ПОДВИГ ИВАНА ПОЛЗУНОВА
С развитием промышленности зависимость ее от реки вступила противоречие с новыми требованиями производства. Промышленность нуждалась в двигателе, не зависящем от рек.
Такой двигатель дал миру наш великий соотечественник, горный мастер Иван Иванович Ползунов.
Сейчас, когда почти два столетия отделяют нас от тех времен, мы с особой силой ощущаем все величие творческого подвига Ползунова.
Смело шагнув вперед, создав «огненный двигатель» — первую в мире универсальную промышленную паровую машину, Ползунов открыл новую эру в развитии техники.
Сын солдата, Иван Иванович Ползунов родился в Екатеринбурге в 1728 г. Учился он в заводской школе, а потом работал в звании «механического ученика» с жалованьем рубль в месяц. В 1745 г. Ползунова направили на Колывано-Воскресенские заводы на Алтай, чтобы он «впредь при горных, плавильных и пробирных делах мог быть...».
Работая на Колывано-Воскресенских заводах, Ползунов стал крупнейшим специалистом-механиком.
Тонко чувствуя требования производства, которые здесь, в центре алтайской горнорудной промышленности, становились все настоятельнее, Ползунов задумал «пресечь водяное руководство». Чтобы осуществить свой новаторский замысел, он решил создать «огненную машину», которая была бы, как писал Ползунов, «способной по воле нашей, что будет потребно, исправлять».
Машина эта, в отличие от всякого рода насосов, находивших себе применение только при откачке воды, должна была обеспечить непрерывное действие и могла быть использована для любых работ.
Месяцы кропотливейших расчетов, бессонные ночи, проведенные над чертежами, многочисленные схемы и опыты — и, наконец, грандиозная задача решена. В 1763 году Ползунов подал начальнику Колывано-Воскресенских заводов проект паровой машины. Сделанная по этому проекту модель машины хранится сейчас в Барнаульском горном музее.
В Петербурге статский советник Шлаттер, которому было поручено рассмотреть проект Ползунова, не мог не признать, что «...сей его вымысел за новое изобретение почесть должно».
Получив ряд изменений Шлаттера, как мы теперь видим, в основном ухудшавших паровую машину, Ползунов приступил к ее постройке.
Новый двигатель, в противовес громоздким деревянным водяным колесам, должен был целиком состоять из металла. Зная всю сложность предстоящей работы, Ползунов мечтал построить машину сначала «малым корпусом» — т. е. малого масштаба. Однако начальство приказало, чтобы он сразу же возводил машину «большого корпуса», потребовало создания большой заводской установки.
И вот без всякой помощи, лишь с двумя юношами-учениками да несколькими чернорабочими, Ползунов начал постройку огромной, высотой с трехэтажный дом, рабочей машины для обслуживания воздуходувки на 10 плавильных печей.
Подробные рабочие чертежи и исторические документы говорят нам об устройстве и работе первой в мире паровой машины.
Вода разогревалась в котле, склепанном из медных листов. Пар поступал через специальные распределительные устройства в два вертикальных трехметровых цилиндра, поршни которых действовали на коромысла. Эти коромысла были связаны с мехами для поддува рудоплавильных печей, а также с водяными насосами-распределителями и другим дополнительным оборудованием, необходимым для питания котла и для поддержания непрерывного действия машины.
Великий механик добился того, что все детали его машины постоянно «сами себя в движении держали».
При постройке машины Ползунов проявил себя также и выдающимся теплотехником. Об этом говорит тонко продуманное автоматическое снабжение котла подогретой водой. Ползуновым был создан и первый в мире экономайзер — установка для использования тепла отработанного пара.
И, наконец, создавая свою машину, он за 80 лет до Майера и долго до Джоуля сформулировал основной закон термодинамики, говорящий о том, что теплота и работа эквивалентны. Ползунов писал: «Принятые в машину члены побуждением теплоты требующую тяге носили и полезный и желаемый успех имели».
В мае 1766 г. строительство машины было, наконец, закончено. 6 мая, буквально за несколько дней до пуска машины, ее гениальный создатель умер, надорванный непосильным трудом и бедностью. Ему было всего 38 лет.
Машина начала работать уже без него. В течение нескольких месяцев она исправно обслуживала дутьем рудоплавильные печи.
За время своей работы машина не только полностью оправдала свою стоимость (7 200 руб.), но и дала свыше 12 тыс. 5 руб. прибыли.
Почему же великое русское изобретения было погублено, а имя его гениального создателя забыто? Почему на все лады прославлялся английский изобретатель Уатт, который ее орудия свою паровую машину лишь в 1784 г. — через 20 лет после создания русской паровой машины?
В этом были виновны люди, стоявшие у власти в тогдашней России. Не зная и не любя страны, русского народа, они перенимали чужие обычаи, моды, преклонялись перед иностранными «новинками». Характерно, что Екатерина II в 1775 году предложила через своего посланника в Англии малоизвестному еще Уатту службу в России за невиданно щедрое вознаграждение в 1 000 фунтов стерлингов. Это произошло через 9 лет после того, как умер в нищете русский творец паровой машины — великий Ползунов.
Да и чего другого можно было ожидать от правящей верхушки!
Но машину Ползунова видел в свое время профессор Фальк — иностранный ученый, путешествовавший по России. Он не мог не быть потрясен величием этого колоссального механизма. Однако он преднамеренно описал «ползуновское чудо» жалким и несостоятельным. По его словам, Ползунов только повторил «известную английскую машину с двумя цилиндрами», хотя в действительности в те годы нигде в мире таких машин вообще не существовало.
Преступной деятельностью управителей алтайских заводов Ирмана и Миллера ползуновская машина была окончательно уничтожена. Это они издали в 1779 году чудовищный указ: «...огнедействующую махину... разобрать: находящуюся при оной фабрику разломать и лес употребить на что годен будет». Это они расхитили ползуновский двигатель, оставив на месте его развалины, сохранившие народное название «Ползуновское пепелище».
Но память о Ползунове не могла быть вытравлена из сердца русских людей.
Спустя десятки лет после его смерти старожилы-алтайцы передавали предание о Ползунове — человеке, постигшем тайну огненной силы и стремившемся с помощью могучей машины облегчить труд своих соотечественников.
Советские исследователи — историки техники — восстановили историческую правду о Ползунове во всем ее блеске.
Слава его бессмертна. Она дорога людям страны, где труд впервые в мире стал свободным, где техника превращена в настоящего друга человека.
РОДИНА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
Изобретение двигателя внутреннего сгорания открыло новую эру в развитии транспорта — наземного, водного и воздушного.
На протяжении десятилетий западными историками и их последователями в России замалчивалась ведущая роль русской мысли в данной области техники. Так было и с гениальным изобретением Игнатия Степановича Костовича, который создал первый в мире бензиновый мотор с электрическим зажиганием.
До последнего времени считали, что это изобретение немецкого инженера Г. Даймлера. В 1885 г. он построил двигатель внутреннего сгорания мощностью около 10 лошадиных сил, работавший на керосине, и установил его на экипаже. Эта дата и считалась днем рождения бензинового мотора.
Изыскания советских исследователей, опровергая первенство Даймлера в создании бензинового мотора, утверждают бесспорный приоритет русского инженера, на несколько лет опередившего развитие моторостроения за рубежом.
В августе 1879 г. в Петербурге на заседании кружка первых русских энтузиастов воздухоплавания моряк русского флота капитан Костович продемонстрировал чертежи изобретенного им дирижабля и 80-сильного двигателя к нему. Проект дирижабля представлял огромный интерес.
Двигатель же был полнейшим техническим новшеством. Он должен был работать на бензине, зажигание горючей смеси в цилиндрах осуществлялось с помощью электрической искры.
Подобного мотора в те годы не существовало.
Проект Костовича привлек к себе всеобщее внимание. Изобретателя поддержал Д.И.Менделеев. На строительство летательного аппарата были собраны по подписке деньги.
На Охтенской судостроительной верфи была начата постройка дирижабля.
В первую очередь начали строить двигатель. В 1884 году мотор был готов и к концу года подвергся испытаниям.
Мощность его почти в десять раз превосходила мощность мотора, построенного Даймлером через год.
В восьми горизонтально расположенных цилиндрах под действием вспышек бензиновых паров перемещались поршни. С помощью штоков и промежуточных шатунов они передавали усилия на общий коленчатый вал с маховиком, поднятый почти на метр над цилиндрами.
Четыре карбюратора, в которых осуществлялась смесь бензиновых паров с воздухом, были соединены с четырьмя запальными коробками, каждая из которых обслуживала одновременно два противолежащих цилиндра. В запальной коробке находились клапан для впуска горючей смеси, клапан для выпуска отработанных газов и вращающийся электроконтакт для создания искры.
Открытие клапанов и вращение запального контакта осуществлялись от коленчатого вала через четыре шестерни и цепные передачи.
Охлаждение мотора было водяное. Заключенные в специальные кожухи цилиндры омывались водою. Для уменьшения трения цилиндры и поршни были сделаны из бронзы и усиленно смазывались. Таким образом, мотор Костовича имел все элементы современного двигателя внутреннего сгорания.
Поразителен удельный вес этого двигателя. При мощности в 80 лошадиных сил он весил всего лишь 240 кг, т.е. на каждую лошадиную силу мощности приходилось 3 кг веса. Этот результат оставался непревзойденным свыше 15 лет — до 1910 г.
Превосходя по мощности двигатель Даймлера в 10 раз, мотор Костовича имел и гораздо более совершенную конструкцию.
Применением же электрической системы зажигания Костович опередил немецкого конструктора Бенца, которому на Западе и поныне приписывается первенство в этой области.
Наконец, среднее расположение камер сгорания между противолежащими цилиндрами было лишь в 1920 г. запатентовано в Германии фирмой «Юнкерс».
Испытания двигателя Костовича дали хорошие результаты, что неоднократно подчеркивается во многих документах изобретателя. Однако использован на дирижабле двигатель не был, так как средств на постройку огромного летательного аппарата не хватило.
Первый в мире бензиновый мотор сохранился до наших дней. Он установлен ныне в Москве на стенде Центрального дома авиации.
О судьбе, постигшей дирижабль талантливого русского изобретателя, мы расскажем подробнее в главе «Творцы оружия».
Важно отметить, что удача Костовича в создании столь совершенного мотора не случайна. Известно, что за несколько лет до начала строительства дирижабля Костовичем была построена моторная лодка, также с бензиновым мотором. Чертежи и описание этого мотора не сохранились, но работа над ними была, видимо, для изобретателя серьезной подготовкой к созданию описанного выше двигателя.
Да и сам Костович не был одинок в своем творчестве. Почти в те же годы в России параллельно с ним трудились другие талантливые изобретатели двигателей.
В 1885 г. молодой конструктор Б. Г. Луцкой построил 4-цилиндровый, а затем и 6-цилиндровый двигатель внутреннего сгорания с вертикальным расположением цилиндров в один ряд.
Двигатели Луцкого были, таким образом, первым прообразом современных автомобильных и судовых моторов.
Свыше десяти двигателей внутреннего сгорания разных мощностей и конструкций построил Луцкой для нужд транспорта. В 1904 году он создал 50-сильный двигатель для моторной лодки, а в 1907 году — мотор колоссальной мощности, в 6 000 лошадиных сил, установленный на миноносце Балтийского флота «Видный».
Интересный авиационный двигатель разработал и построил в 1909 году изобретатель Анатолий Георгиевич Уфимцев. Его двигатель имел удельный вес всего лишь 1,4 килограмма на лошадиную силу. Особенность этого двигателя заключалась в том, что цилиндры его вращались в одну сторону, в то время как вал вращался в другую. Этот шестицилиндровый двигатель так называемого «биротативного» типа вращал одновременно в разные стороны два пропеллера, развивая мощность в 90 лошадиных сил — почти вдвое большую, чем мощность обычных двигателей того же веса и объема.
Показанный на Международной авиационной выставке в Москве этот мотор привлек всеобщее внимание, создатель его был награжден серебряной медалью.
Русские учёные сделали большой вклад и в создание двигателей внутреннего сгорания, работающих не на дорогом бензине, а на более дешевом жидком топливе, например на нефти.
В 1893 г. немецкий изобретатель Дизель приступил к изготовлению опытного образца двигателя внутреннего сгорания, который должен был работать на дешевом горючем, по принципу, несколько отличному от обычных моторов внутреннего сгорания.
Свыше трех лет бился изобретатель над созданием действующей модели машины, отбрасывая многое из того, что было задумано раньше. Созданные им первые дизели работали на бензине и керосине.
Нефтяной же двигатель — мощный и экономичный—так и оставался неосуществленной мечтой, пока за решение этой задачи не взялись русские изобретатели.
В 1899 г. в Петербурге группой талантливых инженеров машиностроительного завода «Русский дизель» была создана «нефтянка».
Этот двигатель вовсе не представлял собою копию двигателя немецкого изобретателя. Это был своеобразный, прекрасно разработанный двигатель, продуманный во всех своих конструктивных особенностях. Удачный топливный насос, совершеннейшая форсунка, необходимая для подачи нефти в цилиндр, почти без изменения сохранились в части дизелей до наших дней.
К тому же, русский двигатель был очень экономичным. На мощность в 25 л. с. он расходовал всего 240 г сырой нефти на 1 л.с. в час — результат для своего врем невиданный.
Слава русского завода быстро облетела моторостроительные предприятия Европы, которые с радостью ухватились за самый простой и экономичный двигатель.
Но заслуга России состоит не только в создании первого двигателя на нефти: здесь же этому двигателю было найдено и серьезное применение.
Ранней весной 1903 г. на Неве появилось совершенно необычайное судно. Оно не имело ни труб, ни больших гребных колес, характерных для парохода.
Это был первый в мире теплоход — «Вандал», приводимый в движение дизелем, вращавшим водяные винты.
В следующем году был построен волжский теплоход «Сармат». Здесь два дизеля вращали два судовых винта. О «Сармате» заговорил весь мир, да и было о чем говорить: вместо 48 т нефти, нужной пароходу для пути от Баку до Астрахани, теплоход сжигал всего 9 т!
Таким образом, русские инженеры К. П. Боклевский, Д. Д. Филиппов, А. А. Корейво и другие открыли новое направление в мировом судостроении — строительство теплоходов.
Создавая первые теплоходы, они решили ряд принципиально важных технических задач.
Русские строители двигателей своей конструкторской практикой опровергли мнение иностранных ученых и инженеров о том, что нефтяные двигатели по своей природе не могут изменять число оборотов и не могут быть реверсивными, т.е. не в состоянии давать обратный ход.
Машиностроительный завод «Русский дизель» впервые разработал и применил на своих дизелях топливные насосы, которые позволяли изменять количество топлива, подаваемого в цилиндры двигателя, а тем самым изменять и число оборотов. Уже на теплоходе «Сармат» в 1904 г. были установлены двигатели такой конструкции.
В 1908 г. машиностроительный завод в Петербурге построил и первый в мире реверсивный дизель. Этот двигатель, испытанный под руководством профессора А. А. Быкова, безукоризненно давал обратный ход. Двигатель сразу же нашел себе применение. Именно он был впервые установлен на подводной лодке «Минога».
Самостоятельную схему реверса мощных дизелей разработал почти в то же время и Коломенский машиностроительный завод…
Развитие этой области техники за рубежом шло под влиянием русской школы.
Через десять лет после спуска на воду первого теплохода их было в разных странах уже свыше 80, причем из этого числа на долю России приходилось около 70 судов.
Именно у нашей страны перенимали зарубежные фирмы основные конструкции двигателей внутреннего сгорания, зачастую присваивая себе и славу создания этих конструкций.
В 1906 г. Петербургский машиностроительный завод построил 2-тактный дизель с картерной продувкой и выхлопом через клапаны. Создание этой схемы совершенно незаслуженно приписывается фирме Бурмайстер и Вайн, которая только в 1929 г. начала строить двигатели с такой системой продувки.
В 1911 г. тот же завод построил V-образный двигатель для судов. Эта конструкция приписывалась немецкой фирме Зульцер, хотя она лишь 15 лет спустя начала строить подобные двигатели.
Инженеры Коломенского машиностроительного завода в 1908 г. построили по проекту инженера Корейво судовой 2-тактный дизель с расходящимися поршнями и щелевой продувкой.
Этот двигатель демонстрировался через два года на Международной выставке в Петербурге. Система его была заимствована позже фирмой «Юнкерс» и до сих пор называется этим именем.
Тот же Коломенский завод построил по проекту Д. Д. Филиппова 4-тактный двигатель двойного действия большой мощности. Лишь 20 лет спустя такие двигатели начали строиться иностранными фирмами и под их именем фигурируют до сих пор в технической литературе.
Эти примеры можно было бы продолжить. Все они указывают на огромную силу творческого предвидения русских теплотехников в разработке основных линий развития двигателей внутреннего сгорания.
Не менее значительны достижения русских теоретиков тепловых двигателей. Впервые в мире в 1907 г. профессором В. И. Гриневецким был создан научный метод теплового расчета рабочего процесса двигателей внутреннего сгорания. Этот метод лег в основу всех теоретических исследований в области расчёта тепловых двигателей.
Советские учёные — строители двигателей внутреннего сгорания — подняли эту область техники на необычайную высоту.
Работы профессоров Орлина, Цветкова, Далиша, Алексеева и Тареева, а также лауреата Сталинской премии Семенова получили широчайшую известность. В результате творческой деятельности многих поколений русских изобретателей нефтяной двигатель внутреннего сгорания окончательно вошел в технику. И когда мы сейчас видим тепловозы, теплоходы, тракторы, автомобили и даже самолеты с дизельмоторами, работающими на тяжелом топливе, мы не должны забывать, кто дал этим экономичным и удобным моторам право на жизнь. Наряду с электрическим светом, ставшим известным во всем мире под названием «русского света», наша родина дала миру и двигатель — «русский дизель».
Болховитинов В., Буянов А., Захарченко В., Остроумов Г. Под общей редакцией Орлова В.
РАССКАЗЫ О РУССКОМ ПЕРВЕНСТВЕ.
Изд-во ЦК ВЛКСМ
«Молодая гвардия», Москва, 1950.
