Кулибин Иван Петрович

Иван Петрович Кулибин — выдающийся русский механик-изобретатель

Иван Петрович Кулибин (10 апреля (21 апреля) 1735, Подновье, Нижегородский уезд — 30 июля (11 августа) 1818, Нижний Новгород) — выдающийся русский механик-изобретатель. Родился в семье мелкого торговца в селении Подновье Нижегородского уезда. В юношеском возрасте обучился слесарному, токарному и часовому делу.

Кулибин изобрел и изготовил много оригинальных механизмов, машин и аппаратов. Среди них — фонарь-прожектор с параболическим отражателем из мельчайших зеркал, речное судно с вододействующим двигателем, передвигающееся против течения, механический экипаж с педальным приводом. Подавляющее большинство изобретений Кулибина, возможность использования которых подтвердило наше время, тогда не было реализовано. Диковинные автоматы, забавные игрушки, хитроумные фейерверки для высокородной толпы — лишь это впечатляло современников.

В конце 1770 г. он писал:

«С начала моего в Санкт-Петербург приезда еще прошлого, 1769 года, усмотрел я в вешнее время по последнему пути на реках, а особливо по Большой Неве, обществу многие бедственные приключения. Множество народа, в прохождении по оной имея нужды, проходят с великим страхом, а некоторые из них и жизни лишились: во время шествия сильного льда вешнего и осеннего перевоз на шлюпках бывает с великим опасением, и продолжается оное беспокойство чрез долгое время. Да когда уж и мост наведен бывает, случаются многие бедственные и разорительные приключения, как-то от проходу между часто стоящих под мостом судов, пловущим сверху судам и прочему. Соображая я все оные и другие неудобства, начал искать способ о делании моста».

Идея о создании постоянного моста через Неву долго не давала покоя Кулибину. Большая глубина реки, ее быстрое течение и бурные весенние ледоходы привели его к решению отказаться от сооружения для моста промежуточных опор. Таким образом, перед ним вставала грандиозная и небывалая в истории мостостроения задача — разработать конструкцию однопролетного моста, перекрывающего почти 300-метровую ленту реки. За основу он взял арочный мост, концы которого опираются на берега реки. Но уже известные мосты (Делаварский в Америке, Рейнский у Шиффгаузена) имели пролеты 50-60 м, а Веттингенский в Швейцарии — 119. Кулибин же предлагал однопро-летную деревянную арку длиной 300 м!

В 1771 г. он предложил первый вариант своего проекта, к концу следующего года — второй. И в обоих случаях он строил модели мостов и испытывал их под нагрузкой. Но первый вариант, хотя и успешно испытанный на модели в 1/40 натуральной величины, показался академикам «сумнительным». При разработке второго варианта Кулибин, по сути дела, эмпирически создал «метод веревочного многоугольника» или многоугольника Вариньона, при помощи которого решил проблему определения формы арки при данных скрепляющих усилиях. Но работы Вариньона вышли намного позже — в 30-е гг. XIX в. Пока Кулибин обдумывал и чертил второй вариант моста, пришла идея — облегчить среднюю часть пролета, что уменьшит величину распора. Он не знал, что эта находка — открытие и навсегда войдет в обиход мостостроения. Также Кулибин предложил способ пересчета с модельных испытаний на натуру, и это было значительным шагом вперед в технике мостостроения.

К 1774 г. Кулибин разработал третий вариант проекта. Длина арки достигала 298 м. Она состояла из 12 908 деревянных элементов, скрепленных 49 650 железными болтами и 5500 железными четырехугольными обоймами. На берегах концы арки моста должны были опираться на каменные фундаменты высотой почти 14 м, шириной свыше 53 м.

Проезд на мост должен был производиться по особым длинным въездам с относительно небольшой крутизной. Ширина проезжей части моста по проекту превышала 8 м. Кулибин не только создал конструкцию моста, но и тщательно обдумал план проведения целого ряда опытных испытаний, на основе которых он предполагал вести сами строительные работы. Предварительные испытания были необходимы, так как в практике мостостроения ничего подобного еще не применялось. В мае 1775 г. изобретатель приступил к постройке модели моста соответственно третьему варианту проекта в 1/10 натуральной величины. Завершил он эту работу в октябре 1776 г. Как было сказано выше, Кулибин ранее разработал метод пересчета грузоподъемности с модели на натуру. Этим же вопросом тогда занимался и Л. Эйлер. Он теоретически пришел к тому результату, который был эмпирически получен Кулибиным. Таким образом, на основании результатов испытания модели можно было судить о надежности самого моста. Модель имела значительные размеры: ее пролет достигал почти 30 м. По тому времени это был довольно большой мост. Кстати сказать, после проведенных испытаний эта модель использовалась как мост через один из каналов Таврического сада. Он просуществовал около 40 лет, до 1816 г.

Испытания модели арочного однопролетного деревянного моста И. П. Кулибина производила в конце 1776 — начале 1777 гг. специальная комиссия Академии наук. В ее состав входили академики Л. Эйлер, С. К. Котельников, С. Я. Румовский, В. Л. Крафт и другие ученые. Сначала ее поставили под расчетную нагрузку в 3300 пудов, затем — под нагрузку, превышающую нормальную на 570 пудов. Модель вела себя совершенно безукоризненно. С этой сверхнормативной нагрузкой модель простояла почти месяц. Никаких деформаций при этом обнаружено не было. Комиссия признала, что расчеты Кулибина верны и мост строить можно. О результатах испытания модели моста Кулибина писала петербургская и зарубежная пресса. Кулибин был признан выдающимся инженером и исследователем. Свидетельством того может, например, служить следующее. В марте 1778 г. один из основоположников механики и гидравлики академик Даниил Бернулли писал в Академию наук: «Эйлер произвел глубокие исследования упругости балок… особенно вертикальных столбов… не могли бы вы поручить г. Кулибину подтвердить теорию Эйлера подобными опытами, без чего теория его остается верной лишь гипотетически».

Знаменитый русский строитель мостов Д. И. Журавский так оценивает модель кулибинского моста: «На ней печать гения; она построена на системе, признаваемой новейшею наукою самою рациональною; мост поддерживает арка, изгиб ее предупреждает раскосная система, которая, по неизвестности того, что делается в России, называется американскою».

В области деревянного мостостроения конструкция Кулибина до настоящего времени остается непревзойденным достижением. Изобретатель был награжден специально для него вычеканенной (Медалью, на одной стороне которой стояло: «Достойному», а на другой — «Академия Наук — механику Кулибину». Однако решение о : Постройке моста принято не было. Вероятно, одним из главных аргументов против этого были опасения, что такое сооружение быстро потеряет стойкость при гниении деревянных элементов. Ожидая, когда окончательно определится судьба его проекта, Кулибин разрабатывал другие модели мостов через Неву, в частности наплавной мост и др.

Размышляя о недостатках дерева как строительного материала, Кулибин в конце концов решил проектировать мост из металла. Он создал несколько проектов металлических мостов, рассчитывая, что они могут быть использованы не только на Неве, но и на Москве-реке и других реках России. Согласно первому проекту, металлический мост должен был быть трехпролетным; его проезжая часть располагалась под фермами; пропуск кораблей предусматривался по особому обводному каналу. По второму проекту мост должен был иметь пять пролетов, с разводным пролетом посередине; проезжая часть располагалась поверх ферм. По третьему проекту металлический мост тоже был пятипролетным, но он предусматривал устройство двух разводных пролетов у берегов.

Кулибин предполагал строить мосты из чугуна, применяя железо только для наиболее ответственных частей. Изобретатель при этом учитывал реальную обстановку: изготовление железа еще не достигло значительного масштаба в России, и железо было дорого. Разрабатывая проект металлического моста, Кулибин руководствовался теми же принципами, что и в своем проекте одноарочного деревянного моста: применение арочной системы, решетчатых ферм, облегчение средней части пролета. Предварительно же нужно было создать модель в 1/10 натуральной величины и испытать ее. Над этими проектами Кулибин трудился много лет. Завершающая стадия работы над ними приходилась уже на 1805-1815 гг. Хотя эти проектируемые мосты были выдающимся достижением научно-технической мысли, отличались изящностью форм и внешней легкостью, они не привлекли внимания царя. Помешало осуществлению замечательных проектов Кулибина и тяжелое экономическое положение страны, сложившееся в результате войны 1812 г. Постройка мостов Кулибина, проекты которых поражают своей смелостью даже современных инженеров, оказалась не по плечу для техники его времени

Комментарии закрыты.