Co vynalezl Kulibin?

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-16 16:00

Každý ví, že Kulibin je skvělý ruský vynálezce, mechanik a inženýr. Jeho příjmení se již dlouho stalo běžným podstatným jménem v ruštině. Jak ale ukázal nedávný průzkum, jen pět procent dotázaných dokáže vyjmenovat alespoň jeden z jeho vynálezů. Jak to? Rozhodli jsme se provést malý vzdělávací program: tak, co vynalezl Ivan Petrovič Kulibin?

Ivan Petrovič, který se narodil v roce 1735 v osadě Podnovye poblíž Nižního Novgorodu, byl neuvěřitelně talentovaný člověk. Mechanika, strojírenství, hodinářství, stavba lodí – vše se hádalo v šikovných rukou ruského samouka. Byl úspěšný a měl blízko k císařovně, ale zároveň žádný z jeho projektů, které mohly usnadnit život obyčejným lidem a přispět k pokroku, nebyl ani řádně financován, ani realizován státem. Zatímco zábavní mechanismy - zábavné automaty, palácové hodiny, samohybná děla - byly financovány s velkou radostí.

Splavná loď

Na konci 18. století byla nejrozšířenějším způsobem zvedání nákladu na lodích proti proudu práce burlaků – těžká, ale relativně levná. Existovaly i alternativy: například motorem poháněné lodě poháněné voly. Konstrukce strojního plavidla byla následující: měla dvě kotvy, jejichž lana byla připevněna ke speciální šachtě. Jedna z kotev na lodi nebo podél břehu byla dopravena dopředu 800-1000 m a zajištěna. Voli pracující na lodi otáčeli hřídelí a kroutili kotevní lano, čímž táhli loď ke kotvě proti proudu. Současně další člun nesl vpřed druhou kotvu - tak byla zajištěna kontinuita pohybu.

Kulibin přišel s nápadem, jak se obejít bez volů. Jeho nápadem bylo použít dvě lopatková kola. Proud, rotující kola, přenášel energii na hřídel - kotevní lano se navinulo a loď se pomocí energie vody přitáhla ke kotvě. V procesu práce byl Kulibin neustále rozptylován objednávkami na hračky pro královské potomky, ale podařilo se mu získat finanční prostředky na výrobu a instalaci svého systému na malou loď. V roce 1782, naložený téměř 65 tunami (!) písku, se ukázal jako spolehlivý a mnohem rychlejší než loď poháněná voly nebo burlaty.

V roce 1804 postavil Kulibin v Nižním Novgorodu druhou vodní cestu, která byla dvakrát rychlejší než výšivka burlak. Nicméně oddělení vodních komunikací za Alexandra I. tuto myšlenku odmítlo a zakázalo financování - vodní cesty se nerozšířily. Mnohem později se v Evropě a ve Spojených státech objevily navijáky - lodě, které se samy přitáhly ke kotvě pomocí energie parního stroje.

Šroubový výtah

Nejběžnějším výtahovým systémem současnosti je kabina s navijákem. Navijáky vznikly dávno před Otisovými patenty v polovině 19. století - podobné konstrukce fungovaly ve starověkém Egyptě, do pohybu je uváděla tažná zvířata nebo otrocká síla. V polovině 90. let 18. století nechala stárnoucí a obézní Kateřina II. Kulibin vyvinout pohodlný výtah pro pohyb mezi patry Zimního paláce. Určitě chtěla zvedací židli a před Kulibinem se objevil zajímavý technický problém. K takovému výtahu, otevřenému shora, nebylo možné připevnit naviják, a pokud byste židli „nabírali“navijákem zespodu, způsobilo by to nepříjemnosti cestujícímu. Kulibin vyřešil otázku vtipně: základna židle byla připevněna k dlouhému osovému šroubu a pohybovala se po ní jako ořech. Catherine seděla na svém mobilním trůnu, sluha otočil rukojetí, rotace se přenesla na nápravu a zvedla židli na galerii ve druhém patře. Kulibinův šroubový výtah byl dokončen v roce 1793, zatímco Elisha Otis postavil druhý takový mechanismus v historii v New Yorku až v roce 1859. Po smrti Kateřiny byl výtah používán dvořany k zábavě a poté byl zazděn. Dnes se dochovaly nákresy a zbytky zvedacího mechanismu.

Teorie a praxe stavby mostů

Od 70. let 18. století až do počátku 19. století Kulibin pracoval na vytvoření jednopolového stacionárního mostu přes Něvu. Zhotovil pracovní model, na kterém spočítal síly a napětí v různých částech mostu – a to přesto, že tehdy ještě neexistovala teorie stavby mostu! Empiricky Kulibin předpověděl a formuloval řadu zákonů odolnosti vůči materiálům, které byly potvrzeny mnohem později. Nejprve vynálezce vyvíjel most na vlastní náklady, ale hrabě Potěmkin přidělil peníze na konečné uspořádání. Model v měřítku 1:10 dosahoval délky 30 m.

Všechny mostní výpočty byly předloženy Akademii věd a ověřeny slavným matematikem Leonardem Eulerem. Ukázalo se, že výpočty byly správné a testy modelu ukázaly, že most má obrovskou rezervu bezpečnosti; jeho výška umožňovala plachetnicím proplout bez jakýchkoli zvláštních operací. I přes souhlas akademie vláda na stavbu mostu nevyčlenila finanční prostředky. Kulibin byl oceněn medailí a obdržel cenu, v roce 1804 třetí model zcela ztrouchnil a první stálý most přes Něvu (Blagoveshchensky) byl postaven až v roce 1850.

V roce 1810 se Kulibin zabýval vývojem železných mostů. Před námi je projekt tříobloukového mostu přes Něvu se zavěšenou vozovkou (1814). Později vynálezce vytvořil projekt složitějšího čtyřobloukového mostu.

V roce 1936 byl proveden experimentální výpočet Kulibinského mostu moderními metodami a ukázalo se, že ruský samouk neudělal jedinou chybu, i když v jeho době byla většina zákonů pevnosti materiálů neznámá. Postup zhotovení modelu a jeho odzkoušení pro účely pevnostního výpočtu mostní konstrukce se následně rozšířil, přišli na něj různí inženýři nezávisle na sobě v různých časech. Kulibin také jako první navrhl použití příhradových vazníků při stavbě mostu – 30 let před americkým architektem Itielem Townem, který si tento systém nechal patentovat.

Přes most přes Něvu

Navzdory skutečnosti, že ani jeden seriózní vynález Kulibina nebyl skutečně doceněn, měl mnohem větší štěstí než mnoho jiných ruských samouků, kteří buď nesměli ani na prahu Akademie věd, nebo byli posláni domů se 100 rubly. cenu a doporučení, aby se již nepletli do vlastního podnikání.

Slavný jednopolový most přes Něvu – jak by mohl vypadat, kdyby byl postaven. Kulibin provedl svůj výpočet na modelech, mimo jiné v měřítku 1:10.

Samojízdný kočárek a další příběhy

Kulibinovi se často kromě návrhů, které skutečně vymyslel, připisuje mnoho dalších, které skutečně vylepšil, ale nebyl první. Kulibinovi je například velmi často připisován vynález šlapací koloběžky (prototyp velomobilu), přičemž takový systém vytvořil o 40 let dříve jiný ruský samouk a Kulibin byl druhý. Podívejme se na některé běžné mylné představy.

Kulibinův samoběžící kočárek se vyznačoval složitým systémem pohonu a vyžadoval značné úsilí od řidiče. Byl to druhý velomobil v historii.

Kulibin tedy v roce 1791 postavil a představil Akademii věd samohybný kočár, „samojízdný invalidní vozík“, který byl v podstatě předchůdcem velomobilu. Byl navržen pro jednoho cestujícího a vůz řídil sluha stojící na patách a střídavě šlapající do pedálů. Samojízdný kočár nějakou dobu sloužil jako atrakce pro šlechtu a pak se ztratil v dějinách; dochovaly se pouze její kresby. Kulibin nebyl vynálezcem velomobilu - 40 let před ním jiný vynálezce-samouk Leonty Shamshurenkov (známý zejména vývojem zvedacího systému Car Bell, který nebyl nikdy použit k zamýšlenému účelu), postavil samouk invalidní vozík podobného designu v Petrohradě. Shamshurenkovův návrh byl dvoumístný, na pozdějších výkresech vynálezce plánoval postavit samohybné saně s verstometrem (prototyp rychloměru), ale bohužel nezískal dostatečné finanční prostředky. Stejně jako Kulibinův skútr, ani skútr Shamšurenkov se do dnešních dnů nedochoval.

Slavné vaječné hodiny, zpracované Kulibinem v letech 1764-1767 a darované Kateřině II na Velikonoce 1769. Z velké části díky tomuto daru Kulibin vedl workshopy v petrohradské akademii věd. Nyní jsou drženi v Ermitáži.

Protéza nohy

Na přelomu 18. a 19. století Kulibin představil petrohradské lékařsko-chirurgické akademii několik projektů „mechanických nohou“– tehdy velmi dokonalých protéz dolních končetin, schopných simulovat nohu ztracenou nad koleno (!). "Tester" první verze protézy, vyrobené v roce 1791, byl Sergej Vasiljevič Nepeitsyn - v té době poručík, který přišel o nohu při útoku na Očakov. Následně Nepeitsyn vystoupal do hodnosti generálmajora a od vojáků dostal přezdívku Železná noha; vedl plnohodnotný život a ne každý uhádl, proč generál mírně kulhal. Protéza systému Kulibin byla i přes příznivé recenze petrohradských lékařů v čele s profesorem Ivanem Fedorovičem Bushem vojenským oddělením zamítnuta a sériová výroba mechanických protéz, které napodobují tvar nohy, začala později ve Francii.

Spotlight

V roce 1779 Kulibin, který měl rád optické přístroje, představil petrohradské veřejnosti svůj vynález - světlomet. Systémy reflexních zrcadel existovaly již před ním (zejména se používaly na majácích), ale Kulibinův design byl mnohem blíže modernímu světlometu: jediná svíčka, odrážející se od zrcadlových reflektorů umístěných v konkávní polokouli, vydávala silný a směrovaný proud světla. světlo. "Báječná lucerna" byla kladně přijata Akademií věd, chválena v tisku, schválena císařovnou, ale zůstala pouze zábavou a nesloužila k osvětlení ulic, jak se Kulibin zpočátku domníval. Sám mistr následně vyrobil řadu světlometů pro jednotlivé objednávky rejdařů a na stejném systému vyrobil i kompaktní lucernu pro kočár - to mu přineslo určitý příjem. Mistři byli zklamáni nedostatečnou ochranou autorských práv - jiní mistři začali vyrábět velkoplošné kočárové "kulibinské lucerny", což vynález značně znehodnotilo.

Hledací světlomet, vytvořený v roce 1779, zůstal technickým trikem. V každodenním životě se jako lucerny na kočárech používaly pouze menší verze.

Co ještě udělal Kulibin?

- Založil práci dílen v Petrohradské akademii věd, kde se zabýval výrobou mikroskopů, barometrů, teploměrů, dalekohledů, vah, dalekohledů a mnoha dalších laboratorních přístrojů. - Opraveno planetárium Petrohradské akademie věd. - Přišel s originálním systémem spouštění lodí do vody. - Vytvořil první optický telegraf v Rusku (1794), odeslaný do Kunst-kamery jako kuriozita. - Vyvinul první v Rusku projekt železného mostu (přes Volhu). - Zkonstruován secí stroj zajišťující rovnoměrné setí (není postaven). - Aranžoval ohňostroje, vytvářel mechanické hračky a automaty pro zábavu šlechty. - Opraveno a samostatně sestaveno mnoho hodin různého uspořádání - nástěnné, podlahové, věžové.

Stroj na věčný pohyb

O vynálezech samotného Ivana Kulibina bylo napsáno mnoho. Ale životopisci se vždy snažili ignorovat jeho práci na perpetum mobile, která, jak se zdálo, nevykresluje brilantní mechaniku.

Myšlenka začít vymýšlet zázračný motor vznikla v Kulibinu na počátku 70. let 18. století, kdy sloužil jako mechanik na petrohradské akademii věd. Experimenty na perpetum mobile mu vzaly nejen čas a námahu, ale i nemalé osobní finanční prostředky a donutily ho zadlužit se.

V té době ještě nebyl zákon zachování energie přesně doložen. Kulibin neměl solidní vzdělání a pro něj, mechanika samouka, bylo těžké tuto nelehkou problematiku pochopit. Pomoci nedokázali ani lidé kolem něj. Někteří nevěděli, jak jasně vysvětlit jeho klam. Jiní sami nebyli přesvědčeni, že energie nevzniká z ničeho a nikam nemizí. Nakonec i jiní sami věřili, že stroj s věčným pohybem je možný, a povzbuzovali Kulibina, aby pokračoval v hledání.

K těm druhým patřil například slavný spisovatel a novinář Pavel Svinin. Ve své knize o Kulibinovi, vydané v roce 1819, rok po smrti Ivana Petroviče, s odkazem na Kulibin perpetum mobile napsal: „Škoda, že se mu nepodařilo dokončit tento významný vynález. Možná by byl šťastnější než jeho předchůdci, kteří se u tohoto kamene úrazu zastavili; možná by dokázal, že perpetum mobile není chiméra mechaniky…“

Kulibinovu práci na vynálezu perpetum mobile překvapivě podpořil i velký Leonard Euler.“„Je zvláštní poznamenat,“napsal Svinin, „že Kulibin byl povzbuzen k tomuto objevu slavným matematikem Eulerem, který na otázku, co si myslí o věčném pohybu, odpověděl, že ho považoval za existenci v přírodě a myslel si, že by být nalezen nějakým šťastným způsobem. jako zjevení, která byla dříve považována za nemožná. A Kulibin se vždy obrátil na autoritu Eulera, když musel hájit myšlenku stroje na věčný pohyb před kritiky.

Akademie Izvestija zveřejnila článek s názvem „Rada těm, kteří sní o vynalezení perpetuálního nebo nekonečného pohybu“. Stálo v něm: „Je zcela nemožné vymyslet nepřetržitý pohyb… Tyto zbytečné studie jsou extrémně škodlivé, protože ze všeho nejvíc (zejména) zničily mnoho rodin a mnoho šikovných mechaniků, kteří svými znalostmi mohli poskytnout skvělé služby společnosti, ztratili, dosažení řešení tohoto problému, všechen svůj majetek, čas a práci."

Nikdo neví, zda Kulibin četl tento článek. Ví se pouze, že navzdory názoru Akademie věd pokračoval v práci na perpetuum mobile se svou charakteristickou tvrdohlavostí s důvěrou, že i tento problém bude dříve či později vyřešen.

Kulibin vyvinul řadu modelů svého vozu. Za základ vzal starou myšlenku, známou již od dob Leonarda da Vinciho, totiž: kolo, v němž se pohybují závaží. Ty měly zaujímat polohu, která neustále narušovala rovnováhu a způsobovat zdánlivě nepřetržité otáčení kola.

V zahraničí pracovali i na vytvoření perpetuum mobile. Kulibin pečlivě sledoval tato díla podle zpráv, které se k němu dostaly. A jednou, v roce 1796, měl podle příkazu Kateřiny II. dokonce možnost zvážit a zhodnotit jeden takový zahraniční projekt. Byl to perpetum mobile německého mechanika Johanna Friedricha Heinleho.

Ivan Petrovič nejen "s největší pečlivostí a pílí" nastudoval kresbu a popis zahraničního perpetuum mobile, ale vyrobil i jeho model. Skládal se ze dvou zkřížených trubek s měchy naplněnými kapalinou. Při otáčení takového kříže by kapalina proudila trubicemi z jednoho měchu do dalších. Rovnováha měla být podle vynálezce ztracena a celý systém měl být v neustálém pohybu.

Model motoru Heinle se samozřejmě ukázal jako nefunkční. Při provádění experimentů s ní Kulibin, jak napsal, „nenašel v tomto úspěchu to, co chtěl“. To však ani v nejmenším neotřáslo jeho vírou v samotný princip perpetuum mobile.

Na podzim roku 1801 se Ivan Petrovič vrátil z Petrohradu do vlasti, do Nižního Novgorodu. Ani zde neopustil neúspěšné hledání perpetum mobile. Uplynulo mnoho času, přišel rok 1817. A pak jednoho dne v hlavním městě novin „Ruská invalida“z 22. září si Kulibin přečetl článek, který mu zněl jako hrom. V poznámce bylo uvedeno, že jistý mechanik jménem Petere z Mohuče „konečně vynalezl takzvané perpetuum mobile, které bylo po mnoho staletí marné“.

Dále byl popsán samotný motor, který měl podobu kola o průměru 8 stop a tloušťce 2 stopy: „Pohybuje se vlastní silou a bez pomoci pružin, rtuti, ohně, elektrické nebo galvanické síly.. Jeho rychlost převyšuje pravděpodobnost. Pokud jej připojíte k silničnímu kočáru nebo invalidnímu vozíku, můžete ujet 100 francouzských mil za 12 hodin a zdolávat ty nejstrmější hory."

Tato zpráva (samozřejmě nepravdivá) vzbudila ve starém vynálezci neuvěřitelné vzrušení. Zdálo se mu, že si Peter přivlastnil jeho nápady, ukradl jeho milované duchovní dítě, kterému on, Kulibin, věnoval mnoho desetiletí tvrdé práce. S horečnatým spěchem se začal obracet na všechny, kdo měli moc a vliv, včetně cara Alexandra I.

Pak byla opatrnost odložena, na tajemství se zapomnělo. Nyní Kulibin upřímně napsal, že na vytvoření „stroje perpetuum mobile“již delší dobu pracuje, že není daleko od vyřešení tohoto problému, ale potřebuje finanční prostředky na pokračování závěrečných experimentů. V „petičních poznámkách“připomněl své předchozí zásluhy a vyjádřil přání vrátit se do služby v hlavním městě, aby mohl postavit železný most přes Něvu, a hlavně pokračovat ve vytváření perpetum mobile.

Kulibinova žádost o povolení k návratu do Petrohradu byla delikátně zamítnuta. Stavba železného mostu byla považována za příliš nákladnou. O stroji perpetum mobile mlčeli.

Až do posledních dnů Ivana Petroviče neopustil jeho drahý sen o „stroji věčného pohybu“, tyranský sen, jak jej nazval jeden z Kulibinových životopisců. Nemoci ho přemáhaly čím dál víc. Trápila mě dušnost a „jiné nezdravé“. Ven už chodil jen zřídka. Ale i v posteli, v polštářích, požádal, aby vedle něj položili kresby "stroje věčného pohybu". Dokonce i v noci, v nespavosti, se vynálezce znovu a znovu vracel k tomuto osudnému stroji, prováděl některé opravy ve starých kresbách, kreslil nové.

Ivan Petrovič Kulibin zemřel 30. července (starý styl), 1818 ve věku 83 let, zemřel tiše, jako by spal. Jeho rodina zůstala v extrémní chudobě. Aby mohla pohřbít svého manžela, musela vdova prodat nástěnné hodiny a její starý přítel Alexej Pyaterikov přidal malou částku. Tyto peníze byly použity k pohřbení velkého vynálezce.