По возвращении из столицы Ползунова произвели в шихт-мейстеры — это был первый приравнивавшийся к офицерскому чин для служащих казенных горных заводов. Положение Ползунова значительно улучшилось: ему теперь не грозили телесные наказания, у него был денщик, ему открылся доступ в офицерскую библиотеку, к заводским делам. В это же время из Петербурга пришел приказ о том, чтобы все офицеры, работающие на заводах, изучили изданную в 1760 году книгу профессора Ивана Шлаттера «Обстоятельное наставление рудному делу».

Ползунов прочитал книгу Шлаттера, и она произвела на него огромное впечатление.

«Нет такого изобретения, — писал Шлаттер, переходя к описанию водоотливной атмосферной машины Ньюкомена, — которое бы разум человеческий столько прославить могло, как вымышление огнем действующих машин, которыми ужасные тяжести подняты могут быть и которые с начала сего века от англичан изысканы и во многих местах в употреблении для выливания из рудных и каменноугольных ям введены».

Так долго томившийся по большому и необыкновенному делу Ползунов нашел свое призвание. Он не только понял из описания Шлаттера устройство «огнем действующей» машины Ньюкомена, но и, разобравшись в основных принципах ее работы, сумел найти в ней новые, неиспользованные возможности.

И вот в глухой сибирской провинции русский инженер решает построить сам невиданную машину для приведения в действие воздуходувных мехов.

«И хотя, правда, новых и полезных дел начинателям не всегда вдруг делается удача, — писал Ползунов год спустя в объяснении к своему проекту, — однако таковых умной свет не почитает предерзкими, но мужественными и великодушными».

Хорошо знакомый не только с горнозаводской техникой, но и с заводским хозяйством, Ползунов понимал несовершенство водяных колес, применявшихся тогда на горнозаводских предприятиях для приведения в движение различных механизмов: водяному колесу приходилось подводить издалека воду или же строить заводы там, где была вода. Русский механик решил применить для этой цели «огнем действующую» машину.

Днем у маленького окошка своего бревенчатого домика, ночью при свечах, за тем же столом, размышлял, чертил и рассчитывал молодой шихтмейстер. Он не просто воспроизводил машину, описание которой знал наизусть, — он создавал новую конструкцию, открывая путь для нового применения огня и пара. Это была также атмосферная машина, но над паровым котлом русский техник поместил два цилиндра: в этих цилиндрах поршни двигались одновременно, но в противоположных направлениях, и мехи работали попеременно, так что поток воздуха шел в печь без разрывов. Движение поршней передавалось мехам при помощи цепей и шкивов, а не коромысла. Система резервуаров и труб обеспечивала непрерывное питание котла водой. Подачу в цилиндры пара и воды для конденсации Ползунов сделал автоматической. Все это конструктивно значительно отличалось от машин, описанных Шлаттером, было ново и оригинально.

Проект свой Ползунов подал в горную канцелярию в апреле 1763 года. В декабре его пригласили в эту же канцелярию для прочтения царского указа, доставленного курьером из Петербурга в занесенный снегом Барнаул.

По указу Ползунов награждался денежной премией, похвалой и приглашением прибыть в Петербург для поступления в Академию. Начальству же его предписывалось начать постройку машины по проекту Ползунова, к которому был приложен отзыв Шлаттера.

Шлаттер горячо одобрил идею Ползунова, но рекомендовал заменить некоторые из его новшеств устройствами, принятыми в английских машинах. Считаясь с авторитетом Шлаттера, Ползунов переделал свой проект, хотя переделки эти портили машину.

Русская научно-техническая мысль шла впереди своего времени, и неудивительно, что Шлаттер недооценил изобретательность русского инженера, смелость его замысла и новизну выполнения.

Между тем, пока проект Ползунова путешествовал в Петербург и обратно, изобретатель убедился в правильности своих расчетов на построенной им модели. Копия этой модели сохранилась и находится сейчас в Барнаульском горном музее.

^{Чертеж «огнем действующей» машины И. И. Ползунова, приложенный к его проекту.}

В марте 1764 года Ползунов начал строить свою машину. Изготовление ее частей, никогда никем не виданных, при несовершенстве тогдашних технических средств было делом неслыханно трудным и сложным. Ползунову приходилось не только учить других, но и самому учиться на опыте и ошибках. Несмотря на все это, машина была построена и в декабре 1765 года впервые опробована. Проба прошла успешно, но сам Ползунов едва держался на ногах, и доводить до пуска машину пришлось его ученикам. Тяжелое детство и полуголодная юность, бессонные ночи и нечеловеческое напряжение всех сил сделали свое дело: Ползунова съедал туберкулез. Он умер всего за неделю до торжественного пуска машины.

23 мая 1766 года ученики и помощники Ползунова пустили машину. Она работала исправно, доставляя воздух в три печи плавильного завода, хотя могла бы обслуживать и десять. За первые же месяцы работы эти печи выплавили серебра на восемнадцать тысяч рублей, в то время как все производственные расходы по строительству составили лишь восемь тысяч. Загруженная лишь на одну треть своей мощности, машина Ползунова окупила себя очень скоро. Но техника тогдашней горнозаводской промышленности не могла освоить машину. Даже незначительные поломки вызывали большие затруднения, и в конце концов машину бросили.

Свидетелем напряженного труда и гениальной изобретательности Ползунова оказался молодой русский ученый, швед по происхождению, Эрик Лаксман, находившийся в это время в Барнауле. Он был прислан сюда как член-корреспондент Академии наук для занятий ботаникой и минералогией.

Лаксман не только высоко ценил Ползунова, у которого он учился горному делу, но и гордился дружбой с ним. В феврале 1765 года Лаксман писал из Барнаула своим друзьям:

«Другой, с кем я наибольшее имею знакомство, есть горный механик Иван Ползунов, муж, делающий честь своему отечеству. Он строит теперь огненную машину, совсем отличную от Венгерской и Английской. Машина сия будет приводить в действие мехи или цилиндры в плавильнях посредством огня: какая же от того последует выгода! Со временем в России, если потребует надобность, можно будет строить заводы на высоких горах и в самых даже шахтах. От сей машины будут действовать пятнадцать печей».

^{Здание пароатмосферной установки И. И. Ползунова по его чертежу.}

В чем же основная заслуга первого русского теплотехника, что поражает нас в его творчестве?

Ползунов никогда не имел дела с атмосферными машинами Ньюкомена. Он только читал их описания. Но и этого русскому инженеру оказалось достаточно, чтобы понять то, чего еще никто не заметил, — а именно: что движущаяся часть водоотливной машины может приводить в движение не только насос, но и другие механизмы.

Построив машину, приводившую в движение мехи, Ползунов сделал первый шаг к осуществлению универсального двигателя, идею которого несправедливо приписывают Уатту.

Уатт, занимаясь частным вопросом об уменьшении расхода воды и пара в водоотливной машине Ньюкомена, преобразовал атмосферную машину в паровую; но человечество, и прежде всего сам Уатт, еще долго не понимало значения этого изумительного изобретения. Пятнадцать лет понадобилось Уатту, чтобы понять и осуществить возможности, которые таились в паровой машине. Но раскрывались эти возможности не самому изобретателю, а отдельным заводчикам и фабрикантам. Они, толкаемые потребностями производства, приходили к Уатту и заставляли его приспособлять паровую машину для новых и новых целей.

Для нас важно одно: идея универсального двигателя как обобщающая мысль пришла к Уатту уже после того, как подобного рода двигатель был им создан чисто эмпирическим, опытным путем.