Приключения изобретений

ТЫ МАШИНЫ БУДЕШЬ ДВИГАТЬ…

Школьные товарищи

В 30-х годах XVIII века в горнозаводской школе Екатеринбурга (нынешнего Свердловска) учились два мальчика. Один был солдатский сын Иван Ползунов, а другой – сын мастерового Козьма Фролов.

В то время на Урале было уже много рудников и заводов. Добывали железную руду, медь, золото, выплавляли из руды металл. Чугун уральских заводов славился на всю Европу – он был лучше английского и шведского.

От отца к сыну передавались секреты плавильного дела, ковки и закалки металла, умение строить заводские печи. Но почему надо работать так, а не иначе, нельзя ли изменить, улучшить отцовские приёмы работы, молодые мастера не знали. Они ничему, кроме своего мастерства, не учились, часто даже читать не умели.

Чтобы мастера были образованнее, лучше разбирались в своём деле, и завели на Урале горнозаводские школы. Там учили не только грамоте, арифметике, но и начаткам механики, черчению.

Ползунов и Фролов были очень способными учениками. Мы не знаем, дружили ли они в школе, – Фролов был в старшем отделении, когда Ползунов только начинал учение. И потом всю жизнь они почти не встречались, хотя и работали рядом. Не только рядом: у обоих с молодости была одна и та же мечта. Оба талантливо, упорно, побеждая множество препятствий, добивались своей цели – одной и той же. Но хотя цель была одинаковая, пошли они к ней разными путями. И всё же оба к цели пришли.

Что же за мечта у них была, какая цель стояла перед ними? Облегчить бесконечно тяжёлый труд крепостных рабочих в рудниках и на заводах и в то же время увеличить его производительность.

Облегчить труд – это значило переложить самую тяжкую его часть на машины и механизмы. Их было тогда мало. А создавать новые мешало главным образом то, что не было сильного, надёжного двигателя, который приводил бы машины в движение.

Вот этим самым важным для того времени вопросом – как создать хороший двигатель – и занимались всю жизнь оба изобретателя.

Единственной энергией, которой умели в то время пользоваться для заводских нужд, была сила текучей воды. На пути водяного потока ставили колесо с насаженными по ободу лопатками, которые толкала вода, или с ковшиками, в которые вода лилась сверху. От вращающегося водяного колеса движение передавалось насосам, заводским механизмам.

Неудобство водяных колёс было в том, что они привязывали завод к реке. Да и маломощным был этот двигатель.

Фролов, работая после школы на уральских золотых приисках, изобрёл немало механических приспособлений, которые облегчали труд рабочих и увеличивали добычу. Но он мог использовать только часть своих изобретений: у него не было достаточно сильного двигателя, чтобы приводить в движение новые механизмы. И тогда он стал думать, как можно заставить водяные колёса делать больше работы, как увеличить их мощность.

Он придумал удивительные вещи – об этом вы прочтёте немного дальше.

А Иван Ползунов считал, что водяные колёса отживают свой век. Надо создать двигатель для рудников, расположенных далеко от реки. И заводам нужен новый двигатель, – удобнее, мощнее водяного колеса.

Но как же без него обойтись?

Ползунов читал о новых двигателях для насосов, откачивавших в Англии воду из шахт и рудников. Это было важно и для наших рудников. Подземные воды делали невыносимо тяжким труд рабочих. Приходилось добывать руду, стоя иной раз от зари до зари по грудь в воде.

Если рудник был далеко от реки, воду вычёрпывали вручную бадьями или конным приводом – поднимали бадьи на верёвках, как из колодца. Тем же способом и руду доставляли на поверхность земли.

А если рудник был близко от реки, ставили насосы, которые приводились в движение водяными колёсами. Но и это не спасало. Обычно вода заливала выработки быстрее, чем её откачивали.

Насосы, о которых читал Ползунов, приводились в движение силой пара.

Что придумали прежде Ползунова

Ещё в древности знали, что пар может работать, – стоило только посмотреть, как он подбрасывает крышку сосуда, в котором кипит вода. Но прошло около двух тысячелетий, пока сумели использовать силу пара для полезной работы, создать паровой двигатель.

Первые паровые машины как раз и строились для откачки воды из шахт. Над их созданием трудилось много изобретателей – одним из первых французский врач Дени Папен, бросивший медицину ради техники.

Это было в конце XVII века. Самые важные части будущих машин – цилиндр и двигающийся в нём поршень – существовали уже давно и применялись в ручных, конных и водяных насосах. В поисках нового двигателя, который мог бы приводить в движение насосы, Папен попробовал использовать порох.

Он придумал вот что: нужно удалить из цилиндра под поршнем воздух – и тогда поршень опустится под давлением атмосферного воздуха. А как заставить поршень подняться кверху цилиндра? Папен насыпал в нижнюю часть цилиндра порох, подвёл к нему фитиль и поджёг. Он рассчитывал, что от взрыва пороха поршень подскочит и под ним, в цилиндре, образуется безвоздушное пространство (вакуум). Тогда поршень опустится. Машина получилась очень неудобной – каждый раз насыпать порох, поджигать фитиль, ждать взрыва, потом ждать, пока остынут пороховые газы… Всё это так долго, что практически машина оказалась никчёмной.

Вот тогда и решил Папен использовать для подъёма поршня силу пара, его свойство очень сильно расширяться, занимать большой объём (пар, расширяясь, может занять место в 1700 раз большее, чем вода, из которой он приготовлен).

Налил Папен на дно цилиндра немного воды, а под цилиндр поставил жаровню. Вода закипела, и пар поднял поршень. Тогда изобретатель убрал жаровню, а стенки цилиндра полил холодной водой. Пар обратился в воду (конденсировался), и под поршнем образовалось безвоздушное пространство. Силой атмосферного давления поршень опустился. А опускаясь, он проделал полезную работу: поднял груз, привязанный верёвкой к стержню (штоку), на котором держится поршень. Значит, он мог проделывать и другую работу – приводить в движение насос.

Всё же и в этой машине были большие недостатки. Самый серьёзный – то, что вода кипятилась в самом цилиндре, а не в специальном котле. Опять получалось слишком медленно: вскипятить воду, убрать жаровню, полить цилиндр холодной водой, чтобы пар конденсировался, – и тогда только опускался поршень. А потом опять ставь жаровню и всё начинай сначала.

Но вот какие неожиданности случаются с самым талантливым изобретателем. Работая над паровой машиной, Папен и не вспомнил, что сам же он за несколько лет до этого изобрёл паровой котёл! Случилось так потому, что он котёл изобрёл для изучения свойств пара, а не для какой-либо определённой работы. Котёл был закрыт наглухо, и пар поэтому сжимался в котле до нескольких атмосфер. Чтобы котел не разорвался от давления пара, Папен сделал клапан, открывавшийся, когда давление в котле становилось слишком большим. Этот клапан был важным изобретением. Он позже применялся во всех паровых машинах.

Всё же Папен нашёл практическое применение для своего котла. Он его использовал, как… кастрюлю. Варил в котле мясо с костями и хвалился, что получается превосходный студень.

А что этот котёл можно соединить с цилиндром, чтобы впускать под поршень уже готовый пар, догадался современник Папена, механик Севери. Он построил паровой насос, работавший быстрее папеновского, потому что уже не надо было кипятить воду в самом цилиндре.

И когда Папен решил строить ещё одну паровую машину, он своё собственное изобретение заимствовал у Севери…

Я в другом месте расскажу, как Папен ещё пробовал использовать силу пара для полезной работы.

Машины, созданные Папеном и Севери, называют паро-атмосферными, потому что пар заставлял поршень только подниматься, а опускался он силой атмосферного давления.

Насосы Папена и Севери, даже с отделённым от цилиндра котлом, всё же работали медленно. Это машины прерывного действия – после каждого рабочего хода поршня, пока пар конденсируется и поступает новая его порция из котла, до следующего рабочего хода (то есть хода вниз) была довольно длинная пауза.

Машину Папена усовершенствовал английский кузнец Томас Ньюкомен. Подробное описание парового насоса Ньюкомена Ползунов нашёл в книге Ивана Шлаттера «Обстоятельное наставление рудному делу».

Ньюкомену удалось сократить время, нужное для охлаждения пара. Он устроил два крана. Один впускал пар в цилиндр и закрывался, когда пар поднял поршень. Тогда открывался другой кран, и в цилиндр вбрызгивалась холодная вода. Пар конденсировался, и поршень опускался.

Рассказывают, что сперва краны надо было открывать и закрывать вручную. Ньюкомен приставил к машине мальчика, Гемфри Поттера. А мальчику скучно было стоять целые часы у машины и всё время то открывать, то закрывать краны.

Рядом играют товарищи. Завидно. Хочется и самому поиграть с ними. Как же быть?

Взял Поттер две проволочки и соединил ими рукоятки кранов с концами коромысла, которое поднималось и опускалось вместе с поршнем. Коромысло, качаясь, натягивало то одну, то другую проволоку. Натянутая проволочка закрывала кран, а висевшая свободно открывала другой.

Приделал Поттер проволочки и побежал играть, а машина без него стала работать вдвое быстрее! Оказалось, что приспособление Поттера работает гораздо проворнее рук.

Вряд ли правдив этот рассказ. Может быть, Ньюкомен сам придумал приспособление. А вернее, это важное усовершенствование сделано позднее опытным механиком. Ведь очень редко изобретение даётся в руки без большого труда, без подготовки. Так или иначе, но машина Ньюкомена с «автоматическими» кранами уже работала достаточно хорошо, чтобы использовать её для откачки воды из шахт. А к большему Ньюкомен и не стремился.

О чём мечтал Ползунов

Но не о таком двигателе, который может только откачивать воду, размышлял Ползунов. Он задумал действующую силой пара «огненную машину», которая могла бы приводить в движение любые механизмы, нужные заводам и рудникам.

Эта мысль пришла ему в голову, когда он работал уже на Алтае. На Урале Ползунов прожил недолго. Закончить горнозаводскую школу ему не удалось. Механику Екатеринбургского завода понадобились помощники, и велено было взять на эту работу двух самых способных учеников. Одним из них был Иван Ползунов. Больше шести лет проработал он на Екатеринбургском заводе и стал за это время хорошим механиком.

А затем молодого мастера отправили работать в Сибирь, на Алтай. В то время на Алтае было много рудников. Самые богатые, где добывались медная и серебряная руда, золото, были на юге Алтая, в Змеиногорске. А севернее, в городе Барнауле, работал завод, выплавлявший металлы из руд.

Почему завод построили за триста километров от рудника, а не рядом с ним? Дело в том, что заводы в то время были привязаны не только к реке, но и к лесу. Для выплавки металла нужен уголь. Тогда в России пользовались ещё не каменным углем, как в XIX веке, а древесным. И нужно его заводу было очень много. Поэтому приходилось строить завод в лесистой местности. И бывало на том же Алтае так, что завод сжигал весь лес кругом. Тогда завод закрывали и строили другой, на новом месте, где были ещё нетронутые леса.

Вокруг Змеиногорска лесов мало – там степь. Вот и возили руду на лошадях в Барнаул.

Ползунов, когда его послали на Алтай, надеялся там хорошо изучить горнозаводское дело и развить свой талант механика.

Но судьба была к нему немилостива. Впрочем, это так говорится – «судьба». Немилостивы, равнодушны к Ползунову были люди, от которых зависело, где и как ему работать, – начальники заводов, а иногда и просто завистливые писари, которым не нравилось, что Ползунов был очень добросовестным человеком и пользовался доверием правителей заводов.

Мало радости было Ползунову от этого доверия. На годы усаживали его за канцелярские работы, годами гоняли по глухим алтайским местам, заставляя заниматься хозяйственными делами. Иногда только была передышка – поручали ему техническую работу.

Такой передышкой была для него поездка в Змеиногорск. Он построил там лесопилку и водяное колесо, которое приводило в движение пилы. От речки к «пильной мельнице» (так называли тогда лесопилки) Ползунов проложил канал, который доставлял от плотины воду к колесу. Этот канал был смелой новинкой. Считалось, что в России можно подводить воду от плотины к колесу только по деревянным лоткам или трубам, а канал будет зимой промерзать до дна. Об этом и в технических книгах писали. Ползунов нашёл, что это предположение неверно, и оказался прав. Канал исправно подавал воду к колесу и в зимнюю стужу.

Вероятно, выполняя эту работу, Ползунов не раз задумывался над малой мощностью водяных колес. Но едва кончил он работу в Змеиногорске, как его опять послали ведать погрузкой руды на суда, и занимался Ползунов скучным делом ещё четыре с лишним года. Но в это трудное для него время, оторванный от завода, он готовился к выполнению дела своей жизни. Читал труды Ломоносова, книги о добыче руд и выплавке металла.

Фролов на Алтае

Переведён был с Урала на Алтай, в Змеиногорский рудник, и Козьма Фролов. Он был тогда уже человеком известным. Рассказывали, как он облегчил добычу и промывку золота на уральских приисках.

В Змеиногорске Фролов нашёл построенный Ползуновым канал, подводивший воду к пильной мельнице. Сооружение ему понравилось, но он подумал, что такой канал можно бы лучше использовать. И действительно, создал необыкновенное по тем временам сооружение.

Прорыли по его предложению новый канал – он шёл от речки Корбалихи полукругом и впадал в ту же речку ниже по течению. Вдоль канала построили три фабрики для промывки золотой и серебряной руды. Поток воды, что шёл по каналу, питал водяные колёса всех трёх фабрик, и ни одна работа на фабриках не производилась вручную.

Водяное колесо приводило в движение машину, которая дробила руду. Механические лопаты, которые вращались тем же водяным колесом, перемешивали раздробленную руду с водой. Механические щётки сбрасывали в отстойник рудную мелочь, а затем – и это казалось современникам самым большим чудом – тележки с рудой передавались от рудодробилки к промывательным устройствам механической канатной тягой – её приводило в движение то же колесо.

Так работали все три фабрики, построенные Фроловым на канале. Теперь бы сказали: это заводы-автоматы. А сооружены они за сто восемьдесят лет до того, как появилось выражение «завод-автомат». Ведь это то, что считается самым нужным, передовым в нашей сегодняшней технике!

Что же, значит, мы потеряли зря почти два века и только сейчас взялись за решение задачи, которую выполнил Фролов?

Нет, это не так. Фролов сделал огромной важности и для того времени невиданное дело: использовал энергию водяного колеса сразу для нескольких механизмов и переложил на эти механизмы весь тяжёлый труд, освободил от него рабочих.

Но фабрики, которые строил Фролов, были несложными сооружениями, выполнявшими простую работу, – они дробили и промывали руду. Для этого не нужно много разнообразных машин. Такая фабрика не больше похожа на нынешний завод, где сложные изделия производятся сотнями самых разнообразных станков, чем телега на самолёт.

Для того чтобы создать современный завод-автомат, не годились бы простые, хотя и замечательно придуманные механизмы Фролова. Не годился бы, разумеется, и слабый, неуклюжий двигатель – водяное колесо.

Фролов не опередил на два века технику своего времени – такой скачок возможен только в мечте, а не в действительности. Заслуга изобретателя в том, что он в технике своего времени нашёл неожиданные возможности избавить рабочих от тяжёлого труда – механизировать добычу и обработку руды.

Огненная машина

Пока Фролов создавал в Змеиногорске свой невиданный завод-автомат, Иван Ползунов всё ещё тянул невесёлую служебную лямку. Назначили его ведать заготовками леса и древесного угля для завода. Это было всё же лучше работы на пристанях. Приходилось много разъезжать, но жить Ползунов мог в Барнауле, рядом с заводом, на котором ему давно хотелось работать.

Никто не знал, почему так долго горит свеча по ночам в его домике, никто не знал, какие гордые слова писал он в предрассветный час, отложив в сторону законченные чертежи.

«И хотя правда, – писал Ползунов, – что новых и полезных дел начинателям не всегда вдруг делается удача, однако таковых усилий свет не почитает предерзкими, но мужественными и великодушными».

Высокие мысли вдохновляли его. Он понимал, что труды предстоят огромные, если сможет он убедить правителей завода, что надо строить машину, которая освободит заводы и рудники от водяного колеса. Но никаких трудов не жаль. Ведь изобретение его пойдёт, как он писал, «во всенародную пользу», для того чтобы «облегчить труд по нас грядущим» и поможет его машина «славы (если силы допустят) Отечеству достигнуть». Допустят ли силы? Труда он не боялся, в силы свои верил. Но допустит ли начальство приложить силы к великому делу?

Надежда была на приехавшего из Петербурга начальника алтайских заводов Алексея Порошина, человека образованного и энергичного. Ему и подал Ползунов в апреле 1763 года чертежи с подробной объяснительной запиской.

Это был проект первой в мире паро-атмосферной машины, годной не только для подъёма воды, не для одной какой-нибудь работы, а для многих заводских и рудничных нужд.

На первый случай машина, которую предложил Ползунов, должна была приводить в движение мехи, вдувающие воздух в заводские плавильные печи.

Чем же отличалась машина Ползунова от изобретённых Папеном и Ньюкоменом, почему годилась она не только для откачки воды? Прежние двигатели, построенные Папеном и Ньюкоменом, были машинами «прерывного действия». Рабочим ходом поршня был только его ход вниз. А ход вверх был холостым, нерабочим. И он продолжался гораздо дольше, чем рабочий ход. Работа шла медленно, с перерывами. Насос двигатели Ньюкомена могли приводить в движение – тут необязательна непрерывная работа. А для заводских механизмов они не годились.

Основа изобретения Ползунова проста, как бульшая часть гениальных решений. Ползунов задумал машину с двумя цилиндрами. Пока поднимался поршень в первом цилиндре, опускался поршень во втором, и наоборот. Один рабочий ход следовал за другим без паузы – значит, действие машины стало непрерывным.

Систему передачи движения от поршня к механизмам, которые паровая машина должна была приводить в движение, Ползунов тоже придумал новую, удобнее, чем в машинах Папена и Ньюкомена. Он изобрёл и новую систему подачи пара из котла в цилиндры. Она была автоматической – пар попеременно шёл то в правый, то в левый цилиндр. В общем, двухцилиндровая машинаПолзунова была совершеннее и притом не сложнее, а проще прежних одноцилиндровых, которые не могли заменить водяное колесо.

Надежда Ползунова на Порошина была не напрасной. С непривычной быстротой, в том же апреле 1763 года, канцелярия алтайских заводов обсудила проект огнедействующей машины и постановила строить первую такую машину для пробы.

Порошин понял значение изобретения, и особенно ему понравилось то, что писал Ползунов об «умираемом безвозвратно при строении плотины расходе». Плотины, которые надо было сооружать для водяных колёс, обходились очень дорого. Понял Порошин и то, что машина Ползунова могла освободить заводы от привязи к реке, а это было важно для всех заводов и фабрик страны, не только для алтайских.

Казалось, Ползунов одержал быструю и неожиданно лёгкую победу. Но это только казалось. Замысел Порошину понравился, но он не был уверен, что Ползунов сумеет построить машину, и не решился взять на себя ответственность за расходы на её сооружение. Послал Порошин проект Ползунова вместе с решением канцелярии в Петербург, высшему начальству. И попал проект на отзыв к специалисту по горнозаводскому делу Шлаттеру. Это был автор той книги, где Ползунов нашёл описание машины Ньюкомена.

В Петербурге дело шло медленнее, чем в Барнауле. Только в январе следующего года пришёл указ заводу о машине Ползунова с приложением отзыва Шлаттера.

Странно! Знаток горнозаводского дела Шлаттер понял проект Ползунова гораздо хуже, чем канцелярия алтайского завода. Он, правда, признал, что Ползунов достоин похвалы и что его «вымысел за новое изобретение почесть должно». Но он совершенно неправильно сосчитал, сколько должно стоить пользование машиной, и нашёл, что она будет невыгодна: большой расход топлива. А расход он считал по машине Ньюкомена и почему-то решил, что для каждой плавильной печи нужна отдельная машина, хотя в проекте Ползунова ясно сказано, что довольно одной машины на целый завод. Не понял Шлаттер, что значение машины Ползунова прежде всего в том, что она освобождает заводы от водяных колес. Шлаттер думал, что следует построить огнедействующую машину… для накачивания воды к водяному колесу.

Другими словами, он не увидел огромного различия между машиной Ползунова для любых заводских нужд и паровым насосом Ньюкомена. В сущности, это даже не так удивительно: человеку, даже учёному, гораздо легче, оценивая новый проект, оглядываться на старое, знакомое, чем заглянуть в будущее. С этой бедой встречались многие изобретатели, когда обсуждались их смелые проекты. А мысль об универсальном паровом двигателе была для того времени очень смелой.

Заключение Шлаттера было тяжёлым ударом для Ползунова, и его не мог утешить указ, которым изобретателя повышали в звании, увеличивали ему жалованье и награждали четырьмястами рублями – в то время это были большие деньги.

А о том, ради чего посылался проект на утверждение в Петербург – строить или не строить машину, – в указе не было ни слова. Порошин прочёл, что императрица (тогда в России царствовала Екатерина II) Ползуновым «всемилостивейше довольна», и растерянно вертел в руках уклончивый указ.

Всё же он решился: приказал Ползунову машину строить. Порошин был не согласен с заключением Шлаттера и собирался использовать машины Ползунова не для того, чтобы они накачивали воду к водяному колесу, а ставить их там, где водяных колёс не было, как и предлагал изобретатель. Для начала Ползунову предстояло построить машину, которая приводила бы в движение мехи нескольких плавильных печей. Это была опытная машина, но достаточно большая, чтобы обслуживать не меньше шести печей, в которых выплавлялся металл из руды.

В наше время, за редким исключением, изобретателю не приходится задумываться, сумеют ли на заводах изготовить детали, нужные для будущей машины. Был бы замысел и расчёт изобретателя верен, а заводы могут изготовить детали любой формы, с любой степенью точности. Если зазор между двумя деталями толщиной с паутинку изобретателю не годится, так его и не будет. А в XVIII веке ещё не умели точно обрабатывать металлы.

Ползунову нужно было изготовить большие цилиндры с ровной внутренней поверхностью и поршни, которые плотно прилегали бы к стенкам цилиндра, – не пропускали бы ни воздуха, ни пара. И это было невероятно трудной тогда задачей.

Не легче было обработать и другие медные части огромной машины – их было больше сотни и некоторые детали весили до семидесяти пудов (то есть больше тонны).

Ползунову не дали ни одного знающего мастера. С двумя учениками и совсем неопытными рабочими совершал он свой гигантский труд. Ему пришлось не только руководить постройкой машины, но и учить своих помощников обрабатывать металл, пришлось самому изобретать и строить станки для изготовления нужных ему деталей. Трудно представить себе, как мог один человек так быстро справиться с огромной работой: Ползунов осуществил свой замысел всего за два с небольшим года.

Но какой ценой! Непосильный труд стоил ему жизни.

Вот готовы наконец и собраны все детали. Машина была громадной. Цилиндры – высотой в три метра каждый. Выстроили для машины деревянный дом в четыре этажа.

Ползунов, хотя в замысле своём был уверен, сильно тревожился перед пробным пуском машины. Грустно постукивал он по стенкам котла, сделанного из клёпаных медных листов. Листы были тонкие, котёл мог не выдержать давления пара. Даже толстых медных листов достать Ползунов не мог, а нужно бы котёл не из листов клепать, а делать литым.

Между поршнем и стенками цилиндра такие зазоры, что палец можно просунуть. Пришлось обёртывать поршни кожей. Да и некоторые другие части машины ненадёжны.

Настоящее испытание начать было нельзя – не построили ещё плавильных печей и воздуходувных мехов, которые должна была приводить в движение огненная машина.

А Ползунов спешил. Огромный непрерывный труд и нищенская жизнь надорвали его силы. Шла горлом кровь. Удастся ли завершить дело жизни?

Из скудного жалованья приходилось урывать рубли на расходы для машины. Четыреста рублей, которые из

Петербурга приказали выдать ему в поощрение, заводская канцелярия решила задержать, пока машина не будет готова, – превратить поощрение в награду, если дело удастся. А не пойдёт машина, так и вовсе можно денег не давать.

Но горькая беда: всё злее становилась болезнь. Через силу вставал Ползунов с постели, шёл к машине. Он решил начать испытание её без печей, без мехов – прикрепил брёвна к балансиру, устроенному, чтобы передавать движение от поршней к мехам. Машина должна была брёвна поднимать и опускать.

Зажгли дрова в топке, закипела в котле вода, пар пошёл в цилиндры. И, словно нехотя, медленно сдвинулся поршень, качнулся балансир, а там и второй поршень пошёл – работала машина, работала!

Молча смотрел Ползунов, как без натуги поднимала машина тяжёлые бревна. Он создал эту силу! Великая радость была в его сердце – скоро задышат мехи, вдуют воздух в печи, ненужными станут плотины, водяные колеса. Новый век приходит!

И печаль была в сердце – не видать ему этого, сочтены дни.

Молча смотрел Ползунов, как без натуги поднимала машина тяжёлые бревна.

Опираясь на руку ученика, пошёл Ползунов домой, лёг, тяжело дыша. И больше не встал.

На заводе слух прошёл – умирает. Тогда спохватились – не вышло бы чего, – прислали те четыреста рублей, что прежде облегчили бы работу, может быть, и жизнь спасли…

Так и не увидел Ползунов настоящей работы своей машины. Умер за неделю до испытания её при плавильных печах.

Пускали в ход машину ученики Ползунова, его помощники. Мехи невиданных прежде размеров подавали воздух сразу в три плавильные печи. Пошла в ход первая в мире машина, с помощью пара приводившая в движение заводскую установку! Это было весной 1766 года.

Но скоро оказалось, что не напрасно тревожился Ползунов за качество деталей. Кожа, которой были обёрнуты поршни, чтобы они плотно прилегали к стенкам цилиндра, быстро истёрлась. Недостаточно мощным оказался насос, подававший воду в огромный котёл.

И тогда вызвали из Змеиногорска Козьму Фролова, строителя вододействующих фабрик, чтобы он починил машину своего школьного товарища.

Фролов внимательно осмотрел машину, заменил насос, посоветовал обернуть поршни пробкой вместо кожи и уехал. Что он думал о великом творении Ползунова, мы не знаем. Вряд ли машина ему понравилась. Он верил в водяные колёса, и зрели у него большие замыслы.

А машина Ползунова снова работала. Поднимались и опускались поршни, качалось коромысло, и мехи вдували воздух в плавильные печи. И четырнадцать печей, а не три могла бы обслуживать огненная машина.

Шестьдесят шесть дней она работала. И немалую прибыль получил завод. А потом случилось то, что предвидел Ползунов: непрочный котёл дал течь – не выдержали тонкие медные листы. Был бы Ползунов жив, он снова, в тысячный раз, преодолел бы беду, добился нового котла. А без него никто не сумел этого сделать.

Четырнадцать лет простояла в бездействии машина, открывшая век паровых двигателей. А потом её разобрали. И много десятилетий валялись на пустыре медные части. Народ прозвал то место Ползуновским пепелищем.

Слоновые колёса

В те самые годы, когда ржавела на свалке машина Ползунова, Фролов в Змеиногорске возводил сооружения такие огромные, такие смелые, что равных им в мире не было.

Он построил на речке Змеевке плотину – она и теперь, два века спустя, стоит. Перед плотиной разлился пруд. Воду из пруда Фролов пустил сквозь Змеиную гору подземным ходом (штольней) длиной шестьсот сорок метров.

Пройдя под землёй, вода растекалась по нескольким каналам. Один подходил к лесопилке, другие к шахтам, где добывалась руда. На шахтах водяные колеса приводили в движение механизмы, поднимавшие на поверхность земли руду.

А дальше начинались чудеса: вода текла в огромную пещеру, вырытую в горе и облицованную гранитом. Пещеру Фролов соорудил для самого большого в мире водяного колеса. Оно было высотой с пятиэтажный дом (семнадцать метров) и приводило в движение несколько мощных насосов, выкачивавших воду из шахты. Колесо это рабочие прозвали «слоновым», и прозвище сохранилось за ним навсегда.

Но это ещё не всё. Обслужив слоновое колесо, вода (её стало больше – в поток вливалась и вода, которую выкачивали из шахты насосы) устремлялась ещё в один подземный канал, к другой шахте. Там тоже была вырыта пещера и установлено второе слоновое колесо, чуть поменьше первого. И здесь оно приводило в движение насосы, откачивавшие воду из шахты.

Фролов достиг предела в использовании водяных колёс, построив такие большие сооружения, каких нигде в мире не решались ставить. Он создал хитроумные устройства, передававшие движение от колеса сразу к нескольким рабочим механизмам: к насосам, рудоподъёмникам, механизмам для промывания и обогащения руды.

Всю жизнь Фролов стремился к тому, чтобы поток воды работал много раз – приводил в движение не одно, а несколько колёс. В первом его большом змеиногорском сооружении вода, отведённая по каналу от плотины, обслуживала три рудообогатительные фабрики и на каждой фабрике совершала несколько работ. А в сооружении со слоновыми колёсами поток воды путешествовал по трём шахтам, то спускаясь под землю, то снова поднимаясь на поверхность.

А почему же так важно было Фролову, чтобы поток воды совершал как можно больше работы? Потому, что это выгодно. Достаточно было построить одну плотину и отвести от неё один канал, который мог потом разветвляться. Ведь плотина – самая дорогая часть сооружения. Недаром Ползунов писал, что его машина избавляет заводы от расхода на постройку плотин.

Водяные колёса были двигателем привычным – ими пользовались тысячелетие. Всякий понимал, что построить колесо, которое выполняет больше работы, чем прежние, выгодно. И соорудить одну плотину, которая обеспечивала бы водой много колёс, дешевле, чем строить несколько плотин. Поэтому Фролову было намного легче осуществлять свои замечательные проекты, чем Ползунову.

Новое изобретение почти всегда пробивало себе путь труднее, чем усовершенствование старого.

Великий труд Ползунова оказался для России преждевременным. Немногие понимали тогда, что водяной двигатель отживает свой век – мало было ещё на заводе машин, для которых необходим был бы двигатель мощнее водяного колеса. Кроме того, не умели в то время в России (да и в Англии только учились) точно обрабатывать детали металлических машин. Из-за этого быстро износился паровой двигатель, созданный с огромным трудом Ползуновым.

Так вышло, что паровая машина – новый двигатель для заводских нужд, изобретённый в России, – пришла к нам через десятилетия из Англии.

А самое замечательное в истории двух изобретателей, которую вы прочли, вот что: на Алтае, в далёком крае, который не только за границей, но и в Петербурге считали в то время чуть ли не диким, одновременно работали два не только гениальных, но и глубоко образованных инженера. Именно здесь, на Алтае, завершалась эпоха водяных колёс и открывалась эпоха пара.

Козьма Фролов довёл до высшего возможного совершенства старинный двигатель – водяное колесо. Иван Ползунов создал двигатель будущего, XIX века – паровую машину.