Самые знаменитые изобретатели России - Сергей Истомин

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.