Текст книги "Мир механика Кулибина: Человек, который умел всё"

Тим Скоренко
Мир механика Кулибина: Человек, который умел всё

Знак информационной продукции (Федеральный закон № 436-ФЗ от 29.12.2010 г.)

Научно-популярное издание

Издано при содействии АО «КОРПОРАЦИЯ РАЗВИТИЯ НИЖЕГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ»

Главный редактор: Лана Богомаз

Руководитель проекта: Ирина Останина

Продюсер проекта: Варвара Алёхина

Арт-директор: Таня Галябович

Художественный редактор: Аля Щедрина

Литературный редактор: Анна Гасюкова

Корректор: Зоя Скобелкина

Верстка: Ольга Макаренко

Все права защищены. Данная электронная книга предназначена исключительно для частного использования в личных (некоммерческих) целях. Электронная книга, ее части, фрагменты и элементы, включая текст, изображения и иное, не подлежат копированию и любому другому использованию без разрешения правообладателя. В частности, запрещено такое использование, в результате которого электронная книга, ее часть, фрагмент или элемент станут доступными ограниченному или неопределенному кругу лиц, в том числе посредством сети интернет, независимо от того, будет предоставляться доступ за плату или безвозмездно.

Копирование, воспроизведение и иное использование электронной книги, ее частей, фрагментов и элементов, выходящее за пределы частного использования в личных (некоммерческих) целях, без согласия правообладателя является незаконным и влечет уголовную, административную и гражданскую ответственность.

© Тим Скоренко, текст, 2024

© ООО «Альпина Паблишер», 2025

* * *

Предисловие для взрослых

Однажды автор этой книги провёл на улицах Москвы опрос и получил удивительные результаты. Ровно ста случайным прохожим было задано ровно два вопроса:

1. Кто такой Кулибин?

2. Что он изобрёл?

И вот же странность! На первый вопрос верно ответили 99 из 100 человек. Они сказали: «Он был знаменитый русский изобретатель». А тот единственный, кто на вопрос не ответил, приехал из Шотландии, говорил по-английски и ничего не знал о Кулибине по совершенно логичной причине.

Зато на второй вопрос ответил всего 1 человек из 100 – он сказал, что Кулибин изобрёл самобеглую коляску. Остальные пожимали плечами, пытались вспомнить и высказывали самые неожиданные предположения. Так, например, один опрашиваемый приписал Кулибину изобретение парохода, другой предположил, что тот изобрёл минутную стрелку на часах, а третий «вспомнил», что именно Кулибин собрал первый в истории двигатель внутреннего сгорания (тут заметим, что первые такие двигатели и в самом деле появились при жизни Кулибина, но не в России, и он вообще вряд ли знал об их существовании).

Как же так получается? Все знают, что Кулибин был изобретателем. Более того, его фамилия стала нарицательной: так часто называют изобретателей-самоучек, конструирующих различные устройства без чертежей и расчётов. При этом никто не помнит ни единого его изобретения! Тут кроется какая-то загадка.

На самом деле Кулибин, конечно, много чего изобрёл. Во всех своих работах он использовал и чертежи, и расчёты – причём многие сохранились до нашего времени. Только вот ни одно его изобретение, к величайшему нашему сожалению, его не пережило – всё было забыто или ещё при его жизни, или сразу после того, как великого мастера не стало. Его чертежи многие годы хранились в архивах, а конструкции – в пыльных хранилищах.

Давайте разберёмся, как же так вышло.

Предисловие для детей

Давным-давно, 250 лет назад, в Англии началась промышленная революция – и длилась она почти целый век, со временем распространившись по всему миру. Что же это такое и как связано с нашей книгой?

Дело в том, что в XVII–XVIII веках появился целый ряд очень крутых технологий – паровые двигатели, новые методы добычи железной руды и выплавки металлов, механические прядильные машины и так далее. Всё это резко подтолкнуло вперёд прогресс, и буквально за 100 лет заводы от ручного производства (медленного и дорогого) перешли к механизации, то есть к станкам, прессам и так далее.

Во второй половине XVIII и начале XIX века промышленная революция из Европы дотянулась и до России. На заводах появились станки, по рекам поплыли пароходы, а вместо швейных мастерских, где сидело двое портных, изготавливающих по одному кафтану раз в полгода, появились целые прядильные фабрики. Оборудование, правда, на первых порах завозилось из-за рубежа – в России делать своё стали заметно позже.

Но прогресс не стоит на одном месте: постепенно начали появляться и русские мастера-самоучки – не приехавшие из Европы инженеры, а местные гении, которые, зачастую не получив никакого образования, ярко засверкали на небосклоне науки и техники (если можно так сказать). Одной из таких «звёзд» стал Иван Кулибин – человек необычайно одарённый и талантливый. Именно он одним из первых в России начал делать различные устройства, например лабораторные приборы, которые до него всегда завозили из Европы. Кулибин стал одной из первых ласточек промышленной революции в России – хотя её расцвет начался уже после его смерти.

Тем не менее мы все помним его имя. Кулибин стал символом изобретательского искусства – человеком, который мог придумать всё что угодно (и не только придумать, но и изготовить). Не зря бесчисленное количество детских кружков инженерного творчества названы в честь Кулибина.

Кто же такой Кулибин и почему он так знаменит?

Детство и юность

Иван Петрович Кулибин родился 10 апреля 1735 года в семье торговца мукой из Подновья – села близ Нижнего Новгорода (с тех пор город разросся, а село стало одним из его районов). Никакого организованного образования мальчик не получил – читать и писать его научил сельский дьячок, позже мальчик учился у разных мастеров слесарному и токарному делу. Отец выписывал для сына научно-технические издания из Петербурга, и юный Кулибин жадно их проглатывал. Известно, например, что в библиотеке Кулибиных была книга «Краткое руководство к познанию простых и сложных машин, сочинённое для употребления российского юношества» академика Георга Вольфганга Крафта – одно из первых научно-популярных изданий для подростков, вышедшее в 1738 году.

При этом Кулибин постоянно что-то мастерил и даже оборудовал в своей комнате небольшую мастерскую.

В целом ему одновременно и повезло, и нет. Повезло с тем, что отец поддерживал увлечения сына и снабжал Ивана книгами и материалами. Не повезло с тем, что получить высшее образование он никак не мог. Все учебные заведения, где обучали техническим наукам, находились в Москве и Санкт-Петербурге, и ни средств, ни возможностей отдать туда сына у Петра Кулибина не было. А первое высшее учебное заведение в Нижнем Новгороде открылось только в 1911 году.

Часовых дел мастер

Пётр Кулибин регулярно ездил по торговым делам в Москву, а с начала 1750-х годов начал отправлять туда и сына. В Москве Иван познакомился с часовых дел мастером Лобковым, который дал ему начальное образование в этом деле. С собой в Нижний Новгород юный Кулибин увёз целый ряд часовых инструментов, то ли подаренных, то ли проданных ему Лобковым, – и продолжил заниматься часовым делом в родном городе.

В 1758 году Пётр Кулибин скончался, и вскоре Иван открыл в Нижнем Новгороде часовую мастерскую. Мастером он оказался великолепным, мастерская пользовалась успехом и приносила доход. Более того, Кулибин научился часы не только чинить, но и изготовлять. Настоящую славу ему принёс заказ «с самого верха» – в 1763 году у нижегородского губернатора Якова Аршеневского сломались дорогостоящие часы «с репетицией» (то есть с механизмом, позволяющим в любой момент узнавать время с помощью звукового сигнала). Нужно было выписывать мастера из столицы, но волей случая часы были отданы на ремонт Кулибину, и тот с задачей справился.

Заказов стало ещё больше, мастерская расширилась, и Кулибин даже взял себе ученика – Алексея Пятерикова. Впоследствии, когда Кулибин уедет в Санкт-Петербург, Пятериков возглавит его мастерскую и станет не менее известным часовых дел мастером.

Медленные технологии

Как уже упоминалось в предисловии, технологии в России тех лет развивались значительно медленнее, чем в Европе. Это было связано с тем, что российское общество совсем недавно, при Петре I, из традиционного религиозного начало становиться современным, прогрессивным – а Пётр I умер в 1725 году, всего за 10 лет до рождения Кулибина. Проще говоря, общество ещё не успело разогнаться. Высокотехнологичные устройства либо завозились в страну, либо изготовлялись мастерами-иностранцами. Инженеров, учёных, архитекторов выписывали из Германии, Франции и Италии; инструменты и технологии можно было добыть разве что в Москве и Петербурге, а провинциальные города жили в целом так же, как и за 100, и за 200 лет до того.

Часовых дел мастер должен быть стать одновременно и столяром, и плотником, и оптиком (сам не изготовишь себе лупу – никто не изготовит), и физиком, и специалистом по обработке металла – в общем, специалистом широкого профиля. Поэтому талант Кулибина развивался не только благодаря природным задаткам, но и в силу необходимости.

Более того, если где-то в провинции появлялся талантливый самородок (заметим, что, ввиду отсутствия учебных заведений, все талантливые провинциалы были самоучками), то его довольно быстро увлекали Москва и Петербург, где он имел возможность больше зарабатывать и развиваться в своей профессии. Например, Семён Иванов, один из мастеров, работавших с часами на Спасской башне Кремля, тоже был из Нижнего Новгорода. Просто в Нижнем ему было совершенно нечего делать.

Замкнутый круг

Ещё одной причиной технологического застоя в России была очень дешёвая рабочая сила. Нужно ли придумывать новую сеялку, если труд крестьян фактически ничего не стоит? Нет. Нужно ли строить мост, если паромщик берёт за перевозку копейки? Нет. Нужно ли организовывать систему высшего образования, если быстрее и дешевле выписать мастера из Европы? Нет.

Это был замкнутый круг:

1. Высших учебных заведений было очень мало и – только в Москве и Петербурге. Обучение там было доступно лишь богатым людям, в основном дворянам.

2. Поэтому общий уровень образования был низким. Русских инженеров, учёных, архитекторов было так мало, что их можно было перечислить по пальцам нескольких рук.

3. Недостаток восполняли за счёт приглашения иностранных специалистов.

4. Улучшать систему образования не имело смысла, поскольку все нужды «закрывались» иностранцами.

5. См. пункт 1.

Грустно? Да, грустно. Эта система изменилась в лучшую сторону только в XIX веке, уже после смерти Кулибина. Но его таланта хватило для того, чтобы обойтись без образования и какой-либо другой подготовки – и прославить своё имя в области инженерной мысли и технологий.

Образцы и копии

В разное время Кулибину попадали в руки устройства, привезённые в Нижний Новгород из Москвы и Петербурга (а туда попавшие из-за границы): телескопы, микроскопы, подзорные трубы, электрические машины. Кулибина это всегда очень интересовало. Он всё разбирал, изучал, пытался понять устройство. Так он осваивал самые разные сферы – сам работал со стеклом, металлом, деревом.

И самое важное: Кулибин создавал копии. И не просто точные копии. Разобравшись в том или ином устройстве, он конструировал по образу и подобию своё собственное – но отличающееся. Важно было не скопировать, а понять, как работает, чтобы сконструировать новое.

Самой известной работой Кулибина стал телескоп системы Грегори, собранный в 1766 году. Получив английский образец (как он сам писал, «по случаю»), Кулибин целиком его разобрал, списав с образца все расчёты, углы, расстояния, выпуклости линз и разобравшись, почему сделано именно так, а не иначе. После он провёл множество опытов, добиваясь того же качества материалов, – и в итоге сконструировал первый в Нижнем Новгороде телескоп – не завезённый, а сделанный местным мастером.

Часы для императрицы

В 1764 году стало известно о том, что императрица Екатерина II собирается проехать по волжским городам, включая Нижний Новгород. Переполошились все – и администрация, и купцы, и знатные жители. И так совпало, что в это время Кулибин работал над собственной конструкцией «часов с репетицией» (он решил заняться этим после того, как отремонтировал часы губернатора).

Об этом знал друг отца Кулибина, богатый купец Костромин, который решил убить двух зайцев – помочь сыну старого друга с деньгами на создание часов, а сами часы от своего имени… преподнести императрице. Правда, к 1764 году часы Кулибин закончить не успевал – но тут и мастеру, и инвестору повезло. Высочайший визит перенесли, причём сразу на несколько лет.

В итоге к 1767 году, когда Екатерина II всё-таки доехала до Нижнего Новгорода, Костромин добился аудиенции и преподнёс ей подарок – впрочем, не скрывая авторства Кулибина.

Часы были потрясающие. Размером с гусиное яйцо, они были богато украшены золотом и серебром, а состояли из нескольких сотен деталей! Заводить их следовало раз в сутки, и они отбивали время каждые 15 минут, полчаса и час. Причём на исходе каждого часа открывались дверцы и разыгрывалось целое пасхальное представление – «Воскресение Христа». Пещера, в которой был погребён Христос, была привалена камнем, этот камень опускался, являлся ангел, воины падали ниц, и всё это – под музыку.

Часы Екатерине очень понравились. Понравился ей и мастер. В считаные месяцы талантливый самоучка был выписан в Санкт-Петербург (как мы уже говорили, так происходило почти со всеми провинциальными талантами), а в 1769 году Кулибин получил высокую должность – он возглавил механическую мастерскую Петербургской академии наук. Там он занимался изготовлением всевозможных устройств, необходимых Академии для исследовательских задач, но вместе с тем имел и финансирование, и возможности для проведения собственных опытов и разработки оригинальных изобретений. Чем он, собственно, и прославился.

Как Кулибин изобрёл прожектор

19 февраля 1779 года в газете «Санкт-Петербургские ведомости» появилась заметка об изобретении (тогда говорили «умопроизведении») мастера Кулибина – волшебном зеркале. Сегодня читать эту заметку непросто, судите сами: «Зеркало весьма способно к представлению разных огненных фигур, когда сии на каком-либо плане будут вырезаны и за сим планом зеркало заставится». Всё понятно?

На самом деле «зеркало» было вполне себе современным… прожектором. Он представлял собой алебастровую полусферу (алебастр – это такая разновидность гипса), отделанную множеством мелких зеркал. Внутри полусферы находился источник света, например масляная лампа. Её свет многократно отражался от зеркальных поверхностей и усиливался. Куда полусферу направляли, туда и бил световой луч. Фактически именно так и устроены современные прожекторы – в них есть рефлектор, или отражатель, то есть та самая полусфера, а также источник света.

Конечно, отражатели использовались и до Кулибина, причём очень давно, даже в Древней Греции! Но это были стационарные системы, например в маяках, а фонарь Кулибина был мобильным. Причём настолько, что Кулибин быстро уменьшил свою систему, разработав… фонарь для извозчиков! «Кулибинские фонари» начали немедленно устанавливать на экипажи, и в считаные месяцы Петербург наполнился колясками, оснащёнными полноценными фарами.

Чем закончилась история прожектора

Кулибин предполагал, что его прожекторы будут использоваться для уличного освещения. Он составил специальную инструкцию по использованию фонарей, а его мастерская начала серийно (!) производить фонари разных размеров – и для стационарного освещения, и для извозчиков. Заказы приходили даже из других городов, а к каждому фонарю прилагался печатный экземпляр инструкции – как сегодня к любой бытовой технике!

Но против Кулибина сыграло отсутствии в России защиты авторских прав. Изучив систему, фонари Кулибина стали делать другие мастера, и вскоре изобретатель, не имея предпринимательской жилки, разорился и закрыл производство. Ещё какое-то время фонари Кулибина можно было встретить в городе, а потом мода на них сошла на нет. В освещении улиц их так и не применили. Уже к 1820-м годам о фонарях вообще забыли более чем на полвека.

Прожектор независимо от Кулибина «переизобрели» значительно позже. Изобретателем прожектора современного типа считается военный инженер Альфонс Ман-

жен, который в 1870-х годах разработал систему отражателей, очень похожую на кулибинскую, – и нашёл ей применение во французской армии. Позже прожектор собственной системы (но также похожей на кулибинскую) создали в американской компании General Electric – и представили на Всемирной выставке 1893 года. И надо сказать, что General Electric считают себя первоизобретателями прожектора, игнорируя более ранние версии.

ВСЕМИРНЫЕ ВЫСТАВКИ

После начала промышленной революции у государств появились желание и возможность показывать технологические новации и обмениваться ими. Для этого начали проводить всемирные выставки – масштабные мероприятия, в рамках которых десятки стран демонстрировали свои самые современные технологии. Первая такая выставка прошла в Лондоне в 1851 году, а традиция сохраняется до сих пор. В XXI веке выставки уже принимали Германия, Япония, Казахстан, Испания и другие страны.

Кулибинский прожектор своими руками

А теперь давайте попытаемся сделать прожектор Кулибина своими руками. В принципе, таким же образом были устроены и прожекторы других изобретателей.

1. Во-первых, нам нужна полусфера. Лучший вариант – это половинка детского резинового мячика, но также можно взять, например, половину большого бумажного стакана (например, для газировки из фастфуда) и придать ему полусферическую форму изнутри с помощью пластилина.

2. Во-вторых, нам нужны отражатели. Подойдут кусочки фольги, серебристого скотча или даже блёстки из детского набора для рукоделия.

3. А ещё нам нужен светодиод – самый простой с двумя «ножками»-выводами (анодом и катодом) – и батарейка.

4. Теперь приступаем к делу. Нашу полусферу нужно изнутри тщательно обклеить отражателями.

5. В центре полусферы нужно сделать два отверстия под анод и катод светодиода. Если вы используете бумажный стаканчик, то его можно и самими «ножками» проткнуть, а если что-то поплотнее, то придётся воспользоваться шилом.

6. С обратной стороны полусферы подключаем светодиод к батарейке. Важно, чтобы батарейка была напряжением больше 3V (то есть «пальчиковая» не подходит). Это может быть «таблетка» от часов (CR2032) или даже мощная «Крона» (правда, в случае с «Кроной» придётся поколдовать с проводами, так что часовая батарейка проще). Один выход светодиода подключаем к «минусу», другой к «плюсу», и – горит!

7. В принципе, прожектор уже работает. Осталось только сделать основание. Если система лёгкая (бумажный стаканчик + батарейка на 3V), можно использовать второй бумажный стаканчик, закрепив на нём первый. Если система тяжёлая – более реалистичная и яркая, – можно сделать основание из конструктора или склеить его из плотного картона.

Авторское право в России

Патент – это специальный документ, который охраняет первенство в изобретении. Когда изобретатель получает патент, никто другой не имеет права в течение какого-то срока использовать или копировать его разработку, не договорившись с ним, например не заплатив ему денег. Патентное право – это важнейший двигатель изобретательской мысли. А иначе какой смысл изобретать, если в любой момент твою идею могут украсть?

В Европе патенты начали выдавать в далёком XV веке (!) – первый патент в Венеции выдали в 1416 году, а во Франции – в 1555-м. А в начале 1700-х годов во многих европейских странах существовали специальные ведомства, выдающие патенты и защищающие права изобретателей.

Но не в России. Лишь в 1748 году началась выдача царских привилегий (так назывались патенты) на изобретения. Никакой комиссии не было, каждую работу рассматривал лично император, а времени у него было мало; кроме того, стоили патенты безумных денег – примерно как доход среднего горожанина за несколько лет. Поэтому за следующие 70 лет было выдано… 76 патентов. Чуть больше одного в год. В Америке в то же самое время в год выдавали по 100–200 патентов!

Лишь в 1812 году в России был принят новый закон, по которому император, конечно, патенты подписывал, но рассматривали изобретения специально обученные инженеры и учёные. Количество патентов увеличилось – теперь их выдавали по 80–120 в год. В США, правда, уже по несколько тысяч.

Но Иван Кулибин в 1812 году был уже очень пожилым человеком. По сути, всю свою карьеру он построил в стране, где не было никакой защиты авторских прав. И, как мы уже видели, «обжёгся» на этом в истории с фонарями.