Повзунів Іван Іванович
(+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.
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.
Поїздка в Петербруга
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.