Сегодня исполняется 290 лет со дня рождения инженера, изобретателя, создателя первой двухцилиндровой паровой машины Ивана Ивановича Ползунова.

Иван Ползунов родился в 1728 году в Екатеринбурге в семье отставного солдата. Начальное образование получил в арифметической школе, после ее окончания стал учеником механика на одном из заводов Урала. К 20-ти годам Иван Иванович – уже специалист горнозаводского дела, и его перевели на заводы Алтайского края. При Барнаульском медеплавильном заводе он получил должность гиттеншрейбера – механика-теоретика, в обязанность которого входило следить за работой плавильных печей и составлять ежедневные производственные отчеты. Для нужд завода Ползунов сконструировал и собрал вододействующую лесопильную установку. С нее и начиналась его конструкторско-изобретательская деятельность.

Ответственный и целеустремленный, не имея возможности получить образование по специальности, Ползунов был вынужден заниматься самообразованием. Постоянное чтение литературы по минералогии и металлургии дало свои результаты. Вскоре его назначили на руководящую должность на заводе. С того времени Ползунов стремился облегчить труд своих коллег и подчиненных. Но его дальнейшие оригинальные проекты не были претворены в жизнь и годами пылились в архивах.

Большое влияние на деятельность Ползунова оказала научная работа известного российского химика Ивана Андреевича Шлаттера «Обстоятельные наставления рудному делу», в которой были описаны модели английских и венгерских паровых машин. В то время, как в Европе уже была развита идея использования пара, в России, особенно в горнодобывающей области, наиболее разработанным являлось использование энергии падающей воды. Но конструкция, чье устройство основывалось на водяном колесе, не могла сравниться с мощностью пара. Благодаря своей природной склонности к изобретательству и совершенствованию Ползунов теоретически оценил различия водяного и парового двигателей. Им был разработан проект «огненной машины» – первой паровой машины в России. В отличие от зарубежных одноцилиндровых аналогов паровой двигатель Ивана Ползунова был оснащен двумя цилиндрами. Это был первый в истории двухцилиндровый двигатель с работой цилиндров на один общий вал.

Чертеж первой заводской машины

Проект отправили Екатерине II. Посмотрев заявление на изобретение, императрица отдала распоряжение наградить Ползунова деньгами и повышением в чине на две ступени. Благодаря ее поддержке, Иван Иванович Ползунов сконструировал новый паровой двигатель с огромной мощностью. Это дало возможность не применять водяные колеса в производственной деятельности заводов. Чтобы проделать такую работу, Ползунову приходилось постоянно находиться в состоянии сосредоточенности и напряжения, что сказалось на его здоровье. Всего за неделю до пробного запуска своего изобретения, 27 мая 1766 г. Иван Иванович умер от чахотки. Машину все-таки запустили, и она прослужила почти три месяца, за этот период принесла огромный финансовый доход. После поломки двигатель не стали ремонтировать, а еще через пару лет машина окончательно сломалась и была разобрана на запасные части. Имя изобретателя было позабыто на два столетия. Лишь в 1974 году о нем вспомнили, когда шотландец Джеймс Уатт сконструировал новый вариант двигателя. Изобретение Уатта получило широкое распространение, но все же первая паровая машина была создана талантливым изобретателем-самоучкой Иваном Ивановичем Ползуновым.

Памятник И.И. Ползунову в Барнауле, на заднем плане Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова.

Дорогие читатели, в библиотеках нашего города вы можете познакомиться с книгами о жизни и изобретениях И.И. Ползунова:

1. Виргинский, В.С. Иван Иванович Ползунов. 1729-1766. - Москва, 1989. - В библиотеках №№ 8, 12, 14, 15, 22.

2. Гумилевский, Л.И. Русские инженеры. - Москва, 1953. - В ЦБ им. А.С. Пушкина.

Французом Дезагюлье (John Theophilus Desaguliers , 1683–1744). Он конденсировал пар путем смешения вместо применявшегося поверхностного охлаждения рабочего сосуда.

Паровая машина Севери была беспоршневой и представляла собой камерный нагнетательно-всасывающий насос, который мог работать под давлением до трех атмосфер. Поршневая пароатмосферная машина Ньюкомена (Thomas Newcomen , 1663–1729) работала при давлении пара всего в одну атмосферу, что вкупе с её большими габаритами и малым числом циклов в минуту предопределило ограниченность её применения исключительно в качестве насоса. Но её поршневая конструция послужила отправной точкой для создания систем Уатта (James Watt , 1736–1819), — вначале простого действия (1774) и, затем, двойного (1784). Ну, а последняя явилась тем универсальным двигателем, что лег в основу промышленной революции.

Однако вернемся к хронике появления паровых машин в России. В 1738 году в книге академика Георга Вольфганга Крафта (1701–1754) «Краткое руководство к познанию простых и сложных машин» (написана на немецком; переведена Василием Евдокимовичем Адодуровым) появляется первое на русском языке описание насоса Севери, а в 1760 году в книге Ивана Андреевича Шлаттера (1708–68) «Обстоятельное наставление рудному делу…» - первое описание машины Ньюкомена (Thomas Newcomen , 1663–1729). Оно было взято либо из сочинений Лейпольда (Jacob Leupold , 1674–1727), либо Белидора (Bernard Forest de Bélidor , 1698–1761) и касалось машины, установленной в 1721–1724 годах британским мастером Поттером на рудниках около Кëнигсберга.

Именно это описание послужило теоретической основой Ивану Ивановичу Ползунову (1728–1766), который в 1763 году создал проект, а с января 1764 начал строить на барнаульских заводах воздуходувный насос в виде сдвоенной (двухцилиндровой) пароатмосферной машины непрерывного действия. Его установка работала с 7 августа по 10 ноября 1766 года, уже после смерти изобретателя. Её остановили из-за легкой поломки, которую не стали устранять, хотя за три месяца работы машина окупила себя почти в два раза.

Создание Ползуновым своей машины - безусловно, крупное событие в истории теплотехники, освященное ещё его личным подвигом и трагической судьбой. Однако в отечественной историографии этому изобретению придается значение, совершенно не сопоставимое с его ролью в общей истории паровых машин. Нельзя даже утверждать, что не было более ранних машин подобной конструкции. Для такого утверждения требуется изучение национальных историографий ВСЕХ стран, в которых в XVIII века строились паровые машины: от Англии и Германии до Испании и Швеции . Причем вопрос о приоритете неизбежно оказывается очень скользким: в одной только Франции с 1760-х годов можно зафиксировать как минимум двукратное независимое изобретение двухцилиндровой пароатмосферной машины непрерывного действия. Подобные идеи просто носились в воздухе. Но ещё более некорректным является превращение изобретения Ползунова в «открытие», о котором речь идти не может.

Чтобы убедиться в этом, достаточно доказать: вопреки укоренившемся в отечественной истории техники мнению, машина Ползунова не являлась универсальным двигателем (далее для краткости - УД). А для этого обратимся к тексту «Капитала» Маркса, где понятие УД появилось впервые:

Только с изобретением второй машины Уатта, так называемой паровой машины двойного действия, был найден первичный двигатель … который подвижен и сам является средством передвижения, … универсальный по своему техническому применению … Великий гений Уатта обнаруживается в том, что в патенте, который он получил в апреле 1784 г., его паровая машина представлена не как изобретение лишь для особых целей, но как универсальный двигатель крупной промышленности.

Из этого постоянно цитируемого пассажа ясно, что понятие «УД» Маркс применяет лишь к машине 1784 года. Чтобы создать УД, Уатту потребовалась серия изобретений, на которую в 1769–1784 были взяты четыре патента. Значение машины простого действия с её закрытым цилиндром и конденсатором - не универсальность (что ей иногда приписывают), а смена теплотехнического цикла - отказ от тупиковой ветви пароатмосферных двигателей Ньюкомена.

Парадокс: важнейшее понятие УД, от которого «пляшет» вся марксистская теория промышленной революции, так и не вышло на терминологический уровень, ибо отсутствует в словарной части всех изданий Большой советской энциклопедии . В угоду русскому приоритету термин «закрыли», ибо пока понятие остается с размытыми границами, на уровне «это все и так знают», подлог оказывается незамеченым, и остается по-прежнему таковым, хотя ещё в 1961 году С. В. Шухардин, ведущий советский теоретик истории техники, признавал, что принцип, на котором была основана машина Ползунова, «не давал возможности превратить её в универсальный двигатель».

УД - это двигатель, который в состоянии приводить в движение любой исполнительный механизм, а, значит, он должен иметь непрерывное действие, повторять движения с большой частотой, быть довольно компактным для установки на транспортном средстве и обладать экономичностью, достаточной для его внедрения; необходим передаточный механизм, превращающий возвратно-поступательное движение во вращательное. Машина Уатта 1784 года отвечала всем этим условиям; машина Ползунова - лишь одному (непрерывность действия). О тупиковости предложенной им системы говорит тот факт, что ни одна из известных попыток её внедрения не увенчалась успехом. Обратим внимание: братья Перье (Jacques Constantin Périer, 1742–1818; Auguste-Charles Périer) после безуспешных попыток внедрить машину такого типа впервые внедрили во Франции машины Уатта двойного действия. Для стационарных машин наиболее совершенную ньюкоменовскую систему с двумя цилиндрами предложили манчестерские изобретатели Шерраты (Sherrats) в 1794 году, причем это была не воздуходувка, а двигатель, который вращал станки. Но время пароатмосферных машин прошло уже безвозвратно.

Так что, машина Ползунова ни на что не оказала никакого влияния и не имела никаких последствий? Думаем, что не совсем так. По счастью она была замечена в Петербурге. Её ещё в процессе строительства в 1765 году видел и высоко оценил будущий академик Кирилл Густавович Лаксман (1737–1796), отметил её и президент Берг-коллегии Шлаттер. Вполне вероятно, что их мнения сыграли свою роль в поддержании того интереса к паровым машинам, который Петербургская Академия наук продолжала проявлять, хотя и не всегда последовательно - в частности, публикуя труды о них.

Но это был лишь один из путей проникновения сведений о паровой машине в Россию. Были и другие: знание привозили нанятые на русскую службу британские мастера и русские ученики, посылавшиеся в Англию.

Из первых назовем главного инженера Карронской металлургической компании (Carron Company) Адама Смита и его сотрудников, установивших в Кронштадте в 1774–1777 годах привезенную из Шотландии пароатмосферную машину для обслуживания сухих доков. Первым, кто стал изготавливать паровые машины в самой России, на Олонецких заводах, был Чарльз Гаскойн (Charles Gascoigne , 1738–1806). Построенные им пароатмосферные машины были установлены на Воицком руднике недалеко от Кеми (1791) и на устье Кронштадтского канала (1791–1792; устанавливал Александр Смит, сын Адама Смита). А в 1797–1799 годах на Петербургском монетном дворе монтируют уже паровую машину Уатта двойного действия, также изготовленную Гаскойном. И ещё одну на рубеже веков он выписывает из Англии для Александровской мануфактуры. В это же время паровые машины начинает производить на своем заводе ученик Гаскойна, Чарльз Берд, и первую из них (возможно, ещё созданную в Олонце) устанавливает на самих этих заводах между 1792 и 1800 годами.

Что касается русских учеников-механиков, то с 1777 по 1799 год в Англию их было послано не менее полутора десятков человек. В одном только Сохо (Soho Foundry in Smethwick) у Болтона (Matthew Boulton , 1728–1809) и в одном только 1796 году побывало, по некоторым сведениям, шестеро русских, но их имена остались неизвестны. Известно только, что все они были так или иначе связаны с паровыми машинами: в одних случаях их изучение было главной целью путешествия, в других - паровые машины с неизбежностью оказывались в поле их зрения.

Особого внимания достойны путешествия Льва Сабакина: первый раз он побывал в Англии в 1784–1786 годах, а во второй - в 1797–1799 -м, с сыном и учениками. В первый раз он был послан в Англию самой императрицей для усовершенствования по механической части и пользовался широкой поддержкой российсого посольства. Изучил английский, обучался в Эдинбурге. Быстро оценил приоритеты, обратив основное внимание на паровые машины, и уже через год по приезде построил из меди действующую модель водоподьемной пароатмосферной машины, получившую одобрение британских механиков. Её чертеж был представлен королю Георгу III, а экземпляр в декабре 1785-го отправлен диппочтой в Петербург . Судьбы ни этих чертежей, ни модели неизвестны.

Сабакин вернулся в Россию в сентябре 1786 года и тут же представил Екатерине II рукопись перевода книги Джеймса Фергюсона (James Ferguson, 1710–1776) «Lectures on Select Subjects in Mechanics, Hydrostatics, Pneumatics and Optics». Уже в 1787 году книга вышла в свет, а её переводчик получил пост Тверского губернского механика. В том же году книгу переиздали с дополнением в 50 страниц, в 1788 году оно было опубликовано в Москве отдельной брошюрой. Это - «Лекция о огненных машинах» самого Сабакина.

«Описание новой огненной машины», занимающее последние пятнадцать страниц «Лекции», представляет собой уникальное, по всей вероятности первое, опубликованное в открытой печати, описание машины двойного действия Уатта. Сабакин совершенно верно оценил универсальные возможности нового двигателя и описал Альбион-Миллс (Albion Mills), - мельницу, которую по проекту Болтона и Уатта строил в Лондоне Джон Ренни (John Rennie , 1761–1821), - предприятие, обогнавшее свой век на несколько десятилетий. Для осмотра эти машины были закрыты, но кое-что Сабакину удалось узнать в Бирмингеме у Болтона и Уатта, где его принимали по рекомендации посла. Там он видел действующую фабрику, но внутреннее устройство машины для обозрения также было недоступно.

В своей «Лекции» Сабакин приводит скорее принципиальную схему, чем действительный чертеж реальной машины. Очевидно, Сабакину так и не удалось детально изучить её внутреннее устройство, хотя основной принцип он понял и дал его ясное графическое изображение. Тем не менее, с конструктивной точки зрения, в схеме Сабакина отсутствуют некоторые существенные детали: жесткая передача от поршневого штока к балансиру осуществляется без параллелограмма Уатта; отсутствует воздушный насос; изображены краны с отбойными молотками - обычная принадлежность доуаттовских машин. Но и эти дефекты чертежа имеют некоторый историко-технический интерес. Вероятнее всего Сабакин изобразил все, что знал, и все, что смог сам додумать.

Таким образом, на протяжении 1787–1788 годов в России дважды - в Петербурге и в Москве - публикуется принципиальная схема и достаточно полное описание паровой машины двойного действия. Права Уатта и Болтона на территории империи не защищены никакими патентами. Казалось бы, бери и делай, производи и усовершенствуй! Но - нет, страна в начале 1790-х годах продолжает строить пароатмосферные машины. Возникает ощущение, что информация Сабакина просто не была услышана. Удивительно, что то же самое произошло в Испании, где никого не заинтересовала созданная в конце XVIII века Августином Бетанкуром (Agustín de Betancourt y Molina, 1758–1824) действующая модель паровой машины двойного действия. И какой разительный контраст с Францией, где доклада того же Бетанкура в Парижской академии наук в 1789 году оказалось достаточно для начала появления паровых машин двойного действия на континенте!

В целом же, если попытаться оценить результаты учебных путешествий «за паровыми машинами», то придется отметить довольно типичный сценарий: информация в Англии добывается и в Россию переносится быстро. Но все попытки её адаптации и внедрения кончаются полным провалом, - этот сценарий оказывается типичным не только для России, но, в случае паровой машины, и вообще для всех периферийных европейских стран.

Новости партнёров

В истории существует немало примеров, когда в течение длительного времени оспаривается по какому-либо вопросу пальма первенства между учеными, инженерами, коллективами, научными школами и даже государствами. Между тем в ряде случаев сам факт возникновения полемики не имеет объективной причины и является не чем иным, как историко-научным или историко-техническим недоразумением, поскольку при детальном анализе выясняется, что речь идет, строго говоря, о различных предметах и содержании. Именно так обстоит дело с приоритетом И.И. Ползунова и Дж. Уатта в изобретении универсального теплового двигателя. Для правильного понимания и разрешения данной проблемы необходимо исходить из реальных обстоятельств и конкретных исторических условий, в которых работали русский и английский изобретатели. Рассмотрим историю создания универсального парового двигателя.

И.И. Ползунов работал на металлургических и горнозаводских предприятиях Сибири и Урала, главными производственными установками на них были молоты, станы и воздуходувные мехи. Важнейшей технологической задачей являлось обеспечение непрерывного возвратно-качательного движения нескольких агрегатов, приводимых в действие одним двигателем. В созданной русским изобретателем паровой машине эти проблемы нашли свое решение. Двигатель И.И. Ползунова приводил в действие установки, непрерывно потреблявшие энергию. Он позволял выбирать направление движения орудия, варьировать размах и усилие за счет подбора передающих шкивов; в нем впервые был осуществлен групповой привод. Главная технологическая задача получения возвратно-качательного движения была решена путем суммирования работы двух цилиндров на общий вал. Широкие возможности установки решали производственные проблемы металлургической и горно-заводской промышленности Урала и Сибири. Таким образом, двигатель И.И. Ползунова, несомненно, был универсальным, но универсальность эта имела территориально-отраслевой характер и конкретные временные координаты.

В отличие от И.И. Ползунова, английский изобретатель Дж. Уатт был связан с текстильной промышленностью. Пришедшие на смену ручному мануфактурному производству прядильные и ткацкие станки нуждались в двигателе, который бы отдавал им работу в форме однонаправленного, непрерывного и равномерного вращательного движения. Эти проблемы были решены Дж. Уаттом в построенной им паровой машине. Ее основные конструктивно-технологические решения были продиктованы необходимостью получения вращательного движения.

Таким образом, проблема универсальности парового двигателя возникла и была решена в двух качественно различных промышленных условиях: при получении возвратно-качательного движения для молотов и воздуходувных мехов и равномерного вращения для прядильных и ткацких станков. В первом случае авторство принадлежит И.И. Ползунову, во втором — Дж. Уатту. Регионально-отраслевой характер универсальности установки И.И. Ползунова получил логическую завершенность в разработанной и построенной Дж. Уаттом паровой машине.

Горнозаводское дело и универсальный двигатель

«Сложением огненной машины водяное руководство пресечь… чтобы она была в состоянии по воле нашей, что будет потребно, исправлять», - так в 1763 г. писал И.И. Ползунов в пояснительном тексте к разработанному им проекту теплового двигателя. Русский самородок-изобретатель из далекого Барнаула надеялся с помощью паровой машины осуществить в масштабах всего горнорудного производства России коренную техническую реконструкцию и тем самым «…славы Отечеству достигнуть и… всенародную пользу в обычай ввести, облегчая труд по нас грядущим».

Приведенные цитаты указывают на две важнейшие связанные между собой черты личности Ползунова - высокую гражданскую ответственность, заботу «о приращении пользы в Отечестве» и вытекающее отсюда стремление с помощью изобретательства и конструирования поднять на новую ступень основные технологические процессы в горно-металлургическом производстве. В чем же научные и инженерные заслуги русского умельца, поставившие его имя в ряд наиболее известных и чтимых имен в отечественной истории? Для ответа необходимо обратиться к положению дел в горнорудном производстве, сложившемуся в середине XVIII в.

Традиционное для России горнозаводское дело в первой половине XVIII столетия достигло очень высокой степени развития. Центром горнорудного производства стал Урал, где протекали детство и юность И.И. Ползунова. Поступив на обучение к надзирателю Екатерининского завода, он смог всесторонне познакомиться с технологическими процессами и производственным оборудованием. Энергетическую базу завода составляли 50 водяных колес, работа которых обеспечивалась воздвигнутой через реку Исеть плотиной. Главными рабочими установками были воздуходувные мехи. Помимо мехов, в цехах размещались различные молоты и станы. Важнейшей производственной задачей являлось обеспечение, во-первых, непрерывного и, во-вторых, возвратно-качательного движения агрегатов. Кроме того, характер технологических процессов требовал приведения в действие ряда агрегатов от одного двигателя. Однако главная проблема заключалась в другом.

Гидроэнергетика XVIII в. обладала одним серьезным недостатком: она прикрепляла завод к определенному географическому месту. Это место должно было иметь водный источник с достаточным расходом воды и рельеф местности, допускающий строительство плотины. Кроме того, производство нуждалось в топливе и сырье, которым являлась руда. Поскольку наличие в одном пункте всех факторов было явлением редким, то развитие производства определялось одним, но необходимым условием: наличием гидроэнергетического источника.

Как правило, или руда, или топливо, а зачастую и то и другое доставлялись к заводу низкоэффективным гужевым транспортом. По мере развития производства росли расходы на добычу и перевозку топлива и сырья. Так возникали факторы, сдерживающие промышленное развитие, и как следствие этого формировалась объективная потребность в качественно новом источнике энергии, который не зависел бы от местных условий и мог быть использован везде, в том числе на угольных и рудных шахтах.

Ползунов понимал, что создание универсального по техническому применению, не зависящего от места работы двигателя - дело завтрашнего дня. И тем не менее, осознавая исключительность проблемы, он погружался в нее все глубже и глубже. Объясняется это двумя моментами. Во-первых, в качестве эквивалента водяного колеса Ползунову виделся универсальный по техническому применению тепловой двигатель (его предшественники, как правило, решали вопрос универсальности с помощью водяного колеса). Во-вторых, поскольку горно-металлургические предприятия в основном являлись государственной собственностью, Ползунов рассчитывал на замену в масштабах страны водяного колеса паровыми двигателями, что вело к экономии государственных расходов. Другими словами, он впервые поставил задачу об универсальном двигателе - средстве всеобщего перехода от гидроэнергетики к теплотехнике – как проблему государственного значения и масштаба.

Паровая машина Ползунова

В апреле 1763 г. И.И. Ползунов подал начальнику Колывано-Воскресенских заводов А.И. Порошину докладную записку и приложенный к ней проект огнедействующей машины. При разработке проекта он учитывал опыт зарубежных изобретателей. Ими для привода воздуходувных мехов (перед Ползуновым стояла та же задача) была разработана парогидравлическая установка, объединяющая паровой водоподъемник прерывного действия и водяное колесо, передававшее потребителю работу непрерывно. Работа через кривошипно-шатунный механизм и балансир передавалась с помощью тяг «сухим валам», а от них воздуходувным мехам.

Возникает вопрос: нужно ли было непрерывное вращение колеса? Нет, не нужно, поскольку непосредственно от вала колеса вращательное движение кривошипно-шатунным механизмом преобразовывалось в возвратно-качательное движение балансира. Следовательно, перед Ползуновым встала задача создания двигателя, обеспечивающего непрерывное качательное движение вала. Задача была решена суммированной работой двух цилиндров на общий вал.

По проекту Ползунова поршень под действием атмосферного давления отдавал механическую работу валу и одновременно поднимал другой поршень. При опускании второго поршня происходило обратное распределение работы. Вал, получавший работу непрерывно от двух цилиндров и совершавший качательные движения, через систему приводов передавал работу воздуходувным мехам. Отказ Ползунова от колеса значительно упростил конструкцию двигателя и более чем вдвое увеличил его экономичность.

Рецензентом проекта Ползунова выступил президент Берг-коллегии И.А. Шлаттер. В «Рассуждении о проектованной шихтмейстером Ползуновым огнем действующей машины» патриарх российского монетного дела и горнодобывающей науки отмечал, что «…сия машина уже изобретена с начала сего века господином Савернем и что… он шихтмейстер так похвалы достойно хитростию оную машину сумел переделать и изобразить, что сей ево вымысел за новое изобретение почесть должно».

Таким образом, в целом высоко оценив проект, И.А. Шлаттер предложил, однако, осуществить комбинированный вариант: паровыми насосами поднимать воду и по желобам направлять ее на водяные колеса, которые через приводные механизмы передавали бы движение воздуходувным мехам. Позицию маститого ученого вполне можно объяснить. С одной стороны - авторитет европейской науки и инженерной мысли, а с другой - дерзновенный проект изобретателя-одиночки из глухой Сибири. Ползунов не принял рекомендаций Шлаттера и разработал второй проект, несколько отличавшийся конструктивно и предусматривающий увеличение размеров и мощности машины.

При подготовке проектов Ползунов уделял исключительное внимание их научно-техническому обоснованию. «Действие огненных машин, - отмечал он, - должно более примечаниями и опытом, нежели в тягостях механическими, а в фигурах геометрическими доводами утверждать и доказывать… потому как теория, а особливо в воздушных и огненных делах, бывает много слабее практики, потому как сила воздушного знания поныне не далеко найдена и притом еще будучи великой тьмой закрыта».

Понимание Ползуновым важности теоретического знания в вопросе строительства паровой машины является отражением его исключительной тяги к образованию и науке. «А желаю же по силе тем наукам обучатца, – писал в 1750 г. Ползунов,– дабы я, за полагаемыми на меня другими должностями, в знании оных наук против своей братии не мог понесть обиды».

Хотя Ползунов и происходил из простого люда (он родился в 1728 г. в семье солдата), он тем не менее с раннего детства был приставлен к обучению. Сначала он закончил словесную школу, а затем по результатам успеваемости был переведен в арифметическую. В дальнейшем он прошел хорошее производственное обучение на заводах, рудниках и приисках.

Но главным источником знаний в юношеском и зрелом возрасте было самообразование. Он проштудировал опубликованные к тому времени труды Белидора, Леупольда, Тривальда, Шлаттера, содержавшие сведения о различных паровых установках. Соединение хорошей теоретической подготовленности и большого производственного опыта предопределило успешный исход не только разработки, но и реализации проекта.

Строительство паровой машины началось весной 1764 г., а уже в декабре 1765 г. установка успешно прошла пробные испытания. Летом 1766 г. после ряда доводок машина была введена в эксплуатацию. Ползунову, однако, не суждено было увидеть любимое детище в работе. От чрезмерного перенапряжения, усталости и упадка сил он заболел скоротечной чахоткой и, как писал лекарь Я. Кизинг,
«…сего мая 16-го числа пополудни в 6-м часу… волею Божьей умре». Машина работала более месяца, а точнее, 43 дня, после чего в котле начали проявляться неисправности, из-за которых она была остановлена. В дальнейшем установка уже никогда не подвергалась ремонту и переделке и не вводилась в эксплуатацию.

Двигатель Ползунова приводил в действие машины, непрерывно потреблявшие энергию. Следовательно, была решена основная проблема непрерывной отдачи работы двигателем. Машина позволяла выбирать направление движения орудия, варьировать размах и усилие за счет подбора диаметров передающих шкивов. Широкие возможности установки полностью решали производственные проблемы уральской и сибирской промышленности. Таким образом, двигатель Ползунова, несомненно, был универсальным, но универсальность эта имела территориально-государственную специфику. Нельзя говорить об универсальности установки, рассматривая, к примеру, проблему привода ткацких машин с вращательным движением. В рамках этой проблемы понятие универсальности было позже расширено Д. Уаттом.

Верный служитель русского престола

За короткую и нелегкую жизнь Ползунов сделал немало. И по службе достиг почета и признания, и в создании паровой машины довел все до логического завершения. Конечно, этому в немалой степени способствовали природная одаренность и исключительное прилежание к труду и получению знаний. Но успеху Ползунова способствовали также доброжелательность и участие всех, с кем ему приходилось сталкиваться по роду службы и изобретательства.

Заинтересованность в создании паровой установки проявили все - от служилых людей канцелярии Колывано-Воскресенских заводов до императрицы Екатерины II. Внимание Ее Величества к детищу Ползунова способствовало той благосклонности и конкретной помощи, которые оказывались сибирскому самородку со стороны Кабинета, Берг-коллегии и Академии наук.

На основании положительного заключения И.А. Шлаттера по проекту «огнедействующей машины» и личного участия в решении вопроса Екатерины II в ноябре 1763 г. Кабинет издал указ о произведении Ползунова в «механикусы с чином и жалованьем инженерного капитана-порутчика». Наиболее ценной частью указа была рекомендация «…буде он при заводах необходимо не надобен, то прислать ево сюда (т.е в Петербург. - В.Г. ), дабы он для приобретения себе большого в механике искусства здесь при Академии Наук года два или три к оной с вящим наставлениям прилежать и сродне ево к тому дарования и способности с лучшими успехами впредь для пользы заводской употребить». Высоко ценя Ползунова, канцелярия Колывано-Воскресенского горного округа сделала все возможное, чтобы не отпускать изобретателя и реализовать предложенный им проект.

Одной из причин такой активной поддержки сибирского умельца было «радение о безбрежном благе Отечества и процветании люда российского православного». Так, в служебном рапорте-обосновании, отправленном начальником канцелярии в Петербург на высочайшее имя, говорилось, что паровая машина «…при многих в России заводах, фабриках и мануфактурах руководить может с немалою пользою и можно избегнуть против нынешнего знатных расходов, а именно строения через великую сумму на реках плотин и хранения их от прорыву и других немалых опасностей».

Но не только забота о государственном благе господствовала в умах и сердцах тех, кто содействовал постройке установки. Были и материальные соображения. И определяли они, в первую очередь, действия не кого иного, как… первого лица Российской империи - вседержавной, августейшей, блистательной Фелицы. Дело заключалось в следующем.

История Колывано-Воскресен ских заводов восходит к 1727 г., когда Акинфий Демидов открыл первое на Алтае Колывановское производство. Спустя тринадцать лет началось строительство Барнаульского завода. Интенсивное промышленное развитие объяснялось наличием на территориях заводов богатых месторождений серебряных руд. Проведав про рудные залежи, управляющий казенными уральскими заводами, известный государственный деятель и историк В.В. Татищев, отписал все демидовские производства в пользу казны. Но минуло десять лет, и последовал высочайший указ о передаче, теперь уже навсегда, Колыванских заводов в личную собственность императорского двора с предписанием «сколько возможно больше руды серебряной доставать».

Екатерина II, взойдя в 1762 г. на российский престол, стала единоличной владелицей заводов. И пробыв всего год на троне, она, несомненно, испытывала большую нужду в пополнении средств золотом и серебром. Здесь и кроется причина активной поддержки ею в 1763 г. Ползунова. Ей нужны были талантливые, деятельные и, главное, преданные люди и по России в целом, и в ее сибирской горнозаводской вотчине. Императрица оказала высочайшую милость сибирскому умельцу, получив тем самым в его лице верного служителя престола.

Говоря о гражданской ответственности Ползунова и его преданности Отечеству, уместно привести один пример. Зимой 1760 г. Ползунов на красноярской пристани руководил сплавом добываемой в округе руды. О том, что там произошло, лучше всего рассказал он сам: «Казенный дом… неведомо отчего, изнутри, во время глубокого сна загорелся. А как уже черная изба с сеньми изнутри пламенем обнялись и в горнице… огонь появился, тогда, от сна пробудясь, с торопостию ухватя государственные дела и книги в окно с ними выскочил… так-то государственная казна купно с делами остались без всякого повреждения и траты… собственное мое все потратил».

Ползунов и Уатт

Невольно напрашивается сравнение с образом действий английских создателей паровых двигателей, вообще социально-производственной обстановкой, существовавшей в то время на островах туманного Альбиона. Исключительная секретность, патентомания, подозрительность друг в отношении друга, просто заимствование идей, а иногда и прямое их воровство, судебные тяжбы. Каким вопиющим контрастом по сравнению с этой атмосферой стяжательства и наживы предстает подвижничество сибирского умельца, в прямом и переносном смысле сидевшего на баснословных запасах серебра. Ползунов содержал семью (мать, жена, двое малых детей), его годовое жалованье составляло всего лишь 84 рубля, и при этом он заботился исключительно о том, как «вельми знатным радением славы Отечеству достигнуть», не роптал - работал, работал, работал, в работе и сгорел, не дотянув до сорока лет. Вот она - русская натура!

Проводя параллель с Англией, сравним условия, в которых трудились Ползунов и Уатт - создатель универсальной паровой машины. А условия эти были разные - у Ползунова во много раз тяжелее. И самая большая трудность заключалась в отсутствии столь необходимой любому конструктору научно-инженерной среды. Условия изобретательской деятельности, исследовательская атмосфера, само окружение в университете Глазго, где трудился Уатт, и на Колывано-Воскресенских заводах были абсолютно разными. В Барнауле не было профессуры, окружавшей удачливого, обладавшего коммерческой жилкой английского изобретателя; единственным источником знаний для Ползунова были научные сочинения; лишь раз сибирскому самородку представилась возможность посетить Петербургскую академию наук, но и ею воспользоваться не удалось.

И все же Ползунов намного раньше Уатта создал паровую машину. Не его вина, что столь важное дело не получило развития: просто его феномен является классическим примером опережения времени и событий. В России еще не назрела промышленно-техническая ситуация, которая предопределила бы необходимость перехода к новой энергетической базе производства. Гидроэнергетика водяного колеса еще обеспечивала устойчивое функционирование и расширение горно-металлургических предприятий. Ползунов же прозорливо заглянул в будущее и решил важнейшую научно-производственную проблему завтрашнего дня.

Российский изобретатель снискал себе славу уже тем, что разработал грамотный и выверенный проект. Ползунова можно поставить в один ряд с другими русскими учеными и изобретателями, прославившими себя плодотворными идеями, не реализованными, однако, при жизни их авторов. Среди них: идеи межпланетной ракеты К.Э. Циолковского, четырехтактного двигателя Бо де Роша, одноарочного моста И.П. Кулибина, ракетного корабля Н.И. Кибальчича, аэростата Д.И. Менделеева. Факт практического воплощения проекта лишь приумножает значение изобретения И.И. Ползунова.

Россия всегда привлекала зарубежных исследователей. Одним из них был Э. Лаксман, который исследовал недра, флору и фауну страны, сделал ряд важных открытий. В результате в 1770 г. он был удостоен звания академика Петербургской академии наук. В ходе научных изысканий Лаксман посетил Барнаул, где познакомился с Ползуновым и внимательно изучил строившуюся паровую установку. О своих впечатлениях он в письме от 11.02.1765 г. писал: «С кем я наибольше имею знакомство, есть горный механик Иван Ползунов, муж, делающий честь своему Отечеству. Он строит теперь огненную машину… сия будет приводить в действие меха или цилиндры в плавильнях, посредством огня: какая же от того последует выгода! Со временем в России… можно будет строить заводы на высоких горах и в самых даже шахтах…»

Вслед за Лаксманом сообщения о Ползунове и его изобретении были помещены в книгах академиков Палласа (1773 г.), Фалька (1785 г.) и Германа (1797 г.), опубликованных в Петербурге на немецком языке. Известность Ползунова росла и ширилась, а имя мужа, «делающего честь своему Отечеству», навсегда вошло в историю производительных сил России.

Центробанк объявил голосование за символы России, которые будут изображены на новых банкнотах достоинством 200 и 2000 рублей. «Сибирская медиагруппа» (СМГ) предложила читателям, зрителям и слушателям своих СМИ голосовать за памятник Ползунову в Барнауле. В результате символ набрал необходимые 5000 голосов и Барнаул прошел во второй этап голосования.

Выбор не случаен. 250 лет назад, в 1766 году Иван Иванович Ползунов создал в Барнауле первую в России паровую машину и превзошел современных ему английских теплотехников, сделав двигатель двухцилиндровым. Именем Ползунова названы улицы во многих городах России, имя изобретателя вошло в энциклопедии, и известнее барнаульца просто нет.

1. Иван Ползунов родился в Екатеринбурге в первой половине 1729 года в семье рекрута.

2. Будущий изобретатель окончил начальную школу и чертежную (рисовальную) школу.

3. В 1747 году в возрасте 17 лет Иван Ползунов был направлен на Барнаульский завод плавильным писарем. В город он прибыл 3 февраля 1747 года. В его обязанности входило записывать, что загрузили в печь, и что вышло в результате плавки.

4. 4 апреля 1752 года Полузнов запросил разрешение построить дом в поселке Барнаульского завода по Иркутской улице (сегодня ул. Пушкина) и отпустить для этого лес. Дом не сохранился, известно только, что он находился по современному адресу ул. Пушкина, 78.

5. В январе 1758 года унтер-офицера Ползунова отправили в Санкт-Петербург с обозом серебра. Обоз, состоящий из 21 подводы, выехал из Барнаула 1 января. В Санкт-Петербург караван прибыл 6 марта. Серебро Ползунов сдал начальнику Монетного двора Ивану Шлаттеру.

6. Возвращаясь в Барнаул летом 1758 года, Ползунов вступил в Москве в гражданский брак с 22-летней вдовой солдата Псковского пехотного полка Пелагеей Ивановной Поваляевой. Пелагея родила ему двоих детей, но они умерли в младенчестве.

7. Задолго до поездки в Санкт-Петербург Ползунов просил, чтобы ему разрешили учиться горному и пробирному делу. Весной 1753 года он писал в поданном начальству прошении: «к тому же и молодость моих лет без науки втуне пропадет». Хотел пройти все стадии производства на Барнаульском заводе. Но эта просьба осталась без удовлетворения.

8. В феврале 1759 года Ползунову был присвоен офицерский чин шихтмейстера, что давало больше свободы и возможностей в освоении горного дела. Изменились и внешние обстоятельства: в ноябре 1761 года Канцелярия Колывано-Воскресенского горного начальства обязала офицеров изучать книги по горному делу.

9. В апреле 1763 года Ползунов подал докладную записку в Канцелярию Колывано-Воскресенского горного начальства, в которой описывал первый проект своей паровой машины. Чертежи ее сохранились в краевом архиве.

10. Чертежи и доклад попали Ивану Шлаттеру. Ознакомившись с материалами, он признал машину Ползунова изобретением, хотя отметил, что машина построена на манер английской. Шлаттер решил, что нужно наградить Ползунова чином механикуса (капитана) и строить машину. Это решение пришло в Барнаул в начале 1764 года.

11. В январе 1764 года Канцелярия приняла решение о строительстве машины. Для строительства использовали на время закрытое здание стекольного завода (на современной улице Мамонтова, сейчас рядом с этим местом находится Барнаульский дрожжевой завод). Детали для машины - котел, цилиндры - изготавливали на Барнаульском сереброплавильном заводе и поднимали вверх по Барнаулке на плотах. Диаметр цилиндров был 81 см, ход поршня - 2 м 56 см, объем котла - 7 тонн воды.

12. 16 декабря 1765 года Ползунов в рапорте сообщил, что машина построена. В присутствии начальства она была опробована на подъеме бревен. Испытания оказались успешными.

13. После испытаний было принято решение установить на машине мехи и построить временные плавильные печи.

14. 18 апреля 1766 года у Ползунова началась скоротечная чахотка, харканье кровью. Врач Кизинг писал, что обострилась прежняя болезнь, но никаких документов, подтверждающих то, что у Ползунова раньше была чахотка, нет.

15. 16 мая 1766 года в 6 часов вечера Ползунов умер (смерть была зафиксирована в рапорте Кизинга), не дожив неделю до пуска машины. Ползунова похоронили на единственном тогда барнаульском кладбище рядом с Петропавловской церковью на нынешней площади Свободы.

17. 7 августа машина была пущена в регулярную эксплуатацию. Современники отмечали, что благодаря очень сильному дутью плавка шла хорошо.

18. 10 ноября 1766 года прогорели кирпичные своды печей, и из-за этого потек медный котел, вода залила огонь, машина остановилась. Восстанавливать ее не стали.

19. Никаких изображений Ползунова, портретов не осталось - художников в Барнауле в то время не было. Поэтому сейчас мы можем видеть совершенно разные образы изобретателя: на площади Свободы - один, у технического университета - другой.

Есть несколько причин того, почему после смерти Ползунова его машина работала очень недолго. Во-первых, не было самого изобретателя и некому было ее «курировать». Во-вторых, машина получилась громоздкой. В-третьих, она была неэкономичной. Говорят: она принесла прибыль 11 тысяч рублей. Но это при плавке серебра. А если бы плавили чугун, прибыль была бы гораздо ниже. Но самое главное в том, что феодальной экономике эта машина была не нужна. Водоналивные колеса, которые требовали только небольшого ремонта, и дешевая рабочая сила позволяли получать серебро и по старой технологии.

Значимость изобретения Ивана Ползунова очень велика. У нас часто упрощают историю и говорят: «Ползунов - первый в мире изобретатель парового двигателя». На это любой англичанин скажет, что у них в то время уже в каждом руднике стояла пароатмосферная машина. Но Ползунов превзошел современных ему английских теплотехников и уж точно первым в России сделал паровую машину. Причем он создал не просто машину, а именно производство, независимое от наличия водоема.

Фото Олега Укладова.

Имя Ивана Ивановича Ползунова, впервые в России построившего паровую «огненную» машину, на долгое время было почти забыто. О Ползунове знал лишь узкий круг людей, преимущественно тех, кто соприкасался с вопросами алтайского горного производства. Только в 1842 г. в «Горный словарь» Г. И. Спасского впервые было включено имя Ползунова, наряду с именами Севери, Ньюкомена, Уатта и других творцов паровых машин. Чтобы оценить новаторство Ползунова, необходимо рассказать, каков был уровень развития теплотехники к началу 60-х годов XVIII в.

Создать поршневую паровую машину впервые (в 1690 г.) предложил французский изобретатель Дени Папен, который на протяжении ряда лет поддерживал переписку со знаменитым Лейбницем. Однако у Папена паровой котёл, цилиндр и конденсатор не были отделены друг от друга (вода и кипятилась и охлаждалась в рабочем цилиндре). Папен предполагал, что новый двигатель может быть применён не только «к подъёму воды или руды из шахт», но и «для продвижения судов против ветра». Впрочем, ни это, ни последующие проекты и модели Папена практического применения не получили. В 1698 г. английский инженер Томас Севери построил первую работавшую паровую машину - «огневой насос».

Но машина Севери имела узкое назначение - откачку воды из подъёмных выработок, хотя теоретически Севери допускал возможность применения «огнедействующей» машины и для других нужд. В машине Севери ни поршня, ни цилиндра не было. Машина такого типа и была первой паровой машиной, появившейся в России. В 1717-1718 гг. выписал из Англии машину системы Севери.

Этот «огневой насос», сферический котёл которого вмещал 5-6 бочек воды, употреблялся для пуска фонтанов в Летнем саду. В 1711-1712 гг. английский изобретатель кузнечный мастер Томас Ньюкомен построил совместно с Джоном Колли (или Кейли) первую паровую (пароатмосферную) машину поршневого типа. Двигатель Ньюкомена предназначался вначале также лишь для откачки воды. Безусловно, Иван Ползунов читал книгу И. А. Шлаттера, вышедшую в 1760 г. «Обстоятельное наставление рудному делу», в которой имеется описание и изображение пароатмосферной машины Ньюкомена.

Но Ползунов не мог встретить на страницах книги предложения создать «огненную машину непрерывного действия» для замены водяных двигателей в горнозаводском деле. Родился Иван Ползунов в Екатеринбурге, в первой половине 1729 г. Его отец, Иван Алексеевич Ползунов, выходец из крестьянской семьи, был в 1723 г. взят в солдаты. Мать будущего изобретателя звали Дарьей Абрамовной. Семья Ползуновых жила в деревянном домике в западной части города, именовавшейся Торговой стороной. Маленького солдатского жалованья отца (годовой оклад «за вычетом мундира» - 8 рублей 44 с половиной копейки) едва хватало на пропитание. Родители не хотели, чтобы их сын, так же как они, оставался неграмотным, и решили отдать его в школу. Кстати, это стало небольшим подспорьем для семьи - ученику полагалось платить «жалованье».Учителями в школах по уставу назначались младшие горные офицеры - шихтмейстеры. (В русском горном деле была принята номенклатура названий, заимствованная из немецкого языка.

Слово «шихтмейстер» от «schicht» - смена и «meister» - мастер. Так называлась должность младших горных 13-го и 14-го классов, что соответствовало военным чинам прапорщика и подпоручика). Занятия в екатеринбургской школе были продолжительными: летом в день по 12 часов, осенью и весной - по 9, зимой - по 7 часов. В воскресенье и по праздникам занятия не велись, но школьники были обязаны (и учителя за это строго отвечали) посещать церковные службы «без нетов» и по очереди в церкви читать «на вечерне, утрене и обедне и притом обучатца пения согласно». Поступив в словесную школу в 1736 г., Ползунов закончил её в 1738 г. и перешёл в арифметическую. Там он учился под руководством Фёдора Ивановича Санникова, шихтмейстера Екатеринбургского завода, специалиста по черчению и рисованию. В 1742 г. Ползунов был отозван из школы и переведён в «механические ученики» к механику Никите Бахореву - крупному специалисту горно-металлургического производства, который получил образование в Петербурге, изучал машинное дело в Швеции и был прислан для усовершенствования «в больших машинах» на Урал в 1729 г. Обязанности 14-летнего Ползунова были разнообразны. Он вместе с другими учениками должен был во всём помогать Никите Бахореву и его «подмастерью». А в обязанности механикуса, или машиниста, входил широкий круг заводских и рудничных дел.

Механик должен был руководить постройкой доменных, кирпичных и иных заводских цехов, водоподъёмных и грузоподъёмных машин на рудниках, лесопильных и иных мельниц, жилых и заводских помещений и т. д. Работая с 1742 по 1747 г. в качестве «механического ученика» под руководством Бахорева, Ползунов мог ознакомиться с наиболее передовыми образцами мануфактурной техники этой отрасли. В 1747 г. начальник Колывано-Воскресенских заводов на Алтае генерал-майор А. В. Беэр с ведения Кабинета её величества затребовал на Алтай лучших специалистов с Урала и из других промышленных районов страны, и Ползунов в начале 1748 г. был переведён на Алтай. Родители Ползунова остались в Екатеринбурге. Мать позднее приехала к сыну в Барнаул, а с отцом, который был направлен в петербургскую шлифовальную мастерскую для «обтёски мрамора и колотья каменьев», Ползунов вообще больше не увиделся. Отец Ползунова умер в Петербурге в 1763 г. В 1748 г. Иван Ползунов «из екатеринбургских механических учеников» был официально утверждён в должности гитеншрейбера. В его обязанности входило составление различных записей и отчётов о ходе заводского производства. Оклад ему был установлен 24 рубля в год. В 1750 г. Ползунова произвели в чин младшего унтер-шихтмейстера. В ноябре 1753 г. он был переведён из Колывано-Воскресенской заводской конторы на Змеевский рудник «для обучения горному делу». На Змеевском руднике началась конструкторская работа Ползунова. Он находился «полгода при строении пильной мельницы, и оная мельница совершенно построена», - так было написано в рапорте от 16 ноября 1754 г. Речь идёт о строительстве вододействующей лесо- пилки.

Посредством сложного передаточного механизма водяное колесо приводило в движение пильные рамы, а так же подъём и подачу брёвен. В самом конце 1757 г. начальство приняло решение отправить капитана Ширмана и унтер- шихтмейстера Ползунова с караваном драгоценных металлов в Петербург. Для Ползунова эта командировка имела особое значение. Ему и Ширману поручили передать в Кабинет её величества отчёт о работе рудников и заводов с приложением чертежей, а также донесение Канцелярии по вопросу о производстве Ползунова в шихтмейстеры. Ширман, Ползунов и сопровождающие их конвойные - 11 солдат с капралом - везли в Петербург весьма ценный груз: 3,6 тонны бликового серебра и 24 килограмма золота.

Обоз выехал из Барнаула 1 января 1758 г. и почти без остановок двигался по зимнему пути в Каинский острог и Томск, а дальше на запад через Тобольск, Пермь и Вятку, на юг до Нижнего Новгорода, затем снова к западу - в Москву, а оттуда в Петербург. 5000 км обоз преодолел более чем за два месяца. О пребывании Ползунова в столице с февраля по июнь 1758 г. нет никаких документальных данных. Бесспорно, однако, что любознательному алтайскому мастеру было что посмотреть и изучать в столице. После сдачи драгоценных металлов Ширман с десятью солдатами выехал обратно на Алтай. Ползунов же задержался в Петербурге «для исходатайства по силе данной ему инструкции… денег и для покупки порученных ему припасов».

Для охраны при нём остался один солдат и капрал. В середине июня Ползунов отправился на Алтай. На обратном пути произошло событие, сыгравшее немаловажную роль в личной жизни Ползунова. В Москве он познакомился с 22-летней вдовой Пелагеей Ивановной Поваляевой. Муж её, солдат Псковского пехотного полка, погиб в походе против пруссаков. В Барнаул Иван Ползунов вернулся с ней. Однако оформить брак с Пелагеей Ивановной он не мог. Для заключения брака требовалось разрешение Барнаульского духовенства, а потом - заводской Канцелярии, потому что «всякого чина людям заводского ведомства» не разрешалось жениться без «позволительных билетов от команд своих».

Поскольку документов, удостоверяющих, что муж Пелагеи «быв в походе под неприятелем прусской акции, умре», у них не было, Ползунов и его жена вынуждены были в течение трёх лет скрывать свой брак. Пелагея жила у Ползунова в Барнауле и на пристанях, куда его командировали, под видом прислуги. Вскоре Пелагея стала матерью, потом родился второй, опять-таки внебрачный, ребёнок. В это время Ползунов жил на Кабановской пристани, куда был направлен принимать и записывать руду, рассчитываться с возчиками и т. п. Это отдалило Ползунова с его женой от внимания как соседей, так и барнаульской Канцелярии. Они поселились на пристани, в одном из утлых жилищ, которые были заведены на пристанях для приезжих чиновников Канцелярии. 31 марта 1759 г. пришло долгожданное сообщение о том, что Ползунову указом Кабинета её величества «велено шихтмейстером при здешних заводах и горных работах быть». Он получил право носить мундир и шпагу, а также иметь денщика. Ползунов перешёл из людей «подлого происхождения» в «благородное сословие».

К нему теперь стали обращаться в официальных письмах: «“Благородный и почтенный господин шихтмейстер». Всё это имело для Ползунова очень большое моральное значение. А в августе 1761 г. произошло ещё одно радостное событие. Ползунову удалось выхлопотать для Пелагеи Ивановны «вечную память» и разрешение на законный брак. Неизвестно, когда Ползунову впервые пришла идея создать «огненный» (пароатмосферный) двигатель, способный заменить водяные колеса для различных производственных целей. В апреле 1763 г. Ползунов подал начальнику Колывано-Воскресенских заводов генерал-майору А. И. Порошину докладную записку с предложением о постройке «огнедействующей машины» для заводских нужд. Это был детально разработанный проект универсального парового двигателя мощностью около двух лошадиных сил. Проект содержал чертёж и пояснительный текст, описывающий устройство и работу предлагаемой машины. В описании «огнедействующей машины» имеются разделы: «О членах машины», «О теплоте», «О составах», «О вычитании силы» и «О сложении машины». В них даются сведения о воде, о воздухе, об атмосферном давлении, о парах, о процессе парообразования, теоретические соображения о теплоте (при этом Ползунов нигде не применяет распространенных в то время понятий «теплород» или «теплотворная материя»; скорее всего, он склонялся к молекулярной теории теплоты). В пояснении устройства машины указываются материалы, из которых должны изготовляться её детали и технологические процессы (литьё, полировка, пайка). В разделе «О вычитании силы» Ползунов даёт расчёт машины, определяет необходимое соотношение между усилиями, действующими на поршни, и усилиями, которые требуются на рукоятках мехов, приводимых в движение машиной; при этом он учитывал и потери в самой машине. Изобретатель пришёл к выводу, что потери на трение будут превзойдены.

В разделе «О сложении машины» определяется количество металла, требующегося для создания машины. При этом ставится цель реализовать проект минимальными затратами. В докладной записке шихтмейстер Ползунов также делится своими грандиозными планами, затрагивающими «всё наше государство», имеющими целью «облегчить труд по нас грядущим». И начинает изобретатель с указания на то, какие огромные производственные расходы, которые не только на Алтае, но и «во всем нашем государстве» наблюдаются в горном деле. Поскольку «движимым основанием» заводов являются сейчас водяные колёса, то «почти все заводы на реках построены». Это заставляет издалека возить на заводы руду и топливо, производить огромные расходы «возчикам в уплату». Необходимо, считает Ползунов, устранить зависимость заводов от наличия водных источников. Для этого нужно заменить водяные двигатели «огненными» машинами, способными не только обслуживать воздуходувные механизмы, но и вообще «по воле нашей, что будет потребно исправлять». Для этого-то и должна быть создана машина нового типа.

В то время на всех предприятиях использовался исключительно ручной труд. Лишь в отдельных случаях для вспомогательных, особенно трудоёмких работ применялись громоздкие машины, основная часть деталей которых была из дерева и лишь некоторые из металла. Немногие нехитрые механизмы были буквально срублены топором, подобно тому, как «рубят избу», и основными строителями машин того времени были «плотинные» мастера и подчинённые им плотники. Наиболее распространёнными машинами были воздуходувные меха для металлургических печей и молоты для ковки металлов. Наиболее совершенным двигателем было водяное колесо, основным орудием при изготовлении которого опять-таки служил топор. В докладной записке Ползунова упоминается применение «огненных» машин при воздуходувных мехах, поскольку эти устройства были на заводах распространены больше всего, а об остальных видах применения новых двигателей он говорил в общей форме: «что будет потребно исправлять», то есть выполнять работу. Трезво оценивая трудности осуществления совершенно нового в России дела, Ползунов предлагал вначале построить в порядке эксперимента одну небольшую машину разработанной им конструкции для обслуживания воздуходувной установки (состоявшей из двух мехов) и одной плавильной печи. Установка, согласно первому проекту Ползунова, включала: котёл - в общем той же конструкции, которая применялась в ньюкоменовских машинах; пароатмосферную машину, состоявшую из двух цилиндров с поочередным движением в них поршней («эмволов») в противоположных направлениях, снабжённую парораспределительной и водораспределительной системами; резервуары, насосы и трубы для снабжения установки водой; передаточный механизм в виде системы шкивов с цепями, приводящий в движение воздуходувные мехи.

Без долгой проволочки проект Ползунова был рассмотрен Канцелярией Колывано-Воскресенских заводов и отослан в Петербург, в собственный её императорского величества Кабинет, с сопроводительным письмом. Канцелярия похвальное намерение шихтмейстера Ползунова одобрила. Но Канцелярия опасалась, что «данный прожект осуществить не удастся, за неимением настоящего механика, который бы составление машинных членов знал или её действительно строил. А хотя бы и сыскался знающий математику и механику, то искусных мастеров для таких работ нету. Впрочем, ежели он, Ползунов, добровольно тот труд и неотступное руководство на себя примет, чтобы через то избежать многих переделок и казне убытков, и хотя бы, на первый случай, в небольшой форме машину сделает и в действие приведёт, то Канцелярия за то его рачение перемену чину и денежное награждение от высочайшего Кабинета испросить постарается. А если по не искусству мастеровых людей случатся какие ошибки и переделки, то Канцелярия убытки взыскивать с него, Ползунова, не будет и от наветов защитит. И ежели даже, по помянутым причинам, совсем бы оное предприятие было неудачно и убытку произошло до тысячи рублёв, то оное, по приносимым от здешних заводов доходам, за ничто почесть можно». Докладная записка Ползунова с проектом и расчётами двигателя была направлена в Берг-коллегию, откуда спустя некоторое время пришло заключение президента Берг-коллегии И. А. Шлаттера. Шлаттер отметил, что новую машину Ползунова «за новое изобретение почесть должно». Но Шлаттер совершенно не понял новизны конструкции Ползунова, её отличия от прежних силовых установок, применявшихся для подачи воздуха в плавильные печи и представлявшими собой соединение парового насоса с водяным колесом. Именно эти установки и рекомендовал И. А. Шлаттер в своём заключении.

Ползунов полностью отверг рекомендацию президента Берг-коллегии и стал действовать соответственно своей основной идее. Но теперь он решил строить машину не по первоначальному, а по новому (второму) проекту, который предусматривал значительное увеличение и размеров и мощности машины и введение существенных конструктивных изменений. Новая машина предназначалась для снабжения воздухом целой группы печей и должна была обладать мощностью 30 лошадиных сил. Такой мощности не имела тогда ни одна паровая установка в мире. Изобретатель разработал не только проект двигателя, но и проект всей системы воздуходувной установки применительно к условиям своего завода. Ползунов предусматривал централизованное снабжение воздухом всех печей завода огромными мехами, приводимыми в действие «огненной машиной».

От центральных мехов воздух по трубам направлялся к каждой из плавильных печей. В проекте машины Ползунова теперь предусматривалось её автоматическое регулирование, создание для сохранения постоянного уровня воды в котле регулятора прямого действия. Для равномерности дутья был сконструирован «воздушный ларь», то есть аккумулятор дутья. В январе 1764 г. канцелярия Колывано-Воскресенских заводов издала постановление о реализации на Барнаульском заводе проекта Ползунова. Создание машины была связано с огромными трудностями. Ползунов начал свои работы без грамотных помощников и квалифицированных рабочих. Ему дали лишь четырёх учеников и двух отставных мастеров. Необходимых инструментов не было, и всё приходилось делать самому. К 20 мая 1765 г. уже было изготовлено 110 частей машины, не считая парового котла. Изобретатель должен был лично следить за всем, поскольку его помощники были неопытны. Ему приходилось учить их литью меди и свинца, раскрою котельных листов, сверлению, обточке, обрубке, полировке металла. Многое Ползунов делал собственными руками. Для машины был построен «машинный дом» - глухое, двадцатиметровой высоты деревянное здание.

К декабрю 1765 г. сооружение двигателя было почти закончено. Последние месяцы были особенно тяжёлыми: непрестанный, изнурительный труд без отдыха, постоянное волнение.. В ноябре у Ползунова горлом пошла кровь Но всё-таки машина была собрана! Все её части подогнали друг к другу - можно начинать испытания. В высокой части дома будут двигаться поршни, качаться балансиры, низкая часть предназначена для воздуходувных мехов. Мехи пока делать не стали, как и плавильные печи, для избежания лишнего расходу - на случай, ежели машина в движение не придёт. А если проба будет удачной - мехи сделать недолго. Но если в первом проекте, отосланном в Берг-коллегию, машина Ползунова была универсальной - вращала вал, то уже практически построенная по второму проекту, вдесятеро более мощная и предназначенная для дутья (для нагнетания мехами воздуха в плавильные печи), уже не являлась машиной универсальной. В построенной машине были простейшие балансиры: вверх - вниз, вверх - вниз… Накануне решающего дня испытаний под котлом развели огонь. На следующий день Ползунов собственноручно повернул кран, пустив пар в цилиндры, и дрогнув, пришли в движение поршни и балансиры, закачались на цепях и стали мерно двигаться тяжёлые брёвна, навешанные вместо непостроенных воздуходувных мехов. Машина работала! Ползунов настаивает, чтобы как можно скорее построили воздуходувные меха. А также просит средства и материалы, чтобы построить новый котел из более толстых листов, поскольку построенный котёл рассчитан только на пробный пуск машины, но не на постоянную работу. Изобретатель пытается устранить обнаруженные в ходе испытаний недоделки и дефекты - в первую очередь нужны новые уплотнители поршней в цилиндрах. Но с каждым днём силы Ползунова убывали, у него открылась скоротечная чахотка. Он всё же пытается работать, но всё чаще у него горлом идет кровь. 27 мая 1766 г. Ивана Ивановича Ползунова не стало. Незадолго до смерти он написал донесение в Петербург о том, что двигатель готов, и просил дальнейшие работы над машиной возложить на своих учеников Д. Левзина и И. Черницына.

Через неделю после смерти Ползунова начались новые испытания машины и устранение недоделок: неточной обработки цилиндров, раковин и неровностей, а также уже построенных воздушных мехов. В журнале испытаний машины Ползунова за 1766 г. можно прочесть: «Мая 23-го пополудни в 2-м часу вода из систерна в верхний ларь поднята была… и машина начала действовать, мехи движение имели нарочитое, из прикреплённого к меховым трубам, или соплам ларя во все двенадцать трубок воздух идет довольный, и примечено, что того воздуха на 10 или все 12 печей будет… (Для лучшей апробации машины решено было построить три плавильные печи и сделать пробные рудные проплавки.) Августа 4-го. По построении плавиленной фабрики… поутру в 7-м часу машина пущена в действие, которое продолжалось по полудни до 2-го часа, а наконец, не знамо от чего, вдруг у левого цилиндра эмвол на низу остановился… Августа 7-го. По исправлении регулятора оная машина до полудни в 6-м часу, а плавильные печи после полудни во 2-м часу пущены в действо благополучно…» Но 10 ноября 1766 г. произошла течь котла, прогоревшего из-за недосмотра (обвалился в печи защитный свод). Казалось, следовало бы исправить котёл или сделать новый, как и просил при жизни Ползунов, затем пустить машину.

Но этого не произошло. Однако, как доносила Канцелярия, «через устроение оной машины не токмо расходы все возвратились, но и прибыли немало осталось…» Летом 1778 г. новый начальник Колывано-Воскресенских заводов Ирман написал её величеству: «…а как ныне та машина уже более десяти годов состоит без всякого действия праздно… строение весьма обветшало, опасно, чтоб совсем не развалилось и тем собранные в нём цилиндры, трубы и прочие многочисленные члены, особливо годные к будущему заводскому действию, не повредило, и через то чтоб не последовало казённого убытка…» Через год пришёл ответ: «Огненную махину, по прописанным причинам, разобрать, находящуюся при оной фабрику разломать и лес употребить, на что годен, члены же хранить на будущую иногда впредь надобность…» Несмотря на непродолжительный срок работы, ползуновская «огненная машина» - это первая паровая русская машина непрерывного действия, благодаря чему имя Ивана Ивановича Ползунова навсегда останется в истории мировой техники.