Qu'est-ce que Kulibin a inventé?

2024 Auteur: Seth Attwood | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-16 16:04

Tout le monde sait que Kulibin est un grand inventeur, mécanicien et ingénieur russe. Son nom de famille est depuis longtemps devenu un nom commun en russe. Mais, comme le montre un récent sondage, seulement cinq pour cent des répondants peuvent nommer au moins une de ses inventions. Comment? Nous avons décidé de mener un petit programme éducatif: alors, qu'a inventé Ivan Petrovich Kulibin ?

Ivan Petrovich, né dans la colonie de Podnovye près de Nijni Novgorod en 1735, était une personne incroyablement talentueuse. Mécanique, ingénierie, horlogerie, construction navale, tout se disputait entre les mains habiles d'un autodidacte russe. Il réussit et est proche de l'impératrice, mais en même temps aucun de ses projets, qui peuvent faciliter la vie des gens ordinaires et contribuer au progrès, n'est ni correctement financé, ni mis en œuvre par l'État. Alors que les mécanismes de divertissement - automates amusants, horloges de palais, canons automoteurs - ont été financés avec une grande joie.

Navire navigable

À la fin du XVIIIe siècle, la méthode la plus courante pour soulever des cargaisons sur les navires à contre-courant était le travail en burlak - dur, mais relativement peu coûteux. Il y avait aussi des alternatives: par exemple, les bateaux à moteur propulsés par des bœufs. La structure du navire de la machine était la suivante: il avait deux ancres, dont les cordes étaient attachées à un arbre spécial. L'une des ancres d'un bateau ou le long du rivage a été livrée en avant de 800 à 1 000 m et sécurisée. Les bœufs qui travaillaient sur le navire faisaient tourner l'arbre et tordaient la corde de l'ancre, tirant le navire jusqu'à l'ancre à contre-courant. Au même moment, un autre bateau portait la deuxième ancre vers l'avant - c'est ainsi que la continuité du mouvement était assurée.

Kulibin a eu l'idée de se passer de bœufs. Son idée était d'utiliser deux roues à aubes. Le courant, faisant tourner les roues, a transféré de l'énergie à l'arbre - la corde de l'ancre a été enroulée et le navire s'est tiré jusqu'à l'ancre en utilisant l'énergie de l'eau. En cours de travail, Kulibin était constamment distrait par des commandes de jouets pour la progéniture royale, mais il a réussi à obtenir des fonds pour la fabrication et l'installation de son système sur un petit navire. En 1782, chargé de près de 65 tonnes (!) de sable, il se révéla fiable et bien plus rapide qu'un navire propulsé par des bœufs ou des burlats.

En 1804, à Nijni Novgorod, Kulibin construisit une deuxième voie navigable, deux fois plus rapide que la broderie burlak. Néanmoins, le département des communications par eau d'Alexandre Ier a rejeté l'idée et interdit le financement - les voies navigables ne se sont pas propagées. Beaucoup plus tard, des cabestans sont apparus en Europe et aux États-Unis - des navires qui se sont tirés jusqu'à l'ancre en utilisant l'énergie d'une machine à vapeur.

Élévateur à vis

Le système d'ascenseur le plus courant aujourd'hui est une cabine à treuil. Les élévateurs à treuil ont été créés bien avant les brevets d'Otis au milieu du XIXe siècle - des structures similaires étaient en service dans l'Égypte ancienne, elles étaient mises en mouvement par des animaux de trait ou la force des esclaves. Au milieu des années 1790, Catherine II, vieillissante et en surpoids, a commandé Kulibin pour développer un ascenseur pratique pour se déplacer entre les étages du Palais d'Hiver. Elle voulait certainement un télésiège, et un problème technique intéressant est survenu avant Kulibin. Il était impossible d'attacher un treuil à un tel ascenseur, ouvert par le haut, et si vous «preniez» la chaise avec un treuil par le bas, cela causerait des désagréments au passager. Kulibin a résolu la question avec esprit: la base de la chaise était attachée à une vis à axe long et se déplaçait le long de celle-ci comme un écrou. Catherine s'est assise sur son trône mobile, la servante a tordu la poignée, la rotation a été transmise à l'axe et elle a soulevé la chaise jusqu'à la galerie du deuxième étage. L'ascenseur à vis de Kulibin a été achevé en 1793, tandis qu'Elisha Otis n'a construit le deuxième mécanisme de ce type de l'histoire à New York qu'en 1859. Après la mort de Catherine, l'ascenseur a été utilisé par les courtisans pour se divertir, puis il a été muré. Aujourd'hui, des dessins et des vestiges du mécanisme de levage ont été conservés.

Théorie et pratique de la construction de ponts

Des années 1770 au début des années 1800, Kulibin a travaillé à la création d'un pont fixe à travée unique sur la Neva. Il a fait un modèle de travail, sur lequel il a calculé les forces et les contraintes dans diverses parties du pont - malgré le fait que la théorie de la construction des ponts n'existait pas encore à cette époque ! Empiriquement, Kulibin a prédit et formulé un certain nombre de lois de résistance aux matériaux, qui ont été confirmées bien plus tard. Au début, l'inventeur a développé le pont à ses propres frais, mais le comte Potemkine a alloué de l'argent pour le tracé final. La maquette à l'échelle 1:10 atteignait une longueur de 30 m.

Tous les calculs du pont ont été présentés à l'Académie des sciences et vérifiés par le célèbre mathématicien Leonard Euler. Il s'est avéré que les calculs étaient corrects, et les tests du modèle ont montré que le pont avait une énorme marge de sécurité; sa hauteur permettait aux voiliers de passer sans aucune opération particulière. Malgré l'approbation de l'Académie, le gouvernement n'a pas alloué de fonds pour la construction du pont. Kulibin a reçu une médaille et un prix, en 1804, le troisième modèle était complètement pourri et le premier pont permanent sur la Neva (Blagoveshchensky) n'a été construit qu'en 1850.

Dans les années 1810, Kulibin était engagé dans le développement de ponts en fer. Devant nous se trouve le projet d'un pont à trois arches sur la Neva avec une chaussée suspendue (1814). Plus tard, l'inventeur a créé un projet de pont à quatre arches plus complexe.

En 1936, un calcul expérimental du pont Kulibinsky a été effectué à l'aide de méthodes modernes et il s'est avéré que l'autodidacte russe n'a commis aucune erreur, bien qu'à son époque la plupart des lois de résistance des matériaux soient inconnues. La méthode de fabrication d'un modèle et de son test aux fins du calcul de la résistance de la structure du pont s'est ensuite généralisée; divers ingénieurs y sont venus à différents moments de manière indépendante. Kulibin a également été le premier à proposer l'utilisation de treillis en treillis dans la construction du pont - 30 ans avant l'architecte américain Itiel Town qui a breveté ce système.

Sur le pont sur la Neva

Malgré le fait qu'aucune invention sérieuse de Kulibin n'a été vraiment appréciée, il a eu beaucoup plus de chance que de nombreux autres autodidactes russes, qui n'ont pas été autorisés même au seuil de l'Académie des sciences, ou ont été renvoyés chez eux avec 100 roubles. d'un prix et une recommandation de ne plus se mêler de leurs propres affaires.

Le célèbre pont à travée unique sur la Neva - à quoi cela pourrait-il ressembler s'il avait été construit. Kulibin a effectué son calcul sur des modèles, y compris à l'échelle 1:10.

Poussette autonome et autres histoires

Souvent Kulibin, en plus des conceptions qu'il a vraiment inventées, est crédité de beaucoup d'autres, qu'il a vraiment améliorés, mais n'était pas le premier. Par exemple, Kulibin est très souvent crédité de l'invention du scooter à pédales (le prototype du vélomobile), alors qu'un tel système a été créé 40 ans plus tôt par un autre ingénieur autodidacte russe, et Kulibin était le second. Regardons quelques-unes des idées fausses courantes.

La poussette autonome de Kulibin se distinguait par un système d'entraînement complexe et nécessitait des efforts importants de la part du conducteur. C'était le deuxième vélomobile de l'histoire.

Ainsi, en 1791, Kulibin construisit et présenta à l'Académie des sciences un chariot automoteur, un "fauteuil roulant autonome", qui était essentiellement le prédécesseur du vélomobile. Elle était conçue pour un passager et la voiture était conduite par un domestique debout sur les talons et appuyant alternativement sur les pédales. La calèche a servi d'attraction pour la noblesse pendant un certain temps, puis elle s'est perdue dans l'histoire; seuls ses dessins ont survécu. Kulibin n'était pas l'inventeur du vélomobile - 40 ans avant lui, un autre inventeur autodidacte Leonty Shamshurenkov (connu notamment pour le développement du système de levage Tsar Bell, qui n'a jamais été utilisé aux fins prévues), a construit un autodidacte fauteuil roulant de conception similaire à Saint-Pétersbourg. La conception de Shamshurenkov était à deux places, dans des dessins ultérieurs, l'inventeur prévoyait de construire un traîneau automoteur avec un verstomètre (un prototype de compteur de vitesse), mais, hélas, n'a pas reçu de financement adéquat. Comme le scooter de Kulibin, le scooter de Shamshurenkov n'a pas survécu à ce jour.

La célèbre horloge aux œufs, travaillée par Kulibin en 1764-1767 et offerte à Catherine II pour Pâques 1769. En grande partie grâce à ce don, Kulibin a dirigé les ateliers de l'Académie des sciences de Saint-Pétersbourg. Ils sont maintenant conservés à l'Ermitage.

Prothèse de jambe

Au tournant des XVIIIe-XIXe siècles, Kulibin présente à l'Académie médico-chirurgicale de Saint-Pétersbourg plusieurs projets de "jambes mécaniques" - des prothèses des membres inférieurs très parfaites à l'époque, capables de simuler une jambe perdue au-dessus du le genou (!). Le "testeur" de la première version de la prothèse, fabriquée en 1791, était Sergei Vasilyevich Nepeitsyn - à l'époque un lieutenant qui a perdu sa jambe lors de la prise d'Ochakov. Par la suite, Nepeitsyn a atteint le grade de major général et a reçu le surnom de jambe de fer des soldats; il menait une vie bien remplie, et tout le monde ne devinait pas pourquoi le général boitait légèrement. La prothèse du système Kulibin, malgré les critiques favorables des médecins de Saint-Pétersbourg dirigés par le professeur Ivan Fedorovich Bush, a été rejetée par le département militaire, et la production en série de prothèses mécaniques qui imitent la forme de la jambe a commencé plus tard en France.

Projecteur

En 1779, Kulibin, qui aimait les appareils optiques, a présenté son invention au public de Saint-Pétersbourg - un projecteur. Des systèmes de miroirs réfléchissants existaient avant lui (en particulier, ils étaient utilisés sur les phares), mais la conception de Kulibin était beaucoup plus proche d'un projecteur moderne: une seule bougie, se reflétant sur des miroirs réflecteurs placés dans un hémisphère concave, donnait un flux puissant et directionnel de lumière. La "Lanterne merveilleuse" a été accueillie positivement par l'Académie des sciences, saluée dans la presse, approuvée par l'impératrice, mais elle n'est restée qu'un divertissement et n'a pas été utilisée pour illuminer les rues, comme le croyait initialement Kulibin. Le capitaine lui-même a ensuite fabriqué un certain nombre de projecteurs pour des commandes individuelles d'armateurs et a également fabriqué une lanterne compacte pour un chariot sur la base du même système - cela lui a rapporté un certain revenu. Les maîtres ont été déçus par le manque de protection du droit d'auteur - d'autres maîtres ont commencé à fabriquer des "lanternes Kulibin" à grande échelle, ce qui a considérablement dévalué l'invention.

Le projecteur, créé en 1779, est resté un gadget technique. Dans la vie de tous les jours, seules des versions plus petites étaient utilisées comme lanternes sur les voitures.

Qu'est-ce que Kulibin a fait d'autre ?

- Il a établi le travail des ateliers de l'Académie des sciences de Saint-Pétersbourg, où il était engagé dans la fabrication de microscopes, baromètres, thermomètres, télescopes, balances, télescopes et de nombreux autres instruments de laboratoire. - Réparation du planétarium de l'Académie des sciences de Saint-Pétersbourg. - Il a imaginé un système original de mise à l'eau des navires. - Créé le premier télégraphe optique en Russie (1794), envoyé à la Kunst-caméra comme une curiosité. - Développement du premier projet en Russie d'un pont en fer (à travers la Volga). - Construit un semoir assurant un semis uniforme (non construit). - Organisation de feux d'artifice, création de jouets mécaniques et d'automates pour le divertissement de la noblesse. - Réparé et assemblé indépendamment de nombreuses horloges de différentes configurations - mur, sol, tour.

Machine à mouvement perpétuel

On a beaucoup écrit sur les inventions d'Ivan Kulibin lui-même. Mais les biographes ont toujours essayé d'ignorer son travail sur une machine à mouvement perpétuel, qui, semblait-il, ne peint pas un brillant mécanicien.

L'idée de commencer à inventer un moteur miracle est née à Kulibin au début des années 70 du XVIIIe siècle, lorsqu'il était mécanicien à l'Académie des sciences de Saint-Pétersbourg. Les expériences sur une machine à mouvement perpétuel lui ont enlevé non seulement du temps et des efforts, mais aussi des fonds personnels considérables, l'obligeant à s'endetter.

À cette époque, la loi de la conservation de l'énergie n'était pas encore établie avec précision. Kulibin n'avait pas une solide formation, et il était difficile pour lui, un autodidacte mécanicien, de comprendre cette question difficile. Les gens autour de lui ne pouvaient pas aider non plus. Certains ne savaient pas comment expliquer clairement son délire. D'autres eux-mêmes n'étaient pas convaincus que l'énergie ne vient pas de rien et ne disparaît nulle part. Enfin, d'autres croyaient eux-mêmes qu'une machine à mouvement perpétuel était possible et ont encouragé Kulibin à poursuivre ses recherches.

Ce dernier comprenait, par exemple, le célèbre écrivain et journaliste Pavel Svinin. Dans son livre sur Kulibin, publié en 1819, un an après la mort d'Ivan Petrovich, il écrivait, se référant à la machine à mouvement perpétuel Kulibin: « C'est dommage qu'il n'ait pas réussi à terminer cette importante invention. Peut-être eût-il été plus heureux que ses prédécesseurs, qui s'arrêtaient à cette pierre d'achoppement; peut-être aurait-il prouvé que le mouvement perpétuel n'est pas une chimère de la mécanique…"

Étonnamment, même le grand Leonard Euler a soutenu les travaux de Kulibin sur l'invention d'une machine à mouvement perpétuel. « Il est curieux de noter, écrit Svinin, que Kulibin a été encouragé à cette découverte par le célèbre mathématicien Euler, qui, lorsqu'on lui a demandé ce qu'il pensait du mouvement perpétuel, a répondu qu'il le considérait comme existant dans la nature et pensait qu'il se trouver d'une manière heureuse. comme des révélations considérées auparavant comme impossibles. Et Kulibin s'est toujours tourné vers l'autorité d'Euler lorsqu'il a dû défendre l'idée d'une machine à mouvement perpétuel contre les critiques.

L'Académie Izvestia a publié un article intitulé "Conseil à ceux qui rêvent d'inventer le mouvement perpétuel ou sans fin". Il disait: « Il est tout à fait impossible d'inventer le mouvement continu… Ces études inutiles sont extrêmement nuisibles car surtout (surtout) parce qu'elles ont ruiné de nombreuses familles et de nombreux mécaniciens habiles qui pourraient rendre de grands services à la société avec leur savoir, perdu, parvenir à la solution de ce problème, tous leurs biens, leur temps et leur travail.

Personne ne sait si Kulibin a lu cet article. On sait seulement que malgré l'avis de l'Académie des sciences, il a continué à travailler sur une machine à mouvement perpétuel avec son entêtement caractéristique avec la certitude que même ce problème serait tôt ou tard résolu.

Kulibin a développé un certain nombre de modèles de sa voiture. Il s'est inspiré d'une idée ancienne, connue depuis l'époque de Léonard de Vinci, à savoir: une roue avec des poids se déplaçant à l'intérieur. Ces derniers étaient censés occuper une position qui perturbait tout le temps l'équilibre, et provoquerait une rotation apparemment non-stop de la roue.

A l'étranger, ils ont également travaillé à la création d'une machine à mouvement perpétuel. Kulibin suivait de près ces travaux selon les messages qui lui parvenaient. Et une fois, en 1796, selon l'ordre de Catherine II, il a même eu l'occasion d'examiner et d'évaluer l'un de ces projets étrangers. C'était la machine à mouvement perpétuel du mécanicien allemand Johann Friedrich Heinle.

Ivan Petrovich a non seulement "avec le plus grand soin et la plus grande diligence" étudié le dessin et la description du mobile perpétuel étranger, mais a également réalisé son modèle. Il se composait de deux tubes croisés à soufflets remplis de liquide. Avec la rotation d'une telle croix, le liquide s'écoulerait à travers les tubes d'un soufflet à l'autre. L'équilibre, selon l'inventeur, aurait dû être perdu, et tout le système aurait dû être en mouvement perpétuel.

Le modèle de moteur Heinle, bien sûr, s'est avéré inopérant. Menant des expériences avec elle, Kulibin, comme il l'écrit, « n'a pas trouvé ce qu'il voulait dans ce succès ». Mais cela n'ébranla nullement sa foi dans le principe même du mouvement perpétuel.

À l'automne 1801, Ivan Petrovitch revint de Saint-Pétersbourg dans son pays natal, à Nijni Novgorod. Même ici, il n'a pas abandonné sa recherche infructueuse du mouvement perpétuel. Beaucoup de temps passa, l'année 1817 arriva. Et puis un jour dans le journal de la capitale "Russian Invalid" du 22 septembre, Kulibin a lu un article qui lui a semblé le tonnerre. La note rapportait qu'un certain mécanicien nommé Petere de Mayence "a finalement inventé le soi-disant mobile perpétuel, qui a été en vain pendant de nombreux siècles".

De plus, le moteur lui-même a été décrit, qui avait la forme d'une roue d'un diamètre de 8 pieds et d'une épaisseur de 2 pieds: « Il se déplace par sa propre force et sans aucune aide de ressorts, de mercure, de feu, de force électrique ou galvanique.. Sa vitesse dépasse la vraisemblance. Si vous l'attachez à un chariot routier ou à un fauteuil roulant, vous pouvez parcourir 100 milles français en 12 heures, escaladant les montagnes les plus escarpées. »

Cette nouvelle (bien sûr, fausse) a rendu le vieil inventeur une excitation incroyable. Il lui semblait que Peter s'était approprié ses idées, avait volé son idée originale bien-aimée, à laquelle lui, Kulibin, avait consacré de nombreuses décennies de travail acharné. Avec une hâte fébrile, il a commencé à faire appel à tous ceux qui avaient du pouvoir et de l'influence, y compris le tsar Alexandre Ier.

Puis la prudence a été mise de côté, le secret a été oublié. Maintenant, Kulibin écrivait franchement qu'il travaillait depuis longtemps à la création d'une "machine à mouvement perpétuel", qu'il n'était pas loin de résoudre ce problème, mais qu'il avait besoin de fonds pour continuer les expériences finales. Dans les « notes de pétition », il rappelait ses mérites antérieurs et exprimait le souhait de reprendre du service dans la capitale afin de construire un pont de fer sur la Neva, et surtout, de poursuivre la création d'une machine à mouvement perpétuel.

La demande de Kulibin pour l'autorisation de retourner à Saint-Pétersbourg a été délicatement rejetée. La construction du pont de fer était considérée comme trop coûteuse. Ils gardèrent le silence sur la machine à mouvement perpétuel.

Jusqu'aux derniers jours d'Ivan Petrovitch, son cher rêve d'une « machine à mouvement perpétuel », un rêve de tyran, comme l'appelait l'un des biographes de Kulibin, ne l'a pas quitté. Les maladies le submergeaient de plus en plus. J'étais tourmenté par l'essoufflement et "d'autres malsains". Il sortait rarement dehors maintenant. Mais même au lit, dans des oreillers, il a demandé à mettre à côté de lui les dessins de la "machine à mouvement perpétuel". Même la nuit, dans l'insomnie, l'inventeur revenait sans cesse à cette machine fatale, faisait quelques corrections dans d'anciens dessins, en dessinait de nouveaux.

Ivan Petrovich Kulibin est décédé le 30 juillet (style ancien), 1818 à l'âge de 83 ans, est mort tranquillement, comme s'il dormait. Sa famille est restée dans une extrême pauvreté. Pour enterrer son mari, la veuve a dû vendre une horloge murale, et son vieil ami Alexei Piaterikov a ajouté une petite quantité. Cet argent a servi à enterrer le grand inventeur.