Какво е измислил Кулибин?

2024 Автор: Seth Attwood | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-16 15:58

Всеки знае, че Кулибин е велик руски изобретател, механик и инженер. Фамилното му име отдавна се е превърнало в общо съществително на руски език. Но, както показва скорошно проучване, само пет процента от анкетираните могат да посочат поне едно от неговите изобретения. Как така? Решихме да проведем малка образователна програма: така, какво измисли Иван Петрович Кулибин?

Иван Петрович, който е роден в селището Подновие близо до Нижни Новгород през 1735 г., е невероятно талантлив човек. Механика, инженерство, часовникарство, корабостроене - всичко се спореше в сръчните ръце на руски самоук. Той беше успешен и беше близък с императрицата, но в същото време нито един от проектите му, които биха могли да улеснят живота на обикновените хора и да допринесат за напредъка, нито бяха правилно финансирани, нито осъществени от държавата. Докато механизмите за забавление - забавни автомати, дворцови часовници, самоходни оръдия - бяха финансирани с голяма радост.

Плавателен кораб

В края на 18-ти век най-разпространеният метод за повдигане на товари на кораби срещу течението е бурлакът - тежък, но сравнително евтин. Имаше и алтернативи: например кораби, задвижвани от двигатели, задвижвани от волове. Конструкцията на машинния кораб беше следната: имаше две котви, чиито въжета бяха прикрепени към специална шахта. Една от котвите на лодка или покрай брега беше доставена напред на 800-1000 м и обезопасена. Воловете, работещи на кораба, завъртяха вала и усукаха котвеното въже, дърпайки кораба към котвата срещу течението. В същото време друга лодка носеше втората котва напред - така се осигуряваше непрекъснатостта на движението.

Кулибин дойде с идеята как да мине без волове. Идеята му беше да използва две гребни колела. Течението, въртейки колелата, прехвърли енергия към вала - котвеното въже беше навито и корабът се изтегли към котвата, използвайки енергията на водата. В процеса на работа Кулибин постоянно се разсейваше от поръчки за играчки за кралското потомство, но успя да получи финансиране за производството и инсталирането на своята система на малък кораб. През 1782 г., натоварен с почти 65 тона (!) пясък, той се оказва надежден и много по-бърз от кораб, задвижван от волове или бурлати.

През 1804 г. в Нижни Новгород Кулибин построява втори воден път, който е два пъти по-бърз от бурлачната бродерия. Въпреки това отделът за водни комуникации при Александър I отхвърли идеята и забрани финансирането - водните пътища не се разпространиха. Много по-късно в Европа и Съединените щати се появяват капстани - кораби, които се дърпат на котвата с помощта на енергията на парна машина.

Винтов асансьор

Най-разпространената асансьорна система днес е кабината с лебедка. Асансьорите с лебедка са създадени много преди патентите на Отис в средата на 19-ти век - подобни конструкции са действали в древен Египет, те са били задвижвани от теглещи животни или роби. Кулибин да разработи удобен асансьор за придвижване между етажите на Зимния дворец. Тя определено искаше асансьор и пред Кулибин възникна интересен технически проблем. Невъзможно беше да се прикрепи лебедка към такъв асансьор, отворен отгоре, и ако „вдигнете“стола с лебедка отдолу, това ще причини неудобство на пътника. Кулибин реши въпроса остроумно: основата на стола беше прикрепена към дълга ос-винт и се движеше по нея като гайка. Катрин седна на мобилния си трон, слугата завъртя дръжката, въртенето се предаде на оста и тя вдигна стола към галерията на втория етаж. Винтовият асансьор на Кулибин е завършен през 1793 г., докато Елиша Отис построява втория такъв механизъм в историята в Ню Йорк едва през 1859 г. След смъртта на Катрин асансьорът бил използван от придворните за развлечение, а след това бил зазидан. Днес са запазени чертежи и останки от повдигащия механизъм.

Теория и практика на мостостроенето

От 1770-те до началото на 1800-те години Кулибин работи върху създаването на едноетажен стационарен мост през Нева. Той направи работещ модел, по който изчислява силите и напреженията в различни части на моста - въпреки факта, че теорията за конструкцията на моста все още не съществуваше по това време! Емпирично Кулибин предсказва и формулира редица закони на устойчивостта към материалите, които се потвърждават много по-късно. Първоначално изобретателят разработи моста за своя сметка, но граф Потьомкин отпусна пари за окончателното оформление. Моделът в мащаб 1:10 достига дължина от 30 м.

Всички изчисления на моста бяха представени на Академията на науките и проверени от известния математик Леонард Ойлер. Оказа се, че изчисленията са правилни, а тестовете на модела показаха, че мостът има огромна граница на безопасност; височината му позволявала на ветроходните кораби да преминават без никакви специални операции. Въпреки одобрението на Академията, правителството не е отпуснало средства за изграждането на моста. Кулибин е награден с медал и получава награда, до 1804 г. третият модел е напълно изгнил, а първият постоянен мост през Нева (Благовещенски) е построен едва през 1850 г.

През 1810-те години Кулибин се занимава с разработването на железни мостове. Пред нас е проектът на триарков мост през Нева с окачено платно (1814 г.). По-късно изобретателят създава проект за по-сложен мост с четири арки.

През 1936 г. е извършено експериментално изчисление на Кулибинския мост с помощта на съвременни методи и се оказва, че руският самоук не е допуснал нито една грешка, въпреки че по негово време повечето закони за якост на материалите са неизвестни. Методът за изработване на модел и тестването му с цел изчисляване на якостта на мостовата конструкция впоследствие става широко разпространен; различни инженери идват до него по различно време независимо. Кулибин е и първият, който предлага използването на решетъчни ферми при изграждането на моста - 30 години преди американския архитект Итиел Таун, който патентова тази система.

Над моста през Нева

Въпреки факта, че нито едно сериозно изобретение на Кулибин не беше оценено истински, той имаше много по-голям късмет от много други руски самоуки, които или не бяха допуснати дори на прага на Академията на науките, или бяха изпратени у дома със 100 рубли на награда и препоръка да не се месят повече в собствения си бизнес.

Прочутият еднолетен мост през Нева - как би изглеждал, ако беше построен. Кулибин извърши изчислението си върху модели, включително в мащаб 1:10.

Самоуправляваща се количка и други истории

Често Кулибин, в допълнение към дизайните, които наистина е измислил, се приписва на много други, които наистина е подобрил, но не е първият. Например на Кулибин много често се приписва изобретяването на педалния скутер (прототипа на веломобила), докато такава система е създадена 40 години по-рано от друг руски самоук инженер, а Кулибин е вторият. Нека разгледаме някои от често срещаните погрешни схващания.

Самоходната количка на Кулибин се отличаваше със сложна задвижваща система и изискваше значителни усилия от водача. Това беше вторият веломобил в историята.

И така, през 1791 г. Кулибин построява и представя на Академията на науките самоходна карета, "самоходна инвалидна количка", която по същество е предшественикът на веломобила. Той е проектиран за един пътник, а колата се управлява от слуга, стоящ на петите и последователно натискащ педалите. Самоуправляващата се карета за известно време служи като атракция за благородниците, а след това се изгуби в историята; оцелели са само нейни рисунки. Кулибин не е изобретателят на веломобила - 40 години преди него друг самоук изобретател Леонти Шамшуренков (известен по-специално с разработването на системата за повдигане на Цар Бел, която никога не е била използвана по предназначение), построява самоук инвалидна количка с подобен дизайн в Санкт Петербург. Дизайнът на Шамшуренков беше двуместен, в по-късни чертежи изобретателят планираше да построи самоходна шейна с верстометър (прототип на скоростомер), но, уви, не получи достатъчно финансиране. Подобно на скутера на Кулибин, скутерът на Шамшуренков не е оцелял до наши дни.

Известният часовник с яйца, изработен от Кулибин през 1764-1767 г. и подарен на Екатерина II за Великден 1769 г. До голяма степен благодарение на този дар Кулибин ръководи семинарите в Санкт Петербургската академия на науките. Сега се съхраняват в Ермитажа.

Протеза на крака

В началото на 18-19 век Кулибин представя на Петербургската медико-хирургична академия няколко проекта на "механични крака" - протези на долните крайници, които са били много съвършени по това време, способни да симулират крак, изгубен над коляно (!). "Тестерът" на първата версия на протезата, направена през 1791 г., беше Сергей Василиевич Непейцин - по това време лейтенант, който загуби крака си по време на щурмуването на Очаков. Впоследствие Непейцин се издига до чин генерал-майор и получава прякора Железния крак от войниците; той водеше пълноценен живот и не всеки се досещаше защо генералът леко накуцва. Протезата на системата Кулибин, въпреки благоприятните отзиви от лекари от Санкт Петербург, ръководена от професор Иван Федорович Буш, беше отхвърлена от военната катедра и по-късно във Франция започна серийното производство на механични протези, които имитират формата на крака.

Прожектор

През 1779 г. Кулибин, който е любител на оптичните устройства, представя на обществеността в Санкт Петербург своето изобретение - прожектор. Системи от отразяващи огледала са съществували преди него (по-специално те са били използвани за фарове), но дизайнът на Кулибин е много по-близък до модерен прожектор: една свещ, отразяваща се от огледални рефлектори, поставени във вдлъбнато полукълбо, дава силен и насочен поток от светлина. „Прекрасният фенер“беше положително приет от Академията на науките, похвален в пресата, одобрен от императрицата, но той остана само забавление и не беше използван за осветяване на улиците, както първоначално смяташе Кулибин. Самият капитан впоследствие направи редица прожектори за индивидуални поръчки на корабособствениците, а също така направи компактен фенер за карета на базата на същата система - това му донесе известен доход. Майсторите бяха разочаровани от липсата на защита на авторските права - други майстори започнаха да правят мащабна карета "Кулибин фенери", което значително обезцени изобретението.

Прожекторът, създаден през 1779 г., си остава технически трик. В ежедневието само по-малки версии са били използвани като фенери на вагони.

Какво друго направи Кулибин?

- Създава работата на работилници в Петербургската академия на науките, където се занимава с производството на микроскопи, барометри, термометри, телескопи, везни, телескопи и много други лабораторни инструменти. - Ремонтира планетариума на Петербургската академия на науките. - Той измисли оригинална система за пускане на кораби във водата. - Създава първия оптичен телеграф в Русия (1794 г.), изпратен на Kunst-камера като любопитство. - Разработи първия в Русия проект на железен мост (през Волга). - Изградена сеялка, осигуряваща равномерно засяване (не е изградена). - Подредени фойерверки, създадени механични играчки и автомати за забавление на благородниците. - Ремонтирани и самостоятелно сглобени множество часовници с различно оформление - стенни, подови, кулови.

Вечен двигател

Много е писано за изобретенията на самия Иван Кулибин. Но биографите винаги са се опитвали да игнорират работата му върху вечен двигател, който, изглежда, не рисува брилянтен механик.

Идеята да започнем да изобретявам чудо-двигател възниква в Кулибин в началото на 70-те години на 18 век, когато той служи като механик в Петербургската академия на науките. Експериментите върху вечен двигател му отнеха не само време и усилия, но и значителни лични средства, принуждавайки го да затъне в дългове.

В онези дни законът за запазване на енергията все още не е бил точно обоснован. Кулибин нямаше солидно образование и за него, самоук механик, беше трудно да разбере този труден въпрос. Хората около него също не можеха да помогнат. Някои не знаеха как ясно да обяснят заблудата му. Самите други не бяха убедени, че енергията не идва от нищото и не изчезва никъде. И накрая, самите други вярваха, че е възможен вечен двигател и насърчиха Кулибин да продължи да търси.

Последният включваше например известния писател и журналист Павел Свинин. В книгата си за Кулибин, публикувана през 1819 г., година след смъртта на Иван Петрович, той, позовавайки се на вечния двигател на Кулибин, пише: „Жалко, че не успя да завърши това важно изобретение. Може би той щеше да бъде по-щастлив от своите предшественици, които се спряха на този препъни камък; може би щеше да докаже, че вечното движение не е химера на механиката …"

Изненадващо, дори великият Леонард Ойлер подкрепи работата на Кулибин за изобретяването на вечен двигател. „Любопитно е да се отбележи“, пише Свинин, „че Кулибин е насърчен към това откритие от известния математик Ойлер, който, когато го попитали какво мисли за вечното движение, отговори, че го смята за съществуващо в природата и смята, че ще да бъде намерен по някакъв щастлив начин. като откровения, които преди се смятаха за невъзможни. И Кулибин винаги се обръщаше към авторитета на Ойлер, когато трябваше да защитава идеята за вечен двигател от критиците.

Академия „Известия“публикува статия, озаглавена „Съвет на тези, които мечтаят да измислят вечно или безкрайно движение“. В него се казваше: „Напълно невъзможно е да се измисли непрекъснато движение… Тези безполезни изследвания са изключително вредни, защото най-вече (особено) защото съсипаха много семейства и много умели механици, които биха могли да предоставят страхотни услуги на обществото със своите знания, загубени, достигане на решението на този проблем, цялото им имущество, време и труд."

Никой не знае дали Кулибин е чел тази статия. Известно е само, че въпреки мнението на Академията на науките той продължава да работи върху вечен двигател с характерния си инат с увереността, че дори този проблем рано или късно ще бъде решен.

Кулибин е разработил редица модели на своя автомобил. Той взе за основа стара идея, позната още от времето на Леонардо да Винчи, а именно: колело с движещи се вътре тежести. Последните трябваше да заемат позиция, която нарушава баланса през цялото време и предизвиква привидно непрекъснато въртене на колелото.

В чужбина работят и върху създаването на вечен двигател. Кулибин следеше внимателно тези произведения според съобщенията, които достигаха до него. И веднъж, през 1796 г., според заповедта на Екатерина II, той дори имал възможност да разгледа и оцени един от подобни чуждестранни проекти. Това беше вечният двигател на немския механик Йохан Фридрих Хайнле.

Иван Петрович не само "с най-голямо внимание и старание" изучава чертежа и описанието на чуждия perpetuum mobile, но и прави неговия модел. Състои се от две кръстосани тръби с мехове, пълни с течност. При въртене на такъв кръст течността ще тече през тръбите от един духал към други. Равновесието, според изобретателя, трябваше да бъде загубено и цялата система трябваше да бъде във вечно движение.

Моделът на двигателя на Heinle, разбира се, се оказа неработещ. Провеждайки експерименти с нея, Кулибин, както пише, „не намери това, което искаше в този успех“. Но това ни най-малко не разклати вярата му в самия принцип на вечното движение.

През есента на 1801 г. Иван Петрович се завръща от Санкт Петербург в родината си, в Нижни Новгород. Дори и тук той не изостави неуспешното си търсене на perpetual motion. Мина много време, дойде 1817 година. И тогава един ден в столичния вестник „Руски инвалид“за 22 септември Кулибин прочете статия, която му прозвуча като гръм. В бележката се съобщава, че известен механик на име Петере от Майнц „най-накрая изобретил така наречения perpetuum mobile, който е бил напразно в продължение на много векове“.

По-нататък беше описан самият двигател, който имаше формата на колело с диаметър 8 фута и дебелина 2 фута: „Той се движи със собствена сила и без никаква помощ от пружини, живак, огън, електрическа или галванична сила. Скоростта му надвишава вероятността. Ако го прикрепите към количка или инвалидна количка, можете да изминете 100 френски мили за 12 часа, изкачвайки най-стръмните планини."

Тази новина (разбира се, фалшива) направи стария изобретател невероятно вълнение. Струваше му се, че Петър е присвоил идеите му, откраднал е любимото му рожба, на което той, Кулибин, е дал много десетилетия упорит труд. С трескава бързина той започна да се обръща към всички, които имаха власт и влияние, включително цар Александър I.

Тогава предпазливостта беше загърбена, тайната беше забравена. Сега Кулибин откровено написа, че дълго време работи върху създаването на „машина за вечно движение“, че не е далеч от решаването на този проблем, но има нужда от средства, за да продължи окончателните експерименти. В "записките на петицията" той припомни предишните си заслуги и изрази желание да се върне на служба в столицата, за да построи железен мост през Нева и най-важното - да продължи създаването на вечен двигател.

Молбата на Кулибин за разрешение да се върне в Санкт Петербург беше деликатно отхвърлена. Изграждането на железния мост се смяташе за твърде скъпо. Мълчаха за вечния двигател.

До последните дни на Иван Петрович не го напускаше скъпата му мечта за „машина с вечно движение“, мечта на тирана, както я нарече един от биографите на Кулибин. Болестите го завладяха все повече и повече. Измъчваха ме задух и "друго нездравословно". Сега рядко излизаше навън. Но дори в леглото, на възглавници, той поиска да постави чертежи на „машината на вечното движение“до него. Дори през нощта, в безсъние, изобретателят отново и отново се връщаше към тази фатална машина, правеше някои корекции в стари чертежи, рисуваше нови.

Иван Петрович Кулибин умира на 30 юли (стар стил), 1818 г. на 83-годишна възраст, умира тихо, сякаш спи. Семейството му остава в крайна бедност. За да погребе съпруга си, вдовицата трябваше да продаде стенен часовник, а старият й приятел Алексей Пятериков добави малка сума. Тези пари бяха използвани за погребението на великия изобретател.