Кулибин иван петрович. V Арочный мост Кулибин проект моста

Высокий лоб, сосредоточенный взгляд умных, выразительных глаз и борода - окладистая, седая. Таким мы представляем себе гениального самородка - выдающегося механика, конструктора и изобретателя Ивана Петровича Кулибина, таким донес его облик до наших дней рисунок художника-современника.

Быть может, не всем известен этот портрет, но вряд ли кто не слышал о том наследии, которое оставил Кулибин России. Еще юношей сын нижегородского мелкого торговца мукой Иван Кулибин прославился необычайной одаренностью и снискал себе известность как первой руки часовых дел мастер. Выдающимся событием явились его деревянные часы с кукушкою Механик-самоучка, однако, тянулся к знаниям; он стал серьезно заниматься точными науками, физикой, геометрией, математикой. В ту пору он работал над часами, которые собирался преподнести в дар императрице Екатерине II. Сложный механизм, состоящий из многих сотен мельчайших деталей, заключенный в корпус яйцеобразной формы, был собран в 1767 году. Через каждый час в корпусе часов отворялись "дверцы", открывался золоченый "чертог" и разыгрывалась целая сценка с множеством "действующих лиц".

Царица была поражена мастерством молодого изобретателя и обещала вызвать его в Петербург.

Петербургский период был особенно плодотворным в творчестве Кулибина. Заведуя мастерскими при Академии наук и занимаясь ремонтом различных приборов - астрономических, физических и других, - Кулибин продолжал изобретать. Именно на этом поприще больше всего Ивану Петровичу приходилось вступать в борьбу с реакционными академиками, не понимавшими страстного влечения изобретателя и важности его работы. Всем, чего он достиг в области изобретательства, он обязан только своему упорному труду. Его отвлекали всевозможными второстепенными занятиями, у него не хватало ни средств, ни времени для осуществления замыслов.

Будучи механиком Санкт-Петербургской академии наук, Кулибин разработал проект и создал модель арочного моста через Неву. И по сей день этот труд считается выдающимся с точки зрения инженерного исполнения.

Мало кто верил в то время в расчеты Кулибина, в успех его дела. Разве только великий Леонард Эйлер, один из членов комиссии по испытанию модели, с должным вниманием отнесся к трудам Кулибина, которого он уважал и ценил.

Модель выдержала испытания. Комиссия Академии наук рекомендовала строить мост через Неву. Но его так и не построили.

Изобретатель, остро переживая неудачу со строительством моста, вскоре сконструировал зеркальный фонарь - прообраз прожектора. Малый источник света давал такой поток отраженных лучей, который мог с успехом освещать улицы, гавани, большие помещения. В 1791 году Кулибин изобрел самокатку и позднее - семафорный телеграф.

В Академии наук И. Кулибин проработал до 1801 года. Все труднее и труднее было ему дышать петербургским воздухом. И наступил день, когда Кулибин вынужден был. покинуть стены Академии наук, которой он отдал столько лет труда. Он поселился в Нижнем Новгороде, где стал работать над созданием, "машинного водохода", чтобы облегчить труд бурлаков, тянувших лямку вдоль великой русской реки. Судно было испытано в 1804 году. Оно приводилось в движение давлением воды на лопасти колес. Колеса вращались, наматывая канат, прикрепленный другим концом к якорю, установленному где-то на берегу, и судно как бы подтягивало само себя на канате против течения.

Тридцать семь изобретений сделал И. Кулибин. До нашего времени дошли единичные его работы. Основные же приборы и модели погибли либо еще при жизни гениального изобретателя, либо после его смерти. Только по не полностью сохранившимся описаниям и чертежам мы можем себе представить некоторые ценные изобретения Кулибинг, который, опередив нремя, трудами своими предвещал приход новой эпохи машин и механизмов, служащих человеку.

Знаменитый механик-самоучка Иван Петрович Кулибин является не только изобретателем оригинальных часов, водохода, экипажа с педальным приводом, других диковинных для своего времени конструкций, но и автором проекта уникального одноарочного деревянного моста через Неву.

Кулибин создал проект гигантского деревянного одноарочного моста через Неву длиной 298 метров. Высота моста позволила бы проходить под ним кораблям с мачтами и парусами. Береговые опоры были задуманы каменными, а саму арку предполагалось сконструировать из досок, поставленных на ребро и соединенных металлическими болтами. Мост включал две галереи: верхняя предназначалась для пешеходов, нижняя - для городского транспорта. Самый же большой в мире деревянный мост через реку Лиммат (Швейцария), сооруженный в 1778 году, имел пролет всего лишь 119 метров.

К разработанному проекту самоучки многие, в том числе и крупные ученые, отнеслись с нескрываемым скептицизмом. Тогда Кулибин создал модель моста в одну десятую часть натуральной величины (длиной 30 метров). Для ее испытания собранием Петербуржской академии была назначена экспертная комиссия.
27 декабря 1776 года состоялось официальное испытание модели моста. Вначале на модель положили груз весом 3300 пудов, считавшийся по расчетам предельным. Подавляющее большинство ученых было уверено, что модель не выдержит тяжести и рухнет. Но изобретатель, уверенный в прочности модели, добавил еще 570 пудов. А «для вящего доказательства» Кулибин сам поднялся на модель и пригласил последовать за ним всех членов экспертной комиссии и рабочих, подносивших грузы.

В течение 28 дней модель стояла под тяжестью 3870 пудов, что в пятнадцать раз превышало ее собственный вес, но никаких признаков деформации не наблюдалось. Это была блестящая победа изобретателя. Но в условиях крепостнической России проект И. П. Кулибина, несмотря на положительную оценку комиссии, остался нереализованным и был предан забвению.

Модель моста была выставлена для осмотра вначале в академическом дворе, а в 1793 году ее перевезли в Таврический сад. 27 июля 1816 года подгнившая модель обрушилась.

Среди талантливых людей прошлого времени можно выделить русского механика-изобретателя Ивана Кулибина, рожденного 282 года назад 21 апреля.
Интересно, что его имя стало нарицательным, но большинство использует его в ироническом контексте: «Тоже мне Кулибин!» – когда кто-то придумывает нечто занятное, но бесполезное. С таким отношением Кулибину приходилось мириться и при жизни. В Академии наук его изобретения поднимали на смех, хотя они были не менее революционными, чем открытия Леонардо да Винчи. Зато чудака-самоучку любили женщины, и сама императрица была к нему благосклонна.

Фонарь-прожектор Кулибина

Кулибин появился на свет в 1735 г. в семье купца-старообрядца и всю жизнь придерживался старообрядческих традиций: не играл в карты, не курил табак, не пил спиртного, носил бороду. Даже когда Екатерина II предложила ему сбрить бороду в обмен на получение дворянства, он предпочел остаться в купеческом сословии. Впрочем, императрица снисходительно относилась к странностям Кулибина – он был автором такого количества революционных для того времени изобретений, что имел право на свои чудачества.

Часы, созданные Кулибиным для императрицы

Великий изобретатель был самоучкой: он никогда не учился в школе и осваивал механику самостоятельно. В его комнате были собраны все имеющиеся на тот момент приспособления для токарных, слесарных и прочих работ. Знакомый его отца, купец Костромин, обратил внимание на его талант и предложил ему изготовить необычные часы, чтобы преподнести их императрице.

Кулибин справился с задачей: несмотря на то, что работа на некоторое время остановилась – он увлекся созданием микроскопа – часы получились действительно необычными. Они были выполнены в форме утиного яйца, в котором каждый час открывались маленькие дверцы, а за ними был виден Гроб Господень и стражи, его охраняющие. В часах также был музыкальный аппарат с несколькими мелодиями. Екатерина оценила подарок и талант изобретателя и вскоре назначила Кулибина заведующим механической мастерской Петербургской академии наук.

Проект одноарочного моста через Неву

Кулибин руководил мастерскими Академии наук в течение 30 лет, предложив немалое число изобретений: 300-метровый одноарочный мост через Неву, винтовой лифт, прожектор, механический протез ноги, речное самоходное судно с вододействующим двигателем, которое могло плыть против течения, оптический телеграф, механический экипаж с педальным приводом и др.

Водоходное судно Кулибина

К сожалению, большинство его изобретений так и остались проектами. Ни один из мостов Кулибина не был построен, несмотря на успешные испытания уменьшенной модели одноарочного моста. Сооруженный для императрицы лифт – «подъемное кресло», передвигающееся в специальной шахте с помощью винтового механизма – после смерти Екатерины не использовали, а шахту заложили кирпичом.

Изобретения Кулибина не спешили внедрять, так как ученые мужи относились к ним с большим сомнением и даже иронией. Самоучку без инженерного образования никто из них всерьез не воспринимал, его считали чудаком и выдумщиком. Проект моста подняли на смех: дескать, неуч не знает элементарных вещей и предлагает конструкцию, которая тут же рухнет. Директор Академии наук Екатерина Дашкова почему-то недолюбливала изобретателя. Кулибин писал ученику Ивану Пятерикову: «Работаю я много и усердно, но положение моё среди гордых академиков далеко не приятное, и лишь усиленным трудом я заглушаю горе, которое причиняют они мне беспрестанно своими насмешками и презрительным обращением со мной, бедным самоучкой».

Модель *самобеглой коляски* Кулибина

Говорят, великий изобретатель был очень любвеобильным и пользовался большим успехом у женщин. Ни чудачества Кулибина, ни его консервативность в быту и привычках не отпугивали дам. Он отличался веселым нравом, любил посещать званые вечера, где охотно балагурил, остроумно отвечал на любые насмешки, умел расположить к себе. К тому же Кулибин писал стихи и выглядел весьма необычно: всегда в длиннополом кафтане, высоких сапогах, с окладистой бородой, он казался представительницам прекрасного пола экстравагантным и загадочным, что еще больше их привлекало.

Фонарь-прожектор Кулибина

Кулибин был трижды женат, причем в третий раз он женился в 70 лет. У него было 12 детей, и трое из них появились в третьем браке, когда изобретателю было за 70. Всем мальчикам он дал хорошее образование, и они стали горными инженерами.

Памятник Ивану Кулибину в Нижнем Новгороде

Петербург, как всем известно, расположен в дельте Невы. И одной из главных инженерных проблем города было создание многочисленных мостов. Но если мосты через небольшие реки и каналы создавались сравнительно легко, то первый постоянный мост через Неву был создан только в середине 19-го века. Тем не менее, задолго до этого составлялись многочисленные проекты постоянного моста. Предлагаю вам взглянуть на некоторые из них и представить, как выглядел бы Петербург, будь они реализованы.
Начнем с проекта моста-пассажа, который был составлен по заказу Екатерины II архитектором Фламиниа Миноцци в 1788-м году:

Еще один мост-пассаж, но уже в стиле классицизма (в отличии от предыдущего проекта, здесь проезжая часть находится внизу, подвешенная на цепях) :

Его автор, архитектор Джиако Тромбаро, составил его в 1799 году. За этот проект ему было присвоено звание академика архитектуры.
Деревянный мост И. П. Кулибина:

В 1776-м году Академия Наук испытывала модель этого моста в масштабе 1:10. После того, как модель выдержала расчетную нагрузку в 3300 пудов, нагрузку увеличили еще на 570 пудов и модель находилась под ней в течении 28 суток, не испытав никаких заметных деформаций. После этого испытания комиссия Академии Наук единогласно признала правильность расчетов Кулибина. Автор проекта был награжден специально вычеканенной медалью на Андреевской ленте.
Тем не менее, мост так и не был поставлен. Среди главных причин, которые помешали его созданию, следует отметить, что он был деревянным, а значит срок службы его ограничивался 20-30 годами, что для такого огромного сооружения было мало.
Серьезным препятствием были и проблемы эстетического характера - создание моста высотой около 40 метров от зеркала воды привело бы к потере масштабности большинства зданий, находившихся на берегах Невы, а ведущие на мост пандусы длинной 400-500 метров испортили бы вид Сенатской площади и Университетской набережной.
А следующие проекты имеют совершенно футуристический вид, и глядя на них, трудно представить себе, что они составлены в 1816-м году. Их автор - английский инженер И. С. Лудон.
Арочный цепной мост с тремя арками:

Арочный цепной мост с перекрещивающимися арками:

Арочный цепной мост с двумя арками и цепным пролетом:

А вот еще один проект арочного цепного моста, составленный в 1820-м году инженером И. Х. Брюнелем.

И еще один проект Лудона - цепной мост, висящий на двух пирамидах.

Главный недостаток проектов цепных мостов, при которых цепи крепятся к высоким опорам на берегу, заключался в том, что он требовал очень высоких опор, которые были неприемлемы с архитектурной точки зрения, так как подавляли бы сложившуюся застройку из трех-четырехэтажных зданий. Поэтому появились проекты, где опоры установлены на середине реки в виде триумфальной арки. В 1841-м году было подано два таких проекта.
Проект французского инженера Дефонтена:

А вот проект инженер-капитана С. В. Кербедза. Высота арки достигала бы 30 метров, ширина разводного пролета - 20 метров, боковых пролетов - 112,8 метров.

За составление этого проекта Кербедз по представлению комиссии ГУПС и ПЗ был произведен императором в следующий чин. Тем не менее, мост по этому проекту так и не был построен, поскольку комиссия опасалась недостаточной устойчивости системы. В результате, первый постоянный мост, Благовещенский (позднее переименованный в Николаевский, а затем в мост Лейтенанта Шмидта), был построен по проекту того же Кербедза, но на более традиционных чугунных арках.

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