Изобретения нашего знаменитого соотечественника Ивана Кулибина, имя которого стало нарицательным, можно разделить на полезные и забавные. Во многом он опередил свое время и не все из них были поняты и признаны его современниками.
Однако, ему повезло больше, чем многим другим подобным изобретателям – на него обратила внимание сама императрица Екатерина II. Ключом к его карьере стали подаренные ей необыкновенные музыкальные часы.
Великий русский изобретатель, механик, инженер Иван Петрович Кулибин родился в 1735 году в слободе около Нижнего Новгорода в семье богатого торговца мукой. Отец чаял видеть в нем своего помощника и преемника, но Иван с детства проявлял интерес не к коммерции, а к разным техническим ухищрениям.
Так, например, в саду своего дома он соорудил устройство, которое позволяло воде в запруде быть всегда проточной. Благодаря этому там не происходило замора рыбы. Отец, увидев это, согласился с тем, что торговцем его сын никогда не будет.
Отец обучил мальчика грамоте, позволил заниматься любимым делом — мастерить флюгеры и прочие устройства — и снабжал соответствующей литературой. Но толкового мастера, впрочем, как и хороших инструментов, в Новгороде было не найти. Помогло знакомство с московским ремесленником Лобковым, который научил азам механики и по сходной цене уступил необходимые инструменты.
Кулибин стал способным учеником часового мастера, а затем стал и сам изготавливать часы, которые славились на весь Нижний Новгород.
В своей автобиографии Кулибин писал:
«После сего купил старые карманные часы, начал их разбирать и опять собирать и то делал многократно... С того времени начал брать, которые немножко повреждены, часы стенные и карманные в починку... и от того имел пропитание»
Кулибин задумал сделать такие удивительные часы, которые могли бы понравиться самой императрице. Его замысел был спонсирован купцом Михаилом Костроминым. В 1767 году, во время поездки Екатерины II по Волге, Костромин представил Кулибина графу Григорию Орлову, а через того – и самой императрице. Государыня взяла с Кулибина слово, что часы будут изготовлены и преподнесены ей.
Чудо-часы состояли из 427 деталей, а внутри при помощи пружин и шестеренок разыгрывалось целое театральное действо: открывались маленькие дверцы, за которыми находился «гроб Господень», появлялся ангел и коленопреклонённые воины. Однако ко времени визита императрицы Кулибин не успевал, поэтому на личной аудиенции он преподнес царице несколько других приборов и рассказал о задуманных часах.
Самоучка-изобретатель очень заинтересовал Екатерину, и она повелела ему, как завершит работу, ехать в Петербург.
Это осуществилось в 1769 году. Небольшие карманные часы размером и формой гусиного яйца содержали часовой музыкальный механизм, который каждый час показывал модель храма, а в полдень исполняли кантату в честь императрицы на слова самого Кулибина.
Восхищенная Екатерина II наградила Кулибина премией в тысячу рублей и назначила его на должность заведующего механической мастерской Академии наук с неплохим жалованьем. В этой должности Кулибин пользовался почетом и уважением трех монархов и вышел в отставку по старости при Александре I с сохранением щедрой пенсии.
Механизм открывания форточек
Одним из практичных изобретений Кулибина является механизм безопасного открывания оконных форточек. Как-то раз Кулибин заметил, что в Царскосельском дворце форточки в окнах расположены высоко и неудобно. Открывавшие и закрывавшие их слуги должны были карабкаться по карнизам, рискуя сорваться. Кулибин предложил для их отворения простой механизм с использованием шнурков, за которые можно было тянуть, стоя внизу. До сих пор этим механизмом пользуются для открывания тяжелых фрамуг на окнах.
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 владельцев кораблей, а также сделал на базе этой же системы компактный фонарь для кареты, что принесло ему некоторый доход. Мастера подвело отсутствие защиты авторского права — каретные «кулибинские фонари» начали массово делать другие мастера, что сильно обесценило изобретение.
Фонарь-прожектор, созданный в 1779 году, так и остался технической диковинкой. В быту — в качестве фонарей на экипажах — применялись лишь его уменьшенные версии.
Вечный двигатель Кулибина
Кулибин верил в возможность создания вечного двигателя. Построенный им «водоход», двигавшийся вверх по течению якобы силою падавшей на него воды, оказался, как и следовало ожидать, нежизнеспособным.
Арочный мост через Неву
С 1770-х 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. Этот проект вышел чересчур дорогостоящим, поэтому не был реализован.
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 году.
Винтовой лифт
Стареющая и ставшая грузной 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. После смерти Екатерины лифт использовался придворными для развлечений, а затем был заложен кирпичом. На сегодняшний день сохранились чертежи и остатки подъемного механизма.
Самобеглая коляска
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.
Это изобретение можно отнести к неудачным, поскольку самобеглая коляска Кулибина отличалась сложной системой привода и требовала от водителя значительных усилий.
Протез ноги
Протезы для рук и ног Кулибин впервые изготовил в 1791 году, во время войны с Турцией.
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.
Водоходное судно
В конце XVIII века самым распространенным способом подъема грузов на судах против течения был труд бурлаков — 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 1782 году судно, нагруженное большим количеством песка, показало себя надежным и значительно более быстрым, чем 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.
Мосты
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.
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.
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.
Знаменитые часы-яйцо, сработанные Кулибиным в 1764—1767 годах и подаренные Екатерине II на Пасху 1769 года. Во многом благодаря этому подарку Кулибин возглавил мастерские при Петербургской академии наук. Ныне хранятся в Эрмитаже.
Каким он был в жизни
Кулибин производил при дворе впечатление диковины, которое он сам искусно поддерживал. Он получил от императрицы особую привилегию не брить бороду и появляться при дворе в простонародном мещанском платье. Его едкие лакейские шуточки приводили в восторг вельмож. Кулибин ловко пользовался дивидендами с этого.
Соглашаясь играть почти шутовскую роль при екатерининском дворе, в личном быту Кулибин придерживался правил старинного русского благочестия, не пил спиртного и не курил.
Кулибин был женат три раза. Последний раз он женился в 68 лет на 20-летней девушке, которая родила от него троих детей. Всего Иван Петрович вырастил двенадцать детей и всем им он дал хорошее образование.
Под конец жизни Кулибин оказался в немилости и был вынужден вернуться на малую родину. Денег катастрофически не хватало, потому что все средства он вкладывал в изобретения, не переставая этим заниматься до самой смерти.
Подписывайтесь на наш канал «События и люди». Пишите в комментариях, какие темы вам интересны!