таємність, патентоманія,
підозрілість один щодо одного, просто запозичення ідей, а іноді й
пряме їх злодійство, судові позови. Яким кричущим контрастом у порівнянні з
цією атмосферою користолюбства і наживи постає подвижництво сибірського
умільця, у прямому і переносному сенсі що сидів на надзвичайних запаси
срібла. Повзунів утримувати родину (мати, дружина, двоє малих дітей), його річне
платню становило лише 84 рубля, і при цьому він дбав виключно
про те, як «вельми знатним раденіем слави Батьківщині досягти», не нарікав, --
працював, працював, працював, в роботі і згорів, не дотягнувши до сорока років. Ось вона
- Російська натура!
Проводячи
паралель з Англією, порівняємо умови, в яких працювали Повзунів і Уатт --
творець універсальної парової машини. А умови ці були різні - у Ползунова
у багато разів важче. І найбільша трудність полягала у відсутності настільки
необхідної будь-якому конструктору науково-інженерної середовища. Умови
винахідницької діяльності, дослідницька атмосфера, саме оточення в
університеті Глазго, де працював Уатт, і на Коливано-Воскресенських заводах
були абсолютно різними. У Барнаулі не було професури, що оточував щасливого,
володів комерційною жилкою англійського винахідника; єдиним
джерелом знань для Ползунова були наукові твори; лише раз сибірському
самородку представилася можливість відвідати Петербурзьку академію наук, а й
нею скористатися не вдалося. І все ж Повзунів набагато раніше Уатта створив
парову машину. Не його вина, що настільки важлива справа не отримало розвитку: просто
його феномен є класичним прикладом випередження часу і подій. У
Росії ще не назріла промислово-технічна ситуація, яка зумовила
б необхідність переходу до нової енергетичної базі виробництва.
Гідроенергетика водяного колеса ще забезпечувала стійке функціонування та
розширення гірничо-металургійних підприємств. Повзунів ж прозорливо заглянув
в майбутнє і вирішив важливу науково-виробничу проблему завтрашнього дня.
Російський
винахідник здобув собі славу вже тим, що розробив грамотний і вивірений
проект. Ползунова можна поставити в один ряд з іншими російськими вченими і
винахідниками, які прославили себе плідними ідеями, не реалізованими,
проте, за життя їх авторів. Серед них: ідеї міжпланетної ракети К.Е
Ціолковського, чотиритактного двигуна Бо-де-Роша, одноарочного мосту І.П.
Кулібіна, ракетного корабля Н.І. Кибальчича, аеростата Д.І. Менделєєва. Факт
практичного втілення проекту лише примножує значення винаходу І.І.
Ползунова.
Росія
завжди привертала зарубіжних дослідників. Одним з них був Е. Лаксман,
який досліджував надра, флору і фауну країни, зробив ряд важливих відкриттів. У
результаті в 1770 р. він був удостоєний звання академіка Петербурзької академії
наук. В ході наукових пошуків Лаксман відвідав Барнаул, де познайомився з
Ползуновим і уважно вивчив ладу паровий установку. Про свої
враження він у листі від 11.02.1765 р. писав: «З ким я найбільше маю
знайомство, є гірський механік Іван Повзунів, чоловік робить честь своєму
Батьківщині. Він будує тепер вогненну машину ... ця стане пускати в хід
хутра або циліндри в плавильних, за допомогою вогню: яка ж від того піде
вигода! З часом в Росії ... можна буде будувати заводи на високих горах і в
самих навіть шахтах ... ».
Слідом
за Лаксманом повідомлення про Ползунова і його винахід були поміщені в книгах
академіків Палласа (1773 р.), Фалька (1785 р.) і Германа (1797 р.),
опублікованих у Петербурзі на німецькій мові. Популярність Ползунова росла і
поширювалася, а ім'я чоловіка, «що робить честь своєї Вітчизни», назавжди увійшло до
історію продуктивних сил Росії.
Список літератури
Для
підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.portal-slovo.ru
