Què va inventar Kulibin?

2024 Autora: Seth Attwood | [email protected]. Última modificació: 2023-12-16 16:00

Tothom sap que Kulibin és un gran inventor, mecànic i enginyer rus. El seu cognom s'ha convertit durant molt de temps en un substantiu comú en rus. Però, com mostra una enquesta recent, només el cinc per cent dels enquestats poden anomenar almenys un dels seus invents. Com és això? Vam decidir dur a terme un petit programa educatiu: doncs, què va inventar Ivan Petrovich Kulibin?

Ivan Petrovich, que va néixer a l'assentament de Podnovye prop de Nizhny Novgorod el 1735, era una persona increïblement talentosa. Mecànica, enginyeria, rellotgeria, construcció naval: tot es discutia en mans hàbils d'un autodidacta rus. Va tenir èxit i va estar a prop de l'emperadriu, però al mateix temps cap dels seus projectes, que podien facilitar la vida a la gent comuna i contribuir al progrés, no va ser ni finançat adequadament, ni implementat per l'estat. Mentre que els mecanismes d'entreteniment -autòmats divertits, rellotges de palau, canons autopropulsats- es van finançar amb gran alegria.

Vaixell navegable

A finals del segle XVIII, el mètode més comú per aixecar càrrega als vaixells contra el corrent era la mà d'obra burlak, dura, però relativament barata. També hi havia alternatives: per exemple, vaixells amb motor propulsats per bous. L'estructura del vaixell màquina era la següent: tenia dues àncores, les cordes de les quals estaven subjectes a un eix especial. Una de les àncores en un vaixell o al llarg de la costa es va lliurar endavant 800-1000 m i es va assegurar. Els bous que treballaven al vaixell feien girar l'eix i retorçaven la corda de l'àncora, estirant el vaixell fins a l'àncora contra corrent. Paral·lelament, una altra embarcació portava la segona àncora cap endavant, així s'assegurava la continuïtat del moviment.

A Kulibin se li va ocórrer la idea de com prescindir dels bous. La seva idea era utilitzar dues rodes de pales. El corrent, fent girar les rodes, va transferir energia a l'eix: la corda de l'àncora es va enrotllar i el vaixell es va tirar cap a l'àncora utilitzant l'energia de l'aigua. En el procés de treball, Kulibin es va distreure constantment amb les ordres de joguines per a la descendència reial, però va aconseguir finançament per a la fabricació i instal·lació del seu sistema en un petit vaixell. L'any 1782, carregat amb gairebé 65 tones (!) de sorra, va demostrar ser fiable i molt més ràpid que un vaixell propulsat per bous o burlats.

El 1804, a Nizhny Novgorod, Kulibin va construir una segona via fluvial, que era el doble de ràpid que el brodat de burlak. No obstant això, el departament de comunicacions de l'aigua sota Alexandre I va rebutjar la idea i va prohibir el finançament: les vies fluvials no es van estendre. Molt més tard, a Europa i als Estats Units van aparèixer els cabres, vaixells que es tiraven a l'àncora amb l'energia d'una màquina de vapor.

Elevador de cargol

El sistema d'ascensor més comú avui en dia és una cabina amb cabrestant. Els ascensors de cabrestant es van crear molt abans de les patents d'Otis a mitjans del segle XIX: estructures similars estaven en funcionament a l'antic Egipte, es van posar en moviment per animals de tir o poder esclau. A mitjans de la dècada de 1790, l'envellida i amb sobrepès Caterina II va encarregar Kulibin per desenvolupar un ascensor convenient per moure's entre els pisos del Palau d'Hivern. Sens dubte, volia una cadira elevadora, i abans de Kulibin va sorgir un problema tècnic interessant. Era impossible connectar un cabrestant a un ascensor d'aquest tipus, obert des de dalt, i si "agafes" la cadira amb un cabrestant des de baix, causaria molèsties al passatger. Kulibin va resoldre la pregunta amb enginy: la base de la cadira estava subjecta a un cargol d'eix llarg i es movia al llarg com una femella. Catherine es va asseure al seu tron mòbil, la criada va girar el mànec, la rotació es va transmetre a l'eix i va aixecar la cadira fins a la galeria del segon pis. L'elevador de cargol de Kulibin es va completar el 1793, mentre que Elisha Otis va construir el segon mecanisme d'aquest tipus de la història a Nova York només el 1859. Després de la mort de Catherine, l'ascensor va ser utilitzat pels cortesans per a l'entreteniment, i després va ser tapiat. Actualment, es conserven dibuixos i restes del mecanisme d'elevació.

Teoria i pràctica de la construcció de ponts

Des de la dècada de 1770 fins a principis de 1800, Kulibin va treballar en la creació d'un pont estacionari d'un sol tram a través del Neva. Va fer un model de treball, sobre el qual va calcular les forces i les tensions en diverses parts del pont, malgrat que la teoria de la construcció del pont encara no existia en aquell moment! Empíricament, Kulibin va predir i formular una sèrie de lleis de resistència als materials, que es van confirmar molt més tard. Al principi, l'inventor va desenvolupar el pont pel seu compte, però el comte Potemkin va destinar diners per al disseny final. La maqueta a escala 1:10 va assolir una longitud de 30 m.

Tots els càlculs del pont van ser presentats a l'Acadèmia de Ciències i verificats pel famós matemàtic Leonard Euler. Va resultar que els càlculs eren correctes i les proves del model van demostrar que el pont tenia un gran marge de seguretat; la seva alçada permetia passar els vaixells de vela sense cap operació especial. Malgrat l'aprovació de l'Acadèmia, el govern no ha destinat fons per a la construcció del pont. Kulibin va rebre una medalla i va rebre un premi, el 1804 el tercer model s'havia podrit completament i el primer pont permanent a través del Neva (Blagoveshchensky) es va construir només el 1850.

A la dècada de 1810, Kulibin es va dedicar al desenvolupament de ponts de ferro. Davant nostre tenim el projecte d'un pont de tres arcs sobre la Neva amb una calçada suspesa (1814). Més tard, l'inventor va crear un projecte per a un pont de quatre arcs més complex.

El 1936, es va realitzar un càlcul experimental del pont Kulibinsky amb mètodes moderns, i va resultar que l'autodidacta rus no va cometre un sol error, tot i que en el seu moment la majoria de les lleis de resistència dels materials eren desconegudes. El mètode per fer un model i provar-lo amb el propòsit del càlcul de la resistència de l'estructura del pont es va generalitzar posteriorment; diversos enginyers hi van arribar en diferents moments de manera independent. Kulibin també va ser el primer a proposar l'ús d'encavallades de gelosia en la construcció del pont, 30 anys abans que l'arquitecte nord-americà Itiel Town que patentés aquest sistema.

Sobre el pont sobre la Neva

Malgrat que no es va apreciar cap invenció seriosa de Kulibin, va ser molt més afortunat que molts altres autodidactes russos, que no estaven permesos ni tan sols al llindar de l'Acadèmia de Ciències, o els van enviar a casa amb 100 rubles. d'un premi i d'una recomanació per deixar de ficar-se en el seu propi negoci.

El famós pont d'un sol trave sobre el Neva: com podria semblar si s'hagués construït. Kulibin va realitzar el seu càlcul en models, fins i tot a escala 1:10.

Cotxet autogestionat i altres històries

Sovint a Kulibin, a més dels dissenys que realment va inventar, se li atribueixen molts altres, que realment va millorar, però no va ser el primer. Per exemple, a Kulibin se li atribueix molt sovint la invenció del scooter de pedals (el prototip del velomòbil), mentre que aquest sistema va ser creat 40 anys abans per un altre enginyer rus autodidacta, i Kulibin va ser el segon. Vegem algunes de les idees errònies habituals.

El cotxet autònom de Kulibin es va distingir per un sistema de conducció complex i va requerir un esforç important per part del conductor. Va ser el segon velomòbil de la història.

Així doncs, l'any 1791, Kulibin va construir i presentar a l'Acadèmia de Ciències un carro autopropulsat, una "cadira de rodes autopropulsada", que era essencialment el predecessor del velomòbil. Va ser dissenyat per a un passatger, i el cotxe era conduït per un servent que estava dret sobre els talons i prement alternativament els pedals. El carruatge autogestionat va servir d'atracció per a la noblesa durant un temps, i després es va perdre en la història; només els seus dibuixos han sobreviscut. Kulibin no va ser l'inventor del velomòbil: 40 anys abans que ell, un altre inventor autodidacte Leonty Shamshurenkov (conegut en particular pel desenvolupament del sistema d'elevació de la Campana del Tsar, que mai es va utilitzar per al seu propòsit), va construir un autodidacta. cadira de rodes de disseny similar a Sant Petersburg. El disseny de Shamshurenkov era de dues places, en dibuixos posteriors l'inventor va planejar construir un trineu autopropulsat amb un verstòmetre (un prototip d'un velocímetre), però, per desgràcia, no va rebre el finançament adequat. Igual que el patinet de Kulibin, el scooter de Shamshurenkov no ha sobreviscut fins als nostres dies.

El famós rellotge d'ou, treballat per Kulibin el 1764-1767 i presentat a Caterina II per Pasqua de 1769. En gran part gràcies a aquest regal, Kulibin va dirigir els tallers de l'Acadèmia de Ciències de Sant Petersburg. Ara es guarden a l'Ermita.

Pròtesi de cama

Al tombant dels segles XVIII-XIX, Kulibin va presentar a l'Acadèmia Mèdico-Quirúrgica de Sant Petersburg diversos projectes de "cames mecàniques" -pròtesis de les extremitats inferiors que eren molt perfectes en aquella època, capaços de simular una cama perduda per sobre del genoll (!). El "provador" de la primera versió de la pròtesi, feta el 1791, va ser Sergei Vasilyevich Nepeitsyn, en aquell moment un tinent que va perdre la cama durant l'assalt d'Ochakov. Posteriorment, Nepeitsyn va ascendir al rang de general de divisió i va rebre el sobrenom de Cama de Ferro dels soldats; va portar una vida plena, i no tothom va endevinar per què el general coixejava lleugerament. La pròtesi del sistema Kulibin, malgrat les crítiques favorables dels metges de Sant Petersburg encapçalats pel professor Ivan Fedorovich Bush, va ser rebutjada pel departament militar, i la producció en sèrie de pròtesis mecàniques que imiten la forma de la cama va començar més tard a França.

Protagonisme

El 1779, Kulibin, aficionat als dispositius òptics, va presentar el seu invent al públic de Sant Petersburg: un reflector. Abans d'ell existien sistemes de miralls reflectants (en particular, s'utilitzaven als fars), però el disseny de Kulibin estava molt més a prop d'un reflector modern: una sola espelma, reflectint-se a partir dels reflectors del mirall col·locats en un hemisferi còncava, donava un corrent fort i direccional de llum. La "Llanterna meravellosa" va ser rebuda positivament per l'Acadèmia de Ciències, elogiada a la premsa, aprovada per l'emperadriu, però va romandre només un entreteniment i no es va utilitzar per il·luminar els carrers, com va creure inicialment Kulibin. Posteriorment, el mateix mestre va fer una sèrie de reflectors per a comandes individuals dels armadors i també va fer una llanterna compacta per a un carruatge sobre la base del mateix sistema, això li va aportar uns ingressos determinats. Els mestres van ser decepcionats per la manca de protecció dels drets d'autor: altres mestres van començar a fer carros a gran escala "Llanternes Kulibin", que van devaluar molt l'invent.

El reflector, creat el 1779, ha continuat sent un truc tècnic. A la vida quotidiana, només s'utilitzaven versions més petites com a fanals als carruatges.

Què més va fer Kulibin?

- Va establir el treball de tallers a l'Acadèmia de Ciències de Sant Petersburg, on es va dedicar a la fabricació de microscopis, baròmetres, termòmetres, telescopis, bàscules, telescopis i molts altres instruments de laboratori. - Reparació del planetari de l'Acadèmia de Ciències de Sant Petersburg. - Va inventar un sistema original per llançar vaixells a l'aigua. - Va crear el primer telègraf òptic a Rússia (1794), enviat a la Kunst-camera com a curiositat. - Va desenvolupar el primer projecte a Rússia d'un pont de ferro (a través del Volga). - Construït una sembradora que proporciona una sembra uniforme (no construïda). - Arreglar focs artificials, crear joguines mecàniques i autòmats per a l'entreteniment de la noblesa. - Reparació i muntatge independent de molts rellotges de diferents dissenys: paret, terra, torre.

Màquina de moviment perpetu

S'ha escrit molt sobre els invents del mateix Ivan Kulibin. Però els biògrafs sempre han intentat ignorar el seu treball en una màquina de moviment perpetu, que, segons sembla, no pinta una mecànica brillant.

La idea de començar a inventar un motor miracle va sorgir a Kulibin a principis dels anys 70 del segle XVIII, quan exercia com a mecànic a l'Acadèmia de Ciències de Sant Petersburg. Els experiments amb una màquina de moviment perpetu li van treure no només temps i esforç, sinó també considerables fons personals, el que el va obligar a endeutar-se.

En aquells temps, la llei de conservació de l'energia encara no estava justificada amb precisió. Kulibin no tenia una educació sòlida, i a ell, un mecànic autodidacte, li va costar entendre aquesta difícil qüestió. La gent que l'envoltava tampoc va poder ajudar. Alguns no sabien explicar clarament el seu engany. Altres no estaven convençuts que l'energia no ve del no-res i que no desapareix enlloc. Finalment, els mateixos altres van creure que una màquina de moviment perpetu era possible i van animar Kulibin a continuar buscant.

Aquest últim inclou, per exemple, el famós escriptor i periodista Pavel Svinin. En el seu llibre sobre Kulibin, publicat el 1819, un any després de la mort d'Ivan Petrovich, ell, referint-se a la màquina de moviment perpetu Kulibin, va escriure: "És una llàstima que no hagi aconseguit acabar aquest invent tan important. Potser hauria estat més feliç que els seus predecessors, que es van aturar davant aquest escull; potser hauria demostrat que el moviment perpetu no és una quimera de la mecànica…"

Sorprenentment, fins i tot el gran Leonard Euler va donar suport al treball de Kulibin sobre la invenció d'una màquina de moviment perpetu. "És curiós observar", va escriure Svinin, "que Kulibin va ser animat a aquest descobriment pel famós matemàtic Euler, que, quan li van preguntar què pensava sobre el moviment perpetu, va respondre que el considerava que existia a la natura i pensava que ho faria. trobar-se d'alguna manera feliç, com revelacions que abans es consideraven impossibles". I Kulibin sempre va recórrer a l'autoritat d'Euler quan va haver de defensar la idea d'una màquina de moviment perpetu de la crítica.

L'Acadèmia Izvestia va publicar un article titulat "Consell a qui somien inventar el moviment perpetu o sense fi". Deia: “És completament impossible inventar el moviment continu… Aquests estudis inútils són extremadament nocius perquè sobretot (sobretot) perquè van arruïnar moltes famílies i molts mecànics hàbils que podien prestar grans serveis a la societat amb els seus coneixements, perduts, arribant a la solució d'aquest problema, totes les seves possessions, temps i treballs".

Ningú sap si Kulibin ha llegit aquest article. Només se sap que malgrat l'opinió de l'Acadèmia de Ciències, va continuar treballant en una màquina de moviment perpetu amb la seva característica tossuderia amb la confiança que fins i tot aquest problema tard o d'hora es resoldria.

Kulibin ha desenvolupat una sèrie de models del seu cotxe. Va prendre com a base una idea antiga, coneguda des de l'època de Leonardo da Vinci, és a dir: una roda amb pesos que es mouen al seu interior. Aquests últims havien d'ocupar una posició que pertorbava l'equilibri tot el temps, i provocava una rotació aparentment sense parar de la roda.

A l'estranger, també van treballar en la creació d'una màquina de moviment perpetu. Kulibin va seguir de prop aquestes obres segons els missatges que li van arribar. I una vegada, el 1796, segons l'ordre de Caterina II, fins i tot va tenir l'oportunitat de considerar i avaluar un d'aquests projectes estrangers. Va ser la màquina de moviment perpetu del mecànic alemany Johann Friedrich Heinle.

Ivan Petrovich no només "amb la màxima cura i diligència" va estudiar el dibuix i la descripció del mòbil perpetuum estranger, sinó que també va fer el seu model. Constava de dos tubs creuats amb manxes plenes de líquid. Amb la rotació d'aquesta creu, el líquid fluiria pels tubs d'una manxa a altres. L'equilibri, segons l'inventor, s'hauria d'haver perdut, i tot el sistema hauria d'haver estat en moviment perpetu.

El model de motor Heinle, per descomptat, va resultar inoperatiu. Realitzant experiments amb ella, Kulibin, com va escriure, "no va trobar el que volia en aquest èxit". Però això no va sacsejar gens ni mica la seva fe en el principi mateix del moviment perpetu.

A la tardor de 1801, Ivan Petrovich va tornar de Sant Petersburg a la seva terra natal, a Nizhny Novgorod. Fins i tot aquí no va abandonar la seva recerca infructuosa del moviment perpetu. Va passar molt de temps, va arribar l'any 1817. I aleshores un dia al diari de la capital "Russian Invalid" del 22 de setembre, Kulibin va llegir un article que li va semblar un tro. La nota informava que un cert mecànic anomenat Petere de Mainz "va inventar finalment l'anomenat perpetuum mobile, que ha estat en va durant molts segles".

A més, es va descriure el propi motor, que tenia la forma d'una roda amb un diàmetre de 8 peus i un gruix de 2 peus: “Es mou per la seva pròpia força i sense cap ajuda de molles, mercuri, foc, força elèctrica o galvànica.. La seva velocitat supera la probabilitat. Si el connecteu a un vagó de carretera o a una cadira de rodes, podeu recórrer 100 milles franceses en 12 hores, escalant les muntanyes més escarpades.

Aquesta notícia (per descomptat, falsa) va provocar una emoció increïble a l'antic inventor. Li semblava que en Peter s'havia apropiat de les seves idees, robat la seva estimada creació, a la qual ell, Kulibin, havia donat moltes dècades de treball dur. Amb pressa febril, va començar a apel·lar a tots els que tenien poder i influència, inclòs el tsar Alexandre I.

Aleshores es va deixar de banda la precaució, es va oblidar el secret. Ara Kulibin va escriure francament que feia temps que treballava en la creació d'una "màquina de moviment perpetu", que no estava lluny de resoldre aquest problema, però necessitava fons per continuar els experiments finals. A les "notes de petició", va recordar els seus mèrits anteriors i va expressar la voluntat de tornar al servei a la capital per tal de construir un pont de ferro a través de la Neva i, sobretot, per continuar la creació d'una màquina de moviment perpetu.

La petició de Kulibin de permís per tornar a Sant Petersburg va ser delicadament rebutjada. La construcció del pont de ferro es va considerar massa cara. Van guardar silenci sobre la màquina de moviment perpetu.

Fins als darrers dies d'Ivan Petrovich, el seu estimat somni d'una "màquina de moviment perpetu", un somni de tirà, com l'anomenava un dels biògrafs de Kulibin, no el va abandonar. Les malalties el van aclaparar cada cop més. Em turmentava la falta d'alè i "altres insalubres". Ara poques vegades sortia fora. Però fins i tot al llit, en coixins, va demanar posar al seu costat dibuixos de la "màquina del moviment perpetu". Fins i tot a la nit, amb insomni, l'inventor tornava una i altra vegada a aquesta màquina fatal, feia algunes correccions en dibuixos antics, en dibuixava de nous.

Ivan Petrovich Kulibin va morir el 30 de juliol (estil antic), 1818 als 83 anys, va morir en silenci, com si estigués adormit. La seva família romania en extrema pobresa. Per enterrar el seu marit, la vídua va haver de vendre un rellotge de paret i el seu vell amic Alexei Pyaterikov va afegir una petita quantitat. Aquests diners es van utilitzar per enterrar el gran inventor.