Иван Кулибин: что на самом деле изобрел «нижегородский Архимед»

Несмотря на то, что ни одно серьёзное изобретение Кулибина так и не было оценено по‑настоящему, ему повезло значительно больше, чем прочим русским самоучкам, которые либо не допускались даже на Академии наук, либо отправлялись восвояси со 100 рублями премии и рекомендацией больше не лезть не в своё дело.

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.

Знаменитый однопролетный мост через Неву — как он мог бы выглядеть, если бы был построен. Его расчет Кулибин выполнял на моделях, в том числе в масштабе 1:10.

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 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.

Фамилии нарицательные

Фамилия Кулибина стала нарицательной в значении «мастер на все руки». Это не уникальный случай: слова «пульман», «дизель», «реглан», «ватман» и другие также произошли от имен собственных. Чаще всего изобретение просто получало название по имени изобретателя, но фамилию Кулибина сделала именем нарицательным народная молва. Мы собрали еще несколько подобных историй.

Слово «бойкот» произошло от фамилии британского капитана Чарльза Бойкотта (1832−1897), который был управляющим ирландских угодий крупного землевладельца лорда Эрна. В 1880 году ирландские рабочие отказались работать на Бойкотта из-за собачьих условий аренды. Борьба Бойкотта с забастовщиками привела к тому, что люди стали игнорировать управляющего, будто того вовсе не существовало: его не обслуживали в магазинах, с ним не разговаривали. Это явление получило название «бойкот».

Слово «силуэт» появилось благодаря назначению на должность генерального контролера (министра) финансов Франции Этьена де Силуэта (1709−1767). Министром он стал после Семилетней войны, ввергшей Францию в кризис. Силуэт был вынужден обложить налогами практически все признаки богатства — от дорогих штор до прислуги, и богачи маскировали свои состояния, покупая дешевые вещи. Предметы обихода, маскирующие богатство, стали называться вещами-силуэтами, а в середине XIX века такое название получила самая простая и дешевая разновидность живописи — обвод по контуру.

Слово «хулиган» появилось в полицейских отчетах Лондона в 1894 году при описании молодежных банд, хозяйствовавших в районе Ламбет. Их называли Hooligan Boys по аналогии с уже известным полиции лондонским вором Патриком Хулигэном. Словечко подхватила пресса и вознесла его в ранг целого явления под названием hooliganism (хулиганство).

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.

Самобеглая коляска Кулибина отличалась сложной системой привода и требовала от водителя значительных усилий. Это был второй в истории веломобиль.

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.

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.

Протез ноги

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.

Фонарь-прожектор, созданный в 1779 году, так и остался технической диковинкой. В быту — в качестве фонарей на экипажах — применялись лишь его уменьшенные версии.

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.