(+1728, Єкатеринбург - 27 травня 1766, Барнаул) - російський винахідник, творець першої в Росії парової машини і першого в світі двоциліндрового двигуна.
Юність і початок кар'єри
Іван Ползунов народився в родині солдата, вихідця з селян м Туринська. Після закінчення в 1742 році Гірничозаводський школи в Єкатеринбурзі був «механічним учнем» у головного механіка уральських заводів Н. Бахарєва. На той час він відучився 6 років в словесній, а потім в арифметичній школі при Єкатеринбурзькому металургійному заводі, що на ті часи було зовсім немало. У Барнаулі молодий Повзунів отримав посаду гіттеншрейбера, тобто плавильного писаря. Робота ця не тільки технічна, так як юнак дізнавався, скільки і якої руди, вугілля, флюсів потрібно для плавки в тій чи іншій печі, знайомиться, хоча і теоретично з режимом плавки. Обдарованість молодого гіттеншрейбера була настільки очевидна, що привертала увагу заводського начальства.
В бібліотеці Барнаульського заводу він знайомиться з працями М. В. Ломоносова, а також вивчає пристрій парових машин.
Пам'ятник І.І. Ползунова
"Пильна" млин в Змеіногорске
Вона представляла одне з найбільш складних технічних споруд того часу. Від обертового водяного колеса здійснювалася передача двом лісопильним рам, до "саней", на яких переміщувалися розпилює колоду, і до бревнотаске. Механізм передачі представляв складний комплекс рухомих деталей, до складу якого входили: кулачкова передача, зубчаста передача, вали, кривошипи, шатуни, храпові колеса, канатні вороти. Тут Повзунів отримав практичну школу з конструювання і монтажу складних передавальних механізмів, що містять елементи автоматизації. Дуже цікавим було рішення Ползунова про розташування лісопилки не у греблі, а в деякому віддаленні від річки Зміївка на дериваційне (відвідної) каналі.
Скульптура І.І. Ползунова роботи Прокопія Щетиніна
Поїздка в Петербург
Поїздка ця була подвійно, утричі радісною для Ползунова. Він отримав можливість побувати, хоча і проїздом, в рідному Єкатеринбурзі, подивитися столицю, Москву, Росію. На 64-ту добу караван прибув до Петербурга. Здати дорогоцінні метали було довірено знову ж Ползунову. Брав їх особисто директор Монетного двору Йоганн Вільгельм Шлаттер, найбільший в Росії фахівець в області гірського, монетної справи, металургії. Після Петербурга Повзунів ще три місяці затримався в Москві, щоб закупити замовлені Канцелярією товари. Тут він і знайшов своє особисте щастя - познайомився з молодою солдатською вдовою Пелагією Поваляєвої. В Сибір вони вирушили удвох.
Підвищення по службі
Винахід парової машини
З приїздом А.І.Порошіна пошуки набули широкого розмаху. У них були залучені всі гірські офіцери, які не притягувався лише И.И.Ползунов. Незадовго перед тим він очолив повитье (контору) "у лісових і курінних справ" Барнаульского заводу, йому дали час освоїтися з новою клопіткою посадою. Але він не захотів залишатися в стороні від того, чим жило все "гірниче товариство", теж шукав вихід, тільки думки його пішли в іншому напрямку: як подолати залежність гірничо-заводського виробництва від водяного колеса?
Повзунів запозичив у І.В.Шлаттера лише ідею пароатмосферного двигуна, до всього іншого додумався сам. Необхідні знання про природу теплоти, властивості води, повітря, пара він почерпнув із праць М. В. Ломоносова. Тверезо оцінюючи труднощі здійснення абсолютно нового в Росії справи, Ползунов пропонував побудувати спочатку в порядку експерименту одну невелику машину розробленої ним конструкції для обслуговування повітродувної установки (що складалася з двох клінчатих хутра) при одній плавильної печі.
Фрагмент парової машини - котел і циліндри
На кресленні, доданому до записці, в пояснювальному тексті установка, згідно з першим проектом Ползунова, включала: котел - в загальному тієї ж конструкції, яка застосовувалася в ньюкоменовскіх машинах; пароатмосферную машину, що складалася з двох циліндрів з почерговим рухом у них поршнів ( "емволов") в протилежних напрямках, забезпечених паророзподільних і водорозподільної системами; резервуари, насоси і труби для постачання установки водою; передавальний механізм у вигляді системи шківів з ланцюгами (від балансира Повзунів відмовився), що приводить в рух повітродувні хутра. Водяна пара з казана надходив на поршень одного з робочих циліндрів. Цим вирівнювалося тиск атмосферного повітря. Тиск пара лише незначно перевищував тиск атмосферного повітря. Поршні в циліндрі були з'єднані ланцюгами, і при підйомі одного з поршня другий опускався. Коли поршень досягав верхнього положення, доступ пара автоматично припинявся, і всередину циліндра вбризгівалась холодна вода. Пар конденсировался і під поршнем утворювався вакуум (розріджений простір). Силою атмосферного тиску поршень опускався в нижнє положення і тягнув за собою поршень у другому робочому циліндрі, куди для вирівнювання тиску впускали пар з того ж котла автоматом, що діє від передавального механізму двигуна. Той факт, що поршні з системою передачі руху були пов'язані ланцюгами, показує, що при підйомі поршнів по ланцюгу можна було передавати руху (ланцюг при цьому не натягнута). Працювали всі частини двигуна за рахунок енергії опускається поршня. тобто того поршня, який рухався під дією атмосферного тиску. Пар не справляв корисної роботи в двигуні. Величина цієї роботи залежала від витрати теплової енергії протягом усього циклу. Кількість витраченої теплової енергії виражало собою величину потенційної енергії кожного з поршнів. Це - здвоєний пароатмосферного цикл. Повзунів чітко уявляв принцип роботи теплового двигуна. Це видно на прикладах, якими він характеризував умови найкращої роботи винайденого їм двигуна. Залежність роботи двигуна від величини температури води, що конденсується пар, він визначав наступними словами: "дія емволов і їх підйоми і спуски тим стануть вище, ніж в Фанталов буде вода холодніше, а паче від такої, яка поблизу пункту замерзання доходить, а ще не сгустеет і від того у всьому русі многую подасть здатність ".
Поперечний розріз першої парової заводський машини, винайденої І. І. Ползуновим в 1763 році і побудованої в 1764 - 1765 роках - Центральний історичний госмузей в Ленінграді
Це положення, відоме нині в термодинаміки в якості окремого випадку одного з основних її законів, до Ползунова ще не було сформульовано. Сьогодні це означає, що робота теплового двигуна буде тим більше, чим нижче буде температура води, що конденсується пар, а особливо при досягненні нею точки затвердіння води - 0 градусів за Цельсієм.
Двигун Ползунова в його проекті 1763 року призначався для подачі повітря в плавильні печі повітродувних хутром. При бажанні двигун легко міг робити обертові рухи за допомогою широко відомого в Росії кривошипного механізму. Проект Ползунова був розглянутий канцелярією Коливано-Воскресенських заводів і отримав високу оцінку з боку начальника заводів А.І.Порошіна. Порошин вказував, що якщо Повзунів візьметься зробити машину, придатну для обслуговування декількох печей відразу, якщо він побудує машину, придатну для виливання води з рудників, то Канцелярія охоче підтримає його задуми. Остаточне рішення цього питання залишалося за Кабінетом і господинею заводів - Катериною II. Проект був спрямований в Петербург, але відповідь Кабінету був отриманий в Барнаулі тільки через рік.
Пам'ятник І.І. Ползунова
Поки Кабінет розглядав проект двигуна, Повзунів, не втрачаючи часу, працював над проектом другої черги. Він конструював потужний тепловий двигун на 15 плавильних печей. Це була вже справжня теплосилового станція. Повзунів не просто збільшував масштаби двигуна, а вносив до нього ряд істотних змін. Уже після того, як проект потужного двигуна був закінчений, Ползунова стало відомо, що Кабінет, ознайомившись з його першим проектом, присвоїв йому звання механіка і ухвалив видати 400 рублів в нагороду, але ніякого рішення по суті питання не прийняв.
Це було серйозне рішення, хоча б тому, що обійдеться машина нітрохи не дешевше, ніж будівництво нового заводу. Від Ползунова зажадали заявку на робочу силу і матеріали. Ще не приступив до будівництва машини, винахідник зіткнувся з труднощами: відсутність здатних втілити його задуми людей і потрібних для будівництва інструментів, механізмів. Треба було побудувати перший в Росії паровий двигун, але не було ні фахівців, здатних очолити будівництво, ні кваліфікованих робітників, знайомих з пристроєм подібних двигунів. Сам Повзунів, який прийняв на себе обов'язки загального керівника робіт, в якійсь мірі вирішив проблему технічного керівництва, але саме, "в якійсь мірі", тому що керувати одній людині настільки новим і складним технічним підприємством було не під силу.
Не менш важкою виявилася і проблема підбору робітників. Були потрібні досвідчені модельники, ливарники, ковалі, слюсарі, столяри, випалювачі, фахівці по мідному і паяльне справі. За підрахунками Ползунова у спорудженні двигуна повинні були взяти безпосередню участь 76 осіб, в тому числі 19 висококваліфікованих майстрів. Дістати таких фахівців на місці уявлялося неможливим. Залишався єдиний вихід; викликати фахівців з Уралу - кузні технічних кадрів.
Труднощі в придбанні будівельних інструментів і механізмів виявилися ще більш непереборними. За задумом винахідника "вся машина повинна бути зроблена з металу", що неминуче вимагало наявності спеціального металообробного обладнання, яким Росія майже не мала. Справа погіршувалася тим, що будували двигун на Алтаї, а це був район з розвиненим меде- і сереброплавільние виробництвом, але відсталою ливарної, ковальської та металообробної технікою. Передчуття не обдурили винахідника. Канцелярія повністю затвердила лише міркування про потреби кількості матеріалів. Аби не допустити витрачати гроші на виклик досвідчених майстрів з далекого Уралу, заводське начальство виділило Ползунова чотирьох учнів, яких він знав і просив визначити до нього, двох відставних майстрових та чотирьох солдатів для охорони місця будівництва. Решту майстрових (понад 60 осіб) Канцелярія постановила призначати в розпорядження Ползунова у міру потреби, "скільки, коли у нього, Ползунова, роботи статися".
Машина будувалася відразу в двох місцях. Виливок і обробка циліндрів, піддонів та інших великих частин проводилася в одному з цехів Барнаульського заводу, де можна було використовувати водяне колесо, токарні, плющильні (прокатні) верстати, вододействующіе молоти для виготовлення сферичних мідних листів для збирання котла; дрібні деталі відливалися і виковували в приміщенні тимчасово закритого скляного заводу, де спеціально для цієї мети була побудована невелика плавильна піч з ковальським гірському при ній. Завод знаходився у верхів'ях ставка, в трьох верстах від селища. Таке навантаження могла вимотати і здорової людини, а у нього розвивалася сухоти.
"Прошпект дерев'яної будови дому в якому зібрано вогнем дихаюча машина". Загальний вигляд будівлі, в якому І. І. Повзунів встановив винайдену і побудовану їм першу парову машину для заводських потреб. - Центральний Державний історичний архів у Ленінграді
16 травня 1766 р о шостій годині вечора в м Барнаулі, на Іркутської лінії (нині Пушкінській вулиці) И.И.Ползунов помер. Йому було 38 років.
Запуск і подальша доля винаходу
Макет парової машини І.І. Ползунова - краєзнавчому музей Барнаула
Двигун И.И.Ползунова його сучасники називали "плавіленной фабрикою". Висота машини становила 10 метрів, а циліндрів близько 3 метрів. Тепловий двигун розвивав потужність в 40 кінських сил. Спорудження великий, небаченої машини в тих виробничих умовах, які мав И.И.Ползунов, було майже казковим подвигом.
Під час перших випробувань теплового двигуна виявилися неполадки. В ході випробувань з'ясувалося, що між поршнями (емволамі) і стінками циліндрів просочуються вода і пар, а насоси подають воду в недостатній кількості. Викликаний з Змеіногорского рудника Козьма Фролов запропонував замінити насоси копальневими водопідйомними. Привезли насоси зі Змеіногорского рудника, встановили, результат вийшов відмінний. Так було доведено, що машина Ползунова здатна виконувати ще одну задачу - відкачувати воду з копальні. Проживи Ползунов довше, він, можливо, придумав би, як з її допомогою приводити в рух верстати.
Причину зупинки все-таки не виявили. На перший погляд все було в порядку. Тільки після того, як погасили топку, випустили з котла пар і справили ретельний огляд машини, виявилося, що слабкими, мабуть, ще в період випробувань гайка, дозволила паровому регулятору повернутися на значно більший кут, ніж те передбачалося. Паровий регулятор заклинило і не повертався в сторони. При цьому впускний вікно виявилося закритим, пар не мав доступу в циліндр.
Загальний час корисної роботи машини склало 1023 години (42 діб і 15 годин). За цей час було отримано срібла 14 пудів 38 фунтів 17 золотників 42 частки, золота 14 фунтів 22 золотника 75 часткою. За вирахуванням всіх витрат на будівництво машини, оплату плавильників, навіть 400 рублів нагороди Ползунову, чистий прибуток склав 11016 рублів 10,25 копійки. Але ж машина працювала менше півтора місяців, та й то не на повну потужність: обслуговувала всього три печі. І тим не менше було вирішено, що в подальшому "пущать її в дійство, по достатку в тутешньому заводі води, за потрібно не визнавати". Рішення це підписав начальник заводів Порошин, ще недавно гарячий прихильник "вогненної" машини.
Причина була, мабуть, в тому, що на Коливано-Воскресенських заводах, як і у всій кріпосницької Росії, не було великої потреби в машинах. Підневільних дешевих робочих рук вистачало. Трагедія Ползунова полягала в тому, що він випередив свій вік.
Сьогодні робоча модель двигуна Ползунова знаходиться в краєзнавчому музеї Барнаула.
Ім'я І. І. Ползунова носить Алтайський державний технічний університет, а навпроти нього поставлений пам'ятник винахіднику.
