Što je Kulibin izmislio?

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-16 16:06

Svi znaju da je Kulibin veliki ruski izumitelj, mehaničar i inženjer. Njegovo prezime je odavno postalo uobičajena imenica u ruskom jeziku. No, kako je pokazalo nedavno istraživanje, samo pet posto ispitanika zna navesti barem jedan njegov izum. Kako to? Odlučili smo provesti mali obrazovni program: pa, što je izumio Ivan Petrovič Kulibin?

Ivan Petrovič, koji je rođen u naselju Podnovye u blizini Nižnjeg Novgoroda 1735. godine, bio je nevjerojatno talentirana osoba. Mehanika, strojarstvo, urarstvo, brodogradnja - sve se raspravljalo u vještim rukama ruskog samouka. Bio je uspješan i bio je blizak s caricom, ali u isto vrijeme niti jedan njegov projekt, koji bi običnim ljudima mogao olakšati život i pridonijeti napretku, nije bio ni propisno financiran, niti proveden od strane države. Dok su se mehanizmi za zabavu - smiješni automati, satovi u palači, samohodne puške - financirali s velikom radošću.

Plovni brod

Krajem 18. stoljeća najčešći način podizanja tereta na brodovima protiv struje bio je burlački rad - težak, ali relativno jeftin. Postojale su i alternative: na primjer, brodovi na motore koje su pokretali volovi. Struktura strojne posude bila je sljedeća: imala je dva sidra, čija su užad bila pričvršćena na posebnu osovinu. Jedno od sidara na brodu ili uz obalu isporučeno je naprijed 800-1000 m i osigurano. Volovi koji su radili na brodu okretali su osovinu i uvijali sidreno uže, povlačeći brod na sidro protiv struje. Istodobno je drugi čamac nosio drugo sidro naprijed - tako je osiguran kontinuitet kretanja.

Kulibin je došao na ideju kako bez volova. Njegova ideja bila je koristiti dva lopatica. Struja je, rotirajući kotače, prenosila energiju na osovinu - sidreno uže je namotano, a brod se sam povukao na sidro koristeći energiju vode. U procesu rada, Kulibina su stalno ometale narudžbe za igračke za kraljevsko potomstvo, ali je uspio dobiti sredstva za proizvodnju i instalaciju svog sustava na malom brodu. Godine 1782., natovaren s gotovo 65 tona (!) pijeska, pokazao se pouzdanim i mnogo bržim od broda na volovima ili burlatima.

Godine 1804. u Nižnjem Novgorodu Kulibin je izgradio drugi plovni put, koji je bio dvostruko brži od burlačkog veza. Ipak, odjel za vodne komunikacije pod Aleksandrom I. odbio je tu ideju i zabranio financiranje - vodni putovi se nisu širili. Mnogo kasnije, u Europi i Sjedinjenim Državama pojavili su se bočnici - brodovi koji su se sami vukli na sidro koristeći energiju parnog stroja.

Vijčano dizalo

Najčešći sustav dizala danas je kabina s vitlom. Dizala s vitlom nastala su mnogo prije Otisovih patenata sredinom 19. stoljeća - slične strukture su bile u funkciji u starom Egiptu, pokretane su vučnim životinjama ili robovima. Sredinom 1790-ih, ostarjela i pretila Katarina II naručila je Kulibin razviti prikladno dizalo za kretanje između katova Zimske palače. Svakako je htjela dizalicu, a pred Kulibinom se pojavio zanimljiv tehnički problem. Na takvo dizalo, otvoreno odozgo, bilo je nemoguće pričvrstiti vitlo, a ako "podignete" stolicu vitlom odozdo, to bi uzrokovalo neugodnosti putniku. Kulibin je duhovito riješio pitanje: postolje stolice bilo je pričvršćeno na dugu osovinu-vijak i pomicalo se po njemu poput matice. Catherine je sjela na svoj mobilni tron, sluga je zavrnuo ručku, rotacija se prenijela na osovinu, a ona je podigla stolicu na galeriju na drugom katu. Kulibin vijčani lift dovršen je 1793. godine, dok je Elisha Otis drugi takav mehanizam u povijesti izgradio u New Yorku tek 1859. godine. Nakon Katarinine smrti, dizalo su dvorjani koristili za zabavu, a potom su ga zazidali. Danas su sačuvani crteži i ostaci mehanizma za podizanje.

Teorija i praksa gradnje mostova

Od 1770-ih do ranih 1800-ih, Kulibin je radio na stvaranju stacionarnog mosta s jednim rasponom preko Neve. Napravio je radni model, na kojem je izračunao sile i naprezanja u raznim dijelovima mosta – unatoč činjenici da teorija gradnje mosta u to vrijeme još nije postojala! Kulibin je empirijski predvidio i formulirao niz zakona otpornosti materijala, koji su potvrđeni mnogo kasnije. U početku je izumitelj razvio most o svom trošku, ali grof Potemkin je dodijelio novac za konačni izgled. Model u mjerilu 1:10 dosegao je duljinu od 30 m.

Sve proračune mostova predočili su Akademiji znanosti, a verificirao ih je poznati matematičar Leonard Euler. Pokazalo se da su izračuni bili točni, a testovi modela pokazali su da most ima ogromnu marginu sigurnosti; njegova visina dopuštala je prolazak jedrenjaka bez posebnih operacija. Unatoč odobrenju Akademije, Vlada nije izdvojila sredstva za izgradnju mosta. Kulibin je nagrađen medaljom i dobio nagradu, do 1804. treći model potpuno je istrunuo, a prvi stalni most preko Neve (Blagoveshchensky) izgrađen je tek 1850. godine.

Kulibin se 1810-ih bavio razvojem željeznih mostova. Pred nama je projekt trolučnog mosta preko Neve s visećim kolnikom (1814.). Kasnije je izumitelj izradio projekt za složeniji četverolučni most.

Godine 1936. proveden je eksperimentalni proračun Kulibinskog mosta suvremenim metodama i pokazalo se da ruski samouk nije napravio niti jednu pogrešku, iako je u njegovo vrijeme većina zakona čvrstoće materijala bila nepoznata. Metoda izrade modela i njegovog ispitivanja za potrebe proračuna čvrstoće mostovske konstrukcije kasnije je postala raširena, do koje su različiti inženjeri dolazili neovisno u različito vrijeme. Kulibin je također bio prvi koji je predložio korištenje rešetkastih rešetki u izgradnji mosta - 30 godina prije američkog arhitekta Itiela Towna koji je patentirao ovaj sustav.

Preko mosta preko Neve

Unatoč činjenici da niti jedan ozbiljan Kulibinov izum nije bio istinski cijenjen, imao je mnogo više sreće od mnogih drugih ruskih samouka, koji ili nisu smjeli ni na prag Akademije znanosti, ili su bili poslani kući sa 100 rubalja nagrade i preporuke da se više ne miješaju u vlastiti posao.

Poznati jednokraki most preko Neve - kako bi izgledao da je izgrađen. Kulibin je svoj proračun izveo na modelima, uključujući i u mjerilu 1:10.

Samostalna kolica i druge priče

Često je Kulibin, osim dizajna koje je stvarno izmislio, zaslužan za mnoge druge, koje je doista poboljšao, ali nije bio prvi. Primjerice, Kulibin je vrlo često zaslužan za izum skutera na pedale (prototip velomobila), dok je takav sustav 40 godina ranije stvorio drugi ruski samouki inženjer, a Kulibin je bio drugi. Pogledajmo neke od uobičajenih zabluda.

Kulibinova samohodna kolica odlikovala se složenim pogonskim sustavom i zahtijevala su značajne napore od vozača. Bio je to drugi velomobil u povijesti.

Tako je 1791. Kulibin sagradio i predstavio Akademiji znanosti samohodnu kočiju, "samohodna invalidska kolica", koja je u biti bila prethodnica velomobila. Dizajniran je za jednog putnika, a automobilom je upravljao sluga koji je stajao na petama i naizmjenično pritiskao pedale. Samovozna kočija neko je vrijeme služila kao atrakcija za plemstvo, a onda se izgubila u povijesti; sačuvani su samo njezini crteži. Kulibin nije bio izumitelj velomobila - 40 godina prije njega, još jedan samouki izumitelj Leonty Shamshurenkov (posebno poznat po razvoju sustava za podizanje Car Bella, koji nikada nije korišten za svoju namjenu), izgradio je samouki invalidska kolica sličnog dizajna u St. Šamšurenkovov dizajn bio je dvosjed, au kasnijim crtežima izumitelj je planirao izgraditi samohodne sanjke s verstometrom (prototip brzinomjera), ali, nažalost, nije dobio odgovarajuća sredstva. Poput Kulibinovog skutera, Šamšurenkovljev skuter do danas nije preživio.

Čuveni sat s jajima, koji je izradio Kulibin 1764.-1767. i poklonio Katarini II za Uskrs 1769. godine. Ponajviše zahvaljujući ovom daru, Kulibin je vodio radionice na Akademiji znanosti u Sankt Peterburgu. Sada se čuvaju u Ermitažu.

Proteza za noge

Na prijelazu iz 18. u 19. stoljeće Kulibin je Medicinsko-kirurškoj akademiji u Sankt Peterburgu predstavio nekoliko projekata "mehaničkih nogu" - proteza donjih ekstremiteta koje su u to vrijeme bile vrlo savršene, sposobne simulirati izgubljenu nogu iznad koljeno (!). "Tester" prve verzije proteze, izrađene 1791. godine, bio je Sergej Vasiljevič Nepejcin - u to vrijeme poručnik koji je izgubio nogu tijekom napada na Očakov. Nakon toga, Nepeitsyn se popeo do čina general-bojnika i od vojnika dobio nadimak Željezna noga; vodio je pun život, a nisu svi pogodili zašto je general lagano šepao. Protezu sustava Kulibin, unatoč povoljnim recenzijama liječnika iz Sankt Peterburga na čelu s profesorom Ivanom Fedorovičem Bushom, vojni odjel je odbio, a kasnije je u Francuskoj počela serijska proizvodnja mehaničkih proteza koje oponašaju oblik noge.

Reflektor

Godine 1779. Kulibin, koji je volio optičke uređaje, predstavio je javnosti Sankt Peterburga svoj izum - reflektor. Sustavi reflektirajućih zrcala postojali su i prije njega (osobito su se koristili na svjetionicima), ali Kulibinov dizajn bio je mnogo bliži modernom reflektoru: jedna svijeća, koja se reflektirala od reflektora zrcala smještenih u konkavnoj hemisferi, davala je snažan i usmjeren tok svjetlo. "Čudesna svjetiljka" pozitivno je primljena u Akademiji znanosti, hvaljena u tisku, odobrena od strane carice, ali je ostala samo zabava i nije služila za osvjetljavanje ulica, kako je Kulibin u početku vjerovao. Sam je majstor naknadno izradio niz reflektora za pojedinačne narudžbe brodovlasnika, a također je napravio i kompaktnu lampu za kočiju na temelju istog sustava - to mu je donijelo određeni prihod. Majstori su bili razočarani nedostatkom zaštite autorskih prava - drugi majstori počeli su izrađivati velike kočije "Kulibinske lampione", što je uvelike obezvrijedilo izum.

Reflektor, stvoren 1779., ostao je tehnički trik. U svakodnevnom životu samo su se manje inačice koristile kao lampioni na kočijama.

Što je još Kulibin učinio?

- Osnovao je rad radionica pri Sankt Peterburgskoj akademiji znanosti, gdje se bavio izradom mikroskopa, barometara, termometara, teleskopa, vaga, teleskopa i mnogih drugih laboratorijskih instrumenata. - Popravio planetarij Petrogradske akademije znanosti. - Smislio je originalan sustav za porinuće brodova u vodu. - Stvorio prvi optički telegraf u Rusiji (1794.), poslan na Kunst-kameru kao kuriozitet. - Razvio prvi u Rusiji projekt željeznog mosta (preko Volge). - Izgrađena sijačica za ujednačenu sjetvu (nije izgrađena). - Dogovarali vatromet, stvarali mehaničke igračke i automate za zabavu plemstva. - Popravljeno i samostalno montirano mnogo satova različitih rasporeda - zidni, podni, toranj.

Perpetualni motor

O izumima samog Ivana Kulibina napisano je mnogo. Ali biografi su uvijek pokušavali zanemariti njegov rad na vječnom motoru, koji, čini se, ne slika briljantnog mehaničara.

Ideja da se počne izmišljati čudotvorni motor nastala je u Kulibinu početkom 70-ih godina 18. stoljeća, kada je služio kao mehaničar na Sankt Peterburškoj akademiji znanosti. Eksperimenti na vječnom motoru oduzeli su mu ne samo vrijeme i trud, već i znatna osobna sredstva, prisiljavajući ga da se zaduži.

U to vrijeme zakon održanja energije još nije bio precizno potkrijepljen. Kulibin nije imao solidno obrazovanje, a njemu, samoukom mehaničaru, bilo je teško razumjeti ovo teško pitanje. Ni ljudi oko njega nisu mogli pomoći. Neki nisu znali jasno objasniti njegovu zabludu. Ni sami drugi nisu bili uvjereni da energija ne nastaje ni iz čega i da ne nestaje nigdje. Konačno, drugi su i sami vjerovali da je vječni motor moguć i poticali su Kulibina da nastavi potragu.

Među potonje je bio, na primjer, poznati književnik i novinar Pavel Svinin. U svojoj knjizi o Kulibinu, objavljenoj 1819. godine, godinu dana nakon smrti Ivana Petroviča, on je, pozivajući se na Kulibin vječni motor, napisao: „Šteta što nije uspio dovršiti ovaj važan izum. Možda bi bio sretniji od svojih prethodnika, koji su se zaustavili na ovom kamenu spoticanja; možda bi dokazao da vječno kretanje nije himera mehanike…"

Začudo, čak je i veliki Leonard Euler podržao Kulibinov rad na izumu vječnog motora.' “Zanimljivo je primijetiti”, napisao je Svinin, “da je Kulibina na ovo otkriće potaknuo poznati matematičar Euler, koji je, na pitanje što misli o vječnom kretanju, odgovorio da smatra da ono postoji u prirodi i misli da će biti pronađeni na neki sretan način. poput otkrivenja koja su se prije smatrala nemogućim. A Kulibin se uvijek obraćao autoritetu Eulera kada je od kritičara morao braniti ideju o vječnom motoru.

Akademija Izvestia objavila je članak pod naslovom "Vijeće onima koji sanjaju o izumu vječnog ili beskonačnog pokreta". Pisalo je: „Potpuno je nemoguće izmisliti kontinuirano kretanje… Ove beskorisne studije su iznimno štetne jer su ponajviše (posebno) zato što su uništile mnoge obitelji i mnoge vješte mehaničare koji su svojim znanjem mogli pružiti velike usluge društvu, izgubili, do rješenja ovog problema, sve svoje imovine, vremena i truda."

Nitko ne zna je li Kulibin pročitao ovaj članak. Poznato je samo da je unatoč mišljenju Akademije znanosti nastavio raditi na vječnom motoru sa svojom karakterističnom tvrdoglavošću s uvjerenjem da će i taj problem prije ili kasnije biti riješen.

Kulibin je razvio niz modela svog automobila. Za osnovu je uzeo staru ideju, poznatu još iz vremena Leonarda da Vincija, a to je: kotač s utezima koji se kreću unutar njega. Potonji su trebali zauzeti poziciju koja cijelo vrijeme remeti ravnotežu, te uzrokovati naizgled neprestanu rotaciju kotača.

U inozemstvu su radili i na stvaranju perpetual motora. Kulibin je pomno pratio ta djela prema porukama koje su do njega stizale. A jednom, 1796. godine, prema nalogu Katarine II, čak je imao priliku razmotriti i ocijeniti jedan od takvih inozemnih projekata. Bio je to vječni motor njemačkog mehaničara Johanna Friedricha Heinlea.

Ivan Petrovich ne samo da je "s najvećom pažnjom i marljivošću" proučavao crtež i opis stranog perpetuum mobilea, već je napravio i njegov model. Sastojao se od dvije ukrštene cijevi s mijehom napunjenim tekućinom. S rotacijom takvog križa tekućina bi tekla kroz cijevi iz jednog mijeha u drugi. Ravnoteža je, prema izumitelju, trebala biti izgubljena, a cijeli je sustav trebao biti u stalnom kretanju.

Model motora Heinle, naravno, pokazao se neispravnim. Provodeći eksperimente s njom, Kulibin, kako je napisao, "u tom uspjehu nije pronašao ono što je želio". Ali to nije nimalo poljuljalo njegovu vjeru u samo načelo perpetual motiona.

U jesen 1801. Ivan Petrovič se vratio iz Sankt Peterburga u svoju domovinu, u Nižnji Novgorod. Ni ovdje nije napustio svoju neuspješnu potragu za perpetual motionom. Prošlo je mnogo vremena, došla je 1817. godina. A onda je jednog dana u prijestolničkim novinama "Ruski invalid" za 22. rujna Kulibin pročitao članak koji mu je zvučao kao grom. Bilješka je izvijestila da je izvjesni mehaničar po imenu Petere iz Mainza "napokon izumio takozvani perpetuum mobile, koji je bio uzaludan stoljećima".

Nadalje, opisan je i sam motor koji je imao oblik kotača promjera 8 stopa i debljine 2 stope: „Kreće se svojom vlastitom silom i bez ikakve pomoći opruga, žive, vatre, električne ili galvanske sile. Njegova brzina premašuje vjerojatnost. Ako ga pričvrstite na kočiju ili invalidska kolica, možete putovati 100 francuskih milja za 12 sati, penjući se na najstrmije planine."

Ova vijest (naravno, lažna) starog je izumitelja izazvala nevjerojatno uzbuđenje. Činilo mu se da je Petar prisvojio njegove ideje, ukrao njegovu voljenu zamisao, kojoj je on, Kulibin, dao mnoga desetljeća mukotrpnog rada. U grozničavoj žurbi počeo se obraćati svima koji su imali moć i utjecaj, uključujući cara Aleksandra I.

Tada je oprez ostavljen po strani, tajnovitost je zaboravljena. Sada je Kulibin iskreno napisao da je dugo radio na stvaranju "stroja perpetual motion", da nije daleko od rješavanja ovog problema, ali su mu potrebna sredstva za nastavak završnih eksperimenata. U "zapisnim bilješkama" podsjetio je na svoje dosadašnje zasluge i izrazio želju da se vrati u službu u glavnom gradu kako bi se izgradio željezni most preko Neve, i što je najvažnije, da bi se nastavilo stvaranje vječnog motora.

Kulibinov zahtjev za dopuštenjem povratka u Sankt Peterburg je delikatno odbijen. Gradnja željeznog mosta smatrana je preskupom. Šutjeli su o vječnom motoru.

Sve do posljednjih dana Ivana Petroviča nije ga napuštao njegov dragi san o "stroju vječnog gibanja", tiraninski san, kako ga je nazvao jedan od Kulibinovih biografa. Bolesti su ga sve više obuzimale. Mučio me otežano disanje i „drugo nezdravo“. Sada je rijetko izlazio van. Ali čak i u krevetu, u jastucima, tražio je da pored sebe stavi crteže "stroja vječnog gibanja". Čak i noću, u nesanici, izumitelj se uvijek iznova vraćao ovom kobnom stroju, napravio neke ispravke u starim crtežima, nacrtao nove.

Ivan Petrovič Kulibin preminuo je 30. srpnja (stari stil) 1818. u 83. godini života, umro tiho, kao da spava. Njegova je obitelj ostala u krajnjem siromaštvu. Kako bi pokopala muža, udovica je morala prodati zidni sat, a njezin stari prijatelj Aleksej Pjaterikov dodao je malu količinu. Taj je novac upotrijebljen za sahranu velikog izumitelja.