Изобретательность - двигатель прогресса
Слово «Кулибин» употребляют в разных значениях, но в основном так называют мастеров-самоучек, добившихся больших успехов в своем деле
2025 год является годом 290-летия со дня рождения И. П. Кулибина - знаменитого русского изобретателя и механика. Уникальному самородку, которого называют «нижегородским Архимедом», принадлежат такие изобретения, как самоходные часы, механический орган, лифт.
Студентов сельскохозяйственного колледжа специальности «Эксплуатация и ремонт сельскохозяйственной техники и оборудования» Дмитрия Абанова и Дмитрия Ершкова заинтересовала тема развития связи в России в XVIII веке. Под руководством преподавателя общеобразовательных дисциплин О. С. Пырковой они подготовили научный проект. Для этого проанализировали исторические документы, исследовали научное наследие Ивана Кулибина, его вклад в технический прогресс, провели эксперименты с реконструкцией изобретений, сделали сравнительный анализ современных технологий и пришли к выводу, что изобретательность - это талант. Во все времена именно талантливые люди являлись двигателем прогресса.
Своими знаниями и выводами, сделанными по результатам исследовательской работы, авторы проекта поделились со студентами колледжа в День науки и представили исследовательскую работу на научно-практической конференции «Дорофеевские чтения». Но обо всем по порядку.
Итак, для передачи и получения информации сегодня нужны считаные секунды. В XVIII веке на это уходили дни, недели и даже месяцы. Для экономии времени люди использовали для передачи сообщений различные сигналы. Например, персы передавали известия с поста на пост громким голосом через рупор. Китайцы и греки зажигали условные костры. Римляне применяли специальные огневые башни. В Древней Руси для сообщения о набеге врагов на высоких курганах зажигали снопы соломы, привязанные к шестам.
Такая передача сигналов имеет место и сегодня: огнями маяков подается сигнал об опасности, флажками - известия с корабля на корабль. Есть условные сигналы о том, что путь свободен, и для машиниста поезда. Во все времена люди понимали исключительное значение быстрой связи. Факт: в 1815 году с помощью голубиной почты братьям Якобу и Натану Ротшильдам стало раньше всех известно о поражении Наполеона. Это позволило им заработать за один день 40 миллионов фунтов стерлингов. С тех пор стали знаменитыми слова Натана Ротшильда: «Кто владеет информацией - тот владеет миром!»
Для такой страны, как Россия, с обширнейшими просторами очень нужна была более совершенная система связи. Над этим работал Иван Кулибин. Но сначала нужно понимать, кто он и откуда.
Иван Петрович Кулибин родился в апреле 1735 года в селении Подновье Нижегородского уезда (сейчас это селение является частью Нижнего Новгорода) в семье купца-старообрядца. «Выучка у дьячка» - его единственное образование. Отец надеялся сделать из своего сына торговца мукой, но пытливый юноша стремился к занятиям механикой, где очень рано проявились его исключительные способности.
Как-то Кулибин вместе с отцом побывал в Москве и в часовой мастерской у мастера купил за бесценок испорченную машинку для нарезания часовых шестеренок и маленький токарный станок. Дома починил устройства и стал учиться мастерить собственные часы. Начал с больших, с деревянным механизмом, потом сделал медные, разобрался с устройством кукушки...
Натура изобретателя Ивана Кулибина раскрывалась всюду. Например, для «гнилого» пруда в отцовском саду он придумал гидравлическое устройство, при котором вода с соседней горы собиралась в бассейн, оттуда шла в пруд, а лишняя вода из пруда выводилась наружу, превращая пруд в проточный, в котором могла водиться рыба.
После смерти отца 23-летний Кулибин на доставшееся наследство открыл в Нижнем Новгороде небольшую часовую мастерскую. Новый часовщик быстро стал известен как толковый и очень ответственный мастер, который с охотой брался не только исправить поврежденную технику, но и сделать ее еще более совершенной. Собственно, его мастерская быстро превратилась в своего рода механическое тюнинговое ателье.
К маю 1767 года, когда Нижний Новгород по Волге посетила императрица Екатерина II, у мастера был готов концепт уникальных театрализованных часов, который Костромин и Кулибин презентовали 21 мая Ее Величеству вместе с микроскопом, телескопом, электрической машиной оригинальной конструкции. Это произвело на мудрую правительницу большое впечатление, и она пригласила обоих нижегородцев в Петербург.
В 1769 году Кулибин получил назначение заведовать мастерскими Академии наук. Он следил за работой токарей, слесарей, ремонтировал астрономические и другие часы, телескопы, подзорные трубы и должен был обучать мастеров тому, что умеет сам, став непосредственным продолжателем замечательных трудов Ломоносова, много сделавшего для развития академических мастерских и уделявшего им особенное внимание вплоть до своей кончины в 1765 году.
И. П. Кулибин работал в академии тридцать лет. Его труды всегда высоко оценивались учеными. В самом начале XIX века он вышел в отставку и вернулся в родной Нижний Новгород, где продолжил изобретательскую деятельность. Обилие мудреной техники, то и дело выносимой, вывозимой, а то и самовыезжавшей из ворот его двора, привело к тому, что соседи боялись с ним связываться, считая конструктора колдуном, способным легко сглазить все, что хочешь. Но особого влияния на кипучую деятельность престарелого механика такое отношение не оказывало. Он клепал, резал, скручивал, раскручивал, не обращая внимания на домыслы. В его мастерских вечно что-то стучало, звенело, дымило, а иногда и пело.
Несмотря на всероссийскую известность, старость механик встретил практически в нищете. Все заработанные деньги он тут же «спускал» на новые проекты и изобретения, многие из которых могли его озолотить, если бы мастер прекратил изобретать и перешел бы непосредственно к производству. Чего стоили только протезы после Отечественной войны 1812 года или зеркальные фонари! Но механику было не до производства.
Много десятилетий он пытался создать машину, которая смогла бы осчастливить все человечество: больше 40 лет великий изобретатель потратил на попытку создать Perpetuum Mobile - вечный двигатель.
В 1818 году Иван Петрович Кулибин умер. Чтобы его похоронить, жене пришлось продать последнее, что оставалось в доме, - это большие настенные часы.
Особенно много внимания И. П. Кулибин уделил работе над часами. В Эрмитаже хранятся часы в форме яйца с фигурами, автоматически выполняющими во время боя сложные движения, планетарные часы с семью стрелками, показывающие часы, минуты, секунды, дни недели, месяцы, фазы Луны, восход и заход Солнца.
В 1779 году Кулибин сконструировал свой знаменитый фонарь с отражателем, дававшим мощный свет от простой свечи. Параболический отражатель состоял из мельчайших зеркал и перераспределял свет, обеспечивая угловую концентрацию светового потока. Около отражателя ставилась свеча, и отражавшийся свет мог с легкостью направляться в нужное место при поворачивании корпуса прожектора. Изобретенный прожектор позволял видеть в темноте человека на расстоянии более 500 шагов. Прожекторный фонарь не нашел применения во времена Кулибина, но через столетие на его основе были изобретены прожекторы и прожекторные светофоры.
Еще одно знаменитое изобретение мастера - «водоход», судно, приводимое в движение течением реки. Принцип действия «водохода» был прост. Бригада матросов на шлюпке отвозила на большое расстояние от судна и крепила специальный якорь на цепи. На самом «водоходе» были установлены барабаны с лопастями, вращаемые силой течения. Вращение через специальные понижающие передачи передавалось на якорную лебедку, которая и «подтягивала» корабль вперед, к закрепленному якорю.
За построенное уникальное судно, которое двигалось против течения, Кулибин был награжден пятью тысячами рублей, но практического применения его изобретение так и не нашло. А эти деньги он истратил на новые изобретения.
В 1804 году он испытал вторую модель своего водохода, снабженного уже двумя якорями: пока корабль «подтягивался» за одним, матросы на шлюпке забрасывали второй на новую дистанцию, что способствовало непрерывности хода. Во время испытаний корабль с грузом 139 тонн за час прошел против течения почти километр, что было вполне сравнимо со скоростью барж на бурлацкой тяге. Построенное судно Кулибин передал вместе с документацией властям родного города, а уже они в 1808 году продали водоход за 200 рублей на дрова.
Самоходный экипаж Кулибин разработал в 1791 году. Коляска была рассчитана на одного-двух пассажиров и приводилась в движение педалями, на которых стоял человек, попеременно нажимая на них ногами. Педали приводили в движение маховик, который делал движение более ровным и обеспечивал непрерывное вращение колес. Ведущее колесо могло вращаться с различной скоростью. Изменение скорости обеспечивалось барабаном с тремя венцами - большим, средним и малым. Рулевое управление состояло из двух рычагов, тяги и поворотного круга, крепившегося к переднему колесу. Разогнавшись, человек, нажимающий на педали, мог позволить себе немного отдохнуть: дальше самокатка какое-то время катилась по инерции. Также без участия человека она хорошо шла под уклон. Самокатка шла медленнее под гору, чем в гору, за счет действия тормозного устройства.
По чертежам Кулибина была воссоздана действующая модель самокатки. Сейчас она выставлена в Политехническом музее.
Медицинский протез тоже обязан своим появлением Кулибину: в 1791 году изобретатель разработал конструкцию «механических ног». Металлический протез состоял из отдельных блоков, соединявшихся шарнирами, шинами и колесиками, давал возможность производить сгибание в коленном шарнире и имитировал ногу человека.
Когда число инвалидов в начале XIX века в России резко увеличилось в связи с наполеоновскими войнами, Кулибин решил совершенствовать свои модели протезов: он хотел сделать протез легче, заменив металл деревом.
В 1793 году Кулибин создал кресло-подъемник - прообраз современного лифта. Подъемный механизм кресла действовал при помощи одного или двух человек, которые поднимали кабину специальными гайками, двигающимся по двум вертикально установленным ходовым винтам. Такое кресло было смонтировано в Зимнем дворце, где использовалось три года, в основном, для развлечений придворных. После смерти императрицы Екатерины II о лифте забыли, а подъемное устройство заложили кирпичом. Только в начале XXI века во время реставрации были обнаружены фрагменты подъемного устройства.
В 1776 году Кулибин разработал проект арочного однопролетного моста через Неву. Длина арки - 298 метров. Арка была спроектирована из 12908 деревянных элементов, скрепленных 49650 железными болтами и 5500 железными четырехугольными обоймами.
В 1813 году изобретатель закончил проект железного моста через Неву. А деревянный мост Кулибина до настоящего времени остается непревзойденным в области деревянного мостостроения.
Эти изобретения Ивана Кулибина практически не претворились в жизнь.
В 1794 году Кулибин изобрел и построил «дальнеизвещающую машину» - оптический семафор с изобретенным ранее фонарем с отражающим зеркалом. Благодаря фонарю, машина могла использоваться ночью и в небольшой туман для передачи информации на приличном расстоянии. Для составления комбинаций телеграфных знаков Кулибин использовал конструкцию из трех досок, позаимствованную у французов: одной длинной и двух коротких. Однако приводную конструкцию для перемещения частей аппарата и код изобретатель придумал сам: «дальнеизвещающая машина» произвела впечатление на Академию наук, однако денег на постройку не нашлось, и машина была сдана на хранение в Кунсткамеру.
На сайтах Генерального алфавитного каталога книг на русском языке (1725 - 1998) и Санкт-Петербургского филиала Архива Российской Академии наук авторы этой работы разыскали интересующие документы и изучили их. Выяснилось, что развитие оптической связи в Петербурге шло очень медленно: лишь в 1824 году была сооружена первая в России линия оптического телеграфа между Петербургом и Шлиссельбургом, по которой передавались сведения о судоходстве на Неве и Ладожском озере.
В 1833 году открыта вторая линия Петербург - Кронштадт, которая шла через Стрельну и Ораниенбаум; к 1835 году к этой линии прибавились ещё две: Петербург - Царское Село и Петербург - Гатчина.
В 1839 году начато сооружение последней в России линии Петербург - Варшава (через Псков, Динабург, Вильно). Линия стала самой протяженной в мире, длина её составила 1200 км; было построено 149 промежуточных станций с высотой башни от 15 до 17 метров каждая. В системе использовались отражающие зеркала и светильники. Линию обслуживало 1908 человек. Передача 45 условных сигналов из Петербурга в Варшаву при ясной погоде занимала 22 минуты.
Изобретатель Иван Кулибин уже на рубеже XVIII-XIX веков предлагал Екатерине II макет машины, с помощью которой на 40 лет раньше можно было создать в стране сеть телеграфных устройств. Но, несмотря на то что императрица слыла «просветительницей», она не смогла разглядеть потенциальную значимость изобретения.
Скорее всего, Екатерина II считала Ивана Кулибина придворным механиком, исполнявшим ее прихоти, а не ученым и изобретателем, достойным внимания и гонораров. Хотя великолепные идеи нижегородского гения, не получившие внедрения, намного опережали умы своего времени.
«Мы с большим удовольствием работали над проектом, - делятся своими впечатлениями Дмитрий Абанов и Дмитрий Ершков. - Во-первых, считаем, что каждый россиянин должен знать выдающихся личностей своей страны. Во-вторых, если бы Иван Кулибин знал физику и математику, он продвинулся бы значительно дальше в своих изобретениях, смог бы убедить императрицу в значимости своих идей и вывести страну на более высокий уровень развития».
Фото: используя сохранившиеся копии чертежей, рисунков, записей изобретателя, Дмитрий Абанов и Дмитрий Ершков пошагово разработали план действий по созданию макета дальноизвещающей машины И. П. Кулибина, или семафора. Для этого составили таблицу перевода старых мер длины в сантиметры, разработали макет в масштабе 1:10, выбрали материалы (дерево, проволока, веревка, медные и деревянные шкивы) и, используя элементы деревянного и металлического конструктора, картон, клей, веревку, собрали модель семафора и попробовали передать с ее помощью простейшую информацию.