Машина-двигатель

Посмотрим же, как решил задачу создания универсального теплового двигателя Ползунов. А то, что он именно такую задачу и ставил перед собой, видно из той же докладной записки.

Он писал, что следует «…сложением огненной машины водяное руководство пресечь и его, для сих случаев, вовсе уничтожить, а вместо плотин за движимое основание завода ее учредить так, чтобы она была в состоянии… по воле нашей, что будет потребно, исправлять», то есть новый тепловой двигатель должен сделать промышленность независимой от рек; все нужды завода в двигательной силе можно будет удовлетворить «огненной машиной».

Таким образом, Ползунов с самого начала правильно понял задачу техники своего времени и, разрабатывая проект двигателя, стремился обеспечить универсальность его применения.

Что же предложил Ползунов?

Посмотрим, как бы выглядела машина Ползунова, изготовленная по первому его проекту.

Так выглядела бы паровая машина Ползунова, изготовленная по первому проекту.

Ползунов, как мы видим, конечно, отделил котел от цилиндра. Но пар из котла поступает не в один цилиндр, как в машине Ньюкомена, а по очереди в два цилиндра: то в правый, то в левый. Пока в одном цилиндре паром поршень поднимается, в другом цилиндре пар конденсируется и поршень опускается.

«Ну и что же? — скажете вы. — В машине Ньюкомена так же работает поршень; может быть, здесь просто сдвоенная машина Ньюкомена?»

Но тогда посмотрим, как от поршней передается усилие на рабочий вал машины, который изображен сверху. На этом валу сидит колесо с широким ободом (шкив). Шкив обернут цепью, оба конца которой соединены с обоими поршнями. Когда левый поршень пойдет вниз, — за ним потянется левый конец цепи и шкив повернется влево. Правый же конец цепи при этом поднимется, так как поршень держать его не будет, потому что в это время в правый цилиндр подается пар и, следовательно, поршень сам идет вверх.

Потом всё то же самое повторится в обратном направлении — шкив повернется вправо. И так попеременно — то вправо, то влево — будет качаться шкив. Вместе со шкивом будет вправо и влево качаться вал, а от вала это движение можно передать цепью на другой шкив и на другой вал. От этого другого вала можно по очереди качать то правый, то левый воздуходувный мех.

Вот и выходит, что машина обеспечивает непрерывную работу вала… Правда, пока еще нет непрерывного вращения, которое нужно, скажем, мельнице, но есть непрерывное качание, которое нужно воздуходувным мехам, насосам и другим подобным механизмам.

И снова у вас, наверно, возникает желание сравнить машину Ползунова с двумя машинами Ньюкомена. «А ведь можно же качать каждый мех в отдельности двумя одноцилиндровыми атмосферными машинами?» — думаете, очевидно, вы.

Можно, но Ползунов не виноват в том, что в его время на Барнаульском заводе основные механизмы (90 %) требовали качательных движений; вот почему свою машину непрерывного действия он тоже приспособил для качания. Дело не в том, как движется рабочий вал, а в том, что он имеет только рабочие движения, которые непрерывно следуют одно за другим. А вращательное движение, если бы в этом была необходимость, Ползунов мог бы получить путем несложных приспособлений, которыми уже пользовались при обратном превращении, когда хотели вращение водяного колеса перевести в качание. О таких механизмах Ползунов, конечно, знал.

Здесь показан принцип действия цилиндров паровой машины непрерывного действия, предложенной Ползуновым.

На первый взгляд, работа цилиндров Ползунова похожа на работу цилиндра атмосферной машины, но, если вдуматься, — здесь разница огромная.

В атмосферной машине рабочий ход происходит за счет давления окружающего воздуха. А как происходит рабочий ход в машине Ползунова?

Допустим, что поршни представляют собой две чаши весов. Если мы создадим разрежение под обоими поршнями сразу, — пойдет ли хоть один поршень вниз под давлением воздуха? Нет, не пойдет. Нам надо один из поршней поднимать паром, — тогда другой будет опускаться. Значит, здесь рабочий ход невозможен, если не будет в противоположном цилиндре работать пар. Вот и выходит, что, при условии соединения тяг от поршней на общий вал, цилиндры уже перестают быть независимыми, усилия цилиндров складываются на этом общем вале и машина, состоящая из таких попеременно работающих и связанных цилиндров, является паровой машиной непрерывного действия.

И, стало быть, честь изобретения паровой универсальной машины принадлежит барнаульскому горному мастеру Ивану Ползунову.