Подготовить небольшое сообщение на тему изобретение первой паровой машины ползуновым
Обновлено: 08.07.2024
Проект первой в мире паровой машины, способной непосредственно приводить в действие любые рабочие механизмы, предложил 25 апреля 1763 года русский изобретатель И. И. Ползунов, механик на Колывано-Воскресенских горнорудных заводах Алтая. Паровая машина Ползунова получила признание.
Ползунов предлагал построить вначале небольшую машину, на которой можно было бы выявить и устранить все недостатки, неизбежные в новом изобретении. Заводское начальство с этим не согласилось и решило строить сразу огромную машину для мощной воздуходувки. Постройку машины поручили Ползунову, в помощь которому были выделены "не знающие, но только одну склонность к тому имеющие из здешних мастеровых двое" да еще несколько подсобных рабочих. С этим "штатом" Ползунов приступил к постройке своей машины. Строилась она год и девять месяцев. Когда машина уже прошла первое испытание, изобретатель заболел скоротечной чахоткой и за несколько дней до завершающих испытаний умер.
Маятник был соединен зубчатыми колесами с механизмом, управляющим кранами, которые осуществляли попеременный пуск пара и холодной воды в цилиндры. Когда, например, в цилиндр В подавался пар и поршень b поднимался, то в цилиндр A впрыскивалась холодная вода и поршень а опускался. Таким образом машина Ползунова работала непрерывно и все действия в ней проходили автоматически.
23 мая 1766 года ученики Ползунова Левзин и Черницын одни приступили к последним испытаниям паровой машины. В "Дневной записке" от 4 июля было отмечено "исправное машинное действие", а 7 августа 1766 года вся установка - паровая машина и мощная воздуходувка - была сдана в эксплуатацию. Всего за три месяца работы машина Ползунова не только оправдала все затраты на ее постройку в сумме 7233 рублей 55 копеек, но и дала чистую прибыль в 12640 рублей 28 копеек. 10 ноября 1766 года котел дал течь, и машина остановилась. Несмотря на то, что эту неисправность можно было легко устранить, заводское начальство, не заинтересованное в механизации, забросило творение Ползунова. В течение последующих тридцати лет машина бездействовала, а в 1779 году тогдашние управители алтайских заводов отдали распоряжение машину разобрать, "находящуюся при оной фабрику разломать и лес употребить, на что годен будет". Так созданный в 1763г. русским механиком И. И. Ползуновым паровой двигатель не получил распространения.
Существует расхожее мнение, будто Иван Иванович Ползунов изобрёл паровой двигатель. На самом деле это не так. Изобретённый Ползуновым в 1763 году паровой двигатель был далеко не первым. И всё же это изобретение навсегда вписало имя Ползунова в историю. Почему?
Предшественники
Впервые механизм, который приводился в движение паром, был изобретён аж в I веке нашей эры. Его создал грек Герон Александрийский. Это был шар с соплами по бокам. Из сопел выходил пар, за счёт чего шар вращался.
Через полтора тысячелетия, в XVI веке подданный Османской империи Такиюддин аш-Шами в Египте создал первую паровую турбину, в которой поток пара вращал лопости.
В следующем столетии итальянец Джованни Бранка использовал похожую машину, чтобы привести в движение пестик в ступе. То есть уже появилось работающее на пару автоматическое приспособление, которым можно было растолочь что-нибудь твёрдое. Правда, было всё же проще и быстрее сделать это руками, чем с помощью машины Бранки.
Свои проекты представляли примерно в это же время Иеронимо Аянс до Бомонт, Томас Севери, Эдвард Сомерсет. Прорыв совершил Дени Папен — изобрёл паровой котёл, а его машина смогла поднимать грузы. Но все паровые машины этих изобретателей были абсолютно бесполезны.
И вот в 1712 году англичанин Томас Ньюкомен, взяв за основу паровую машину Севери, добавил в её конструкцию цилиндр с поршнем. За счёт этого двигатель стал настолько мощным, что мог уже решать реальные задачи на производстве. В итоге машина Ньюкомена широко применялась для откачки воды из затопленных шахт.
Тем временем в России…
Иван Иванович Ползунов родился на 17 лет позже изобретения машины Ньюкомена. Родился он в Екатеринбурге, поэтому с малых лет его окружали промышленные предприятия.
Семья Ползуновых была солдатской, и с деньгами было туговато. Поэтому маленький Ваня, едва выучившись арифметике, пошёл работать учеником на завод. Механика и горное дело увлекли его, и он стал с жадностью овладевать этим делом.
К 20 годам из него уже вырос специалист высочайшей квалификации. О его знаниях и навыках пошла слава, и Ползунову дали крайне ответственное задание. Его отправили работать на Алтай, где добывали золото и серебро. Перед Иваном Ивановичем стояла задача разведать в Алтайских горах новые месторождения и наметить места постройки новых заводов.
С этой задачей Ползунов справился блестяще и очень быстро. Но возвращаться с Алтая он не спешил. Его сильно заинтересовала работа местных заводов…
Рождение идеи
В то время на Алтае, на Колывано-Воскресенских заводах в качестве тягловой силы использовали лошадей и самих рабочих. Иван Иванович загорелся идеей заменить на производстве мускулы — машиной.
Сначала он пытался использовать ветер. Эта попытка не увенчалась успехом, так как ветер давал слишком мало энергии, чтобы хоть как-то освободить рабочие руки.
Тогда Ползунов изучил опыт российских коллег по использованию энергии рек. В результате ему удалось повторить успех коллеги-соотечественника Михаила Сердюкова и построить водную лесопилку. Но этого было мало, ведь заводы нужно строить не только на берегу реки!
Ползунов огромными кипами заказывал из Петербурга книги по механике и горному делу, без устали их изучал день и ночь и наконец — познакомился с чертежами Ньюкомена.
Чертёж
Ползунов доработал идею Ньюкомена. Машина Ползунова имела два цилиндра, которые функционировали по очереди, за счёт чего работа двигателя была плавной и непрерывной. Более того, по расчётам она должна была обладать мощностью в 32 лошадиные силы. Это был гигантский прорыв по меркам всей Европы.
Свой чертёж Иван Иванович отправил в Петербург. Там после сравнительно недолгих метаний по канцеляриям в 1763 году бумага попала в руки императрице Екатерине Великой с самыми хвалебными резолюциями. Императрица одобрила проект и наградила Ползунова премией в 400 рублей. После этого началось строительство.
Первую машину по проекту Ползунова в 1766 году построили на заводе в Барнауле. Она была циклопических размеров. Высотой с трёхэтажный дом. Масса некоторых деталей превышала 2 тонны. Длинна цилиндров была 3 метра.
Рассудит экономика. Постройка паровой машины по проекту Ползунова обошлась заводскому начальству в 7200 рублей. И за 43 дня её работы удалось не только отбить эти деньги, но и получить сверх этого прибыть примерно в 12 тысяч трублей.
Как понятно теперь, не стоило пытаться ремонтировать давшую течь машину. Нужно было дорабатывать проект, улучшать устойчивость к перегреву. Но, к сожалению, сделать было это уже некому. Иван Иванович Ползунов умер за 3 дня до начала испытаний его машины. Его имя носит Алтайский Государственный Технический университет.
Паровая машина Ивана Ползунова стала символом русской технической мысли и таланта, который рождает Россия.
Талантливый изобретатель Иван Ползунов родился в 1728 году в Екатеринбурге в семье отставного солдата. Обучение начал в арифметической школе, которую основал Василий Никитич Татищев.
После окончания школы, в 1742 году, Ползунова направили на один из уральских заводов учеником к мастеру Никите Бахореву.
После обучения, в возрасте 20 лет, он был переведен на Колывано-Воскресенские заводы Алтая. На этих заводах для государственной казны добывались драгоценные металлы. Обязанностью Ползунова стала подготовка отчетов о ходе производства.
Ползунов все время активно занимался самообразованием, изучал книги по металлургии и минералогии. В результате Иван Иванович стал одним из самых технически грамотных специалистов на заводе. Важной задачей для себя он ставил вопросы облегчения труда работающих людей. Было много остроумных и интересных проектов, но все они пылились в архивах.
Большим авторитетом в науке для Ивана Ивановича был Михаил Васильевич Ломоносов. Ползунов подробнейшим образом изучал его труды в области химии, физики, добычи и плавки руд. Не остались для него незамеченными и труды российского ученого И. А. Шлаттера: в них описывались английские и венгерские паровые машины, которые все больше внедрялись в промышленность Европы.
Русская машина отличалась от использующихся за границей. Она имела два цилиндра и могла подавать дутьё в печи и откачивать воду. В дальнейшем Ползунов собирался усовершенствовать ее, планировал использовать и для других нужд.
В 1764 году с одобрения Канцелярии Иван Ползунов принялся за изготовление новой машины – в 15 раз мощнее предыдущей. 13 месяцев понадобилось инженеру, чтобы собрать утвержденный агрегат. Его высота составила 18,5 метра, некоторые детали по весу достигали 2 720 килограмм. Пришлось создавать и новые сопутствующие инструменты, в том числе специальный токарный станок.
Изготовление новой машины потребовало от конструктора максимального напряжения душевных и физических сил и ослабило его здоровье. Иван Иванович Ползунов заболел чахоткой и умер, не дожив буквально неделю до пробного запуска созданного им агрегата.
7 августа 1766 года паровая машина заработала, и работала она до ноября. За короткое время изобретение оправдало все надежды своего создателя. В итоге за небольшой период работы машина не только полностью окупила все расходы на постройку, но и принесла значительную прибыль.
Тем не менее, когда прогорел котел, было принято решение машину не восстанавливать. Ее разобрали на части, а об Иване Ползунове надолго забыли.
Сегодня его имя носит Алтайский государственный технический университет, рядом с ним установлен памятник изобретателю Ползунову.
Однако, несмотря на крупнейшие заслуги Ползунова как одного из пионеров энергетики, его жизнь и труды до недавнего времени оставались малоизвестными. Он разделил участь многих других народных талантов, которые в царской России не встречали ни необходимой поддержки, ни должного внимания. Пренебрежение к делам Ползунова продолжалось и после его смерти. Личный архив Ползунова бесследно исчез. Сотни других ценных документов, касающихся различных моментов деятельности изобретателя, были распылены по многочисленным ведомственным архивам и обречены на уничтожение.
Только в советское время, когда все исторические материалы, в том числе и архивные, стали достоянием народа, оказалось возможным предпринять широкий розыск документальных материалов о первом русском теплотехнике.
Материальные условия существования Ползунова во время ученья напоминают те, в которых находился его гениальный соотечественник Михайло Ломоносов. Ученикам заводских школ полагалось жалованье, составлявшее около копейки в день.
Однако и эти нищенские средства к жизни Ползунов получал не всегда. При переводе из словесной школы в арифметическую ему, как и некоторым другим ученикам, вследствие какой-то канцелярской путаницы в течение нескольких месяцев не выплачивали жалованья. Но молодой Ползунов не бросил школы. С ранних лет у юноши возникла и все более развивалась неутолимая жажда знаний.
В 1748 году Ползунов с группой других уральских специалистов направляется на Колывано-Воскресенские заводы на Алтае. Эти заводы, составлявшие личную собственность русских царей, выплавляли ребро.
Ползунов зачисляется на работу на Барнаульский завод. И здесь он выделяется своими способностями и техническими знаниями. Он принимает участие в составлении чертежей и проектов реконструкции Барнаульского завода. Однако будущий изобретатель паровой машины продолжает бедствовать. Уже произведенный в чин унтер-шихтмейстера, он вместе с матерью вынужден жить на скудное жалованье мелкослужащего, составлявшее три рубля в месяц.
Но Ползунова постоянно отрывают от любимого дела. На добросовестного работника, выполняющего все поручения аккуратно и обстоятельно, наваливают уйму хозяйственных дел. Его посылают освидетельствовать наличие запасов руд и припасов на отдаленных пристанях, поручают организацию сплава руды на судах по рекам, наблюдение за углежжением и т. д. Ползунов разъезжает из края в край по огромной горнозаводской территории Алтая. Но и эти поездки не пропадают для него даром: Ползунов знакомится с новыми производствами, проявляет разносторонние технические дарования. Он проектирует различные сооружения на рудниках, строит пильные мельницы, изучает руды, занимается метеорологией.
В 1758 году Ползунов попадает даже на короткое время в Петербург, куда его послали с обозом золота и серебра, выплавленного на алтайских заводах.
Возвратившись из очередной поездки, Ползунов садится за книги, штудирует современные ему научные труды, сам ставит физические опыты. В результате многих лет разносторонней технической деятельности Ползунов приходит к своей идее огнедействующей машины.
Основным источником механической энергии для больших заводских установок во времена Ползунова была вода. Она приводила в действие деревянные колеса пильных мельниц, качала воздуходувные мехи плавильных печей, заставляла подниматься вододействующие молоты. Поэтому заводы строились большей частью на реках, которые перегораживались огромными плотинами. Стоимость сооружения такой плотины зачастую вдвое превышала издержки на самый завод. Кроме того, рудное месторождение нередко оказывалось в стороне от завода, и руду приходилось подвозить на подводах или иным путем. Трудно было найти такое место, где были бы и пригодная река, и богатые залежи руды, и лес для топлива.
Это была очень смелая идея. В то время паровая энергетика делала только самые первые, робкие шаги. За границей существовали пароатмосферные машины типа Ньюкомена, но они служили лишь для подъема воды. Эти машины действовали рывками, чередуя рабочие и холостые ходы, и их не удавалось поэтому спарить ни с чем другим, кроме как с водоподъемным насосом. В России даже такие машины тогда не строились. Заводской же огнедействующей машины для привода различных механических агрегатов, о которой мечтал Ползунов, не было нигде в мире.
Но Ползунов не был просто мечтателем. Это был зрелый мыслитель, облекший свою идею в тщательно разработанную конструктивную форму.
В 1763 году Ползунов представил начальнику Колыванских заводов описание и чертеж опытной огнедействующей машины собственной оригинальной конструкции. Эту первую машину, которая должна была послужить образцом для других, автор проекта предназначал для приведения в действие воздуходувных мехов плавильных печей.
В своем проекте Ползунов дал физическое обоснование работы огнедействующей машины.
Весь агрегат, задуманный Ползуновым, состоял из медного котла, соединенного трубопроводами с двумя цилиндрами пароатмосферной машины. В цилиндрах поочередно двигались поршни. Один из ходов поршни делали под действием пара, а в противоположном направлении — под давлением атмосферного воздуха. Это и был рабочий ход поршня. Движение поршней с помощью штоков и цепей передавалось большому шкиву, который вращался поочередно то по часовой стрелке, то в обратном направлении.
В отличие от машин типа Ньюкомена, действовавших рывками, машина Ползунова работала практически непрерывно. А возвратно-вращательные движения шкива давали возможность удобно качать воздуходувные мехи.
К проекту машины был приложен и ее расчет. Он тоже представлял собой оригинальный труд конструктора. Мерилом работы тогдашних водоподъемных машин служило количество поднятой воды. Машина же Ползунова предназначалась для приведения в действие заводской установки, и учесть ее работу было гораздо труднее. Но талантливый механик и математик справился и с этой задачей. В основу расчета своей машины Ползунов положил давление атмосферы на поршень. В современных нам единицах ее мощность должка была составлять примерно 2,63 лошадиной силы.
Начальство изыскивало всяческие способы к увеличению выплавки серебра и поэтому отнеслось положительно к проекту Ползунова.
Сереброплавильные печи Барнаульского завода (по чертежу 1768 года)
Пока велась переписка с Петербургом, изобретатель составил второй проект. На этот раз речь шла уже не об опытной, а о большой производственной установке. Начальство Ползунова не было заинтересовано в экспериментах, хотя бы и огромной научной важности, и требовало, чтобы изобретатель скорее дал такую машину, которая могла бы обслуживать сразу несколько плавильных печей.
К сооружению такой машины и приступил Ползунов. В те времена механизмы, применяемые на заводах, строились почти целиком из дерева. Свою огнедействующую машину Ползунов с самого начала решил делать из металла.
Немало труда вложил Ползунов в создание оборудования для изготовления машины. Многочисленные ее части отливались и затем обтачивались на сконструированной им же токарной установке. К 20 мая 1765 года уже было готово сто десять частей машины, не считая котла с его арматурой. Отдельные части весили до 170 пудов.
Изобретателю не довелось дожить до пуска машины в эксплуатацию. Невероятное напряжение, с которым он работал над постройкой машины, подорвало его силы. Ползунов вкладывал в свое детище не только все свои силы, но даже и часть личного заработка. Назначенную ему награду в 400 рублей он получил только за несколько дней до смерти. И то это было сделано лишь после напоминания умирающего изобретателя.
16 моя 1766 года Ползунова не стало.
Машина находилась в эксплоатации с остановками до 10 ноября. Общая продолжительность ее работы составила около 43 суток. За это время в печах, обслуживаемых машиной, было выплавлено свыше 9 тысяч пудов руды. Последний раз машина действовала беспрерывно 17 суток.
Но после смерти изобретателя некому было осуществлять его замыслы.
Вполне исправная машина с прохудившимся котлом простояла без действия 14 лет, после чего ее сломали.
В 1825 году, по инициативе первого русского строителя чугунных дорог П. К- Фролова, бывшего в то время начальником алтайских заводов, была изготовлена модель огнедействующей машины Ползунова по чертежам его первого проекта. Эта модель хранится в Барнаульском музее.
Работа профессора В, В. Данилевского является ценным вкладом в историю техники и науки. Ярко написанная и любовно оформленная книга дает много познавательного материала пытливому и любознательному читателю.
Читайте также: