Kaj je izumil Kulibin?

2024 Avtor: Seth Attwood | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-16 16:16

Vsi vedo, da je Kulibin velik ruski izumitelj, mehanik in inženir. Njegov priimek je že dolgo postal običajen samostalnik v ruščini. A, kot je pokazala nedavna raziskava, zna le pet odstotkov vprašanih poimenovati vsaj enega od njegovih izumov. Kako to? Odločili smo se, da izvedemo majhen izobraževalni program: kaj je torej izumil Ivan Petrovič Kulibin?

Ivan Petrovič, ki se je rodil v naselju Podnovye blizu Nižnjega Novgoroda leta 1735, je bil neverjetno nadarjena oseba. Mehanika, inženiring, urarstvo, ladjedelništvo - vse se je prepiralo v spretnih rokah ruskega samouka. Bil je uspešen in bil blizu cesarici, hkrati pa noben njegov projekt, ki bi lahko olajšal življenje navadnim ljudem in prispeval k napredku, ni bil niti ustrezno financiran niti izpeljan s strani države. Medtem ko so bili zabavni mehanizmi - smešni avtomati, palačne ure, samohodne puške - financirani z velikim veseljem.

Plovna ladja

Konec 18. stoletja je bil najpogostejši način dvigovanja tovora na ladjah proti toku burlaško delo - težko, a razmeroma poceni. Obstajale so tudi alternative: na primer ladje na motor, ki jih poganjajo voli. Struktura strojnega plovila je bila naslednja: imela je dve sidri, katerih vrvi so bile pritrjene na posebno jaško. Eno od sider na čolnu ali ob obali je bilo dostavljeno naprej 800-1000 m in zavarovano. Voli, ki so delali na ladji, so zavrteli gred in zasukali sidrno vrv ter potegnili ladjo na sidro proti toku. Hkrati je drugi čoln nosil drugo sidro naprej - tako je bila zagotovljena kontinuiteta gibanja.

Kulibin je prišel na idejo, kako brez volov. Njegova ideja je bila, da bi uporabil dve veslači. Tok, ki je vrtel kolesa, je prenesel energijo na gred - sidrna vrv je bila navita in ladja se je z energijo vode potegnila na sidro. V procesu dela so Kulibina nenehno motila naročila igrač za kraljeve potomce, vendar mu je uspelo pridobiti sredstva za izdelavo in namestitev svojega sistema na majhni ladji. Leta 1782, naložena s skoraj 65 tonami (!) peska, se je izkazala za zanesljivo in veliko hitrejšo od ladje, ki jo poganjajo voli ali burlati.

Leta 1804 je v Nižnjem Novgorodu Kulibin zgradil drugo vodno pot, ki je bila dvakrat hitrejša od vezenine burlaka. Kljub temu je oddelek za vodne komunikacije pod Aleksandrom I zavrnil idejo in prepovedal financiranje - vodne poti se niso razširile. Veliko pozneje so se v Evropi in Združenih državah Amerike pojavili kapistani - ladje, ki so se z energijo parnega stroja potegnile na sidro.

Vijačno dvigalo

Najpogostejši sistem dvigala danes je kabina z vitlom. Dvigala z vitli so bila ustvarjena že dolgo pred Otisovimi patenti sredi 19. stoletja – podobne strukture so delovale v starem Egiptu, poganjale so jih vlečne živali ali suženjska sila. Sredi 1790-ih je stara in prekomerna teža Katarina II naročila Kulibin za razvoj priročnega dvigala za premikanje med nadstropji Zimske palače. Vsekakor si je želela dvižni stol in pred Kulibinom se je pojavila zanimiva tehnična težava. Na takšno dvigalo, odprto od zgoraj, je bilo nemogoče pritrditi vitel, in če bi stol "pobrali" z vitlom od spodaj, bi to povzročilo nevšečnosti potniku. Kulibin je vprašanje rešil duhovito: podnožje stola je bilo pritrjeno na dolgi osni vijak in se po njem premikalo kot matica. Catherine je sedela na svojem mobilnem prestolu, služabnik je zavrtel ročaj, vrtenje se je preneslo na os in dvignila je stol na galerijo v drugem nadstropju. Kulibinovo vijačno dvigalo je bilo dokončano leta 1793, Elisha Otis pa je v New Yorku zgradil drugi tak mehanizem v zgodovini šele leta 1859. Po Katarinini smrti so dvigalo dvorjani uporabljali za zabavo, nato pa so ga zazidali. Danes so ohranjene risbe in ostanki dvižnega mehanizma.

Teorija in praksa gradnje mostov

Od 1770-ih do zgodnjih 1800-ih je Kulibin delal na ustvarjanju enorazponskega stacionarnega mostu čez Nevo. Naredil je delovni model, na katerem je izračunal sile in napetosti na različnih delih mostu – kljub temu, da takrat teorija gradnje mostov še ni obstajala! Kulibin je empirično napovedal in oblikoval številne zakone odpornosti proti materialom, ki so bili potrjeni veliko kasneje. Sprva je izumitelj most razvil na lastne stroške, vendar je grof Potemkin namenil denar za končno postavitev. Model v merilu 1:10 je dosegel dolžino 30 m.

Vse izračune mostov je predstavil Akademiji znanosti in jih preveril slavni matematik Leonard Euler. Izkazalo se je, da so izračuni pravilni, testi modela pa so pokazali, da ima most veliko varnostno mejo; njegova višina je omogočala prehod jadrnic brez posebnih operacij. Vlada kljub odobritvi Akademije ni namenila sredstev za gradnjo mostu. Kulibin je prejel medaljo in prejel nagrado, do leta 1804 je tretji model popolnoma zgnil, prvi stalni most čez Nevo (Blagoveshchensky) pa je bil zgrajen šele leta 1850.

V 1810-ih se je Kulibin ukvarjal z razvojem železnih mostov. Pred nami je projekt triločnega mostu čez Nevo z visečim voziščem (1814). Kasneje je izumitelj izdelal projekt za bolj zapleten štiriločni most.

Leta 1936 je bil s sodobnimi metodami izveden eksperimentalni izračun Kulibinskega mostu in izkazalo se je, da ruski samouk ni naredil niti ene napake, čeprav je bila v njegovem času večina zakonov trdnosti materialov neznana. Metoda izdelave modela in njegovega testiranja za namen trdnostnega izračuna premostitvene konstrukcije se je pozneje razširila, do katere so prihajali različni inženirji v različnih obdobjih neodvisno. Kulibin je bil tudi prvi, ki je predlagal uporabo rešetkastih rešetk pri gradnji mostu - 30 let pred ameriškim arhitektom Itielom Townom, ki je patentiral ta sistem.

Čez most čez Nevo

Kljub temu, da niti en resen Kulibin izum ni bil resnično cenjen, je imel veliko več sreče kot mnogi drugi ruski samouki, ki jim bodisi niso dovolili niti na pragu Akademije znanosti bodisi so jih poslali domov s 100 rublji. nagrade in priporočila, da se ne vtikajo več v lastno poslovanje.

Znameniti enorazvojni most čez Nevo - kako bi izgledal, če bi ga zgradili. Kulibin je svoj izračun opravil na modelih, tudi v merilu 1:10.

Otroški voziček in druge zgodbe

Pogosto je Kulibin poleg dizajnov, ki jih je res izumil, zaslužen za številne druge, ki jih je res izboljšal, vendar ni bil prvi. Na primer, Kulibin je zelo pogosto zaslužen za izum skuterja na pedala (prototip velomobila), medtem ko je tak sistem 40 let prej ustvaril drug ruski inženir samouk, Kulibin pa je bil drugi. Poglejmo nekaj pogostih napačnih predstav.

Kulibinov samohodni voziček se je odlikoval s kompleksnim pogonskim sistemom in je od voznika zahteval znatne napore. To je bil drugi velomobil v zgodovini.

Tako je Kulibin leta 1791 zgradil in Akademiji znanosti predstavil kočijo na lastni pogon, "samovozeči invalidski voziček", ki je bil v bistvu predhodnik velomobila. Zasnovan je bil za enega potnika, avto pa je vozil služabnik, ki je stal na petah in izmenično pritiskal na pedala. Samovozna kočija je nekaj časa služila plemstvu kot atrakcija, nato pa se je izgubila v zgodovini; ohranjene so le njene risbe. Kulibin ni bil izumitelj velomobila - 40 let pred njim je drug izumitelj samouk Leonti Šamšurenkov (znan predvsem po razvoju dvižnega sistema Car Bell, ki ni bil nikoli uporabljen za predvideni namen) zgradil samouka. invalidski voziček podobne zasnove v St. Zasnova Šamšurenkova je bila dvosedežna, v kasnejših risbah je izumitelj nameraval zgraditi samohodne sani z verstometrom (prototip merilnika hitrosti), a žal ni prejel ustreznega financiranja. Tako kot Kulibinov skuter tudi Šamšurenkov skuter do danes ni preživel.

Znamenita jajčna ura, ki jo je izdelal Kulibin v letih 1764-1767 in je bila podarjena Katarini II za veliko noč 1769. V veliki meri zahvaljujoč temu daru je Kulibin vodil delavnice na Akademiji znanosti v Sankt Peterburgu. Zdaj jih hranijo v Ermitažu.

Nožna proteza

Na prelomu iz 18. v 19. stoletje je Kulibin Medicinsko-kirurški akademiji v Sankt Peterburgu predstavil več projektov "mehanskih nog" - protez spodnjih okončin, ki so bile v tistem času zelo dovršene, ki so lahko simulirale izgubljeno nogo nad koleno (!). "Preizkuševalec" prve različice proteze, izdelane leta 1791, je bil Sergej Vasiljevič Nepejcin - takrat poročnik, ki je med napadom na Očakov izgubil nogo. Pozneje se je Nepeitsyn povzpel v čin generalmajorja in od vojakov prejel vzdevek Železna noga; živel je polno življenje in vsi niso uganili, zakaj je general rahlo šepal. Protezo Kulibinovega sistema je kljub pozitivnim ocenam zdravnikov iz Sankt Peterburga pod vodstvom profesorja Ivana Fedoroviča Busha vojaški oddelek zavrnil, serijska proizvodnja mehanskih protez, ki posnemajo obliko noge, pa se je začela pozneje v Franciji.

Ospredje

Leta 1779 je Kulibin, ki je bil navdušen nad optičnimi napravami, peterburški javnosti predstavil svoj izum - reflektor. Sistemi odsevnih ogledal so obstajali pred njim (zlasti so jih uporabljali na svetilnikih), vendar je bila Kulibinova zasnova veliko bližja sodobnemu reflektorju: ena sama sveča, ki se odbija od zrcalnih reflektorjev, nameščenih v konkavni polobli, je dajala močan in usmerjen tok svetloba. "Čudovita luč" je bila pozitivno sprejeta s strani Akademije znanosti, pohvaljena v tisku, odobrena s strani cesarice, vendar je ostala le zabava in ni bila uporabljena za osvetljevanje ulic, kot je sprva verjel Kulibin. Poveljnik sam je pozneje izdelal številne reflektorje za posamezna naročila ladjarjev in na podlagi istega sistema izdelal tudi kompaktno luč za kočijo - to mu je prineslo določen zaslužek. Mojstre je razočaralo pomanjkanje avtorske zaščite - drugi mojstri so začeli izdelovati velike kočije "kulibinske luči", kar je močno razvrednotilo izum.

Reflektor, ustvarjen leta 1779, je ostal tehnični trik. V vsakdanjem življenju so kot luči na kočijah uporabljali le manjše različice.

Kaj je še naredil Kulibin?

- Vzpostavil je delo delavnic na Sanktpeterburški akademiji znanosti, kjer se je ukvarjal z izdelavo mikroskopov, barometrov, termometrov, teleskopov, tehtnic, teleskopov in mnogih drugih laboratorijskih instrumentov. - Popravil planetarij Akademije znanosti v Sankt Peterburgu. - Prišel je do izvirnega sistema za spuščanje ladij v vodo. - Ustvaril prvi optični telegraf v Rusiji (1794), ki je bil kot zanimivost poslan na Kunst-kamero. - Razvil prvi v Rusiji projekt železnega mostu (čez Volgo). - Zgrajena sejalnica za enakomerno setev (ni zgrajena). - Prirejen ognjemet, ustvarjene mehanske igrače in avtomati za zabavo plemstva. - Popravljeno in samostojno sestavljeno veliko ur različnih postavitev - stenske, talne, stolpne.

Večni motor

O izumih samega Ivana Kulibina je bilo napisanega veliko. Toda biografi so vedno poskušali prezreti njegovo delo na večnem motorju, ki, kot se je zdelo, ne slika briljantnega mehanika.

Zamisel, da bi začel izumljati čudežni motor, je nastala pri Kulibinu v zgodnjih 70. letih 18. stoletja, ko je služil kot mehanik na Sanktpeterburški akademiji znanosti. Eksperimenti na večnem motorju mu niso vzeli le časa in truda, ampak tudi precej osebnih sredstev, zaradi česar se je prisilil v dolgove.

V tistih časih zakon o ohranjanju energije še ni bil natančno utemeljen. Kulibin ni imel solidne izobrazbe in njemu, samouku, je bilo težko razumeti to težko vprašanje. Tudi ljudje okoli njega niso mogli pomagati. Nekateri niso znali jasno razložiti njegove zablode. Drugi sami niso bili prepričani, da energija ne nastane iz nič in nikamor ne izgine. Končno so drugi sami verjeli, da je večni motor možen, in Kulibina spodbujali, naj nadaljuje iskanje.

Med slednjimi je bil na primer slavni pisatelj in novinar Pavel Svinin. V svoji knjigi o Kulibinu, ki je izšla leta 1819, leto po smrti Ivana Petroviča, je s sklicevanjem na Kulibin večni motor zapisal: »Škoda, da mu ni uspelo dokončati tega pomembnega izuma. Morda bi bil srečnejši od svojih predhodnikov, ki so se ustavili na tem kamnu spotike; morda bi dokazal, da večno gibanje ni himera mehanike …"

Presenetljivo je, da je celo veliki Leonard Euler podprl Kulibinovo delo o izumu večnega motorja.' "Zanimivo je omeniti," je zapisal Svinin, "da je Kulibina k temu odkritju spodbudil slavni matematik Euler, ki je na vprašanje, kaj misli o večnem gibanju, odgovoril, da meni, da obstaja v naravi in da bo najdemo na nek srečen način. kot razodetja, ki so se prej štela za nemogoče." In Kulibin se je vedno obrnil na avtoriteto Eulerja, ko je moral pred kritiki zagovarjati idejo o večnem motorju.

Akademija Izvestia je objavila članek z naslovom "Svet tistim, ki sanjajo o izumljanju večnega ali neskončnega gibanja." V njem je pisalo: »Popolnoma nemogoče je izumiti neprekinjeno gibanje … Te neuporabne študije so izjemno škodljive, ker so predvsem (zlasti) zato, ker so uničile številne družine in veliko spretnih mehanikov, ki bi lahko s svojim znanjem zagotavljali velike storitve družbi, izgubili, dosegli rešitev tega problema, vse svoje premoženje, čas in trud."

Nihče ne ve, ali je Kulibin prebral ta članek. Znano je le, da je kljub mnenju Akademije znanosti s svojo značilno trmo nadaljeval delo na perpetual motorju z zaupanjem, da bo tudi ta problem prej ali slej rešen.

Kulibin je razvil številne modele svojega avtomobila. Za osnovo je vzel staro idejo, znano že iz časov Leonarda da Vincija, in sicer: kolo z utežmi, ki se premikajo v njem. Slednji naj bi zasedli položaj, ki je ves čas motil ravnotežje, in povzročal navidezno neprekinjeno vrtenje kolesa.

V tujini so se ukvarjali tudi z ustvarjanjem večnega motorja. Kulibin je pozorno spremljal ta dela glede na sporočila, ki so prispela do njega. In nekoč, leta 1796, je po naročilu Katarine II celo imel priložnost razmisliti in oceniti enega od takšnih tujih projektov. To je bil večni motor nemškega mehanika Johanna Friedricha Heinleja.

Ivan Petrovič ni samo "z največjo skrbnostjo in skrbnostjo" preučeval risbo in opis tujega perpetuum mobilea, ampak je tudi izdelal njegov model. Sestavljen je iz dveh križanih cevi z mehom, napolnjenim s tekočino. Z vrtenjem takšnega križa bi tekočina tekla po ceveh iz enega meha v druge. Ravnotežje po izumitelju bi moralo biti izgubljeno in celoten sistem bi moral biti v večnem gibanju.

Model motorja Heinle se je seveda izkazal za nedelujočega. Ko je z njo izvajal poskuse, Kulibin, kot je zapisal, "v tem uspehu ni našel tistega, kar je želel." A to ni niti najmanj omajalo njegove vere v sam princip perpetual motiona.

Jeseni 1801 se je Ivan Petrovič vrnil iz Sankt Peterburga v domovino, v Nižnji Novgorod. Tudi tu ni opustil neuspešnega iskanja perpetual motiona. Veliko časa je minilo, prišlo je leto 1817. In potem je nekega dne v prestolskem časopisu "Ruski invalid" za 22. september Kulibin prebral članek, ki se mu je zdel kot grom. Zapisek je poročal, da je neki mehanik po imenu Petere iz Mainza "končno izumil tako imenovani perpetuum mobile, ki je bil zaman že več stoletij."

Nadalje je bil opisan sam motor, ki je imel obliko kolesa s premerom 8 čevljev in debelino 2 metra: »Premika se na lastno silo in brez pomoči vzmeti, živega srebra, ognja, električne ali galvanske sile.. Njegova hitrost presega verjetnost. Če ga pritrdite na cestni voziček ali invalidski voziček, lahko v 12 urah prepotujete 100 francoskih milj in se povzpnete na najstrmejše gore."

Ta novica (seveda lažna) je starega izumitelja neverjetno navdušila. Zdelo se mu je, da si je Peter prisvojil njegove ideje, ukradel svojo ljubljeno domišljijo, ki ji je on, Kulibin, namenil več desetletij trdega dela. Z vročino naglico se je začel obračati na vse, ki so imeli moč in vpliv, vključno s carjem Aleksandrom I.

Potem je bila previdnost opuščena, skrivnost je bila pozabljena. Zdaj je Kulibin odkrito zapisal, da je že dolgo delal na ustvarjanju "stroja večnega gibanja", da ni daleč od rešitve tega problema, vendar potrebuje sredstva za nadaljevanje končnih poskusov. V "prosilnih zapiskih" je spomnil na svoje prejšnje zasluge in izrazil željo, da se vrne v službo v prestolnici, da bi zgradil železni most čez Nevo, in kar je najpomembneje, nadaljeval ustvarjanje večnega motorja.

Kulibinova prošnja za dovoljenje za vrnitev v Sankt Peterburg je bila občutljivo zavrnjena. Gradnja železnega mostu je veljala za predrago. O večnem motorju so molčali.

Do zadnjih dni Ivana Petroviča niso zapustile njegove drage sanje o "stroju večnega gibanja", tiranske sanje, kot jih je imenoval eden od Kulibinovih biografov. Bolezni so ga vse bolj preplavile. Mučila me je kratka sapa in »drugo nezdravo«. Zdaj je le redko hodil ven. A tudi v postelji, v blazinah, je prosil, naj zraven postavi risbe "stroja večnega gibanja". Tudi ponoči, v nespečnosti, se je izumitelj vedno znova vračal k temu usodnemu stroju, naredil nekaj popravkov v starih risbah, narisal nove.

Ivan Petrovič Kulibin je umrl 30. julija (stari slog) 1818 v starosti 83 let, umrl je tiho, kot da bi spal. Njegova družina je ostala v skrajni revščini. Da bi pokopala moža, je morala vdova prodati stensko uro, njen stari prijatelj Aleksej Pjaterikov pa je dodal majhen znesek. Ta denar je bil porabljen za pokop velikega izumitelja.