Cosa ha inventato Kulibin?

2024 Autore: Seth Attwood | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-16 16:08

Tutti sanno che Kulibin è un grande inventore, meccanico e ingegnere russo. Il suo cognome è diventato a lungo un nome comune in russo. Ma, come dimostrato da un recente sondaggio, solo il cinque percento degli intervistati può citare almeno una delle sue invenzioni. Come mai? Abbiamo deciso di condurre un piccolo programma educativo: quindi, cosa ha inventato Ivan Petrovich Kulibin?

Ivan Petrovich, nato nell'insediamento di Podnovye vicino a Nizhny Novgorod nel 1735, era una persona di incredibile talento. Meccanica, ingegneria, orologeria, costruzione navale: tutto stava discutendo nelle abili mani di un autodidatta russo. Ha avuto successo ed è stato vicino all'imperatrice, ma allo stesso tempo nessuno dei suoi progetti, che potrebbero rendere la vita più facile alla gente comune e contribuire al progresso, non è stato adeguatamente finanziato, né attuato dallo stato. Mentre i meccanismi di intrattenimento - divertenti automi, orologi da palazzo, pistole semoventi - sono stati finanziati con grande gioia.

Nave navigabile

Alla fine del XVIII secolo, il metodo più comune per sollevare carichi sulle navi contro corrente era il lavoro di burlak, duro, ma relativamente poco costoso. C'erano anche delle alternative: per esempio, navi a motore spinte da buoi. La struttura della nave macchina era la seguente: aveva due ancore, le cui funi erano attaccate a un albero speciale. Una delle ancore su una barca o lungo la riva è stata consegnata a 800-1000 m di prua e fissata. I buoi che lavoravano sulla nave ruotarono l'albero e attorcigliarono la fune dell'ancora, tirando la nave all'ancora contro corrente. Allo stesso tempo, un'altra barca stava portando avanti la seconda ancora: era così che veniva assicurata la continuità del movimento.

Kulibin ha avuto l'idea di come fare a meno dei buoi. La sua idea era di usare due ruote a pale. La corrente, ruotando le ruote, trasferì energia all'albero: la fune dell'ancora fu avvolta e la nave si tirò all'ancora usando l'energia dell'acqua. Nel processo di lavoro, Kulibin era costantemente distratto dagli ordini di giocattoli per la prole reale, ma riuscì a ottenere finanziamenti per la produzione e l'installazione del suo sistema su una piccola nave. Nel 1782, caricata con quasi 65 tonnellate (!) di sabbia, si dimostrò affidabile e molto più veloce di una nave azionata da buoi o burlat.

Nel 1804, a Nizhny Novgorod, Kulibin costruì un secondo corso d'acqua, che era due volte più veloce del ricamo di burlak. Tuttavia, il dipartimento delle comunicazioni idriche sotto Alessandro I ha respinto l'idea e ha vietato i finanziamenti: i corsi d'acqua non si sono diffusi. Molto più tardi, in Europa e negli Stati Uniti apparvero i cabestani: navi che si tirarono all'ancora usando l'energia di un motore a vapore.

Elevatore a vite

Il sistema di ascensori più comune oggi è una cabina con verricello. Gli ascensori a verricello furono creati molto prima dei brevetti di Otis a metà del XIX secolo: strutture simili erano in funzione nell'antico Egitto, erano messe in moto da animali da tiro o dalla forza degli schiavi. A metà degli anni 1790, l'anziana e sovrappeso Caterina II commissionò Kulibin per sviluppare un comodo ascensore per spostarsi tra i piani del Palazzo d'Inverno. Certamente voleva una seggiovia e un interessante problema tecnico è sorto prima di Kulibin. Era impossibile collegare un argano a un tale ascensore, aperto dall'alto, e se "sollevassi" la sedia con un argano dal basso, avrebbe causato disagi al passeggero. Kulibin ha risolto la domanda in modo arguto: la base della sedia era attaccata a una lunga vite ad asse e si muoveva lungo di essa come un dado. Caterina si sedette sul suo trono mobile, la serva girò la maniglia, la rotazione fu trasmessa all'asse, e sollevò la sedia alla galleria al secondo piano. L'ascensore a vite di Kulibin fu completato nel 1793, mentre Elisha Otis costruì il secondo meccanismo di questo tipo nella storia a New York solo nel 1859. Dopo la morte di Catherine, l'ascensore è stato utilizzato dai cortigiani per l'intrattenimento, quindi è stato murato. Oggi sono stati conservati disegni e resti del meccanismo di sollevamento.

Teoria e pratica della costruzione di ponti

Dal 1770 fino all'inizio del 1800, Kulibin lavorò alla creazione di un ponte fisso a campata unica attraverso la Neva. Ha realizzato un modello funzionante, sul quale ha calcolato le forze e le sollecitazioni in varie parti del ponte, nonostante il fatto che la teoria della costruzione del ponte non esistesse ancora a quel tempo! Empiricamente, Kulibin predisse e formulò una serie di leggi di resistenza ai materiali, che furono confermate molto più tardi. All'inizio, l'inventore sviluppò il ponte a proprie spese, ma il conte Potemkin stanziò denaro per il layout finale. Il modello in scala 1:10 ha raggiunto una lunghezza di 30 m.

Tutti i calcoli del ponte furono presentati all'Accademia delle Scienze e verificati dal famoso matematico Leonard Euler. Si è scoperto che i calcoli erano corretti e le prove del modello hanno mostrato che il ponte aveva un enorme margine di sicurezza; la sua altezza permetteva il passaggio dei velieri senza particolari operazioni. Nonostante l'approvazione dell'Accademia, il governo non ha stanziato fondi per la costruzione del ponte. Kulibin ricevette una medaglia e ricevette un premio, nel 1804 il terzo modello era completamente marcito e il primo ponte permanente sulla Neva (Blagoveshchensky) fu costruito solo nel 1850.

Negli anni 1810, Kulibin fu impegnato nello sviluppo di ponti di ferro. Davanti a noi c'è il progetto di un ponte a tre arcate sulla Neva con carreggiata sospesa (1814). Successivamente, l'inventore ha creato un progetto per un ponte a quattro archi più complesso.

Nel 1936 fu eseguito un calcolo sperimentale del ponte Kulibinsky utilizzando metodi moderni e si scoprì che l'autodidatta russo non commise un solo errore, sebbene ai suoi tempi la maggior parte delle leggi di resistenza dei materiali fossero sconosciute. Il metodo per realizzare un modello e testarlo ai fini del calcolo della resistenza della struttura del ponte si è successivamente diffuso; vari ingegneri sono arrivati in tempi diversi in modo indipendente. Kulibin fu anche il primo a proporre l'uso di tralicci reticolari nella costruzione del ponte - 30 anni prima dell'architetto americano Itiel Town che brevettò questo sistema.

Oltre il ponte sul Neva

Nonostante il fatto che non una singola invenzione seria di Kulibin sia stata veramente apprezzata, è stato molto più fortunato di molti altri autodidatti russi, a cui non è stato permesso nemmeno sulla soglia dell'Accademia delle scienze, o sono stati mandati a casa con 100 rubli di un premio e di una raccomandazione a non immischiarsi più nei propri affari.

Il famoso ponte a campata unica sulla Neva: come sarebbe se fosse stato costruito. Kulibin ha eseguito i suoi calcoli su modelli, anche in scala 1:10.

Passeggino autogestito e altre storie

Spesso a Kulibin, oltre ai disegni che ha davvero inventato, sono attribuiti molti altri, che ha davvero migliorato, ma non è stato il primo. Ad esempio, a Kulibin è molto spesso attribuita l'invenzione dello scooter a pedali (il prototipo del velomobile), mentre un tale sistema è stato creato 40 anni prima da un altro ingegnere autodidatta russo, e Kulibin è stato il secondo. Diamo un'occhiata ad alcune delle idee sbagliate comuni.

Il passeggino automatico di Kulibin si distingueva per un complesso sistema di guida e richiedeva sforzi significativi da parte del conducente. È stato il secondo velomobile della storia.

Così, nel 1791, Kulibin costruì e presentò all'Accademia delle scienze una carrozza semovente, una "sedia a rotelle autonoma", che era essenzialmente il predecessore del velomobile. È stato progettato per un passeggero e l'auto è stata guidata da un servo in piedi sui talloni e che preme alternativamente sui pedali. La carrozza autogestita servì da attrazione per la nobiltà per qualche tempo, poi si perse nella storia; sono sopravvissuti solo i suoi disegni. Kulibin non era l'inventore del velomobile - 40 anni prima di lui, un altro inventore autodidatta Leonty Shamshurenkov (noto in particolare per lo sviluppo del sistema di sollevamento Tsar Bell, che non fu mai utilizzato per lo scopo previsto), costruì un autodidatta sedia a rotelle di un design simile a San Pietroburgo. Il design di Shamshurenkov era a due posti, in disegni successivi l'inventore progettò di costruire una slitta semovente con un verstometro (un prototipo di tachimetro), ma, purtroppo, non ricevette finanziamenti adeguati. Come lo scooter di Kulibin, lo scooter di Shamshurenkov non è sopravvissuto fino ad oggi.

Il famoso orologio a uovo, lavorato da Kulibin nel 1764-1767 e presentato a Caterina II per la Pasqua del 1769. In gran parte grazie a questo dono, Kulibin ha diretto i laboratori presso l'Accademia delle scienze di San Pietroburgo. Ora sono conservati nell'Ermitage.

Protesi della gamba

A cavallo tra il XVIII e il XIX secolo, Kulibin presentò all'Accademia medico-chirurgica di San Pietroburgo diversi progetti di "gambe meccaniche" - protesi degli arti inferiori che erano molto perfette in quel momento, in grado di simulare una gamba persa sopra il ginocchio (!). Il "tester" della prima versione della protesi, realizzata nel 1791, fu Sergei Vasilyevich Nepeitsyn - a quel tempo un tenente che perse una gamba durante l'assalto di Ochakov. Successivamente, Nepeitsyn salì al grado di maggior generale e ricevette il soprannome di Iron Leg dai soldati; conduceva una vita piena, e non tutti immaginavano perché il generale zoppicasse leggermente. La protesi del sistema Kulibin, nonostante le recensioni favorevoli dei medici di San Pietroburgo guidati dal professor Ivan Fedorovich Bush, è stata respinta dal dipartimento militare e in Francia è iniziata la produzione in serie di protesi meccaniche che imitano la forma della gamba.

Riflettore

Nel 1779, Kulibin, appassionato di dispositivi ottici, presentò la sua invenzione al pubblico di San Pietroburgo: un proiettore. Prima di lui esistevano sistemi di specchi riflettenti (in particolare, erano usati sui fari), ma il progetto di Kulibin era molto più vicino a un moderno proiettore: una singola candela, riflettendo da riflettori a specchio posti in un emisfero concavo, dava un flusso forte e direzionale di luce. La "Lanterna Meravigliosa" fu accolta positivamente dall'Accademia delle Scienze, elogiata dalla stampa, approvata dall'imperatrice, ma rimase solo un intrattenimento e non fu utilizzata per illuminare le strade, come inizialmente credeva Kulibin. Il comandante stesso ha successivamente realizzato una serie di proiettori per singoli ordini di armatori e ha anche realizzato una lanterna compatta per un trasporto sulla base dello stesso sistema - questo gli ha portato un certo reddito. I maestri furono delusi dalla mancanza di protezione del copyright: altri maestri iniziarono a realizzare "lanterne Kulibin" di carrozze su larga scala, che svalutarono notevolmente l'invenzione.

Il proiettore, creato nel 1779, è rimasto un espediente tecnico. Nella vita di tutti i giorni, solo le versioni più piccole venivano usate come lanterne sulle carrozze.

Cos'altro ha fatto Kulibin?

- Ha stabilito il lavoro dei laboratori presso l'Accademia delle scienze di San Pietroburgo, dove era impegnato nella produzione di microscopi, barometri, termometri, telescopi, bilance, telescopi e molti altri strumenti di laboratorio. - Riparato il planetario dell'Accademia delle scienze di San Pietroburgo. - Ha inventato un sistema originale per il lancio delle navi in acqua. - Crea il primo telegrafo ottico in Russia (1794), inviato alla Kunst-camera come curiosità. - Sviluppato il primo progetto in Russia di un ponte in ferro (attraverso il Volga). - Costruita una seminatrice per una semina uniforme (non costruita). - Organizzato fuochi d'artificio, creato giocattoli meccanici e automi per l'intrattenimento della nobiltà. - Riparati e assemblati in modo indipendente molti orologi di diversi layout: parete, pavimento, torre.

Macchina del moto perpetuo

Molto è stato scritto sulle invenzioni dello stesso Ivan Kulibin. Ma i biografi hanno sempre cercato di ignorare il suo lavoro su una macchina a moto perpetuo, che, a quanto pare, non dipinge una meccanica brillante.

L'idea di iniziare a inventare un motore miracoloso è nata a Kulibin nei primi anni '70 del XVIII secolo, quando prestava servizio come meccanico presso l'Accademia delle scienze di San Pietroburgo. Gli esperimenti su una macchina a moto perpetuo gli hanno tolto non solo tempo e fatica, ma anche considerevoli fondi personali, costringendolo a indebitarsi.

A quei tempi, la legge di conservazione dell'energia non era ancora motivata con precisione. Kulibin non aveva una solida educazione, ed era difficile per lui, un meccanico autodidatta, capire questo difficile problema. Anche le persone intorno a lui non potevano aiutarlo. Alcuni non sapevano come spiegare chiaramente la sua illusione. Altri stessi non erano convinti che l'energia non provenisse dal nulla e non scomparisse da nessuna parte. Alla fine, altri stessi credevano che fosse possibile una macchina del moto perpetuo e incoraggiarono Kulibin a continuare la ricerca.

Tra questi ultimi, ad esempio, il famoso scrittore e giornalista Pavel Svinin. Nel suo libro su Kulibin, pubblicato nel 1819, un anno dopo la morte di Ivan Petrovich, egli, riferendosi alla macchina del moto perpetuo di Kulibin, scrisse: “È un peccato che non sia riuscito a portare a termine questa importante invenzione. Forse sarebbe stato più felice dei suoi predecessori, che si sono fermati a questo scoglio; forse avrebbe dimostrato che il moto perpetuo non è una chimera della meccanica…"

Sorprendentemente, anche il grande Leonard Euler ha sostenuto il lavoro di Kulibin sull'invenzione di una macchina del moto perpetuo.' "È curioso notare", scrisse Svinin, "che Kulibin fu incoraggiato a questa scoperta dal famoso matematico Eulero, il quale, quando gli fu chiesto cosa ne pensava del moto perpetuo, rispose che lo considerava esistente in natura e pensava che sarebbe essere trovato in qualche modo felice. come rivelazioni precedentemente considerate impossibili. " E Kulibin si è sempre rivolto all'autorità di Eulero quando ha dovuto difendere l'idea di una macchina del moto perpetuo dai critici.

L'Accademia Izvestia ha pubblicato un articolo intitolato "Consiglio a coloro che sognano di inventare il moto perpetuo o infinito". Diceva: “È assolutamente impossibile inventare un movimento continuo… Questi studi inutili sono estremamente dannosi perché soprattutto (soprattutto) perché hanno rovinato molte famiglie e molti abili meccanici che potrebbero fornire grandi servizi alla società con le loro conoscenze, perdute, raggiungendo la soluzione di questo problema, tutti i loro beni, tempo e fatiche."

Nessuno sa se Kulibin abbia letto questo articolo. Si sa solo che, nonostante il parere dell'Accademia delle Scienze, continuò a lavorare su una macchina a moto perpetuo con la sua caratteristica caparbietà con la certezza che anche questo problema prima o poi sarebbe stato risolto.

Kulibin ha sviluppato una serie di modelli della sua auto. Ha preso come base una vecchia idea, nota fin dai tempi di Leonardo da Vinci, ovvero: una ruota con dei pesi che si muovono al suo interno. Questi ultimi avrebbero dovuto occupare una posizione che disturbava continuamente l'equilibrio e provocava una rotazione apparentemente ininterrotta della ruota.

All'estero hanno lavorato anche alla creazione di una macchina del moto perpetuo. Kulibin ha seguito da vicino queste opere secondo i messaggi che gli sono pervenuti. E una volta, nel 1796, secondo l'ordine di Caterina II, ebbe persino la possibilità di considerare e valutare uno di questi progetti stranieri. Era la macchina del moto perpetuo del meccanico tedesco Johann Friedrich Heinle.

Ivan Petrovich non solo "con la massima cura e diligenza" ha studiato il disegno e la descrizione del perpetuum mobile straniero, ma ne ha anche realizzato il modello. Consisteva di due tubi incrociati con soffietto riempito di liquido. Con la rotazione di tale croce, il liquido scorrerebbe attraverso i tubi da un soffietto all'altro. L'equilibrio, secondo l'inventore, avrebbe dovuto essere perso e l'intero sistema avrebbe dovuto essere in perpetuo movimento.

Il modello del motore Heinle, ovviamente, si è rivelato non funzionante. Conducendo esperimenti con lei, Kulibin, come scrisse, "non trovò ciò che voleva in quel successo". Ma questo non scosse minimamente la sua fede nel principio stesso del moto perpetuo.

Nell'autunno del 1801, Ivan Petrovich tornò da San Pietroburgo in patria, a Nizhny Novgorod. Anche qui non abbandonò la sua infruttuosa ricerca del moto perpetuo. Passò molto tempo, arrivò l'anno 1817. E poi un giorno sul quotidiano della capitale "Russian Invalid" per il 22 settembre, Kulibin lesse un articolo che gli sembrò un tuono. La nota riportava che un certo meccanico di nome Petere di Magonza "finalmente ha inventato il cosiddetto perpetuum mobile, che è stato invano per molti secoli".

Inoltre, è stato descritto il motore stesso, che aveva la forma di una ruota con un diametro di 8 piedi e uno spessore di 2 piedi: “Si muove con la propria forza e senza alcun aiuto da molle, mercurio, fuoco, forza elettrica o galvanica. La sua velocità supera la probabilità. Se lo attacchi a una carrozza stradale o a una sedia a rotelle, puoi percorrere 100 miglia francesi in 12 ore, scalando le montagne più ripide.

Questa notizia (ovviamente falsa) suscitò un'incredibile eccitazione al vecchio inventore. Gli sembrava che Peter si fosse appropriato delle sue idee, rubato la sua amata idea, alla quale lui, Kulibin, aveva dedicato molti decenni di duro lavoro. Con fretta febbrile, iniziò a fare appello a tutti coloro che avevano potere e influenza, incluso lo zar Alessandro I.

Poi la prudenza è stata messa da parte, la segretezza è stata dimenticata. Ora Kulibin scrisse francamente che stava lavorando da molto tempo alla creazione di una "macchina del moto perpetuo", che non era lontano dal risolvere questo problema, ma aveva bisogno di fondi per continuare gli esperimenti finali. Nelle "note di petizione", ha ricordato i suoi precedenti meriti ed ha espresso il desiderio di tornare in servizio nella capitale per costruire un ponte di ferro sulla Neva e, soprattutto, per continuare la creazione di una macchina a moto perpetuo.

La richiesta di Kulibin per il permesso di tornare a San Pietroburgo è stata delicatamente respinta. La costruzione del ponte in ferro era considerata troppo costosa. Rimasero in silenzio sulla macchina del moto perpetuo.

Fino agli ultimi giorni di Ivan Petrovich, il suo caro sogno di una "macchina del moto perpetuo", un sogno tiranno, come lo chiamava uno dei biografi di Kulibin, non lo lasciò. Le malattie lo sopraffacevano sempre di più. Ero tormentato da mancanza di respiro e "altro malsano". Raramente usciva adesso. Ma anche a letto, sui cuscini, chiese di mettergli accanto i disegni della "macchina del moto perpetuo". Anche di notte, nell'insonnia, l'inventore tornava più e più volte su questa macchina fatale, apportava alcune correzioni ai vecchi disegni, ne disegnava di nuovi.

Ivan Petrovich Kulibin morì il 30 luglio (vecchio stile), 1818 all'età di 83 anni, morì in silenzio, come se dormisse. La sua famiglia rimase in estrema povertà. Per seppellire suo marito, la vedova ha dovuto vendere un orologio da parete e il suo vecchio amico Alexei Pyaterikov ha aggiunto una piccola somma. Questo denaro è stato utilizzato per seppellire il grande inventore.