Текст книги "Самые знаменитые изобретатели России"

Автор книги: Сергей Истомин

сообщить о нарушении

Текущая страница: 5 (всего у книги 37 страниц)

О результатах испытания модели моста Кулибина писала петербургская и зарубежная пресса. Кулибин был признан выдающимся инженером и исследователем.

Свидетельством того может, например, служить следующее. В марте 1778 г. один из основоположников механики и гидравлики академик Даниил Бернулли писал в Академию наук: «Эйлер произвёл глубокие исследования упругости балок... особенно вертикальных столбов... не могли бы вы поручить г. Кулибину подтвердить теорию Эйлера подобными опытами, без чего теория его остаётся верной лишь гипотетически».

Знаменитый русский строитель мостов Д. И. Журавский так оценивает модель кулибинского моста: «На ней печать гения; она построена на системе, признаваемой новейшею наукою самою рациональною; мост поддерживает арка, изгиб её предупреждает раскосная система, которая, по неизвестности того, что делается в России, называется американскою».

В области деревянного мостостроения конструкция Кулибина до настоящего времени остаётся непревзойдённым достижением.

Изобретатель был награждён специально для него вычеканенной медалью, на одной стороне которой стояло: «Достойному», а на другой – «Академия Наук – механику Кулибину». Однако решение о постройке моста принято не было. Вероятно, одним из главных аргументов против этого были опасения, что такое сооружение быстро потеряет стойкость при гниении деревянных элементов.

Ожидая, когда окончательно определится судьба его проекта, Кулибин разрабатывал другие модели мостов через Неву, в частности наплавной мост и др.

Размышляя о недостатках дерева как строительного материала, Кулибин в конце концов решил проектировать мост из металла. Он создал несколько проектов металлических мостов, рассчитывая, что они могут быть использованы не только на Неве, но и на Москве-реке и других реках России.

Согласно первому проекту, металлический мост должен был быть трёхпролётным; его проезжая часть располагалась под фермами; пропуск кораблей предусматривался по особому обводному каналу. По второму проекту мост должен был иметь пять пролётов, с разводным пролётом посередине; проезжая часть располагалась поверх ферм. По третьему проекту металлический мост тоже был пятипролётным, но он предусматривал устройство двух разводных пролётов у берегов.

Кулибин предполагал строить мосты из чугуна, применяя железо только для наиболее ответственных частей. Изобретатель при этом учитывал реальную обстановку: изготовление железа ещё не достигло значительного масштаба в России, и железо было дорого.

Разрабатывая проект металлического моста, Кулибин руководствовался теми же принципами, что и в своём проекте одноарочного деревянного моста: применение арочной системы, решётчатых ферм, облегчение средней части пролёта. Предварительно же нужно было создать модель в 1/10 натуральной величины и испытать её.

Над этими проектами Кулибин трудился много лет. Завершающая стадия работы над ними приходилась уже на 1805—1815 гг. Хотя эти проектируемые мосты были выдающимся достижением научно-технической мысли, отличались изящностью форм и внешней лёгкостью, они не привлекли внимания царя.

Помешало осуществлению замечательных проектов Кулибина и тяжёлое экономическое положение страны, сложившееся в результате войны 1812 г. Постройка мостов Кулибина, проекты которых поражают своей смелостью даже современных инженеров, оказалась не по плечу для техники его времени.

В достояние музея превратили и изобретённый им новый способ связи. Понимая исключительное значение быстрой связи для такой страны, как Россия, Кулибин начал в 1794 г. разработку проекта оптического телеграфа. Он решил задачу и изобрёл, кроме того, оригинальный код для передач.

Но только через сорок лет после изобретения Кулибина в России были устроены первые линии оптического телеграфа. К тому времени проект Кулибина был забыт, а французу Шато, установившему телеграф, не имевший принципиальных преимуществ перед телеграфом Кулибина, правительство заплатило сто двадцать тысяч рублей за привезённый из Франции «секрет» и шесть тысяч рублей ежегодной пожизненной пенсии.

Печальна судьба и ещё одного замысла замечательного новатора, разработавшего способ движения судов вверх по течению за счёт самого течения реки.

«Водоход» – так было названо самоходное судно Кулибина, удачно испытанное в 1782 г. За его создание изобретатель даже получил денежную премию. На протяжении многих лет Кулибин работал над решением проблемы замены бурлацкого труда машинами и создал несколько типов самоходных судов.

Принцип действия «водохода» Кулибина был следующим. Вверх по течению от судна на лодке завозился якорь. Второй конец якорного каната закреплялся на специальных барабанах, установленных на судне и могущих вращаться вокруг своих осей. Эти барабаны посредством зубчато-цепочных или других передач приводились во вращение от вала бортовых вододействующих колёс, движущихся под влиянием течения реки. При этом якорный канат навивался на барабаны, и судно подтягивалось к лодке. Потом лодка уходила вперёд, вновь забрасывался якорь, и весь процесс повторялся снова. Судно двигалось вверх по течению как бы отдельными шагами или «подачами». Таким образом, водоходные суда Кулибина двигались силой речного потока.

Предложения о создании таких машинных судов были и до Кулибина, но ему удалось воплотить эту идею в новые конструктивные формы. В конце 1804 г. усовершенствованную Кулибиным водоходную машину установили на одном из волжских грузовых судов грузоподъёмностью до 8500 пудов. Одним из усовершенствований изобретателя было устройство, которое позволяло опускать и поднимать вал вододействующих колес; благодаря этому можно было проходить отмели и достичь постоянства площади погруженной части колёс при различных осадках.

Испытания судна с балластом в 8500 пудов, проходившие в течение нескольких дней, были вполне положительны. Но изобретатель продолжал вводить всё новые усовершенствования. Он придал новую, неизвестную ранее форму вододействующим колёсам, уменьшил число вододействующих колёс, упростил передачу. Он работал над проектом третьего водоходного машинного судна, вынашивал идею создания вдоль берега реки стационарных заякорённых канатов для того, чтобы избавиться от завоза якорей с помощью лодки.

Хотя самоходное судно Кулибина было официально признано «обещающим великие выгоды государству», дальше официального признания дело не пошло, всё кончилось тем, что созданное Кулибиным судно было продано с торгов на слом.

А ведь суда были разработаны и оригинально и выгодно, что доказал прежде всего сам изобретатель в написанных им трудах: «Описание выгодам, какие быть могут от машинных судов на реке Волге, изобретённых Кулибиным», «Описание, какая польза казне и обществу может быть от машинных судов на р. Волге по примерному исчислению и особливо в рассуждении возвышающихся против прежних годов цен в найме работных людей».

Размышляя над проектом самоходных судов, Кулибин в конце концов пришёл к мысли о применении паровой машины для судоходства.

С самого начала своей творческой деятельности в Академии наук он был связан со стекольными заводами, выполнявшими заказы академических мастерских. Здесь он проводил опытную варку различных сортов оптического стекла, конструировал механические устройства, позволившие получать листы зеркального стекла очень больших размеров, устройства для перемещения тиглей со стеклянной массой весом более тонны и т. п.

Будучи свидетелем аварий, случавшихся при спуске кораблей со стапелей, Кулибин усовершенствовал приёмы спуска судов. Он сделал так много, что даже простой перечень его замечательных дел требует немало времени и места.

В этом перечне одни из первых мест должны занять, помимо названных, такие изобретения, как прожекторы, «самокатка», то есть механически перемещающаяся повозка, протезы для инвалидов, сеялка, плавучая мельница и многие другие.

В 1779 г. «Санкт-Петербургские ведомости» писали о кулибинском фонаре, создающем при помощи особой системы зеркал, несмотря на слабый источник света (свеча), очень сильный световой эффект.

Сообщалось о том, что Кулибин «изобрёл искусство делать некоторой особою выгнутой линией составное из многих частей зеркало, которое, когда перед ним поставится одна свеча, производит удивительное действие, умножая свет в пятьсот раз против обыкновенного свечного света и более, смотря по мере числа зеркальных частиц в оном вмещённых. Оно может поставляться и на чистом воздухе в фонаре, тогда может давать от себя свет даже на несколько вёрст, также по мере величины его».

Созданный Кулибиным фонарь представлял собой один из первых предшественников современного прожектора. «Галерея на 50 сажен была освещена сим зеркалом посредством одной только свечи», и «её императорское величество изволило сказать при том своё благоволие изобретателю и пожаловать ему знатное число денег. Сие же изобретение рассмотрено и свидетельствовано было в общем Академией наук собрании».

Фонарей таких Кулибин сделал множество и для разных целей: для освещения коридоров, больших мастерских и мануфактур, кораблей и совсем маленькие – для карет.

В июле 1790 г. князь Потёмкин доложил императрице, что в китайской комнате царских палат устроят они с Кулибиным фейерверки... без пороху и дыму. «Не случится ли в комнате пожар?» – засомневалась императрица. «Мы с Кулибиным беремся починить её в сем случае за свой счёт», – успокоил Потёмкин.

И в назначенный час царица и придворные стали свидетелями невиданного зрелища. Огненные колёса вращались в разных местах просторной залы, разбрасывая разноцветные блики. Световые фонтаны били до потолка, каскады искр сыпались на гостей, никого не поджигая. Кругом светили звёзды, среди них вдруг вспыхивало солнце, и, наконец, множество ракет с шумом взвились ввысь. Но ни дыма ни запаха пороха не было!

Потёмкин провёл царицу за кулисы, где находился Кулибин. Там стояли фонари с вогнутыми зеркалами, на раскаленных сковородках лопались спиртовые хлопушки и крутились световые колёса. И всё это немудреное хозяйство – зеркальную мозаику, наклеенную на бумагу, приводили в движение автоматы.

Вскоре Кулибин устраивал подобные иллюминации во дворце Потёмкина, и Г. Р. Державин в оде «Афинейскому витязю» – графу А. Орлову так описывал самое знаменательное событие года:

Когда Кулибинский фонарь,

Что светел издали, близ тёмен,

Был не во всех местах потребен,

Горел кристалл, горел от зарь...

Далее Державин объяснил, что имя Кулибина в оде, посвящённой временам Эллады, вспоминает оттого, что он сравним с Архимедом, который делал стекла для поджога вражеского флота.

И другие строки Державин посвятил кулибинскому фонарю:

Ты видишь, на столбах ночною как порою

Я светлой полосою

В каретах, в улицах и в шлюпках на реке

Блистаю вдалеке,

Я весь дворец собою освещаю,

Как полная луна.

Но выполняя заказы и такого развлекательного рода, Кулибин оставался исследователем. Кулибин написал целый трактат «О фейерверках», в котором проявилась его неистощимая выдумка.

Сей обстоятельный труд содержал разделы: «О белом огне», «О зелёном огне», «О разрыве ракет», «О цветах», «О солнечных лучах», «О звёздах» и т. д. Он разработал оригинальную рецептуру многих потешных огней, основанную на изучении влияния разных веществ на цвет огня, предложил немало новых технических приёмов, ввёл в практику остроумные виды ракет и комбинации «потешных огней».

Изобретения подобного рода, сделанные Кулибиным, получили наибольшую известность, и притом настолько значительную, что они в какой-то степени затмили основные его труды, определявшие подлинное лицо великого изобретателя. Огни дворцовых фейерверков как бы отодвинули в тень огромный труд Кулибина.

Далеко не всё из написанного И. П. Кулибиным сохранилось, но и дошедшее до нас весьма красноречиво. Одних чертежей осталось после Кулибина около двух тысяч!

Наброски, описания машин, заметки, тексты, обстоятельнейшие вычисления, тщательно выполненные чертежи, эскизы, торопливо сделанные на лоскутках бумаги, записи, сделанные карандашом, чертежи на обрывках дневника, на уголке денежного счёта, тысячи иных записей и графических материалов Кулибина показывают, как неукротимо кипела его творческая мысль.

Лучшие люди того времени очень высоко ценили дарование Кулибина. Знаменитый учёный Леонард Эйлер считал его гениальным.

Сохранился рассказ о встрече А. В. Суворова и И. П. Кулибина на празднике у Потёмкина:

«Как только Суворов увидел Кулибина на другом конце залы, он быстро подошёл к нему, остановился в нескольких шагах, отвесил низкий поклон и сказал:

– Вашей милости!

Потом, подступив к Кулибину ещё на шаг, поклонился ещё ниже и сказал:

– Вашей чести!

Наконец, подойдя совсем к Кулибину, поклонился в пояс и прибавил:

– Вашей премудрости моё почтение!

Затем он взял Кулибина за руку, спросил его о здоровье и, обратясь ко всему собранию, проговорил:

– Помилуй бог, много ума! Он изобретёт нам ковёр-самолёт!»

Однако личная жизнь изобретателя не была счастливой. Он был лишён радости видеть должное использование своих трудов и был вынужден тратить немалую часть своего таланта на работу придворного иллюминатора и декоратора.

К тому же у Кулибина был очень сильный противник в лице княгини Екатерины Романовны Дашковой, директора Петербургской академии наук и Президента Российской академии. Отчего эта незаурядная просвещённая женщина невзлюбила Кулибина – остаётся загадкой. Возможно, Кулибин не оказал ей какой-то малой услуги. И тщеславная Дашкова, считавшая себя второй дамой в России, не забывала этого и отказала ему в прибавке жалованья.

А семейство у Кулибина к тому времени было очень большим – семеро детей. Державин через голову Дашковой выхлопотал у императрицы прибавку Кулибину в 900 рублей в год. Тогда Дашкова разозлилась не на шутку и учинила скандал Державину.

Кулибин в 1787 г. добился освобождения от руководства академическими мастерскими. В своём заявлении он писал: «...потому мне оное правление несносно, огорочительно и по изобретениям моим мыслях весьма мне противоборствует, то ...прошу оное правление из ведомства моего взять».

Он полагал, что это дало бы «мыслей моих облегчение» и он был бы более полезен не только Академии, но и всему обществу. Просьба эта была удовлетворена с оговоркой, что его будут привлекать к рассмотрению особо важных дел. Ему сохранили казённую квартиру и около половины прежнего жалованья. Но мелочные поручения продолжали отвлекать Кулибина от действительно серьёзных научно-технических проблем.

Его материальное положение ухудшалось. На исследования он тратил значительную часть личных средств и влезал в долги. И хотя Екатерина II обещала ему выдавать «каждогоднюю сумму» на его изобретения и на покрытие долгов, эти деньги он получал от случая к случаю, после неоднократных напоминаний и к тому же в совершенно недостаточных суммах.

Директор Академии наук Е. Р. Дашкова выселила его из казённой квартиры и тем самым лишила его возможности пользоваться имевшейся при ней мастерской.

Особенно горькие дни наступили для Кулибина, когда он в 1801 г. вышел в отставку и поселился в родном Нижнем Новгороде. Кулибин просил отставку и разрешение жить в Нижнем Новгороде для того, чтобы, изучая там судоходство, приступить к созданию машинного «водоходного» судна. Однако его положение не только не улучшилось, но стало ещё тяжелее.

Ещё в 1791 г. к Кулибину обратился потерявший ногу под Очаковом офицер артиллерии Непейцын с просьбой вместо деревяшки придумать хороший протез. Кулибин засел за чертежи и вскоре заказал шорнику изготовить по ним механическую ногу. Непейцын, «обувшись в сапоги, на первый случай с тростью вышел», а вскоре и без неё начал ходить. Потом Кулибин сделал протез Валериану Зубову, брату покровителя Кулибина князя Потёмкина-Таврического. Потом – многим другим калекам. В Нижнем Новгороде таких безногих горемык оказалось предостаточно. Кулибин с них не требовал деньги. А протезы от раза к разу совершенствовал, его протезы рассматривались в медико-хирургической академии Петербурга.

По поводу протезов Кулибина профессор хирургии Иван Буш сказал: «Художник, зная совершенно потребные свойства искусственных членов, соединил оные в своей машине довольно счастливо...».

Голова изобретателя, несмотря на восьмой десяток, работала по-прежнему ясно. Кулибин проектирует соляную машину для солеваренных заводов Строгановых с вертикальным колесом, чтобы добывать соль из глубин земли, сеятельную машину с системой решёток и семяпроводными трубами, чтоб равномернее ложились в землю зерна. Доводит до совершенства проект железного моста для Невы и Посылает его Александру I.

В 1813 г. случилась беда – пожар. Кулибин лишился многих своих моделей и инструментов. Но, отстраивая заново свой дом, он сделал за последние пять лет жизни ещё немало. Изобретатель предложил проект «поправления нижегородского собора», у которого треснула стена; сделал эскиз церкви в имении зятя Попова в Карпове под Нижним (теперь – это черта города Нижнего Новгорода) и начал изобретать дорожную карету, приводимую в движение самим ездоком. Разработал два варианта, один – с механическим двигателем. Но комплект чертежей не сохранился. Зато уцелели чертежи фортепиано. Увидел он новомодный инструмент у зятя в Карпове, попробовал музицировать – благо на гуслях он был мастер играть. Но Кулибину не понравилось звучание инструмента. Он сконструировал свой, с клавиатурой из цельного куска дерева.

Последние месяцы перед смертью он редко вставал с постели, лежал, обложившись чертежами. Правил их и всё чертил что-то на листочке, пряча его под подушку. В ночь на 30 июня 1818 г. он заснул и не проснулся. «Отмучился», – сказала жена и заплакала. В доме не было ни копейки.

Чтобы похоронить мужа, ей пришлось продать стенные часы и ещё занять денег. Похоронили Ивана Петровича Кулибина 4 июля 1818 г. на Петропавловском кладбище. (Ныне Петропавловское кладбище в Нижнем Новгороде стало парком имени Кулибина, в котором находится могила и памятник И. П. Кулибину.)

Так, забытый всеми, закончил свой долгий и трудный путь великий русский изобретатель, чьи удивительные проекты намного опередили свой век.

Иван Иванович ПОЛЗУНОВ (1728—1766)

Имя Ивана Ивановича Ползунова, впервые в России построившего паровую «огненную» машину, на долгое время было почти забыто. О Ползунове знал лишь узкий круг людей, преимущественно тех, кто соприкасался с вопросами алтайского горного производства.

Только в 1842 г. в «Горный словарь» Г. И. Спасского впервые было включено имя Ползунова, наряду с именами Севери, Ньюкомена, Уатта и других творцов паровых машин.

Чтобы оценить новаторство Ползунова, необходимо рассказать, каков был уровень развития теплотехники к началу 60-х годов XVIII в.

Создать поршневую паровую машину впервые (в 1690 г.) предложил французский изобретатель Дени Папен, который на протяжении ряда лет поддерживал переписку со знаменитым Лейбницем. Однако у Папена паровой котёл, цилиндр и конденсатор не были отделены друг от друга (вода и кипятилась и охлаждалась в рабочем цилиндре). Папен предполагал, что новый двигатель может быть применён не только «к подъёму воды или руды из шахт», но и «для продвижения судов против ветра». Впрочем, ни это, ни последующие проекты и модели Папена практического применения не получили.

В 1698 г. английский инженер Томас Севери построил первую работавшую паровую машину – «огневой насос». Но машина Севери имела узкое назначение – откачку воды из подъёмных выработок, хотя теоретически Севери допускал возможность применения «огнедействующей» машины и для других нужд. В машине Севери ни поршня, ни цилиндра не было.

Машина такого типа и была первой паровой машиной, появившейся в России. В 1717—1718 гг. Пётр I выписал из Англии машину системы Севери. Этот «огневой насос», сферический котёл которого вмещал 5—6 бочек воды, употреблялся для пуска фонтанов в Летнем саду.

В 1711—1712 гг. английский изобретатель кузнечный мастер Томас Ньюкомен построил совместно с Джоном Колли (или Кейли) первую паровую (пароатмосферную) машину поршневого типа. Двигатель Ньюкомена предназначался вначале также лишь для откачки воды.

Безусловно, Иван Ползунов читал книгу И. А. Шлаттера, вышедшую в 1760 г. «Обстоятельное наставление рудному делу», в которой имеется описание и изображение пароатмосферной машины Ньюкомена. Но Ползунов не мог встретить на страницах книги предложения создать «огненную машину непрерывного действия» для замены водяных двигателей в горнозаводском деле.

Родился Иван Ползунов в Екатеринбурге, в первой половине 1729 г. Его отец, Иван Алексеевич Ползунов, выходец из крестьянской семьи, был в 1723 г. взят в солдаты. Мать будущего изобретателя звали Дарьей Абрамовной.

Семья Ползуновых жила в деревянном домике в западной части города, именовавшейся Торговой стороной. Маленького солдатского жалованья отца (годовой оклад «за вычетом мундира» – 8 рублей 44 с половиной копейки) едва хватало на пропитание.

Родители не хотели, чтобы их сын, так же как они, оставался неграмотным, и решили отдать его в школу. Кстати, это стало небольшим подспорьем для семьи – ученику полагалось платить «жалованье».

Учителями в школах по уставу назначались младшие горные офицеры – шихтмейстеры. (В русском горном деле была принята номенклатура названий, заимствованная из немецкого языка. Слово «шихтмейстер» от «schicht» – смена и «meister» – мастер. Так называлась должность младших горных офицеров 13-го и 14-го классов, что соответствовало военным чинам прапорщика и подпоручика).

Занятия в екатеринбургской школе были продолжительными: летом в день по 12 часов, осенью и весной – по 9, зимой – по 7 часов. В воскресенье и по праздникам занятия не велись, но школьники были обязаны (и учителя за это строго отвечали) посещать церковные службы «без нетов» и по очереди в церкви читать «на вечерне, утрене и обедне и притом обучатца пения согласно».

Поступив в словесную школу в 1736 г., Ползунов закончил её в 1738 г. и перешёл в арифметическую. Там он учился под руководством Фёдора Ивановича Санникова, шихтмейстера Екатеринбургского завода, специалиста по черчению и рисованию.

В 1742 г. Ползунов был отозван из школы и переведён в «механические ученики» к механику Никите Бахореву – крупному специалисту горно-металлургического производства, который получил образование в Петербурге, изучал машинное дело в Швеции и был прислан для усовершенствования «в больших машинах» на Урал в 1729 г.

Обязанности 14-летнего Ползунова были разнообразны. Он вместе с другими учениками должен был во всём помогать Никите Бахореву и его «подмастерью». А в обязанности механикуса, или машиниста, входил широкий круг заводских и рудничных дел.

Механик должен был руководить постройкой доменных, кирпичных и иных заводских цехов, водоподъёмных и грузоподъёмных машин на рудниках, лесопильных и иных мельниц, жилых и заводских помещений и т. д.

Работая с 1742 по 1747 г. в качестве «механического ученика» под руководством Бахорева, Ползунов мог ознакомиться с наиболее передовыми образцами мануфактурной техники этой отрасли. В 1747 г. начальник Колывано-Воскресенских заводов на Алтае генерал-майор А. В. Беэр с ведения Кабинета её величества затребовал на Алтай лучших специалистов с Урала и из других промышленных районов страны, и Ползунов в начале 1748 г. был переведён на Алтай.

Родители Ползунова остались в Екатеринбурге. Мать позднее приехала к сыну в Барнаул, а с отцом, который был направлен в петербургскую шлифовальную мастерскую для «обтёски мрамора и колотья каменьев», Ползунов вообще больше не увиделся. Отец Ползунова умер в Петербурге в 1763 г.

В 1748 г. Иван Ползунов «из екатеринбургских механических учеников» был официально утверждён в должности гитеншрейбера. В его обязанности входило составление различных записей и отчётов о ходе заводского производства. Оклад ему был установлен 24 рубля в год. В 1750 г. Ползунова произвели в чин младшего унтер-шихтмейстера. В ноябре 1753 г. он был переведён из Колывано-Воскресенской заводской конторы на Змеевский рудник «для обучения горному делу».

На Змеевском руднике началась конструкторская работа Ползунова. Он находился «полгода при строении пильной мельницы, и оная мельница совершенно построена», – так было написано в рапорте от 16 ноября 1754 г. Речь идёт о строительстве вододействующей лесопилки. Посредством сложного передаточного механизма водяное колесо приводило в движение пильные рамы, а так же подъём и подачу брёвен.

В самом конце 1757 г. начальство приняло решение отправить капитана Ширмана и унтер-шихтмейстера Ползунова с караваном драгоценных металлов в Петербург.

Для Ползунова эта командировка имела особое значение. Ему и Ширману поручили передать в Кабинет её величества отчёт о работе рудников и заводов с приложением чертежей, а также донесение Канцелярии по вопросу о производстве Ползунова в шихтмейстеры.

Ширман, Ползунов и сопровождающие их конвойные – 11 солдат с капралом – везли в Петербург весьма ценный груз: 3,6 тонны бликового серебра и 24 килограмма золота. Обоз выехал из Барнаула 1 января 1758 г. и почти без остановок двигался по зимнему пути в Каинский острог и Томск, а дальше на запад через Тобольск, Пермь и Вятку, на юг до Нижнего Новгорода, затем снова к западу – в Москву, а оттуда в Петербург. 5000 км обоз преодолел более чем за два месяца.

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.