Čo vynašiel Kulibin?

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-16 16:15

Každý vie, že Kulibin je veľký ruský vynálezca, mechanik a inžinier. Jeho priezvisko sa už dlho stalo bežným podstatným menom v ruštine. Ako však ukázal nedávny prieskum, iba päť percent opýtaných vie pomenovať aspoň jeden z jeho vynálezov. Ako to? Rozhodli sme sa uskutočniť malý vzdelávací program: čo teda vymyslel Ivan Petrovič Kulibin?

Ivan Petrovič, ktorý sa narodil v roku 1735 v osade Podnovye neďaleko Nižného Novgorodu, bol neuveriteľne talentovaný človek. Mechanika, strojárstvo, hodinárstvo, stavba lodí – všetko sa hádalo v šikovných rukách ruského samouka. Darilo sa mu a mal blízko k cisárovnej, no zároveň žiadny z jeho projektov, ktoré by mohli uľahčiť život obyčajným ľuďom a prispieť k pokroku, nebol ani riadne financovaný, ani realizovaný štátom. Zatiaľ čo zábavné mechanizmy - zábavné automaty, palácové hodiny, samohybné delá - boli financované s veľkou radosťou.

Splavná loď

Koncom 18. storočia bola najbežnejšou metódou zdvíhania nákladu na lodiach proti prúdu burlaková práca – ťažká, ale relatívne lacná. Existovali aj alternatívy: napríklad lode poháňané motorom poháňané volmi. Konštrukcia strojového plavidla bola nasledovná: mala dve kotvy, ktorých laná boli pripevnené k špeciálnej šachte. Jedna z kotiev na člne alebo pozdĺž brehu bola dopravená dopredu 800-1000 m a zaistená. Voly pracujúce na lodi otáčali hriadeľom a skrúcali kotviace lano, čím ťahali loď ku kotve proti prúdu. V tom istom čase iná loď niesla druhú kotvu dopredu - tak bola zabezpečená kontinuita pohybu.

Kulibin prišiel s nápadom, ako sa zaobísť bez volov. Jeho nápad bol použiť dve lopatkové kolesá. Prúd otáčaním kolies prenášal energiu na hriadeľ - kotvové lano sa navinulo a loď sa pomocou energie vody pritiahla ku kotve. V procese práce bol Kulibin neustále rozptyľovaný objednávkami hračiek pre kráľovské potomstvo, ale podarilo sa mu získať financie na výrobu a inštaláciu svojho systému na malú loď. V roku 1782, naložený takmer 65 tonami (!) piesku, sa ukázal ako spoľahlivý a oveľa rýchlejší ako loď poháňaná volmi alebo burlatami.

V roku 1804 postavil Kulibin v Nižnom Novgorode druhú vodnú cestu, ktorá bola dvakrát rýchlejšia ako výšivka burlak. Napriek tomu ministerstvo vodných komunikácií Alexandra I. túto myšlienku zamietlo a zakázalo financovanie - vodné cesty sa nerozšírili. Oveľa neskôr sa v Európe a Spojených štátoch objavili navijaky - lode, ktoré sa pritiahli na kotvu pomocou energie parného stroja.

Skrutkový výťah

Najbežnejším výťahovým systémom v súčasnosti je kabína s navijakom. Navijaky vznikli dávno pred patentmi Otisa v polovici 19. storočia - podobné konštrukcie fungovali v starovekom Egypte, do pohybu ich uviedli ťažné zvieratá alebo otrocká sila. V polovici 90. rokov 18. storočia poverila starnúca a obézna Katarína II Kulibin vyvinúť pohodlný výťah na pohyb medzi poschodiami Zimného paláca. Určite chcela zdvíhaciu stoličku a pred Kulibinom sa vyskytol zaujímavý technický problém. Na takýto výťah, otvorený zhora, nebolo možné pripevniť navijak a ak by ste stoličku „nadvihli“navijakom zdola, spôsobilo by to nepríjemnosti cestujúcemu. Kulibin vyriešil otázku vtipne: podstavec stoličky bol pripevnený k dlhej osovej skrutke a pohyboval sa pozdĺž nej ako matica. Catherine sedela na svojom mobilnom tróne, sluha skrútil kľučku, rotácia sa preniesla na nápravu a ona zdvihla stoličku na galériu na druhom poschodí. Kulibinov skrutkový výťah bol dokončený v roku 1793, zatiaľ čo Elisha Otis postavil druhý takýto mechanizmus v histórii v New Yorku až v roku 1859. Po smrti Kataríny výťah používali dvorania na zábavu a potom ho zamurovali. Dnes sa zachovali nákresy a zvyšky zdvíhacieho mechanizmu.

Teória a prax stavby mostov

Od 70. rokov 18. storočia až do začiatku 19. storočia Kulibin pracoval na vytvorení jednopoľového stacionárneho mosta cez Nevu. Vyrobil funkčný model, na ktorom vypočítal sily a napätia v rôznych častiach mosta – napriek tomu, že v tom čase ešte neexistovala teória stavby mosta! Empiricky Kulibin predpovedal a sformuloval množstvo zákonov odolnosti voči materiálom, ktoré sa potvrdili oveľa neskôr. Spočiatku vynálezca most vyvinul na vlastné náklady, ale gróf Potemkin pridelil peniaze na konečné usporiadanie. Model v mierke 1:10 dosahoval dĺžku 30 m.

Všetky výpočty mostov boli prezentované Akadémii vied a overené slávnym matematikom Leonardom Eulerom. Ukázalo sa, že výpočty boli správne a testy modelu ukázali, že most má obrovskú mieru bezpečnosti; jeho výška umožňovala plachetniciam prejsť bez akýchkoľvek špeciálnych operácií. Napriek súhlasu akadémie vláda na výstavbu mosta nevyčlenila finančné prostriedky. Kulibin získal medailu a dostal cenu, v roku 1804 tretí model úplne zhnil a prvý stály most cez Nevu (Blagoveshchensky) bol postavený až v roku 1850.

V roku 1810 sa Kulibin zaoberal vývojom železných mostov. Pred nami je projekt trojoblúkového mosta cez Nevu so visutou vozovkou (1814). Neskôr vynálezca vytvoril projekt zložitejšieho štvoroblúkového mosta.

V roku 1936 sa uskutočnil experimentálny výpočet Kulibinského mosta pomocou moderných metód a ukázalo sa, že ruský samouk neurobil jedinú chybu, hoci v jeho dobe bola väčšina zákonov pevnosti materiálov neznáma. Metóda výroby modelu a jeho skúšania pre účely pevnostného výpočtu mostnej konštrukcie sa následne rozšírila, prišli na ňu rôzni inžinieri nezávisle od seba v rôznych časoch. Kulibin tiež ako prvý navrhol použitie priehradových väzníkov pri stavbe mosta – 30 rokov pred americkým architektom Itielom Townom, ktorý si tento systém patentoval.

Cez most cez Nevu

Napriek tomu, že ani jeden seriózny vynález Kulibina nebol skutočne ocenený, mal oveľa väčšie šťastie ako mnohí iní ruskí samoukovia, ktorým to buď nedovolili ani na prahu Akadémie vied, alebo ich poslali domov so 100 rubľami. cenu a odporúčanie, aby sa už ďalej nemiešali do vlastného podnikania.

Slávny jednopoľový most cez Nevu – ako by mohol vyzerať, keby ho postavili. Kulibin vykonal svoj výpočet na modeloch, vrátane mierky 1:10.

Samobežný kočík a iné príbehy

Kulibinovi sa často okrem návrhov, ktoré skutočne vynašiel, pripisuje aj mnoho ďalších, ktoré skutočne vylepšil, no nebol prvý. Kulibinovi sa napríklad veľmi často pripisuje vynález šlapacieho skútra (prototyp velomobilu), pričom takýto systém vytvoril o 40 rokov skôr iný ruský samouk a Kulibin bol druhý. Pozrime sa na niektoré bežné mylné predstavy.

Kulibinov samobežiaci kočík sa vyznačoval zložitým systémom pohonu a vyžadoval značné úsilie od vodiča. Bol to druhý velomobil v histórii.

V roku 1791 teda Kulibin postavil a predstavil Akadémii vied samohybný povoz, „samobežiaci invalidný vozík“, ktorý bol v podstate predchodcom velomobilu. Bol určený pre jedného cestujúceho a auto riadil sluha, ktorý stál na pätách a striedavo tlačil do pedálov. Samobežný voz slúžil istý čas ako atrakcia pre šľachtu a potom sa stratil v histórii; zachovali sa len jej kresby. Kulibin nebol vynálezcom velomobilu - 40 rokov pred ním iný vynálezca-samouk Leonty Shamshurenkov (známy najmä vývojom zdvíhacieho systému Tsar Bell, ktorý sa nikdy nepoužil na určený účel), postavil samouk. invalidný vozík podobného dizajnu v Petrohrade. Shamshurenkovov dizajn bol dvojmiestny, v neskorších výkresoch vynálezca plánoval postaviť samohybné sane s verstometrom (prototyp rýchlomera), ale, bohužiaľ, nedostal dostatočné finančné prostriedky. Podobne ako Kulibinov skúter, ani Shamšurenkovov skúter neprežil dodnes.

Slávne vaječné hodiny, ktoré vytvoril Kulibin v rokoch 1764-1767 a darované Kataríne II na Veľkú noc 1769. Z veľkej časti vďaka tomuto daru viedol Kulibin workshopy v Akadémii vied v Petrohrade. Teraz sú držané v Ermitáži.

Protéza nohy

Kulibin predstavil na prelome 18. – 19. storočia petrohradskej lekársko-chirurgickej akadémii niekoľko projektov „mechanických nôh“– na tú dobu veľmi dokonalých protéz dolných končatín, schopných simulovať nohu stratenú nad tzv. koleno (!). „Tester“prvej verzie protézy, vyrobenej v roku 1791, bol Sergej Vasiljevič Nepeitsyn - v tom čase poručík, ktorý prišiel o nohu počas útoku na Očakov. Následne sa Nepeitsyn dostal do hodnosti generálmajora a od vojakov dostal prezývku Železná noha; viedol plnohodnotný život a nie každý uhádol, prečo generál mierne pokrivkáva. Protéza systému Kulibin bola napriek priaznivým hodnoteniam petrohradských lekárov na čele s profesorom Ivanom Fedorovičom Bushom vojenským oddelením odmietnutá a vo Francúzsku sa neskôr začala sériová výroba mechanických protéz napodobňujúcich tvar nohy.

Spotlight

V roku 1779 Kulibin, ktorý mal rád optické prístroje, predstavil petrohradskej verejnosti svoj vynález - svetlomet. Systémy reflexných zrkadiel existovali už pred ním (používali sa najmä na majákoch), ale Kulibinov dizajn bol oveľa bližšie k modernému svetlometu: jediná sviečka, odrážajúca sa od zrkadlových reflektorov umiestnených v konkávnej pologuli, dávala silný a smerový prúd svetla. svetlo. "Úžasný lampáš" bol pozitívne prijatý Akadémiou vied, chválil ho v tlači, schválila cisárovná, no zostala len zábavou a neslúžila na osvetlenie ulíc, ako sa pôvodne Kulibin domnieval. Sám majster následne vyrobil niekoľko svetlometov pre jednotlivé objednávky majiteľov lodí a na základe toho istého systému vyrobil aj kompaktné svietidlo pre kočiar - to mu prinieslo určitý príjem. Majstrov sklamala nedostatočná ochrana autorských práv - iní majstri začali vyrábať vo veľkom kočíky "Kulibinove lampáše", čo vynález značne znehodnotilo.

Svetlomet vytvorený v roku 1779 zostal technickým trikom. V každodennom živote sa ako lampáše na kočoch používali len menšie verzie.

Čo ešte urobil Kulibin?

- Založil prácu dielní v Akadémii vied v Petrohrade, kde sa zaoberal výrobou mikroskopov, barometrov, teplomerov, ďalekohľadov, váh, ďalekohľadov a mnohých ďalších laboratórnych prístrojov. - Opravené planetárium Akadémie vied v Petrohrade. - Vymyslel originálny systém spúšťania lodí do vody. - Vytvoril prvý optický telegraf v Rusku (1794), odoslaný do Kunst-kamery ako kuriozita. - Vyvinutý prvý v Rusku projekt železného mosta (cez Volhu). - Skonštruovaný sejací stroj poskytujúci rovnomerné siatie (nie je vyrobený). - Usporiadal ohňostroje, vytvoril mechanické hračky a automaty pre zábavu šľachty. - Opravené a samostatne zostavené mnohé hodiny rôzneho usporiadania - nástenné, podlahové, vežové.

Perpetum mobile machine

O vynálezoch samotného Ivana Kulibina sa toho napísalo veľa. Životopisci sa však vždy snažili ignorovať jeho prácu na stroji s trvalým pohybom, ktorý, ako sa zdalo, nevykresľuje brilantnú mechaniku.

Myšlienka začať vymýšľať zázračný motor vznikla v Kulibine začiatkom 70. rokov 18. storočia, keď pôsobil ako mechanik na Akadémii vied v Petrohrade. Experimenty na stroji perpetuum mobile mu vzali nielen čas a námahu, ale aj nemalé osobné financie, čo ho prinútilo zadlžiť sa.

V tých časoch ešte nebol presne podložený zákon zachovania energie. Kulibin nemal solídne vzdelanie a pre neho, mechanika samouka, bolo ťažké pochopiť túto ťažkú problematiku. Pomôcť mu nedokázali ani ľudia naokolo. Niektorí nevedeli jasne vysvetliť jeho blud. Iní sami neboli presvedčení, že energia nepochádza z ničoho a nikde nezmizne. Napokon aj iní sami verili, že stroj na večný pohyb je možný, a povzbudzovali Kulibina, aby pokračoval v hľadaní.

K tým druhým patril napríklad známy spisovateľ a novinár Pavel Svinin. Vo svojej knihe o Kulibinovi, vydanej v roku 1819, rok po smrti Ivana Petroviča, s odvolaním sa na Kulibin perpetum mobile napísal: „Škoda, že sa mu tento významný vynález nepodarilo dokončiť. Možno by bol šťastnejší ako jeho predchodcovia, ktorí sa zastavili na tomto kameňu úrazu; možno by dokázal, že perpetum mobile nie je chiméra mechaniky…“

Prekvapivo dokonca aj veľký Leonard Euler podporil Kulibinovu prácu na vynáleze stroja na večný pohyb. „Je zvláštne všimnúť si,“napísal Svinin, „že Kulibina povzbudil k tomuto objavu slávny matematik Euler, ktorý na otázku, čo si myslí o večnom pohybe, odpovedal, že ho považoval za existenciu v prírode a myslel si, že by byť nájdený nejakým šťastným spôsobom. ako odhalenia, ktoré sa predtým považovali za nemožné. A Kulibin sa vždy obrátil na autoritu Eulera, keď musel obhajovať myšlienku perpetuum mobile pred kritikmi.

Akadémia Izvestija zverejnila článok s názvom „Rada tým, ktorí snívajú o vynájdení večného alebo nekonečného pohybu“. Stálo v ňom: „Je úplne nemožné vynájsť nepretržitý pohyb… Tieto zbytočné štúdie sú mimoriadne škodlivé, pretože predovšetkým (najmä) zničili mnohé rodiny a mnohých šikovných mechanikov, ktorí svojimi vedomosťami mohli poskytnúť veľké služby spoločnosti, stratili, dosiahnutie riešenia tohto problému so všetkým ich majetkom, časom a prácou."

Nikto nevie, či Kulibin čítal tento článok. Je len známe, že napriek názoru Akadémie vied pokračoval v práci na perpetuum mobile so svojou charakteristickou tvrdohlavosťou s dôverou, že aj tento problém sa skôr či neskôr vyrieši.

Kulibin vyvinul množstvo modelov svojho auta. Za základ vzal starú myšlienku, známu už od čias Leonarda da Vinciho, a to: koleso, v ktorom sa pohybujú závažia. Tie mali zaberať polohu, ktorá neustále narúšala rovnováhu a spôsobovať zdanlivo nepretržité otáčanie kolesa.

V zahraničí pracovali aj na vytvorení perpetum mobile. Kulibin pozorne sledoval tieto diela podľa správ, ktoré sa k nemu dostali. A raz, v roku 1796, mal podľa príkazu Kataríny II. dokonca možnosť zvážiť a zhodnotiť jeden z takýchto zahraničných projektov. Bol to perpetuum mobile nemeckého mechanika Johanna Friedricha Heinleho.

Ivan Petrovič nielenže „s najväčšou starostlivosťou a usilovnosťou“naštudoval kresbu a popis zahraničného perpetuum mobile, ale zhotovil aj jeho predlohu. Pozostával z dvoch prekrížených rúrok s vlnovcom naplneným kvapalinou. Pri otáčaní takéhoto kríža by kvapalina prúdila cez rúrky z jedného mechu do druhého. Rovnováha mala byť podľa vynálezcu stratená a celý systém mal byť v neustálom pohybe.

Model motora Heinle sa samozrejme ukázal ako nefunkčný. Kulibin, ktorý s ňou robil experimenty, ako napísal, „nenašiel v tomto úspechu to, čo chcel“. To však ani v najmenšom neotriaslo jeho vierou v samotný princíp večného pohybu.

Na jeseň roku 1801 sa Ivan Petrovič vrátil z Petrohradu do vlasti, do Nižného Novgorodu. Ani tu neopustil neúspešné hľadanie perpetum mobile. Uplynulo veľa času, prišiel rok 1817. A potom jedného dňa v novinách hlavného mesta „Ruský invalid“22. septembra si Kulibin prečítal článok, ktorý mu znel ako hrom. V poznámke sa uvádzalo, že istý mechanik Petere z Mainzu „konečne vynašiel takzvané perpetuum mobile, ktoré bolo po mnoho storočí márne“.

Ďalej bol opísaný samotný motor, ktorý mal podobu kolesa s priemerom 8 stôp a hrúbkou 2 stopy: „Pohybuje sa vlastnou silou a bez pomoci pružín, ortuti, ohňa, elektrickej alebo galvanickej sily.. Jeho rýchlosť prevyšuje pravdepodobnosť. Ak ho pripojíte k cestnému koču alebo invalidnému vozíku, môžete prejsť 100 francúzskych míľ za 12 hodín a vyšplhať sa na tie najstrmšie hory."

Táto správa (samozrejme nepravdivá) vyvolala v starom vynálezcovi neuveriteľné vzrušenie. Zdalo sa mu, že Peter si privlastnil jeho nápady, ukradol milované dieťa, ktorému on, Kulibin, venoval mnoho desaťročí tvrdej práce. S horúčkovitým zhonom sa začal obracať na všetkých, ktorí mali moc a vplyv, vrátane cára Alexandra I.

Potom bola opatrnosť odložená bokom, na tajomstvo sa zabudlo. Teraz Kulibin úprimne napísal, že už dlho pracuje na vytvorení „stroja večného pohybu“, že nie je ďaleko od vyriešenia tohto problému, ale potrebuje finančné prostriedky na pokračovanie v záverečných experimentoch. V „petičných poznámkach“pripomenul svoje predchádzajúce zásluhy a vyjadril túžbu vrátiť sa do služby v hlavnom meste s cieľom postaviť železný most cez Nevu, a čo je najdôležitejšie, pokračovať vo vytváraní stroja perpetuum mobile.

Kulibinova žiadosť o povolenie vrátiť sa do Petrohradu bola delikátne zamietnutá. Stavba železného mosta bola považovaná za príliš nákladnú. O stroji večného pohybu mlčali.

Až do posledných dní Ivana Petroviča neopúšťal jeho drahý sen o „stroji večného pohybu“, tyranský sen, ako ho nazval jeden z Kulibinových životopiscov. Choroby ho zachvátili čoraz viac. Trápila ma dýchavičnosť a „iné nezdravé“. Teraz chodil von len zriedka. Ale aj v posteli, vo vankúšoch, požiadal, aby vedľa seba položili kresby „stroja večného pohybu“. Dokonca aj v noci, v nespavosti, sa vynálezca znova a znova vracal k tomuto osudnému stroju, urobil nejaké opravy v starých kresbách, nakreslil nové.

Ivan Petrovič Kulibin zomrel 30. júla (starý štýl), 1818 vo veku 83 rokov, zomrel ticho, akoby spal. Jeho rodina zostala v extrémnej chudobe. Na pochovanie svojho manžela musela vdova predať nástenné hodiny a jej starý priateľ Alexej Pyaterikov pridal malú sumu. Tieto peniaze boli použité na pochovanie veľkého vynálezcu.