Содержание
- Что изобрел Кулибин? (8 фото)
- Водоходное судно
- Винтовой лифт
- Теория и практика мостостроения
- Самобеглая коляска и другие истории
- Протез ноги
- Прожектор
- Что еще сделал Кулибин?
- Сообщества › Кулибин Club › Блог › Иван Петрович Кулибин — механик, инженер, изобретатель.
- Кто такой Иван Кулибин и что он изобрёл
- Немного биографии Кулибина — кратко
- 11 изобретений учёного
- 7 изобретений Ивана Кулибина
- 1 “Водоход”
- 2 “Одноарочный мост”
- 3 “Самокатная повозка”
- 4 “Поднимающееся кресло”
- 5 “Механическая нога”
- 6 “Часы в пасхальном яйце”
- Гигантская нога
- История мехов
- На общественных началах
- Что изобрел Иван Кулибин
- Часы Ивана Кулибина
- Другие изобретения
- Личность инженера
- Кулибин
Что изобрел Кулибин? (8 фото)
Сегодня, 21 апреля, день рождения великого русского изобретателя, механика Ивана Петровича Кулибина. Предлагаем вспомнить, что придумал и построил наш знаменитый соотечественник.
Иван Петрович, родившийся в слободе Подновье близ Нижнего Новгорода в 1735 году, был невероятно талантливым человеком. Механика, инженерное дело, часовой промысел, кораблестроение — все спорилось в умелых руках русского самоучки. Он имел успех и был приближен к императрице, но при этом ни один из его проектов, способных облегчить жизнь простым людям и способствующих прогрессу, не был ни профинансирован должным образом, ни реализован государством. Тогда как развлекательные механизмы — забавные автоматоны, дворцовые часы, самоходки — финансировались с превеликой радостью.
Водоходное судно
В конце XVIII века самым распространенным способом подъема грузов на судах против течения был бурлацкий труд — тяжелый, но относительно недорогой. Существовали и альтернативы: например, машинные суда, приводимые в движение волами. Устройство машинного судна было следующим: оно имело два якоря, канаты которых крепились на специальном валу. Один из якорей на шлюпке или по берегу доставлялся вперед на 800−1000 м и закреплялся. Волы, работающие на судне, вращали вал и накручивали якорный канат, подтягивая судно к якорю против течения. В это же время другая шлюпка везла вперед второй якорь — так обеспечивалась непрерывность движения.
Кулибину пришла в голову мысль, как обойтись без волов. Его идея состояла в использовании двух колес с лопастями. Течение, вращая колеса, передавало энергию на вал — якорный канат накручивался, и судно подтягивало себя к якорю, используя энергию воды. В процессе работы Кулибина постоянно отвлекали заказами на игрушки для царских отпрысков, но он сумел выбить финансирование на изготовление и установку своей системы на небольшое судно. В 1782 году оно, нагруженное почти 65 т (!) песка, показало себя надежным и значительно более быстрым, нежели корабль на воловьей или бурлацкой тяге.
В 1804 году в Нижнем Новгороде Кулибин построил второй водоход, который был вдвое быстрее бурлацких расшив. Тем не менее департамент водных коммуникаций при Александре I отверг идею и запретил финансирование — водоходы так и не получили распространение. Гораздо позже в Европе и США появились кабестаны — суда, которые подтягивали себя к якорю, используя энергию парового двигателя.
Винтовой лифт
Наиболее распространенная лифтовая система на сегодняшний день представляет собой кабину на лебедках. Лебедочные лифты были созданы задолго до патентов Отиса середины XIX века — подобные конструкции действовали еще в Древнем Египте, приводились в движение они тягловыми животными или рабской силой.
В середине 1790-х годов стареющая и разжиревшая Екатерина II поручила Кулибину разработать удобный лифт для передвижения между этажами Зимнего дворца. Она непременно хотела лифт-кресло, и перед Кулибиным встала интересная техническая задача. К подобному лифту, открытому сверху, нельзя было прицепить лебедку, а если «подхватывать» кресло лебедкой снизу, она бы доставила неудобство пассажиру. Кулибин решил вопрос остроумно: основание кресла крепилось к длинной оси-винту и двигалось по нему подобно гайке. Екатерина садилась на свой передвижной трон, слуга крутил рукоять, вращение передавалось на ось, и та поднимала кресло на галерею второго этажа. Винтовой лифт Кулибина был закончен в 1793 году, второй же в истории подобный механизм Элиша Отис построил в Нью-Йорке лишь в 1859-м. После смерти Екатерины лифт использовался придворными для развлечений, а затем был заложен кирпичом. На сегодняшний день сохранились чертежи и остатки подъемного механизма.
Теория и практика мостостроения
С 1770-х вплоть до начала 1800-х Кулибин работал над созданием однопролетного стационарного моста через Неву. Он изготовил действующий макет, на котором рассчитал усилия и напряжения в различных частях моста — при том, что теории мостостроения на тот момент еще не существовало! Опытным путем Кулибин предсказал и сформулировал ряд законов сопромата, получивших подтверждение значительно позже. Сперва изобретатель разрабатывал мост на собственные средства, но на финальный макет ему выделил денег граф Потемкин. Модель масштабом 1:10 достигала длины в 30 м.
Все расчеты моста были представлены Академии наук и проверены знаменитым математиком Леонардом Эйлером. Выяснилось, что расчеты верны, а испытания модели показали, что мост имеет огромный запас прочности; его высота позволяла парусным судам проходить без каких-либо специальных операций. Несмотря на одобрение Академии, правительство так и не выделило средств на строительство моста. Кулибин был награжден медалью и получил премию, к 1804 году третья модель окончательно сгнила, а первый постоянный мост через Неву (Благовещенский) был построен лишь в 1850-м.
В 1936 году был проведен экспериментальный расчет кулибинского моста современными методами, и выяснилось, что русский самоучка не сделал ни одной ошибки, хотя в его время большинство законов сопромата были неизвестны. Методика изготовления модели и испытаний ее с целью силового расчета конструкции моста впоследствии получила широкое распространение, к ней в разное время независимо приходили различные инженеры. Также Кулибин первым предложил использовать в конструкции моста решетчатые фермы — за 30 лет до запатентовавшего эту систему американского архитектора Итиэля Тауна.
В 1810-х годах Кулибин занимался разработкой железных мостов. Перед нами проект трехарочного моста через Неву с подвесной проезжей частью (1814). Позже изобретатель создал проект более сложного четырехарочного моста.
Самобеглая коляска и другие истории
Нередко Кулибину, помимо действительно изобретенных им конструкций, приписывают множество других, которые он действительно совершенствовал, но не был первым. Например, Кулибину очень часто приписывают изобретение педальной самокатки (прообраза веломобиля), в то время как такую систему создал на 40 лет раньше другой русский инженер-самоучка, а Кулибин был вторым. Рассмотрим некоторые из распространенных заблуждений.
Итак, в 1791 году Кулибин построил и представил Академии наук самодвижущийся экипаж, «самобеглую коляску», по сути являвшуюся предшественницей веломобиля. Она была рассчитана на одного пассажира, а в движение машину приводил слуга, стоящий на запятках и поочередно давящий на педали. Самобеглая коляска некоторое время служила аттракционом для знати, а затем затерялась в истории; сохранились только ее чертежи.
Кулибин не был изобретателем веломобиля — за 40 лет до него аналогичную по конструкции самобеглую коляску построил в Петербурге другой изобретатель-самоучка Леонтий Шамшуренков (известный в частности, разработкой системы подъема Царь-колокола, которая так и не была использована по назначению). Конструкция Шамшуренкова была двухместной, в более поздних чертежах изобретатель планировал построить самоходные сани с верстомером (прообразом спидометра), но, увы, не получил должного финансирования. Как и самокатка Кулибина, самокатка Шамшуренкова до наших дней не дошла.
Протез ноги
На рубеже XVIII-XIX веков Кулибин представил Санкт-Петербургской Медико-хирургической академии несколько проектов «механических ног» — весьма совершенных по тем временам протезов нижних конечностей, способных сымитировать потерянную выше колена (!) ногу. «Испытателем» первого варианта протеза, сделанного в 1791 году, стал Сергей Васильевич Непейцын — на тот момент поручик, потерявший ногу при штурме Очакова.
Впоследствии Непейцын дослужился до генерал-майора и получил у солдат прозвище Железная Нога; он вел полноценную жизнь, и не все догадывались, почему генерал чуть-чуть прихрамывает. Протез системы Кулибина, несмотря на благоприятные отзывы петербургских медиков во главе с профессором Иваном Федоровичем Бушем, был отвергнут военным ведомством, а серийное производство механических протезов, имитирующих форму ноги, позже началось во Франции.
Прожектор
В 1779 году увлекавшийся оптическими приборами Кулибин представил петербургской публике свое изобретение — прожектор. Системы отражающих зеркал существовали и до него (в частности, использовались на маяках), но конструкция Кулибина была значительно ближе к современному прожектору: одна-единственная свеча, отражаясь от размещенных в вогнутой полусфере зеркальных отражателей, давала сильный и направленный поток света.
«Чудесный фонарь» был положительно принят Академией наук, расхвален в прессе, одобрен императрицей, но остался лишь развлечением и не был применен для освещения улиц, как полагал Кулибин изначально. Сам мастер впоследствии изготовил ряд прожекторов по индивидуальным заказам кораблевладельцев, а также сделал на базе этой же системы компактный фонарь для кареты — это принесло ему определенный доход. Мастера подвело отсутствие защиты авторского права — каретные «кулибинские фонари» начали массово делать другие мастера, что сильно обесценило изобретение.
Что еще сделал Кулибин?
- Наладил работу мастерских при Петербургской академии наук, где занимался изготовлением микроскопов, барометров, термометров, подзорных труб, весов, телескопов и множества других лабораторных приборов.
- Отремонтировал планетарий Петербургской академии наук.
- Придумал оригинальную систему спуска кораблей на воду.
- Создал первый в России оптический телеграф (1794 год), отправленный в Кунст-камеру в качестве диковинки.
- Разработал первый в России проект железного моста (через Волгу).
- Сконструировал рядовую сеялку, обеспечивающую равномерный посев (не была построена).
- Устраивал фейерверки, создавал механические игрушки и автоматоны для развлечения знати.
- Отремонтировал и самостоятельно собрал множество часов разных компоновок — настенных, напольных, башенных.
Часы работы Кулибина:
Сообщества ›
Кулибин Club ›
Блог ›
Иван Петрович Кулибин — механик, инженер, изобретатель.
Иван Петрович Кулибин
Выдающийся русский механик, инженер и изобретатель, основоположник отечественной технологии производства оптического стекла, создатель новых мостовых конструкций.
«Кулибин» — так до сих пор называют талантливых мастеров-самоучек. И это не случайно. Вклад Ивана Петровича Кулибина в российскую и мировую науку столь значителен, что он по праву считается символом русского изобретательства. Он намного опередил свое время: создал механические устройства и предложил проекты, многие из которых были оценены лишь спустя столетие. Он был многогранно талантлив, оставил в наследие потомкам множество изобретений, полезных в разных сферах жизни.
Иван Петрович Кулибин родился 10 апреля 1735 года по старому стилю в Нижнем Новгороде, в семье мелкого торговца мукой. Его отец был старообрядцем и воспитывал сына в строгости, с ранних лет приучая к труду. Иван освоил грамоту и счет у дьячка, а затем встал за прилавок, чтобы помогать отцу. Однако больше всего юношу увлекало чтение книг и создание разных игрушек — «флюгеров, толчей, меленок». Убедившись в исключительных способностях сына, Кулибин-старший позволил ему заниматься слесарным и токарным делом.
После смерти отца 23-летний Иван Кулибин открывает в Нижнем Новгороде часовую мастерскую. И с тех пор, как он починил «замысловатый снаряд, показывающий делянки суток» губернатору Аршеневскому, пошла народная молва о необыкновенном умельце. Нижегородская знать, дворяне, помещики, купцы стали постоянными клиентами Кулибина.
В 1767 году, во время поездки Екатерины II по волжским городам, представленный губернатором Иван Кулибин продемонстрировал государыне свои изобретения, а также рассказал о часах, которые замыслил смастерить в ее честь.
Часы.
Часы подаренные императрице.
Через два года он привез царице телескоп, микроскоп, электрическую машину и уникальные часы размером с гусиное яйцо, которые в полдень исполняли музыку, сочиненную Кулибиным в честь приезда императрицы Екатерины II в Нижний Новгород. Государыню поразил встроенный механизм театра-автомата: «В нем ежечасно растворялись маленькие царские двери, за которыми виднелся Гроб Господень, по сторонам двери стояли два воина с копьями. Отворялись двери златого чертога, и появлялся ангел. Камень, приваленный к двери, отваливался, дверь, ведущая в гроб, открывалась, стража падала ниц. Через полминуты появлялись жены-мироносицы, куранты играли три раза молитву «Христос Воскресе», и двери затворялись».
Поднесенный императрице дар произвел на нее столь сильное впечатление, что она предложила талантливому мастеру возглавить механические мастерские Академии наук. Кулибин принял предложение. Так начался новый, самый яркий, этап в жизни и творчестве «нижегородского посадского, вельми прилежного до всякого сотворения премудростей диковинных».
Однако часы оставались самой большой страстью «главного механикуса отечества», он создавал проекты разнообразных часовых механизмов от «часов в перстне» до башенных гигантов. Карманные «планетные» часы Кулибина, кроме указания на время, показывали месяцы, дни недели, времена года, фазы Луны.
Изобретательство к этому времени стало неотъемлемой частью жизни Ивана Петровича. Одним из первых он обратил внимание на необходимость мостостроительства. В 70-х годах XVIII века Кулибин спроектировал первый однопролетный деревянный мост через реку Неву, а в конце 1776 года успешно прошли испытания 14-саженной модели этого моста.
Часы.
Прожектор.
Прожектор Кулибина, дающий мощный световой поток от одной свечи.
В 1779 году увлекавшийся оптическими приборами Кулибин представил петербургской публике свое изобретение — прожектор. Системы отражающих зеркал существовали и до него (в частности, использовались на маяках), но конструкция Кулибина была значительно ближе к современному прожектору: одна-единственная свеча, отражаясь от размещенных в вогнутой полусфере зеркальных отражателей, давала сильный и направленный поток света. «Чудесный фонарь» был положительно принят Академией наук, расхвален в прессе, одобрен императрицей, но остался лишь развлечением и не был применен для освещения улиц, как полагал Кулибин изначально. Сам мастер впоследствии изготовил ряд прожекторов по индивидуальным заказам кораблевладельцев, а также сделал на базе этой же системы компактный фонарь для кареты — это принесло ему определенный доход. Мастера подвело отсутствие защиты авторского права — каретные «кулибинские фонари» начали массово делать другие мастера, что сильно обесценило изобретение.
Также Кулибин создал карманные электрофоры. С тех пор, как при помощи обыкновенных зеркал Кулибин осветил темные переходы Царскосельского дворца, он неизменно участвовал в оформлении различных карнавалов, празднеств, торжественных ассамблей, балов, устраивая всевозможные фейерверки, «световые шутихи», оптические забавы, аттракционы.
Самобеглая коляска и другие истории.
Самокатка Кулибина.
Нередко Кулибину, помимо действительно изобретенных им конструкций, приписывают множество других, которые он действительно совершенствовал, но не был первым. Например, Кулибину очень часто приписывают изобретение педальной самокатки (прообраза веломобиля), в то время как такую систему создал на 40 лет раньше другой русский инженер-самоучка, а Кулибин был вторым. Рассмотрим некоторые из распространенных заблуждений.
Итак, в 1791 году Кулибин построил и представил Академии наук самодвижущийся экипаж, «самобеглую коляску», по сути являвшуюся предшественницей веломобиля. Она была рассчитана на одного пассажира, а в движение машину приводил слуга, стоящий на запятках и поочередно давящий на педали. Самобеглая коляска некоторое время служила аттракционом для знати, а затем затерялась в истории; сохранились только ее чертежи. Кулибин не был изобретателем веломобиля — за 40 лет до него аналогичную по конструкции самобеглую коляску построил в Петербурге другой изобретатель-самоучка Леонтий Шамшуренков.
Протез ноги.
Протез ноги разработанный Кулибиным.
На рубеже XVIII—XIX вв.еков Кулибин представил Санкт-Петербургской Медико-хирургической академии несколько проектов «механических ног» — весьма совершенных по тем временам протезов нижних конечностей, способных сымитировать потерянную выше колена (!) ногу. «Испытателем» первого варианта протеза, сделанного в 1791 году, стал Сергей Васильевич Непейцын — на тот момент поручик, потерявший ногу при штурме Очакова. Впоследствии Непейцын дослужился до генерал-майора и получил у солдат прозвище Железная Нога; он вел полноценную жизнь, и не все догадывались, почему генерал чуть-чуть прихрамывает. Протез системы Кулибина, несмотря на благоприятные отзывы петербургских медиков во главе с профессором Иваном Федоровичем Бушем, был отвергнут военным ведомством, а серийное производство механических протезов, имитирующих форму ноги, позже началось во Франции.
Подъемное кресло —
Подъёмное кресло (прообраз лифта) Кулибина.
первый в мире лифт — стало одним из любимейших развлечений высших сановников и дворцовой челяди.
Мосты
В 1770-х годах Иван Кулибин спроектировал деревянный одноарочный мост через реку Неву с длиной пролета 298 м (вместо 50-60 м, как строили в ту пору). В 1766 он построил модель этого моста в 1/10 натуральной величины. Она была испытана специальной академической комиссией. Проект получил высокую оценку математика Л. Эйлера, по модели Кулибина проверившего правильность своих теоретических формул. Однако проект не был осуществлен, хотя мост облегчил бы жизнь петербуржцев в периоды наводнений. С 1891 года Кулибин работал над вариантами металлического моста, но проект, несмотря на полную техническую обоснованность, был отклонен правительством.
Мост Мост через Неву.
Оптический телеграф, «водоход», машины для добычи соли, мельницы, водяное колесо, даже фортепиано и многое другое — вот многообразное наследие Ивана Петровича, который был награжден Екатериной II специальной именной золотой медалью на Андреевской ленте с надписью «Достойному. Академия наук — механику Ивану Кулибину».
Гениальный изобретатель, конструктор и ученый не только вызывал восхищение современников, но и оставил потомкам удивительные приборы и оригинальные научные догадки, не вполне еще оцененные. Как сказал великий математик Эйлер Ивану Кулибину: «Теперь Вам остается построить нам лестницу на небо».
Геодезические, гидродинамические и акустические приборы, готовальни, астролябии, электрические банки, телескопы, подзорные трубы, микроскопы, солнечные и иные часы, барометры, термометры, ватерпасы, точные весы — таков далеко не полный перечень сделанного в мастерских под руководством Кулибина. Поле деятельности его необозримо. Особенно удивляет обилие оставленных им чертежей — около 2000 штук, от чертежей оптических и физико-химических приборов до грандиозных проектов мостов, машин, судов и зданий
Черты личности Кулибина
Неутомимый новатор, Иван Петрович был консервативен в привычках и домашнем быту. Никогда не курил табак и не играл в карты. Писал стихи. Любил званые вечера, хотя на них только балагурил и шутил, так как был абсолютным трезвенником. При дворе, среди расшитых мундиров западного покроя, Иван Кулибин в длиннополом кафтане, высоких сапогах и с окладистой бородой казался представителем другого мира. Но на балах он с неистощимым остроумием отвечал на насмешки, располагая к себе добродушной словоохотливостью и прирожденным достоинством в облике
Семейная жизнь
Кулибин был трижды женат, третий раз женился уже 70-летним стариком, и третья жена принесла ему трех дочерей. Всего у него было 12 детей самого разного возраста: и бородатые мужчины и малолетние девочки. Всем своим сыновьям он дал образование.
Последний период жизни.
Последние десять лет своей жизни Кулибин провел в большой нужде, и в день его смерти в доме не было ни копейки. В свое время он легко мог бы разбогатеть, например, на изобретенном им протезе — каждая война увеличивала число инвалидов. Но, оказывается, Кулибин «в секрете» давно уже работал над вечным двигателем. Эта работа отнимала у него большую часть времени и средств и была любимой. «Более 40 лет времени занимался я во изыскивании самодвижущейся машины, упражнялся в делании опытов ее секретно, потому что многие ученые почитают сие изобретение за невозможное, даже смеются и ругаются над теми, кто в том изыскании упражняются» (1817).
Кто такой Иван Кулибин и что он изобрёл
Имя Ивана Петровича Кулибина уже давно стало нарицательным для мастеров-самоучек, изобретающих технологические шедевры без какого-либо оборудования и условий. При этом реальные заслуги таланта, прозванного «нижегородским Архимедом», помнит не каждый. Так чем же именно мы обязаны техническому гению Кулибину? Предлагаем список самых интересных с фото и картинками, которые удалось добыть.
Немного биографии Кулибина — кратко
Будущий механик и изобретатель родился 21 апреля 1735 года по новому стилю в усадьбе Подновье. Юношей он успешно освоил ремесло токаря, слесаря и часовщика.
Интересно! Сделанные им часы настолько впечатлили императрицу Екатерину, что она назначила его заведовать мастерской при Петербургской академии наук. На этой должности талантливый изобретатель сменил самого Михаила Ломоносова.
Под руководством Кулибина там изготавливали самые разнообразные навигационные и астрономические приборы для нужд военного флота, а также станки для мануфактур и производств.
На новом месте он продолжал изобретать множество устройств и приборов, на много лет опередивших своё время. Выдающийся мастер скончался в 1818 году, но широкой публике стал по-настоящему известен лишь годом позже, когда писатель Павел Петрович Свиньин опубликовал биографию Кулибина.
11 изобретений учёного
Несколько лет назад один научно-популярный журнал устроил опрос: чем же знаменит Иван Кулибин? Как оказалось, с изобретениями талантливого механика знакомо примерно пять человек из ста. А ведь со многими из них люди сталкиваются едва ли не каждый день. Можно назвать не так много изобретателей, с именем которых связана такая историческая несправедливость.
Гидравлическое устройство перекачки воды
Ещё в детстве, когда ему было всего 13 лет, Иван сконструировал специальное устройство для наполнения пруда и откачки лишней воды из него. Благодаря его использованию рыба в пруду стала меньше подвергаться стрессу, влиявшему на её размножение. Много лет спустя Кулибин продолжил работы в этой области и построил насос для откачивания рассола из шахт, в которых велась добыча поваренной соли.
Справка! В движение его механизм приводился конной тягой.
Новый часовой механизм
Особым предметом гордости Кулибина могли бы стать его часы. С помощью первых он завоевал благосклонность у императрицы Екатерины. Подарок для неё инженер-самоучка создавал в течение пяти лет.
Интересно! Корпус часов был выполнен в виде золотого яйца, внутри которого помещалось три механизма, обеспечивавших их ход и бой. Главной же изюминкой кстал миниатюрный механический театр. Каждый час на его сцене появлялись крохотные фигурки, разыгрывавшие сцену Воскресения Христа из Евангелия. Безотказную работу этого шедевра обеспечивало 427 деталей. Сейчас эти часы являются одной из жемчужин в собрании Эрмитажа.
Спустя несколько лет мастер внёс новые усложнения в свой механизм. Новые часы показывали не только время, но и фазы Луны со сменой времён года. Ровно в полдень особое устройство начинало проигрывать мелодию.
Кулибин существенно усовершенствовал морской прожектор, заменив отражатель на целую систему зеркал, выставленных в виде тщательно рассчитанной полусферы. Сам он хотел, чтобы такими фонарями освещались городские улицы, но проект так и остался в виде модели.
В качестве ещё одной возможности для применения прожектора его автор называл создание оптического телеграфа. Сообщения в нём должны были передаваться на большое расстояние с помощью условных световых сигналов.
Позднее изобретатель сделал несколько таких прожекторов на заказ для судовладельцев и изготовил его компактную версию для установки на кареты.
Кстати! Один из прожекторов Кулибина сейчас является экспонатом петровского музея диковин — Кунсткамеры.
Протезы
В самом конце XVIII века им были изобретены несколько вариантов искусственных ног, которые могли заменить конечность, потерянную даже выше колена. Достигалось это особой конструкцией подвижного сустава. По тем временам это было серьёзным достижением.
Свой протез Кулибин опробовал с помощью военного офицера, лишившегося ноги во время взятия Очакова. Непосвящённому наблюдателю тот факт, что поручик ходит на механической ноге, становился заметен не сразу. Изобретение получило высокие оценки от врачей Медико-хирургической академии, но военное министерство интереса к нему не выказало.
Самобеглая коляска
В 1791 году в Академии наук изобретатель продемонстрировал новое транспортное средство, которое приводилось в движение не лошадьми, а мускульной силой человека. Для езды на ней надо было нажимать на педали, а коляска также имела возможность переключения скоростей. Она стала одним из первых прообразов веломобиля, ставшего популярным средством передвижения после окончания Первой мировой войны.
Мостостроение
Почти три десятилетия своей жизни Кулибин отдал решению проблемы строительства однопролётного моста. Его работа осложнялась тем, что никаких специализированных трудов в этой отрасли не было — каждый инженер бережно охранял свои секреты.
Обойти все подводные камни Иван Петрович смог с помощью постройки макета моста. Попутно он отыскал несколько закономерностей, которые затем стали частью науки о сопротивлении материалов. Окончательная модель, построенная изобретателем, достигала 30 м в длину. Конструкцию одобрили и члены Академии наук.
Не нашла поддержки идея только у членов правительства, отказавших в финансировании. Первого постоянного моста через реку Неву пришлось ждать ещё полвека. Также инженер предложил использовать для возведения мостов стальные фермы в виде решёток. Патент на них в США был выдан лишь через тридцать лет.
Сам принцип лифта, осуществляющего подъём грузов за счёт системы блоков или лебёдки, стал известен человечеству ещё в Древнем Египте. Но Кулибину в этом случае предстояло решить проблему специального заказа императрицы Екатерины, желавшей подниматься с комфортом, сидя в кресле.
Интересно! Подход изобретателя отличился особым изяществом. Платформа с креслом была закреплена на винтовом стержне и приводилась в движение вращением специальной рукоятки. Императрица была довольна.
Впрочем, после её смерти лифт был быстро заброшен. Только через шестьдесят лет в США аналогичную конструкцию соорудил инженер Элиша Отис, основатель всемирно известной компании, занимающейся созданием лифтов.
Водоход
Особую конструкцию судов Кулибин придумал под впечатлением от увиденного воочию труда бурлаков, тащивших на себе гружёные баржи.
Интересно! Его конструкция подразумевала использование двух колёс с лопастями, приводившихся в движение силой течения воды. Между колёсами был закреплён вал, на который наматывалась цепь якоря, установленного впереди по течению. При этом баржа двигалась вперёд.
На испытаниях механизм Кулибина обеспечил надёжное и быстрое передвижение судна с 65 тоннами песка на борту. Всего им было построено два таких водохода, но проект не получил поддержки у властей. Зато много лет спустя в Северной Америке получили распространение кабестаны — суда, работавшие по схожему принципу.
Телескоп, микроскоп
Одновременно со своими чудесными часами, Кулибин демонстрировал императрице и сделанные им телескоп и микроскоп. Конечно, эти приборы были известны и до него. Но инженер-самоучка обладал настолько гигантским талантом, что сумел понять их устройство, изучив купленные у заезжего купца образцы. Для их изготовления мастер самостоятельно научился изготавливать линзы и зеркала, придавать им нужную форму, полировать.
Механизм открывания окон и форточек
Талант Кулибина позволил облегчить жизнь обслуге, работавшей в Царскосельском императорском дворце. Из-за высоких окон и потолков им регулярно приходилось носить лестницы, чтобы открыть или закрыть форточку в зависимости от капризов монаршей особы. Инженер создал особую систему из верёвок и противовесов. С её появлением любое окно во дворце можно было открыть, всего лишь потянув за шнурок. Подобные устройства встречаются в некоторых зданиях и по сей день.
Фейерверк без следов
Многие свои приборы и устройства Иван Петрович делал по заказу или прихоти императрицы и её приближённых, просто для забавы. Одним из таких изобретений стали бездымные фейерверки и шутихи.
Их было возможно запускать внутри помещений, не рискуя заполнить всё дымом, хотя риск пожара по-прежнему сохранялся. Без его пиротехнических устройств не обходился ни один приём при дворе. Подобные развлечения раздражали изобретателя, так как отвлекали его от работы, которую он сам считал более важной.
Глава 11. МЕХАНИЧЕСКАЯ НОГА
Как-то в приемном зале Таврического дворца Кулибин познакомился с поручиком Непейцыным. Это был бравый офицер-артиллерист, не раз участвовавший в боях с турками. В сражении под Очаковом он потерял ногу выше колена и теперь ходил на деревяшке.
Разговорившись с Кулибиным, Непейцын сказал ему:
– Много я слышал о тебе, Иван Петрович, много ты разных чудесных вещей сделал, а вот о нас, вояках, не подумал. Приходится таскать грубые, тяжелые деревяшки. Не придумаешь ли чего-нибудь поудобнее? Уж ты, если захочешь, всё сумеешь!
– Что ж, – сказал Кулибин, – можно попробовать.
И хотя он в это время был занят самокаткой, всё же он решил помочь русским воинам. Тогда в стране было немало инвалидов после русско-турецкой войны.
Как всегда, Кулибин взялся за работу с увлечением. Прежде всего он обстоятельно изучил анатомию человеческой ноги. Сделал несколько набросков предполагаемого протеза, постепенно улучшая конструкцию. Затем задумался над материалом, – ведь искусственная нога должна быть легкой и прочной. Наконец выполнил рабочий чертеж и по чертежу изготовил протез.
Механическая нога, как назвал её сам Кулибин, имела форму человеческой ноги. Она сгибалась как человеческая нога. Была сделана из металла, обложена пробкой и обшита замшей. Для легкости она была внутри полой.
Нога прикреплялась к туловищу с помощью пластины и ремней. Пластина оканчивалась под мышкой закруглением, как у костыля. При таком устройстве человек одновременно опирался на ногу и на пластину. Это облегчало ходьбу и было тем более удобным, что снаружи ничего не было видно. Все устройство надевалось под костюм.
Когда Непейцын пришел за своим заказом, Кулибин прикрепил ему ногу, надел на неё чулок и сапог и предложил пройтись. Для первого времени он дал Непейцыну трость. Непейцын встал и пошел довольно уверенно, слегка опираясь на трость. Позднее же он привык ходить смело, без трости, и даже танцевать.
Когда через некоторое время Непейцын появился в петербургском обществе, никто не мог понять, что случилось. Все отлично знали, что у поручика не было ноги и он ходил на деревяшке. И вдруг выросла нога. Обе ноги как две капли воды похожи одна на другую. Поручик ходит без костыля или трости. Садится, встает, сгибая ногу, как вполне здоровый человек, и при этом даже не дотрагивается до неё и никак не подправляет. Когда же на одном из вечеров Непейцын отважился танцевать, за ним стали толпами ходить любопытные, как за чудом. Он сделался приманкой балов и вечеров. Его стали приглашать в дома, в которые его раньше никогда не звали.
– Надо будет пойти на этот вечер, – говорили между собой светские дамы и кавалеры, – там будет Непейцын, я его ещё не видела.
– А я хоть и видела, но хочется ещё раз посмотреть, как это он танцует, – просто какое– то чудо.
А Непейцына снова потянуло к военной карьере. Он настолько хорошо чувствовал себя на кулибинском протезе, что решился вступить добровольцем в армию графа Витгенштейна. Здесь он отличился во многих сражениях, был награжден орденом и дослужился до чина полковника.
Между тем Кулибин продолжал работать над усовершенствованием своего изобретения. Уже живя в Нижнем Новгороде, в 1808 году он делает ещё несколько механических ног с чертежами, описанием их и инструкцией пользования.
Кроме механических ног, Кулибин, чтобы наглядно показать пригодность своего изобретения, изготовляет две куклы. Одна кукла изображала человека, у которого левая нога отнята выше колена, другая – у которого нет правой ноги ниже колена. Таким образом, были предусмотрены оба возможных случая потери ног.
Всё это Кулибин сделал исключительно за свой счет. Денег ушло изрядно, так как пришлось платить, как пишет сам Кулибин, резному мастеру, живописцу, портному за шитье мундира и рубашек, парикмахеру за волосы, сапожнику за обувь.
Механические ноги и куклы Кулибин послал на рассмотрение в Петербург, в Медико-хирургическую академию. Известный в то время профессор хирургии Иван Буш дал прекрасный отзыв об изобретении Кулибина. Он отметил «мягкость, прочность и удобство в употреблении» протеза, а также то, что Кулибин первый изобрел протез, на который опиралась не только больная нога, но и всё туловище. Поэтому раненый не испытывал боли в ноге, раны не открывались, не образовывались свищи и порча костей, что происходило при пользовании прежними протезами.
Он признал протез Кулибина самым совершенным из всех имевшихся до тех пор и вполне годным к употреблению.
В то время Россия воевала с Францией. В стране было много раненых. Но, несмотря на это, царское правительство не обратило внимания на изобретение Кулибина, а его модели вскоре вообще были затеряны.
А через некоторое время какой-то француз представил подобный протез Наполеону. За это он получил награду. В его распоряжение была предоставлена большая сумма денег, так что он наладил массовое производство протезов и снабжал ими французскую армию во время войны 1812 года, на чем прославился и разбогател.
Один из первых биографов Кулибина утверждает, что во Францию был вывезен кулибинский протез. Это могло случиться, как обычная для царского времени история: ценнейшие русские изобретения не использовались, о них забывали, а зачастую предприимчивые иностранцы увозили их за границу и там присваивали.
Поделитесь на страничке
Следующая глава >
7 изобретений Ивана Кулибина
Идеи «русского Леонардо да Винчи» нашли применение в современном машиностроении, медицине и строительстве. Само его имя стало нарицательным. Но что именно он изобрел?
1 “Водоход”
В 1804 году Кулибин построил водоход – речное судно с водоотталкивающим мотором, позволяющим двигаться против течения. Идея появилась у него ещё в детстве: будучи маленьким мальчиком он был потрясен картиной тяжёлого труда волжских бурлаков. С тех пор он мечтал создать то, что сможет облегчить им жизнь.
2 “Одноарочный мост”
Первая в истории модель 298-метрового одноарочного моста была сконструирована Кулибиным в 1769-1787 годах. Деревянный макет с решетчатыми фермами разместился в Таврическом саду, на несколько лет соединив берега речного канала. Настоящий мост так и не был построен, но Иван Кулибин вошёл в историю как человек, который ввёл идею моделирования сооружений в практику мостостроения.
3 “Самокатная повозка”
В 1791 году Кулибин собрал механический экипаж, ход которому давал человек, крутящий педали, а не привычная упряжка лошадей. Более того, он оснастил её коробкой скоростей, тормозами и маховиком. Кулибинская трёхколёсная самокатная коляска оказалась “матерью” автомобиля Карла Бенца.
4 “Поднимающееся кресло”
Лифт для Екатерины II тоже изобрёл Иван Кулибин. Он представлял собой небольшое кресло, на винтах перемещающееся вниз и вверх, и служило как для развлечения придворных, так и для удобства самой Императрицы.
5 “Механическая нога”
Кулибин усовершенствовал протезную систему. Он создал “механическую ногу” для поручика Сергея Непейцына, пострадавшего при штурме Очакова. С тех пор Непейцына прозвали “железная нога”, а идея Кулибина позже получила своё развитие во Франции.
6 “Часы в пасхальном яйце”
В 1764-1767 годах Иван Кулибин создал уникальные по тем временам часы, которые, по его задумке, должны были быть достойны самой Екатерины II. Корпусом стало золотое яйцо. Его мастер-самоучка оснастил часовым, боевым и курантовым механизмами. Там же поместился и театр-автомат: каждый час подвижные фигурки Жён Мироносиц и Ангела под трёхкратное “Христос Воскресе” разыгрывали сцену из Евангелия о Воскрешении Иисуса Христа. Для сбора таких часов Кулибину потребовалось 427 деталей и 5 лет работы.
Джонатан Типпетт сидит за маленьким красным складным столиком рядом с лабораторией eatART на территории промышленного комплекса, заставленного морскими контейнерами и складскими ангарами. На горизонте виднеются горы Северного побережья, еще не растерявшие своих снежных шапок. Я приехал так далеко, чтобы увидеть, как Типпетт прыгает на своей «гигантской ноге». Увы, мне не повезло, его «нога» не действует, и это для меня большая неудача. Но поскольку я гость, он поднимается со стула и ведет меня в лабораторию, чтоб хотя бы показать, сколь внушительно выглядит его творение.
Контроллер Exo-Frame (сверху) и управляемая с его помощью нога Alpha Leg в лаборатории eatART в Ванкувере, Британская Колумбия.
Гигантская нога
Нога, о которой идет речь, — многосуставная конструкция двухметровой высоты, сваренная из стальных труб, с вплетенными гидроприводами, амортизаторами и пневмопружинами. Механизм привинчен к трейлеру с плоской платформой через двухметровую поворотную башню, которая, в свою очередь, закреплена на трейлере четырьмя добротными нейлоновыми ремнями. От ноги отходят гидравлические магистрали, которые подключены к креслу пилота, стоящему на земле рядом с трейлером. Это кресло, которое Типпетт называет Exo-Frame, «Экзорама», сделано на базе слегка модифицированного седла от одноколесного велосипеда. Оно снабжено пятиточечными ремнями безопасности и суставной металлической конструкцией, которая фиксируется на руке с помощью надувной манжеты.
Проект машины Prosthesis: человек, сидящий внутри, приводит конечности машины в движение своими руками и ногами.
Цель изобретения — расширить человеческие возможности. Типпетт с группой добровольцев научили свою полуторатонную ногу реагировать непосредственно на движения руки. Она может двигаться вверх и вниз и даже подпрыгивать, стократно приумножая силу, которую прилагает ее хозяин. Механическая нога снабжена и обратной связью, то есть способна вернуть хозяину приложенное усилие. Если она с притопом возвращается из прыжка на землю, пропорциональный (хотя и ослабленный) этому удару шлепок передается на руку управляющего человека. Собственно, седло должно монтироваться сверху на этой ноге, чтобы хозяин ехал верхом, управляя ею как транспортным средством. Правда, Типпетт признает, что эта идея пока еще в реальных условиях не испытывалась. Да и вообще, агрегат проработал пока не больше десяти часов, но это только начало.
Сейчас Типпетт с помощниками пытаются встроить аккумуляторы в силовой агрегат, который сделает механизм надежным и мобильным. Это финальный этап, а вся работа целиком заняла у Типпетта и его команды целых три года. Скоро «нога» поедет в турне по фестивалям The Burning Man — Maker Faire — Ars Electronica, и там, среди понимающей публики, она должна вызвать настоящий фурор. Даже при таких перспективах труд, вложенный в этот проект, Типпетт считает только первым этапом. Он называет свое создание Alpha Leg, намекая на то, что это всего лишь прототип и испытательная платформа для будущей машины, которую считает целью своей жизни. Это будет управляемый человеком гигантский четвероногий ходячий экзоскелет Prosthesis («Протез»).
Технологии
История мехов
У идеи Типпетта было множество предшественников. В 1960-х Ральф Мошер, инженер из компании General Electric, разработал целую серию устройств, умножающих человеческую силу за счет электромеханических элементов. Среди этих машин был четвероногий шагающий экипаж, а также гигантская клешня — на фотографиях позировавшие с этой клешней инженеры выглядели как какие-то чудовища-киборги. Сейчас, оглядываясь в прошлое, мы не можем не поражаться столь крупномасштабным проектам, но они в конце концов были закрыты, так как управление механизмами оказалось крайне сложным.
Зато идея была с благодарностью подхвачена Голливудом. Ранние примеры — шагоходы AT-AT и AT-ST из «Звездных войн» и погрузчик, который используется для борьбы с пришельцами в фильме «Чужие». Потом «силовой костюм AMP» появляется в «Аватаре», а «Егери» (Jaeger), роботы величиной с дом, борются с чудовищами в фильме «Тихоокеанский рубеж». Эти гигантские, управляемые людьми машины породили целый жанр научной фантастики, который теперь принято называть «мехи».
Были и попытки реализовать идею. Японский производитель сельхозтехники Sakakibara Kikai разработал множество гигантских механизмов. В 1990-е годы финская компания Plustech Oy (в дальнейшем поглощенная компанией John Deere) разработала шестиногий трелевочный трактор для лесоповала. На видеороликах, рекламирующих эти машины, они выглядят неуклюжими монстрами. Но эти медлительные увальни не для Типпетта. Ему нужна бегающая, прыгающая, юркая машина. «Первый в мире спортивный робот» — вот его лозунг.
На общественных началах
И это не легкомысленная самонадеянность. В команде Типпетта уже разработана концепция будущей машины. Она должна стать членом «будущей лиги роботов-гонщиков», что уже сейчас означает подготовку соответствующих логотипов, футболок, бейсболок и, конечно же, красных комбинезонов — таких, какие носит сам Типпетт, когда снимается рядом со своей механической ногой. Один из членов его команды, программист-разработчик видеоигр Джеральд Орбан, показывает мне графический пользовательский интерфейс, который разрабатывает для машины Prosthesis. Это насыщенная цветами анимация, пульсирующая секторными диаграммами, в точности как в фильме «Железный человек». Важная сторона производственного процесса — умный маркетинг. Команда Типпетта рассчитывает собрать $80 000 на разработку своей машины через сервис Indiegogo.
И Alpha Leg, и Prosthesis предполагается создавать именно в такой атмосфере — с помощью добровольцев, с бессистемным финансированием, в мире, где работают по вечерам. Тем не менее есть множество оснований для оптимизма — эти доказательства разбросаны по всей лаборатории eatART. Около входа стоит Mondo Spider — полностью работоспособный восьминогий шагающий экипаж, который управляется так же просто, как колесный трактор. Типпетт построил этот агрегат в 2006 году. А у задней стены лаборатории приткнулась Titanoboa, кошмарная 15-метровая электромеханическая змея, сконструированная в прошлом году соратником Типпетта Чарли Бринсоном.
Инженерная интуиция впервые проявилась у Типпетта в детстве, когда он гонял машинки с дистанционным управлением по трассе, укатанной за его домом в Оуквилле, штат Онтарио. «Я часами мог возиться в подвале, настраивая подвеску моего вездехода», — рассказывает Типпетт. Он закончил инженерный факультет в Университете Британской Колумбии, профессионально занимался гидроприводами в морской технике, топливными элементами и медицинскими имплантатами. И сейчас он работает по совместительству в одной медицинской компании, разрабатывая протезы. Сейчас ему 39 лет, и он считает, что на создание аппарата Prosthesis потребуется еще года два. Я спрашиваю, что он будет делать, когда машина будет готова, и с удивлением слышу, что его дальнейшие планы имеют сугубо домашний характер. «Пожалуй, я займусь созданием семьи, — сказал он. — Женюсь, обзаведусь детьми». Но тут глаза его загораются: «Хотя… у меня тут вызревает проект еще одной машины».
Статья «Шаг за шагом» опубликована в журнале «Популярная механика» (№10, Октябрь 2013).
Что изобрел Иван Кулибин
В 1735 году ясным апрельским днем, а может холодной ночью, родился в семье нижегородского мещанина-старообрядца Кулибина мальчик. При крещении он получил имя Иван – самое распространенное в России. Мальчик оказался смышленым, совал во все нос, все ему было интересно. В юном возрасте успел обучиться слесарному, токарному делу, учился у часовых дел мастера.
Портрет Ивана Кулибина, написанный за год до его смерти учителем из нижегородской гимназии Веденецким. На телескопе висят знаменитые часы.
Кто знает, может, и остался бы талантливый мастер неизвестным, как это зачастую бывает, если бы не сделал уникальные часы, и не подарил их императрице Екатерине II.
Часы Ивана Кулибина
Чем же замечательны часы, которые изобрел Иван Петрович Кулибин?
По форме и размерам они напоминают гусиное яйцо. Внутри поместилось 427 деталей, необходимых для того, чтобы часы шли, отбивали время, играли музыку. А еще в верхней части находятся крошечные фигурки миниатюрного театра. Корпус сделан из серебра с позолотой, украшен резьбой. Чтобы видеть циферблат, который расположен с тупой стороны, предусмотрена подставка.
Каждый час маленькая дверца сбоку открывается, и представляется сценка: помещение с камнем, символизирующим пещеру, в которой находится гроб Господень, а по бокам стоят стражи. Через 30 секунд появляется фигурка ангела, стражники падают, камень отодвигается в сторону. Через следующие 30 секунд появляются две фигурки женщин-мироносиц, и начинает играть мелодия молитвы «Христос воскресе». Она повторяется три раза.
В полдень часы играют музыку сочинения самого мастера. Это кантата в честь императрицы. Во второй половине дня после четырех часов каждый час играет мелодия «Воскрес Иисус из гроба». Помимо этого механизм можно включить в любое время, чтобы послушать мелодию и полюбоваться сценкой.
По своей сложности этим часам нет равных в мире до сих пор.
Внутренний механизм часов Ивана Кулибина
Фото часов взяты из блога А. М. Смолич
Кулибин делал их почти три года, и подарил царице на Пасху в 1769 году. После этого мастеру-самоучке вручили 1000 рублей и назначили механиком при Академии Наук. 1000 рублей также дали в награду купцу Костромину, который все это время поддерживал Кулибина, веря в его талант и успех.
За то время, что Кулибин делала часы, ему пришлось изучить химию, физику, механику, ювелирное дело. Этот талантливый человек умел музицировать на фортепиано, пел и сочинял музыку.
Надо отметить, что Екатерина узнала о нем раньше, чем было сделано подношение. Когда она проезжала через Нижний Новгород, местный губернатор указал графу Григорию Орлову на Кулибина, а тот представил мастера императрице.
Другие изобретения
За время своей работы в Академии, Кулибин изобрел много полезных вещей. Наиболее известные из них такие.
1. Механический экипаж с педальным приводом, коробкой скоростей и подшипниками качения.
2. Дальнеизвещающая машина – оптический семафор, в котором использовался фонарь с параболическим отражателем, что позволяло передавать световой сигнал на дальние расстояния и даже в тумане.
3. Лифт с винтовым механизмом. Это было кресло, в котором могла сидеть императрица, подниматься и спускаться с высоких этажей без применения цепей и канатов.
4. Водоход – речное судно с двигателем, работающем от воды, которое могло идти против течения. Оно двигалось быстрее бурлацких барж и требовало меньше работников. Проект был успешно испытан, но так и не принят на производство.
Схема водохода.
5. Усовершенствованный метод шлифовки стекол для оптики.
6. Вместе с оптиком Беляевым он сконструировал первый ахроматический микроскоп (проект Эйлера-Фусса).
7. Разработал конструкцию механических ног-протезов.
8. Построил большую модель однопролетного моста через Неву, о которой очень хорошо отзывался итальянский ученый Бернулли.
9. Изобрел механизм для удобного открывания форточек в Царскосельском дворце. (Они располагались очень высоко). И осветил коридоры того же дворца с помощью зеркал.
Была одна интересная история с автоматом, который мог играть в шашки и давать предсказания. Этот автомат стоял в доме Нарышкина, и его надо было перенести в другое более удобное место. Один механик по фамилии Бригонций взялся это дело выполнить. Он разобрал автомат, а обратно собрать не смог, и заявил, что сделать это может только тот, кто его построил. Тогда Нарышкину пришлось обратиться к Кулибину. Тот, конечно, посмеялся, но автомат собрал.
Помимо изобретений, Иван Петрович руководил производством станков, физических и астрономических приборов. Дважды монтировал знаменитые часы «Павлин» Джеймса Кокса.
Личность инженера
В 1801 году Кулибин уволился из Академии, вернулся в Нижний Новгород, купил себе домик и продолжал заниматься изобретательством.
Не смотря на то, что многие проекты Кулибина были уникальными и полезными, реализовались они лишь десятилетия спустя. Современников, как это всегда бывает, больше интересовали развлекательные приспособления, типа фейерверков и механических игрушек.
О личности Ивана Кулибина известно, что он любил посещать званые вечера, писал стихи, был словоохотлив, часто шутил. В быту придерживался старых правил, носил бороду, кафтан, сапоги даже при дворе и на балах. Граф Орлов ему не раз говорил: «Сбрей ты бороду, оденься, как подобает служивому человеку!» Но Кулибин отказывался. Чтобы его могли впускать во дворец в неподобающей одежде, Екатерина наградила его золотой медалью с Андреевской лентой для ношения на шее. С такой наградой его беспрепятственно пропускали.
Женат инженер был три раза, причем последний раз в 70 лет. У него было пять сыновей, которые стали инженерами, и семь дочерей.
Никогда он не играл в карты, не любил спиртного и не курил табак. Служил при Екатерине II, Павле I, Александре I. Умер в 1818 году в возрасте почтенном даже для сегодняшних дней – 83 лет. В Нижнем Новгороде есть парк имени Кулибина, разбитый на месте Петропавловского кладбища, где инженер когда-то был похоронен. Там же установлен ему памятник.
Кулибин
Иван Кулибин родился в Нижнем Новгороде 10 (21) апреля 1735 года в семье мелкого торговца мукой. Поскольку отец его был старообрядцем, воспитание отличалось строгостью. С малых лет мальчика приучали к труду. Рано освоив грамоту, Иван встал за прилавок, чтобы помогать отцу. Тем не менее самым интересным для него было чтение книг и создание различных игрушек. Отец благосклонно принял увлечения сына и позволил ему заниматься слесарным и токарным делом.
В 1758 году отец умер, и Иван открыл в Нижнем Новгороде часовую мастерскую. Слава о чудесном мастере разнеслась по всему городу, после того как он починил «замысловатый снаряд, показывающий делянки суток» самого губернатора. После этого отбоя от клиентов у Кулибина не было.
В 1767 году он был представлен императрице Екатерине II, совершавшей поездку по волжским городам. Мастер продемонстрировал царице свои изобретения, а также рассказал о часах, которые он хочет изготовить в ее честь.
И уже через два года он представил императрице телескоп, микроскоп, электрическую машинку и удивительные часы размером с гусиное яйцо. Особенно государыню поразил театр-автомат, в котором разыгрывались библейские сцены.
Подарки мастера произвели на Екатерину II неизгладимое впечатление. Она предложила Кулибину возглавить механические мастерские Академии наук, и он принял предложение. Это был самый яркий этап в жизни нижегородского мастера. Основным творческим направлением «главного механикуса Отечества» оставались часы. Они были самых различных размеров: от совсем маленьких «часов в перстне» до гигантских.
Кроме часов, Ивана Петровича интересовали и другие направления техники и механики.
В Петербурге по понятным причинам остро стояла проблема возведения мостов, и Кулибин занялся мостостроительством. В 70-е годы он спроектировал первый однопролетный деревянный мост через Неву, а уже в конце 1776 года успешно прошли испытания его модели.
Без Ивана Кулибина не проходило ни одно оформление карнавалов, торжественных мероприятий, празднеств и балов. Именно он устраивал всевозможные аттракционы, оптические забавы, «световые шутихи». Изобретенный им фонарь-прожектор даже при слабом источнике света давал сильное освещение. Система зеркал, используемая мастером, смогла осветить самые темные переходы Царскосельского дворца.
Именно Кулибину принадлежит первенство в изобретении массы механизмов, без которых невозможно представить современную жизнь. В 1791 году появился прототип современного велосипеда и легкового автомобиля. Кулибин сделал первый ножной протез, который предназначался для офицера Непейцина, героя Очаковской битвы. Первый лифт, или, как его называли в конце XVIII века, «подъемное кресло», тоже заслуга мастера. Эти изобретения можно перечислять долго. Среди них – оптический телеграф, «водоход», машины для добычи соли, мельницы, водяные колеса, геодезические и акустические приборы, подзорные трубы, солнечные и иные часы, точные весы и даже фортепиано и многое-многое другое.
Екатерина II по достоинству оценила заслуги мастера и наградила его медалью на Андреевской ленте с надписью: «Достойному. Академия наук – механику Ивану Кулибину».
В 1801 году Иван Петрович вернулся в Нижний Новгород и приступил к работе по совершенствованию самоходных судов. В это время мастер столкнулся с финансовыми проблемами. Катастрофически не хватало денег – крупные проекты были не дешевы. Для работы над самоходными судами Кулибин взял ссуду, которую погашал за счет своей пенсии.
Такова славная биография выдающегося русского изобретателя Ивана Кулибина. Он ушел из жизни 30 июля (11 августа) 1818 года в Нижнем Новгороде.
Все знают фамилию знаменитого русского изобретателя-самоучки, она уже давно стала именем нарицательным, но что именно он изобрел и как повлиял на развитие научно-технического прогресса — об этом помнит не каждый. Историю Кулибина и его злоключений пересказывает Тим Скоренко, автор книги «Изобретено в России».
Кулибин: начало
Родился он в 1735 году под Нижним Новгородом, в слободе Подновье. Сейчас это один из городских районов — на месте, где находился дом Кулибиных, стоит памятный знак. Нынче там многоэтажки, все застроено, но неподалеку сохранились еще красивые каменные палаты, помнящие мальчика Ваню, бегавшего по окрестным холмам. Я к чему эту фразу ввинтил: в советское время появилось множество псевдобиографических книг о Кулибине, имеющих отношение скорее к худлиту, чем к каким-то исследовательским областям. Например, умилительный труд Жозефины Яновской, начинающийся словами: «— Что ты ходишь кругом церкви, пострел? Уж который раз я тебя замечаю! Что тебе здесь надо? — Церковный сторож строго посмотрел на стоявшего перед ним мальчугана». И так вся книга.
Появление этих изданий было обусловлено в первую очередь тем, что ранние годы биографии Кулибина не очень хорошо изучены и, помимо прочего, довольно скучны. Будущий гений происходил из семьи купца среднего пошиба, никакого образования не получил, много читал, увлекался механикой, учился у часовщиков и зарабатывал на жизнь починкой часов. Все это он описал в воспоминаниях, которые в целом служат единственным, довольно скудным первоисточником.
Но, в отличие от многих других талантливых самоучек, у Кулибина было много упорства. Поэтому когда в 1764 году объявили, что Нижний Новгород посетит сама императрица, молодой часовщик специально к ее приезду сконструировал диковинные часы-яйцо. К тому времени он, судя по всему, был уже довольно известным мастером, выполнившим много работ для городских купцов. Поиску клиентов, скорее всего, помогало то, что со многими он был знаком еще ребенком, через отца.
Средства на изготовление часов ему выделил купец Михаил Андреевич Костромин. Последний хотел сам пре- поднести Екатерине подарок и тем выслужиться перед ней. Тут меркантильные интересы сошлись с техниче- скими возможностями, и за три года, к 1767-му, Кулибин часы закончил.
Они имели форму гусиного яйца и состояли из 427 деталей. Внутри находился «театр-автомат»: раз в час открывались крошечные дверки, а внутри разыгрывалась библейская сценка — открывался «гроб Господень», появлялся ангел, воины-стражи падали ниц и т. д. По сути, Кулибин построил первый русский автоматон высокого уровня. Проблема была в том, что к приезду императрицы, запланированному на май 1767 года, конструктор никак не успевал. Поэтому в Нижнем Кулибин подарил Екатерине несколько оптических приборов собственной работы — он их скопировал с английских образцов, нашедшихся у одного из купцов, хлеботорговца Извольского. По другим версиям, императрица просто осмотрела его изобретения и подивилась им. Но это, в принципе, не важно.
Эта история только кажется простой, а на деле, чтобы Кулибина, обычного часовщика, сына торговца мукой, допустили на аудиенцию к императрице, куча народу била челами в пол. Костромин ходил к Якову Степановичу Аршеневскому, тогдашнему губернатору, и, судя по всему, убедил его в ценности прожекта. Аршеневскому тоже было на руку, чтобы в его городе Екатерине подарили что-то уникальное. Губернатор после приезда императрицы ходил на поклон к придворному фавориту светлейшему князю Григорию Григорьевичу Орлову и как-то договорился об аудиенции.
В общем, приборы Екатерину заинтересовали, речи Кулибина понравились, и она приказала ему, как закончит часы, приезжать к ней в Петербург. Так и вышло. В 1769-м Костромин с Кулибиным приехали в столицу и преподнесли часы Екатерине. Купцу дали тысячу рублей и именную кружку, а Кулибин, помимо денежного вознаграждения, получил… должность начальника механических мастерских при Академии наук. Это примерно как если бы я сейчас подарил эту книгу президенту России, а он в благодарность назначил бы меня замминистра образования и науки.
Водоходное судно
В конце XVIII века самым распространенным способом подъема грузов на судах против течения был бурлацкий труд — тяжелый, но относительно недорогой. Существовали и альтернативы, например машинные суда, приводимые в движение волами. Устройство машинного судна было следующим: оно имело два якоря, канаты которых крепились на специальном валу. Один из якорей на шлюпке или по берегу доставлялся вперед на 800-1000 метров и закреплялся. Волы, работающие на судне, вращали вал и накручивали якорный канат, под- тягивая судно к якорю против течения. В это же время другая шлюпка везла вперед второй якорь — так обеспе- чивалась непрерывность движения.
Кулибину пришла в голову мысль, как обойтись без животных. Его идея состояла в использовании двух колес с лопастями. Течение, вращая колеса, передавало энергию на вал — якорный канат накручивался, и судно подтягивало себя к якорю, используя энергию воды. В процессе работы Кулибина постоянно отвлекали заказами на игрушки для царских отпрысков, но он сумел выбить финансирование на изготовление и установку своей системы на небольшое судно. В 1782 году оно, нагруженное почти 65 тоннами (!) песка, показало себя надежным и значительно более быстрым, нежели корабль на воловьей или бурлацкой тяге.
В 1804 году в Нижнем Новгороде Кулибин построил второй водоход, который был вдвое быстрее бурлацких расшив. Тем не менее департамент водных коммуникаций при Александре I отверг идею и запретил финансирование — водоходы так и не получили распространения. Гораздо позже в Европе и США появились кабестаны — суда, которые подтягивали себя к якорю, используя энергию парового двигателя.
Винтовой лифт
Наиболее распространенная лифтовая система на сегодняшний день представляет собой кабину на лебедках. Лебедочные лифты были созданы задолго до патентов Отиса середины XIX века: подобные конструкции действовали еще в Древнем Египте, они приводились в движение тягловыми животными или рабской силой.
А в середине 1790-х годов стареющая и располневшая Екатерина II поручила Кулибину разработать удобный лифт для передвижения между этажами Зимнего дворца. Она непременно хотела лифт-кресло, и перед Кулибиным встала интересная техническая задача. К подобному лифту, открытому сверху, нельзя было прицепить лебедку, а если «подхватывать» кресло лебедкой снизу, она бы доставила неудобство пассажиру. Кулибин решил вопрос остроумно: основание кресла крепилось к длинной оси-винту и двигалось по нему подобно гайке. Екатерина садилась на свой передвижной трон, слуга крутил рукоять, вращение передавалось на ось, и та поднимала кресло на галерею второго этажа. Винтовой лифт Кулибина был закончен в 1793 году, второй же в истории подобный механизм Элиша Отис построил в Нью-Йорке лишь в 1859-м. После смерти Екатерины лифт использовался придворными для развлечения, а затем шахту заложили кирпичом. На сегодняшний день сохранились чертежи и остатки подъемного механизма.
Теория и практика мостостроения
С 1770-х вплоть до начала 1800-х Кулибин работал над созданием однопролетного постоянного моста через Неву. Он изготовил действующий макет, на котором рассчитал усилия и напряжения в различных частях моста, при том что теории мостостроения тогда еще не существовало! Опытным путем Кулибин предсказал и сформулировал ряд законов сопромата, получивших подтверждение значительно позже. Сперва изобретатель разрабатывал мост на собственные средства, но на финальный макет ему выделил денег граф Потёмкин. Модель в масштабе 1:10 достигала длины в 30 метров.
Все расчеты моста были представлены Академии наук и проверены знаменитым математиком Леонардом Эйлером. Выяснилось, что цифры верны, а испытания модели показали, что мост имеет огромный запас прочности; его высота позволяла парусным судам проходить без каких-либо специальных операций. Несмотря на одобрение Академии, правительство так и не выделило средств на строительство моста. Кулибин был награжден медалью и получил премию, к 1804 году третья модель окончательно сгнила, а первый постоянный мост через Неву (Благовещенский) построили лишь в 1850-м.
В 1936 году был проведен экспериментальный расчет кулибинского моста современными методами, и выяснилось, что русский самоучка не сделал ни одной ошибки, хотя в его время большинство законов сопромата были неизвестны. Метод изготовления модели и испытаний ее с целью силового расчета конструкции моста впоследствии получил широкое распространение, к нему в разное время независимо приходили разные инженеры. Также Кулибин первым предложил использовать в конструкции моста решетчатые фермы — за 30 лет до запатентовавшего эту систему американского архитектора Итиэля Тауна.
Механические ноги и другие истории
Нередко Кулибину, помимо действительно изобретенных им конструкций, приписывают множество других, которые он усовершенствовал, но не создал первым. Например, знаменитую самобеглую коляску — во вступлении к первой части я упоминал, что таких конструкций в Европе существовал целый ряд.
На рубеже XVIII–XIX веков Кулибин представил петербургской Медико-хирургической академии несколько проектов механических ног — весьма совершенных по тем временам протезов нижних конечностей, способных сымитировать потерянную выше колена (!) ногу. Испытателем первого варианта протеза, сделанного в 1791 году, стал Сергей Васильевич Непейцын — на тот момент поручик, лишившийся конечности при штурме Очакова. Впоследствии Непейцын дослужился до генерал-майора и получил у солдат прозвище Железная Нога; он вел полноценную жизнь, и не все догадывались, почему генерал чуть-чуть прихрамывает. Протез системы Кулибина, несмотря на благоприятные отзывы петербургских медиков во главе с профессором Иваном Федоровичем Бушем, был отвергнут военным ведомством, а серийное производство механических протезов, имитирующих форму ноги, позже началось во Франции. Так или иначе, металлические руки и ноги были известны еще со времен Высокого Средневековья, не говоря уже о древнеегипетских деревянных протезах. Некоторые сохранившиеся экземпляры имеют ту или иную степень механизации. Известными обладателями металлических протезов были швабский рыцарь Гёц фон Берлихинген (1480–1563) и французский военачальник Франсуа де Лану (1531–1591) по прозвищу Железная Рука. Протез первого сохранился до наших дней.
В 1779 году увлекавшийся оптическими приборами Кулибин представил петербургской публике свое изобретение — прожектор. Системы отражающих зеркал существовали и до него (в частности, использовались на маяках), но конструкция Кулибина была значительно ближе к современному прожектору: пламя одной-единственной свечи, отражаясь от размещенных в вогнутой полусфере зеркал, давало сильный направленный поток света. «Чудесный фонарь» был положительно принят Академией наук, расхвален в прессе, одобрен императрицей, но остался лишь развлечением и не был применен для освещения улиц, на что Кулибин рассчитывал изначально.
Сам мастер впоследствии изготовил несколько прожекторов по индивидуальным заказам кораблевладельцев, а также сделал на базе этой системы компактный фонарь для кареты и даже немного заработал. Его подвело отсутствие защиты авторского права: каретные «кулибинские фонари» начали массово собирать другие мастера, что сильно обесценило изобретение.
Что еще сделал Кулибин
Он наладил со времен Нартова почти сошедшую на нет работу мастерских при Петербургской академии наук, где занимался изготовлением микроскопов, барометров, термометров, подзорных труб, весов, телескопов и множества других лабораторных приборов. Он отремонтировал планетарий академии, придумал оригинальную систему спуска кораблей на воду, создал первый в России оптический телеграф, отправленный в Кунсткамеру в качестве диковинки, разработал проект железного моста через Волгу, сконструировал рядовую сеялку, обеспечивающую равномерный разброс зерна. Еще он устраивал фейерверки, создавал механические игрушки и автоматоны для развлечения знати, а также ремонтировал и самостоятельно собирал часы множества различных компоновок.
Скончался Кулибин в 1818 году в родном Нижнем Новгороде,так и не реализовав бол́ьшую часть своих задумок. Его собственная изобретательская деятельность в основном привела к ряду пустых выхлопов, имевших целью развлечение местной аристократии, — но во многом этот человек создал основы русского инженерного творчества, обучил множество механиков и заложил фундамент для дальнейшего развития русской изобретательской мысли. Это было очень кстати, потому что при Александре I в России наконец появилось понятие авторского права.