Команда
Контакти
Про нас

    Головна сторінка


Російські винахідники. Іван Іванович Повзунів





Скачати 20.34 Kb.
Дата конвертації26.12.2018
Розмір20.34 Kb.
Типстаття

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, в 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 і зміст. Саме так йде 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-руху, що гойдає 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 задача отримання зворотно-руху, що гойдає була вирішена шляхом підсумовування роботи двох циліндрів на загальний вал. Широкі можливості установки вирішували виробничі проблеми металургійної та гірничо-заводської промисловості Уралу і Сибіру. Таким чином, двигун І.І. Ползунова, безсумнівно, був універсальним, але універсальність ця мала територіально-галузевий характер і конкретні часові координати.

На 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 потребували двигуні, який би віддавав їм роботу в формі односпрямованого, безперервного і рівномірного обертального руху. Ці проблеми були вирішені Дж. Уатт в збудованій ним парову машину. 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-руху, що гойдає для молотів і повітродувних міхів 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. Уатт паровий машині.

Гірничозаводське справу і універсальний двигун

«Складанням вогненної машини водяне керівництво припинити, .. щоб вона була в змозі з волі нашої, що буде потрібно було, виправляти», - так в 1763 р писав І.І. Повзунів в пояснювальному тексті до розробленого ним проекту теплового двигуна. Русский самородок-винахідник з далекого Барнаула сподівався за допомогою парової машини здійснити в масштабах всього 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 і 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 у вітчизняній історії? Для відповіді необхідно звернутися до стану справ в гірничорудному виробництві, що склався в середині XVIII ст.

Традиційне для Росії горнозаводское справа в першій половині XVIII століття досягло дуже високого ступеня розвитку. Центром гірничорудного виробництва став Урал, де протікали дитинство і юність І.І. Ползунова. Поступово 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-руху, що гойдає агрегатів. Крім того, характер технологічних процесів вимагав приведення в дію ряду агрегатів від одного двигуна. Однак головна проблема полягала в іншому.

Гідроенергетика XVIII в. володіла одним серйозним недоліком: вона прикріплювала завод до певного географічного місця. Це місце повинно було мати водний джерело з достатнім витратою води і рельєф місцевості, що допускає будівництво греблі. Крім того, виробництво потребувало паливі та сировину, яким була руда. Оскільки наявність в одному пункті всіх факторів було явищем рідкісним, то розвиток виробництва визначалося одним, але необхідною умовою: наявністю гідроенергетичного джерела.

Як правило, або руда, або паливо, а часто і те, і інше доставлялися до заводу низькоефективних гужовим транспортом. У міру розвитку виробництва зростали витрати на видобуток і перевезення палива і сировини. Так виникали чинники, що стримують 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 це двома моментами. 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, а це призводило до економії державних витрат. Іншими словами, він вперше поставив завдання про універсальному двигуні в формі загального переходу від гідроенергетики до теплотехніці як проблему державного значення і масштабу.

Парова машина Ползунова

У квітні 1763 р 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 міхів (перед Ползуновим стояла те ж завдання) була розроблена парогідравлічних установка, яка об'єднує парової водопідйомник перериваного дії і водяне колесо, що надається споживачу роботу безперервно. Робота через кривошипно-шатунний механізм і балансир передавалася за 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-гойдає рух балансира. Отже, перед Ползуновим постало завдання створення двигуна, що забезпечує безперервне рух, що гойдає вала. Завдання було вирішена відносно всього роботою двох циліндрів на загальний вал.

За проектом 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 рухи, що гойдають, 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 шіхтмейстер 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 цього ево вигадка за новий винахід почесть повинна ».

Таким чином, в цілому високо оцінивши проект, І.А. Шлаттер запропонував, однак, здійснити комбінований варіант: паровими насосами піднімати воду і по жолобах 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 підготовці проектів Повзунів приділяв виняткову увагу їх науково-технічного обгрунтування. «Дія вогненних машин, - зазначав він, - має більш примітками і досвідом, ніж в тягарі механічними, а в постатях геометричними доводами стверджувати і доводити, .. тому як теорія, а особливо в повітряних і вогненних справах, буває багато слабше практики, тому , як сила повітряного знання понині недалеко 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 й науки. «А бажаю ж за силою таких наук обучатца, - писав в 1750 р Ползунов, - щоб я, за покладатися 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 закінчив словесну школу, а потім за результатами успішності був переведений в арифметичну. Надалі він пройшов хорошу виробниче навчання на заводах, рудниках і копальнях.

Але головним джерелом знань в юнацькому і зрілому віці було самоосвіта. Він простудіював опубліковані на той час праці Белідора, Леупольда, Трівальдом, 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 року, а вже в грудні 1765 р установка успішно пройшла пробні випробування. Влітку 1766 року після ряду доведень машина була введена в експлуатацію. Ползунова, однак, не судилося побачити улюблене дітище в роботі. Від надмірного перенапруження, втоми і занепаду сил він захворів швидкоплинної сухоти і, як писав лікар Я. Кізінг, «... цього травня 16-го числа по-полудні в 6-й 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 піддавалася 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 установки 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, наприклад, проблему приводу ткацьких машин з обертальним рухом. В рамках цієї проблеми поняття універсальності було пізніше розширено Д. Уаттом.

Вірний служитель 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 значною мірою сприяли природна обдарованість і виключне старанність до праці і отримання 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 року Кабінет видав указ про твір Ползунова в «механікуса з чином і платнею інженерного капітана-порутчіка». Найціннішою 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 неї з вящім повчанням докладати зусиль і зріднився ево до того обдарування і здібності з кращими успіхами надалі 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 «піклування про безмежному благо Вітчизни і процвітанні люду російського православного». Так, в 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 державне благо панувала в умах і серцях тих, хто сприяв споруді установки. Були й матеріальні міркування. І визначали вони, в першу чергу, дії ні кого іншого, як ... першої особи Російської імперії - вседержавного, найяснішої, блискучої Феліція. Справа полягала в наступному.

Історія Коливано-Воскресенських заводів сходить до 1727 року, коли Акинфий Демидов відкрив перше на Алтаї Коливановское виробництво. Через тринадцять років почалося будівництво Барнаульського заводу. Інтенсивний промисловий розвиток пояснювалося наявністю на територіях заводів багатих родовищ срібних руд. Дізнавшись про рудні поклади, керуючий казенними уральськими заводами, відомий державний діяч і історик, В.В. Татищев відписав всі демидовские виробництва на користь скарбниці. Але минуло десять років і пішов найвищий указ про передачу, тепер уже назавжди, коливанських заводів в особисту 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 всього рік на троні, вона, безсумнівно, відчувала велику потребу в поповненні 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 р Ползунов на красноярської пристані керував сплавом що видобувається в окрузі руди. Про те, що там сталося, найкраще 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 прокинувшись, з квапити ухопивши державні справи і книги в вікно з ними вискочив, .. так-то державна казна купно зі справами залишилися без всякого 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 і пряме їх злодійство, судові тяжби. Яким кричущим контрастом у порівнянні з цією атмосферою користолюбства і наживи постає подвижництво сибірського умільця, в прямому і переносному сенсі сидів на надзвичайних запаси срібла. Повзунів утримував сім'ю (мати, дружина, двоє малих дітей), його річне жалування становило всього лише 84 рубля, і при цьому він дбав виключно про те, як «вельми знатним радением 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 складність полягала у відсутності такої 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 випала нагода відвідати Петербурзьку академію наук, а й нею скористатися не вдалося. І все ж Повзунів набагато раніше Уатта створив парову машину. Чи 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 визначила б необхідність переходу до нової енергетичної базі виробництва. Гідроенергетика водяного колеса ще забезпечувала стійке функціонування і розширення гірничо-металургійних підприємств. Повзунів ж прозорливо заглянув в майбутнє і вирішив найважливішу 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 моста 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. В результаті в 1770 році він був удостоєний звання академіка Петербурзької академії наук. В ході наукових досліджень Лаксман відвідав Барнаул, де познайомився з Ползуновим і уважно вивчив будувалася парову установку. Про свої враження він в листі від 11.02.1765 р писав: «З ким я найбільше маю знайомство, є гірський механік Іван Повзунів, чоловік робить честь своєї Вітчизни. Він будує тепер вогненну машину ... ця стане пускати в хід хутра або циліндри в плавильних, за допомогою вогню: яка ж від того піде вигода! Згодом 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 г.), Фалька (1785 г.) і Германа (1797 г.), опублікованих в Петербурзі на німецькій мові. Популярність Ползунова росла і ширилася, а ім'я чоловіка, «що робить честь своєї Вітчизни», назавжди увійшло в історію продуктивних сил Росії.


  • Гірничозаводське справу і універсальний двигун
  • Парова машина Ползунова
  • Вірний служитель російського престолу
  • Повзунів і Уатт