О необходимости развития средств передвижения говорили многие писатели, ученые и философы.
Ф. Бэкон (1561-1626) – английский философ и ученый, писал: "Три вещи делают нацию великой и благоденствующей: плодоносная почва, деятельная промышленность и легкость передвижения людей и товаров". Английский историк и общественный деятель
Т. Маколей (1800-1859) считал, что только те изобретения, помогающие преодолевать расстояния, приносят пользу человечеству, за исключением азбуки и книгопечатания.
Началом истории развития автомобиля можно посчитать изобретение колеса, которое справедливо является одним из величайших технологических открытий человечества. Без колес невозможно представить дальнейшее развитие средств передвижения. Ведь оно тем и интересно, что в отличие от гусеничного и шагового механизмов, крыльев, реактивного двигателя, колесо не имеет аналогов в живой природе. Точно сказать, где и когда оно было изобретено невозможно. Доподлинно известно, что возраст первых колес около четырех тысяч лет.
Человечество постоянно стремилось уменьшить время, затраченное на перемещение. Почтальоны в Средние века использовали ходули. Активно шел процесс по приручению быстроногих животных, чаще всего использовалась лощадь. До недавнего времени существовали конные войска, которые были гораздо эффективнее пеших отрядов. В нынешнее время существуют конные полицейские отряды.
Раньше человек сам был источником силы необходимой для перемещения тяжестей. Потом люди стали прибегать к помощи домашних животных, которых впрягали в сани или в повозку. Такой способ перемещения применяется и поныне.
Самым старым средством передвижения являются сани. Даже сейчас есть места на земле, где это самое обычное транспортное средство. В России, с целью передвижения, как по зимнему, так и по летнему бездорожью применялись повозки похожие на сани – волокуши. Санями пользовались не только на севере, но даже в тех местах, в которых ни разу не выпадал снег. Интересно заметить, что в начале XX века в ходе развития автомобилестроения были изобретены автомобильные сани (аэросани).
Изображения первых повозок сродни первым появившимся колесам. Давность археологических находок составляет порядка четырех тысяч лет. Особенно хорошо сохранились две, обитые бронзовыми пластинами, повозки, найденные в древней гробнице.
Что представляли собой первые колесные повозки? Изначально – это были арбы, запряженные волами и имеющие всего одну ось. Позднее появились различные колесницы: одно-, двух- и многоместные, с открытым верхом и закрытым, двухколесные и четырехколесные, с простой отделкой и побогаче. Для повозок того времени характерна прочность конструкции, ведь хороших дорог почти не было (каменные дороги строились исключительно в Риме и на завоеванных им территориях), а до изобретения рессор, амортизаторов и пневматических шин было еще очень далеко. Некрепкие повозки быстро разваливались от тряски на дорогах.
Повозки получили широкое распространение в качестве орудий. Вот тяжелые, покрытые броней колесницы использовали в качестве ударного вооружения для наступлений. Проблема недостаточной мощности разрешалась просто – запрягалось большее количество лошадей. Как показала практика, оптимальный вариант – упряжка из четырех коней, или, как она по-другому называется – квадрига. В революционной России во время гражданской войны, (1918-1920 гг.) активно пользовались, тачанками – передвижные платформы для станкового пулемета, эти орудия деморализовали вражеские войска, "сеяли" страх и панику.
В древние времена повозки не отличались удобством и поэтому большинство людей предпочитали путешествовать верхом на лошади, а иногда даже и в ручных переносных кабинках – портшезах и паланкинах.
Удивительная история запечатлена в одной из старинных книг. Во время поездки на Констанцский собор (1414-1418 гг), произошло дорожное происшествие с Папой Римским.
На изображении отчетливо видно, что повозка имела типичную для того времени конструкцию, а также не была оснащена рессорами. Лишь в конце XV века появились первые прототипы каретных рессор – прочные кожаные ремни, на которые подвешивался кузов кареты. Такую карету получил в подарок король Франции Карл VII в 1457 году от короля Венгрии Владислава V-го. Княжеские и королевские кареты отличались особой роскошью отделки.
Первые наемные кареты появились в XVII веке. Около 200 наемных карет насчитывалось в 1652 году в Лондоне. Уже к 1718 году их количество возросло до 800. Во Франции такие кареты назывались фиакрами.
В XVII году появляются и многоместные транспорты общего пользования – дилижансы. За сутки они покрывали расстояние 40-50 км, а в XVIII веке – 100-150 км.
В 1662 году на улицах Парижа появляются "омнибусы" – воплощение идеи великого ученого Блеза Паскаля об организации целой транспортной городской сети. Омнибусы (лат. "повозка для всех") – большие повозки, перевозившие за небольшую плату всех желающих. У каждого пассажира было свое посадочное место, причем омнибусы останавливались в любом месте по просьбе пассажира.
Конструкция омнибуса претерпела большие изменения в XIX веке. Конный омнибус был поставлен на рельсы, благодаря чему удалось повысить его вместительность и скорость передвижения. В России данный вид транспорта получил название "конка", впервые они появлюсь в Санкт-Петербурге в 1856 году.
Типичная картина для того времени - омнибус, переполненный пассажирами, медленно едет по дороге, привлекая внимание ротозеев.
Развитие технической мысли, а также человеческая изобретательность была направлена на поиски новых источников силы, позволявших снизить зависимость человека от живой природы.
Появление механических средств передвижения стало переходным этапом на пути к автомобилю.
Средства передвижения, использующие мускульную силу животных и человека.
Карета
Статья опубликована 21.06.2014 16:28 Последняя правка произведена 21.06.2014 16:44Карета - (от лат. carrus - повозка) - закрытая пассажирская повозка с рессорами. Первоначально кузов подвешивался на ремнях, потом для подрессоривания стали использовать пружины (с начала XVIII века), а с начала XIX века стали использовать рессоры. Чаще всего ими пользовались для личного пользования,хотя с позднего средневековья в Европе начали использоваться в том числе и в качестве общественного транспорта. Пример - дилижанс, омнибус и шарабан. Самым распространненым видом дилижанса можно считать почтовую карету .
История...
Хотя кареты и были изобретены раньше, чем велосипеды они больше походят на ранние версии автомобилей. Первые повозки на конной тяге были найдены в кельтских захоронениях. Их кузов подвешивался на ремнях. В доисторической Европе также использовались четырехколесные экипажи с классической конструкцией в виде колеса и рессорной подвеской.
Колесница. Наиболее ранним образцом кареты является колесница. Ее изобрели в Мессопотамии в 3 ем тысячелетии до н.э. прото-индоевропейцы. В колеснице умещалось до двух человек, в нее запрягали не более одной пары лошадей. Поскольку колесница являлась достаточно легким, быстрым и маневренным средством передвижения, то она хорошо зарекомендовала себя в боях. Воинов на колесницах легко можно было переправить из одного места сражения в другое.
Превью - увеличение по клику.
На картинках изображены: один из наиболее популярных французкских экипажей, римская колесница и прочие вариации карет и дилижансов.
Римская колесница. В I веке до н.э. римляне использовали подрессоренные колесницы для путешествий. Государство династии Чжоу были известны тем, что в "Эпоху сражающихся царств" использовало кареты для транспортных нужд, однако с упадком цивилизации, все секреты о изготовлении данного транспортного средства были полностью утеряны. Скорее всего, римляне использовали цепи или кожаные ремни в качестве некого подобия рессоры на что указывают раскопки древнеримской эпохи.
Средневековая карета представляла собой четырехколесный крытый экипаж над сиденьем кучера полукруглым навесным козырьком. Для карет того времени характерна традиционная технология закрепления передней оси. В летописях 14го века и 15го века подобного типа кареты становятся популярными, встречаются изображения и задокументированные упоминания о рессоре на цепях. Карета имела 4 колеса, в нее запрягали одну или две пары лошадей. Обычно, в качестве материалов для изготовления использовали железо и дерево, а кареты, которыми пользовались горожане, были обиты кожей.
Механические средства передвижения
В понимании современного человека слово "автомобиль" означает транспорт, который оснащен автономным двигателем (это может быть и двигатель внутреннего сгорания, электрический и даже паровой котел). Пару веков назад автомобилем называли все «самодвижущиеся повозки».
Люди пользовались механическими средствами передвижения еще задолго до изобретения автомобиля. В качестве движущей силы пытались использовать и мускулы человека, и даровые ресурсы. Вот, например, в древнем Китае были сухопутные повозки с парусами , которые приводились в движение силой ветра. В Европу такое новшество пришло только в 1600х годах, благодаря конструктору Симону Стевину.
Нюрнбергским Часовщиком И.Хаучем была построена , источником движения которой была большая часовая пружина. Одного завода такой пружины хватало на 45 минут езды. Эта повозка действительно передвигалась, однако находились скептики, которые утверждали, что внутри нее спрятаны два человека, приводящие ее в движение. Но, несмотря на это, она все-таки была куплена королем Швеции Карлом, который пользовался ею для поездок по королевскому парку.
Согласно книге, изданной в Париже в 1793 году, автором которой был Озанам, уже в течение нескольких лет по Парижским улицам ездила коляска, приводимая в движение лакеем, который нажимал на подножки, расположенные под кузовом.
В России (XVIII века) были изобретены две конструкции механических экипажей: самобеглая коляска Л.Л.Шамшуренкова (1752 г.) и самокатка И.П. Кулибина (1791 г.). Подробного описания самобеглой коляски не сохранилось, но известно, что ее испытания успешно состоялись 2 ноября 1752 году. По изобретению И.П. Кулибина сохранилась куда больше информации: она представляла собой трехколесную педальную коляску с маховиком и трехскоростной коробкой смены передач. Холостой ход педалей осуществлялся за счет установленного между педалями и маховиком храпового механизма. Ведущими колесами считались два задних, а управляемым – переднее. Вес коляски (вместе со слугой и пассажирами) составлял 500 кг, а развиваемая ей скорость – до 10 км/ч.
Позднее, русский изобретатель Е.И. Артамонов (крепостной слесарь Нижнетагильского завода) в 1801 году построил первый двухколесный металлический велосипед. Более подробно про изобретение велосипеда можно прочитать здесь.
Следующим этапом в развитии автомобилестроения стало появление паровых машин.
Самобеглая коляска Кулибина и Л. Шамшуренкова(1752г, 1791г)
Человечество уже давно мечтало создать подобие самоходных колясок, которые способны передвигаться без тягловых животных. Это отчетливо видно в различных былинах, сказаниях и сказках. На улице май 1752 год. В Петербурге царило праздничное настроение, воздух пронизан тонкими ароматами весны, прячущееся солнце посылало последние лучи. Летний сад был заполнен людьми. По мостовым разъезжали нарядные коляски, и вдруг среди всех экипажей появляется один странный. Он шел без лошадей, тихо и без шума, обгоняя другие кареты. Народ был сильно удивлен. Только потом стало известно, что сие диковинное изобретение это -«», построенная русским крепостным крестьянином Нижегородской губернии Леонтием Шамшуренковым.
Так же, уже через год, Шамшуренков написал о том, что может сделать самоходные сани и счетчик до тысячь верст с колокольчиком, звенящим через каждый пройденный километр. Таким образом еще за 150 лет до появления первого автомобиля с двигателем внутреннего сгорания, в крепостной Руси появился прототип современного спидометра и автомобиля.
И. П. Кулибин составил проект в 1784 г., а в 1791 г. построил свою «самокатку». В ней впервые для обеспечения равномерности хода были применены подшипники качения и маховик. Используя энергию вращающегося маховика, храповый механизм, в приводе от педалей, позволял коляске двигаться свободным ходом. Самый интересный элемент кулибинской "самоходки" был механизм для смены передач, являющийся неотъемлемой частью трансмиссии всех автомобилей с двигателями внутреннего сгорания.
История велосипеда
Предыстория.
Думаете раз сайт об автомобилях, то велосипедам здесь не место. Совсем не так. До создания и разработки автомобиля, необходимо было изобрести что-то более простое и доступное. Этим изобретением как раз и стал велосипед.
До 1817 года сведений подтверждающих создания велосипеда, не было. Рисунок Леонардо да Винчи и его ученика Джакомо Капротти на котором изображен духколёсный велосипед с цепной передачей и рулем, по мнению многих, является подделкой. Самокат 1791 года, приписываемый графу Сивраку - подделка и фальсификация 1891 года, искусно выдуманная журналистом Луи Бодри. На самом деле никакого графа не было, прототипом ему послужил Джин Хенри Сиврак, который получил в 1817 году разрешение на импорт четырехколесных транспортных средств.
Несмотря на то, что велосипед кажется нам как нечто совершенно простое и гениальное, в действительности он был изобретен минимум в три приема.
Первые конструкционные решения.
История велосипеда начинается в 1817 году, когда Барон Карл фон Дрез, немецкий профессор, создал первый двухколесный самокат. Сие изобретение было названо "машина для ходьбы". У него уже был руль, но, тем не менее, педали еще отсутствовали; рама же была деревянной. Отсюда и пришло название дрезина. Позднее машина Дреза завоевала популярность в Великобритании, где ее прозвали "денди-хорз".
Только в 1839-40 кузнец Кирппатрик Макмиллан из деревушки на юге Шотландии, добавив педали и седло, усовершенствовал изобретения Дреза. Его изобретение уже в большей степени было похоже на велосипед.
В 1845 году Р.У. Томпсон, ученый из Франции, запатентовал надувную шину, но поскольку она была технологически несовершенной, то дальнейшего распространения не получила.
В 1862-63 годах Пьер Лалман, мастер по изготовлению колясок для детей, оснастил "денди-хорз" педалями - на переднем колесе. Затем он перебрался в Париж и создал первый похожий на современные прототипы велосипед. В 1864 году начался массовый выпуск "денди-хорзов" с педалями, причем рама уже была металлическая благодаря Пьеру Мишо и братьям Оливье. Доходят слухи, что и само название "велосипед" было придумано Мишо. В 1866, уже в Америке, Пьер Лалман запатентовал свое изобретение, следовательно, его и можно называть изобретателем велосипеда. Но все же это был еще не тот велосипед, который мы привыкли видеть в нынешнее время.
В 1867 году Каупер изобрел модель колеса со спицами, а 78 году Лоусон ввел цепную передачу.
Rover - "Скиталец", именно так назывался первый велосипед, похожий на те которые иcпользуются в наши дни. Он был создан в 1884 Джоном Кемпом Старли, а уже через год активно выпускался. В дальнейшем фирма Rover стала огромным автомобильным концерном, но к сожалению 15 апреля 2005 года, она обанкротилась и была ликвидирована.
"Золотой век" велосипедов.
В 1888 году, Джоном Бойдом Данлопом были изобретены надувные шины из каучука, они были куда более совершеннее, нежели запатентованные в 1845 году. 1890-е годы стали золотым веком велосипедов, теперь благодаря надувным покрышкам прозвище "костотрясы", которое было присуще всем велосипедам благополучно забылось. Теперь езда была мягкой и даже приятной.
В 1898 году были изобретены педальные и ручные тормоза, а также механизм свободного хода, позволяющий не крутить педали, когда велосипед катится сам.
Ближе к современности.
История велосипеда выходит на новый уровень. В 1878 году появляется первый складной велосипед. В 90х годах изобретена рама из алюминия, а в 1895 году лигерад - велосипед на котором можно ездить лежа. Причем только в 1914 году фирмой "Пежо" началось массовое производство лигерадов.
Начало 20 века характеризуется первыми механизмами переключения скоростей. Для переключения скорости необходимо было снять, а затем перевернуть заднее колесо. Планетарный механизм переключения изобретен в 1903 году. А переключатель скоростей, известный нам в том виде, который используется сейчас, появился лишь в 1950 году, благодаря известному итальянскому велогонщику Туллио Кампаньоло.
Велосипеды продолжали совершенствоваться на протяжении всего 20 века. В 1974 году - производство велосипедов из титана, через год уже из углепластика, а в 1983 году был изобретен первый велокомпьютер. В начале 90х годов получило свое распространение систама индексного переключения скоростей.
На этом, ни в коем случае, история велосипеда не заканчивается, просто я считаю нужным закончить рассказ, поскольку и так уже слишком далеко ушел от тематики сайта.
САМОКАТКА
1791 году Кулибин изобрел самокатку. Она не дошла до нас - не захотел этого сам автор. И это, как увидим, имеет свое объяснение.
Самокатка не велосипед, это экипаж, но для индивидуального пользования. В движение она приводится мускульной силой человека. Идея создания такого экипажа зародилась очень давно. Историки техники первообразом самокатки считают бесхитростную каталку римских детей. Это горизонтальная узенькая дощечка на двух маленьких колесиках. К ней приделана вертикальная палка, которая служит и опорой руке и рулем. На таких тележках ездили римские дети, одной ногой на доске и отталкиваясь от земли другой. К счастью для детей, тележки эти две тысячи лет не претерпели никаких изменений, и сейчас на них с грохотом носятся ребятишки по тротуарам. Тут-то принцип использования мускульной силы для самодвижения применен был впервые. Потом уже додумались до самокаток; после них и до велосипеда. Изобретение всякого рода экипажей, приводимых в движение мускульной силой самих людей, чрезвычайно характерно для периода, предшествующего внедрению на транспорте механического двигателя. Большинство таких самодвижущихся повозок оказалось практически непригодным из-за несоответствия между весом экипажа и относительной слабостью мускульной силы людей, но два средства передвижения, использующих эту силу, - велосипед и дрезина - вошли в практику.
«Кулибинский фонарь» с зеркальным отражателем.
Трехколесная самокатка Кулибина. Реконструкция Ростовцева.
Г. Р. Державин. С портрета работы Тончи.
Самокатки или тележки, движущей силой которых были мускулы человека, придумывались еще в эпоху Возрождения. И даже, пожалуй, раньше. Рожер Бэкон в 1257 году высказывал мнение о возможности устройства такой тележки. В XVI веке известны были механические повозки, служившие военным целям. Это, если хотите, предки современных бронемашин и танков. До нашего времени сохранились даже имена знаменитых мастеров по изготовлению таких повозок. В Англии еще в XVII веке запатентованы «автоматические экипажи», хотя конструкция их нам неизвестна. Исаак Ньютон в молодости изобрел какую-то самокатку, но она могла двигаться только дома и притом на очень гладком полу. В те времена некоторые «изобретатели» производили целые сенсации своими выдумками. Так, один немец продал шведскому принцу удивительную повозку, которая двигалась сама без применения какой бы то ни было силы, якобы за счет скрытого внутри повозки механизма. Но «механизмом» оказались запрятанные в коляску люди.
Почти во всех больших европейских странах с XV–XVI веков были свои изобретатели самокаток. В России Кулибин изобрел ее тоже не первым. Но о своем предшественнике он ничего не знал. Мало знаем о нем и мы.
Этим предшественником Кулибина был крестьянин Нижегородской губернии Шамшуренков, который еще в 1752 году построил самодвижущуюся повозку, названную им «самобеглой коляской». История покрыла мраком неизвестности судьбу этого удивительного изобретателя из народа, и никто не знает, куда девался и сам изобретатель и его «самобеглая коляска».
Приступая к своему изобретению, Кулибин думал, что осуществляет оригинальную и свежую идею.
Надо помнить, что Кулибин был и конструктором-изобретателем, и строителем и, следовательно, заносил на бумагу только то, что не надеялся удержать в памяти. Поэтому чтение его чертежей, относящихся к самокатке, очень затруднено. При этом текст, написанный карандашом, или стерся, или стал неразборчивым. На чертежах делались и посторонние записи.
Установлено, что Кулибин проектировал одновременно и четырехколесную и трехколесную самокатку. Современники упоминают только о трехколесной. Принцип устройства механизма сводился, видимо, к тому, что задние колеса вращались при помощи храповика, помещенного на оси. Такое устройство было вообще характерно для конструкций того времени. В «Некрологии», составленной сыном Кулибина, сказано: «Слуга становился на запятки в приделанные туфли, подымал и опускал ноги попеременно, без всякого почти усилия и одноколка катилась довольно быстро». Описывает движение самокатки и Свиньин. Чертежи не дают специалистам возможности вполне разгадать устройство этих «туфель» (педалей) и выяснить их роль. В общем предполагается, что две тяги, которые были соединены с педалями, вращали вертикальную ось с большим маховым колесом на ней. При нажиме ног на «туфлю» собачки зацеплялись за зубья, поворачивали среднюю шестерню и давали ход маховому колесу. Инерция обеспечивала равномерность хода. Торможение достигалось растяжением пружин, стремящихся сжиматься. При большой скорости торможение было невозможно, грозило поломкой зубцов барабана. Для остановки требовался более медленный ход. Свиньин имеет в виду торможение, когда говорит о том, что «механизм самокатки сей был так остроумно устроен, что в гору она катилась скоро, а под гору тихо». Устройство тормозов представляет для специалистов большой интерес по новизне идей и своеобразию ее выполнения. И тут сказался типичный для той поры в основу торможения положенный принцип натяжения часовых пружин.
Как мы уже отмечали, для механиков XVIII века весьма характерно устройство приборов, основанных на действии часовых пружин. И Кулибиным в основе торможения был положен этот типичный для той поры принцип. Рулевое управление плохо представлено чертежами, и о нем приходится только догадываться. Уменьшение трения достигалось применением системы, аналогичной современным цилиндрическим подшипникам. Таково же устройство подшипников было у кулибинского подъемника, изобретенного для перенесения царицы в верхние этажи дворца.
На оборотной стороне одного чертежа, относящегося к самокатке, имеется надпись Кулибина, указывающая на способ крепления колес к оси: «У колес ступицы толстые и тонкие, концы отрезать гладко, надеть на палку и сыскать, повертев, настоящий центр, потом очертить во всех местах. У ступиц верно по чертам прорезать для круглого и квадратного конца оси дыры, сделать на круглом конце оси круглые, а на квадратном квадратные из толстой меди трубки, а к широкому концу трубки напаять для прикладки к ступице круга».
Длина самокатки предполагалась около 3 метров, скорость передвижения - около 30 километров в час. Для самокатки такая скорость была бы поистине огромна, так что наши ученые даже высказывают серьезные сомнения в правильности кулибинской формулы. Советский специалист А. И. Ростовцев совместно с художником сделали аксонометрическую реконструкцию самокатки. Судя по рисунку, это очень красивое и затейливое изобретение. Некоторые детали его очень любопытны и оригинальны. В самом деле, ни в одном из дошедших до нас от XVIII века описании самокаток нет и намеков на такие детали, как маховое колесо, облегчавшее работу стоящего на запятках человека и устранявшее неравномерность хода, как коробка скоростей, позволяющая по желанию менять скорость хода и служащая в то же время частью тормоза; как дисковые подшипники. Интересно отметить, что по типу наиболее близкой кулибинской повозке была «самобеглая коляска» Шамшуренкова.
В Европе, где в свое время было изобретено множество всяких самокаток, только одна, принадлежащая Ришару (1693 г.), сходна была с кулибинской. Самокатка Ришара тоже приводилась в движение лакеем, стоящим на запятках повозки и нажимавшим на педали. Педали соединялись при помощи рычагов с двумя храповыми колесами. Колеса были насажены на заднюю ось, ведущую экипаж. Таким образом, педали, рычаги, храповые колеса были у этих изобретателей, не знавших друг друга, однородными.
Следует отметить, что по сравнению с европейскими колясками подобного типа кулибинская отличалась усовершенствованием, о котором говорено было выше.
Кулибин в этом своем выполнении социального заказа волей-неволей становится в ряд со всеми прочими изобретателями, старавшимися угодить вкусам правящего класса. Он не мог выйти из шкуры «придворного механика» и преодолеть предрассудки своего века. Но и то примечательно, что он уничтожил свое изобретение. Остались только десять чертежей, относящихся к 1784–1786 годам. Чувствовал ли он в этом своем изобретении укор себе, видел ли в нем факт своего унижения или объект несерьезных забав и предмет, съедающий его время, - трудно сказать. Показательно, что даже чертежи он не сохранил полностью для своих потомков. А про потомков он думал, и очень серьезно.
Заслуживает внимания очень любопытный в социальном аспекте факт, что тотчас же после Французской революции появился демократический вид самокаток, так называемые «бегунки». Они приводились в движение не слугою на запятках, а самим ездоком, отталкивающимся ногами от земли. Бегунки эти считаются предшественниками современного велосипеда.
Для русской культуры Иван Петрович Кулибин - фигура легендарная и символичная одновременно. Не зря сама его фамилия стала нарицательной, и нередко можно услышать, как один человек называет другого Кулибиным за выдающиеся способности в области механики, имея весьма смутное представление о носителе прославленной фамилии.Иван Петрович Кулибин родился в 1735 году в Нижнем Новгороде. Отец его, мелкий торговец мукой, планировал воспитать себе преемника, который смог бы управлять лавкой, когда он состарится. Однако уже в ранней юности Иван Кулибин проявляет недюжинный интерес к учению, в том числе к самообразованию. В 23 года он открывает часовую мастерскую, где создает прославившие его часы в форме утиного яйца, которые позже подарит пожаловавшей в Нижний Новгород императрице Екатерине II. Часы открывают талантливому механику дорогу в Петербург, он становится заведующим механической мастерской при Академии наук. Но вот какой парадокс! Кулибин сделал огромное количество изобретений, каждое из которых, будучи воплощенным в реальность, принесло бы людям немалую пользу. Среди его задумок, тщательно и детально разработанных, были такие как проект арочного моста, отличной конструкции протезы, оптический телеграф, "водоходное судно", которое могло двигаться против течения, и многое другое. Однако правительство почему-то все время отказывалось от реализации кулибинских проектов, предпочитая держать чертежи в архивах, а впоследствии приобретать за большие деньги иностранные аналоги. В 1818 году изобретатель умирает, и тут выясняется, что у его семьи нет денег даже на похороны.
Идея построить механизм, который не будет приводиться в движение внешней силой, будь то тягловое животное или дующий в паруса ветер, давно занимала умы человечества. И в России Кулибин, на самом деле, не был первопроходцем. За четыре десятка лет до него так называемую "самобеглую коляску" построил крестьянин Нижегородской губернии Леонтий Шамшуренков. Сейчас трудно сказать, что она собой представляла, поскольку о коляске Шамшуренкова сохранились лишь упоминания - никаких чертежей, рисунков, технических описаний найдено не было. Кулибинскому изобретению повезло больше - все-таки Иван Петрович был государственным служащим, состоявшим на службе в Петербургской академии наук. Поэтому его бумаги попали в архив и благополучно дожили до наших дней.
Итак, в 1791 году изобретатель продемонстрировал публике свое новое детище - трехколесную самокатку, - несколько раз проехавшись на ней по улицам Петербурга. Работу над этим механизмом Кулибин начал еще в 1784 году, но на создание действительно функционирующей модели потребовалось целых семь лет проб и ошибок. Кроме полноразмерной самокатки, изобретатель к тому же построил для будущих императоров Павла и Александра несколько игрушечных моделей, которыми те забавлялись, будучи детьми.
Изначально механик планировал создать экипаж с четырьмя колесами, отталкиваясь от более привычной схемы телеги, но быстро понял, что конструкцию необходимо облегчить, поэтому колес осталось три. Задние колеса были побольше, переднее, ведущее, поменьше. Собственно, вся самокатка состояла из рамы с тремя колесами, переднего сиденья, рассчитанного на двух пассажиров, и расположенного сзади места, где стоял человек, обеспечивавший движение экипажа. Этот человек вставлял ноги в специальные "туфли", которые при помощи сложной системы рычагов и тяг действовали на храповой механизм, закрепленный на вертикальной оси маховика. Маховик, в свою очередь, выравнивал толчки от храпового механизма и обеспечивал непрерывное движение колес.
На первый взгляд, изобретение Кулибина имеет намного больше общего с велосипедом, чем с автомобилем, почему его нередко относят к разряду веломобилей. Действительно, если рассматривать самокатку исключительно с точки зрения того, что ее приводил в движение человек, нажимавший на особые педали, то это мнение будет совершенно справедливым. Но именно в экипаже Кулибина были довольно тщательно разработаны и использованы те узлы, без которых невозможно себе представить современный автомобиль: переключение передач, рулевой привод (кстати, практически ничем не отличающийся от тех, что используются в автомобилях), подшипники скольжения, тормозное устройство.
Важно осознать тот простой факт, что в XVIII веке обмен информацией между учеными и инженерами разных стран был практически нулевым. Нередко случалось так, что одно и тоже изобреталось по несколько раз, и вопрос приоритета в открытии разрешить было невозможно. Да что там XVIII век! Достаточно вспомнить известный спор о том, кто же все-таки первым изобрел радио - Попов или Маркони. А ведь это происходило уже в начале ХХ века. Так вот, нужно понять, что Кулибину приходилось действовать в обстановке, как сейчас говорится, информационного вакуума. Он в принципе ничего не знал о том, были ли у него предшественники, каких результатов добились, много ли допустили ошибок и насколько продвинулись вперед в своих работах. Поэтому нижегородский изобретатель имел полное право считать себя первооткрывателем.
Но вернемся к технической стороне дела. Интересной особенностью самокатки было то, что, хотя слуга нажимал на педали равномерно, ведущее колесо могло вращаться с различной скоростью. Изменение скорости обеспечивалось барабаном с тремя венцами - большим, средним и малым. Движение на барабан передавалось через зубчатую передачу, в которой шестерня могла цепляться за какой-либо из венцов. По сути эта система является аналогом коробки передач. Благодаря небольшой массе (по мнению современных ученых, самокатка весила от силы двести-двести пятьдесят килограмм) и использованию во всех трущихся частях подшипников скольжения, экипаж, даже несмотря на вес слуги и одного-двух пассажиров, мог развить скорость до 10-15 км/ч.
Очевидно, что, разогнавшись, слуга мог позволить себе немного отдохнуть, потому что дальше самокатка какое-то время катилась по инерции. Также без участия человека она хорошо шла под уклон. Но любопытно, что, по свидетельствам современников, она и в гору шла довольно быстро, так что придающий ей движение слуга отнюдь не выматывался до полусмерти, преодолевая подъем. Что в устройстве Кулибина давало такую возможность? Дело в том, что талантливый механик использовал на своей трехколесной самодвижущейся коляске маховик. Фактически, слуга раскачивал маховик, который уже передавал энергию на колеса посредством шестеренчатой передачи. Именно использование маховика обеспечивало движение самокатки в гору, а также притормаживало ее, когда она мчалась под уклон.
Рулевое управление представляло собой два рычага, тяги и поворотный круг, крепившийся к переднему колесу. Нужно отметить, что слуга, двигавший самокатку, вынужден был стоять еще и потому, что сидя он не мог бы со своего места нормально обозревать дорогу. Современные варианты постройки самодвижущейся повозки Кулибина обычно не предполагают наличия пассажиров, поэтому водитель может крутить двигать педали сидя. Однако для первоначального кулибинского замысла было важно именно то, что его экипаж был способен перевозить "праздных людей". Поэтому слуге приходилось стоять, иначе его пассажиры закрывали бы ему обзор. Опять же, механик, конечно, не рискнул бы доверить пассажирам рулевое управление.
Сам изобретатель, конечно, осознавал все несовершенство своего детища. Более того, он даже не относил самокатку к списку наиболее важных своих разработок, считая, что это, в первую очередь, развлечение "для праздных людей". Несмотря на то, что он тщательно потрудился над облегчением экипажа, никакой слуга не смог бы долго раскачивать маховик, приводя самокатку в движение. Идея двигателя, который не зависел бы от мускульной силы человека, постоянно владела умом Кулибина. Иван Петрович сделал довольно много изобретений, связанных с использованием силы движущейся воды или ветра. Однако было ясно, что все это совершенно не подходило для самодвижущегося экипажа. Незадолго до смерти внимание Кулибина привлекли паровые машины, но он был уже слишком стар для того, чтобы взяться за такое сложное дело, как создание устройства с паровой машиной в качестве двигателя. Он избрал другой путь - как потом выяснилось, ошибочный. Дело в том, что механик был одержим идеей создания вечного двигателя, таинственного "перпетуум мобиле", являвшегося заветной мечтой всех изобретателей его времени. У Кулибина было свое представление о том, как должен быть устроен вечный двигатель, и он пытался совместить его с самокаткой. В 1817 году он заново начинает работать над полузабытым самодвижущимся экипажем, но его труд прервала смерть, причем историкам мало что известно о том, на какой стадии была остановлена работа.
Что случилось с построенной нижегородским изобретателем самокаткой, нигде не отмечено. Канула в безвестность. Но, как говорилось выше, сохранились чертежи и рисунки, сделанные рукой самого изобретателя. В 1970-1980-хх годах на различных фестивалях, посвященных как истории автомобилестроения, так и веломобильному спорту, не раз представлялись экипажи, построенные на основе кулибинских идей. А действующая модель самокатки механика, восстановленная по его чертежам, выставлена в Политехническом музее.
Чертеж водоходной машины Ивана Кулибина.
Знаменитый механик Иван Петрович Кулибин родился в 1735 году в Нижнем Новгороде. Умер в 1818 году там же - вернувшись из Петербурга, где 30 лет проработал в мастерских Академии наук: шлифовал зеркала и линзы телескопов и микроскопов, устраивал фейерверки для вельмож, корпел над созданием оптического телеграфа на основе своего знаменитого (воспетого самим Державиным!) зеркального прожектора, проектировал мосты и мастерил хронометры.
Против ее течения
Несомненно, Кулибин обладал редкостным жизнелюбием – чего стоит хотя бы его третья женитьба в 70-летнем возрасте! Но судьба не баловала его: в Петербурге – интриги и опалы, в Нижнем – пожар и болезни... Однако Кулибин не унывал – в его душе навсегда поселилась идея трудов для общественного блага. Причем если в Петербурге, в годы творческой зрелости, эти труды были весьма разнообразны, то в Нижнем, уже на закате жизни, Кулибин остановился лишь на двух темах – водоходные машины и вечный двигатель.
Еще работая в Академии наук в Петербурге, Кулибин создает действующий образец судна с деревянными колесами, что вращались течением реки и наматывали на барабан канат, который оканчивался якорем. Якорь завозили перед тем на лодке вверх по реке и закрепляли на берегу. Река вращала колеса судна, это вращение через ряд шестерен передавалось на барабан, наматывающий канат с якорем, – и судно медленно, но верно шло вверх по реке против ее течения.
Собственно, для создания нового механического флота Кулибин и решил вернуться с брегов Невы на Волгу, отказавшись от столичных удобств, а также от остальных своих занятий, которые он к тому моменту счел второстепенными.
В 1798 году Кулибин направляет на имя генерал-прокурора князя Куракина «Описание выгодам, какие быть могут от машинных судов на Волге» и «План и расположение, каким образом удобнее и казне без отягощения было ввести в употребление машинные на Волге суда». Кулибин предполагал «…на первый случай построить два машинных судна… а затем по установленному образцу строить другие такие суда и вводить их в судоходство». Изобретатель просил из казны взаимообразно 30 тыс. руб. на восемь лет без процентов, из них 6 тыс. до его отъезда из Санкт-Петербурга, 9 тыс. – на постройку первых судов, 15 тыс. – на постройку остальных судов по мере надобности.
Стремясь обеспечить будущий флот адекватной бизнес-задачей, Кулибин предложил Куракину предоставить ему доставку соли с соленого озера Эльтон (что у Саратова) в Нижний Новгород. Куракин отклонил проект, заявив, что он «представляет более для казны убытку, нежели прибыли», и предложил изобретателю самому подыскать компаньонов. Но где их было взять в тогдашней России, в «стране без капиталов, без рабочих, без предпринимателей и без покупателей», как писал в 1898 году о первой половине XIX века Павел Николаевич Милюков в «Очерках по истории русской культуры».
Кулибин был готов бесплатно передавать чертежи и консультировать: «Все желающие пользоваться моим изобретением могут оное видеть, копировать чертежи – пишет Кулибин. – Я же в случае недоумения на каком-либо месте того или иного чертежа помогу, сколько сил моих к тому доставать может».
Но тщетно, желающих не было. Только казна в лице императора и нескольких высших сановников поучаствовала в прожектах нижегородского самоучки – в 1801 году Александр I удовлетворил прошение Кулибина о предоставлении 6 тыс. руб. для оплаты долгов и дополнительных 6 тыс. в счет пенсии и отпустил его на Волгу.
Кулибин приехал в Нижний и сразу же начал измерения скорости течения реки, используя сконструированный им в Петербурге прибор: «Самая первая проба на Волге была в первый день моего приезда 27 октября 1801 года против Боровского переезда… 9 ноября пробовано на Стрелке… а 12 ноября пробовано поблизости Бармина за 120 верст от Нижнего».
Лето 1802 года застает Ивана Петровича «за объездом тамошних рек Волги и Оки для испытания быстрых и тихих вод их». Сын изобретателя Семен Иванович писал: «…в сем упражнении провел он 1802, 1803, 1804 годы, трудился, не жалея ни сил, ни здоровья, претерпевая жестокие ветры, сырость и морозы, усердствуя ускорить исполнение пламенного желания своего; словом, он жил почти все это время на воде».
Первое испытание водоходной машины произошло 28 сентября 1804 года и было признано, в общем, вполне удачным. Но вот что докладывал графу Строганову присутствовавший на испытаниях нижегородский губернатор Руковский: «Не могу, однако, скрыть от Вашего сиятельства, что как для построения таковых машинных судов, так и для управления и починки их на ходу должны быть люди, сведущие хотя бы несколько в механике и в столярной работе, без пособия коих обыкновенные лоцманы и рабочие люди ни управлять машиной, ни починять оною в случае повреждения в пути будут не в состоянии».
В этом замечании и таится ответ на вопрос, почему Кулибин не пытался применить на своем судне куда более прогрессивный паровой двигатель.
К обретению даровой силы
Надо сказать, Кулибин был осведомлен о работах с паровым двигателем своего ровесника англичанина Джеймса Уатта и планировал использовать паровые машины на речных судах. Он писал себе «напоминание» в дневнике в 1801 году: «Со временем постараться расположить парами действующую машину с чугунным цилиндром так, чтобы могла действовать… веслами на таком судне, которое было бы с грузом около 15 тысяч пудов».
Однако конструированием паровых машин он так и не занялся, потому что понимал: если для обслуживания деревянной механической системы самоходного судна не находилось, по словам губернатора, людей, «сведущих хотя бы несколько в механике», то что же говорить о гораздо более сложно устроенной паровой машине… Кулибин успел убедиться, что общество не готово было платить за доступ к новой технологии даже ту не очень большую цену, которую он запрашивал за свои водоходные машины (речь, конечно, не о деньгах, об усилиях). Тогдашнее российское общество готово было принять новые технологии только даром – или за счет казны. И «вечный двигатель» стал казаться Кулибину единственным выходом.
40 лет (с перерывами) думал Кулибин о вечном двигателе и держал эти мысли в тайне. На склоне лет он записал, что намерен «занять себя в снискании таковые беспрестанно движущиеся машины деланием разных опытов скрытно, потому что некоторые ученые почитают сделать таковую невозможным и смеются с поношением над теми, кто во изыскании сего изобретения упражняются».
Кулибин не был одинок среди отечественных механиков в упорном стремлении к обретению даровой силы. В своей книге «Иван Петрович Кулибин» историки техники В. Пипуныров и Н. Раскин пишут о том, что в 1780 году будущий академик естественных наук (а пока адъюнкт) Василий Зуев упоминает тульского механика Бобрина, который был занят созданием «вечнодвижущейся машины» в течение пяти лет, расходуя на нее все личные средства. Санкт-Петербургская академия давно отказалась принимать к рассмотрению проекты вечного двигателя, и, описывая другое изобретение Бобрина – механическую сеялку, Зуев добавлял: «Сия машина показывает, что в мастере еще разума несколько осталось».
Зная об отношении академиков к вечным двигателям, Кулибин, по его же словам, все-таки решил посоветоваться с Леонардом Эйлером: «Я же, желая узнать о том достоверно, в 1776 году спрашивал находящегося тогда при Академии господина профессора Эйлера, как он о той машине думает, и в ответ получил, что он сего мнения о произведении таковыя машины в действо никак не опровергает, а сказал мне, что может де быть в свое время некому щастливому сделать такую машину и откроется. Сей же муж ученостью тогда почитался во всей Европе первым».
Надо думать, Эйлер и не пытался переубедить Кулибина, как не смог того переубедить граф Орлов, призывая механика сбрить бороду и войти в чины и прочие дворцовые отношения. Потомственный старообрядец Кулибин со своим поиском Perpetum Mobile тут подобен единоверцам, что разыскивают в ночь на Ивана Купалу по берегам озера Светлояр цветущий папоротник – «некому щастливому... и откроется».
Больше как на счастливый случай рассчитывать было не на что. В тогдашнем российском обществе еще не сформировался тот комплекс из фундаментального знания, прикладных навыков и свободной инициативы, который требовался для технических инноваций. Инновации в таком обществе становятся слишком рискованны и чересчур дороги. Так было с паровой машиной Ивана Ползунова, так было с водоходной машиной Кулибина: они работали до первых поломок – и останавливались навсегда.
Водоходная машина Кулибина простояла в одном из речных заливов, пришла в ветхость и была в итоге продана в 1808 году на слом на торгах коллежскому асессору Зеленецкому за 200 руб.
Российские факторы
Взрывной характер технических инноваций пришелся в России лишь на 1860-е годы. И основан он был на «просачивании» собственной науки в собственные технологии, а не только на импорте западной техники, будь то пароходы или ткацкие станки.
Василий Калашников, великолепный инженер и конструктор (спроектировал и перепроектировал несколько сот паровых котлов и пароходов на Волге), а также педагог и просветитель (организатор речного училища в Нижнем Новгороде, издатель специализированного журнала) – вот «непрямой наследник» Кулибина. А вслед за Калашниковым появится Шухов – и его совместные работы с Александром Бари и братьями Нобель, причем при участии самого Менделеева!
Это уже классическая финансово-научно-инженерная связка, совершенно синхронная своей эпохе. Мы тогда оказались в авангарде наук и технологий. Увы, ненадолго: фатальными стали другие российские факторы (лежащие в поле политики и истории), что привело к социальной катастрофе и соответственно к катастрофе технологической. Из этой ямы пришлось выбираться в 1920–1930-х путем тотального технологического импорта, когда за реквизированное церковное золото и за царские живописные коллекции закупались махом целые автозаводы.
Уже после Второй мировой войны в стране удалось реализовать несколько чрезвычайно сложных и ресурсоемких научно-технических программ, прежде всего атомный и космический проекты. На волне этих достижений появилось еще несколько ярких инженерных инноваций. В Нижнем Новгороде, на родине Кулибина, – корабли на подводных крыльях и экранопланы конструктора Ростислава Алексеева. Или, скажем, ряд менее известных проектов в области прикладной радиофизики: гиротронные комплексы для разогрева плазмы, радиоастрономические полигоны, уникальный стенд «Сура» для нагрева ионосферы.
И опять политика изоляции и конфронтации не позволила стать этим проектам устойчивыми, притом что почти все они – лишь отростки на коренастом стволе вооружения, традиционном приоритете в России, которая испытала вдруг в 1980-1990-е годы драматичную «перезагрузку». В итоге почти все эти отростки зачахли – экранопланы ржавеют на берегу, речные «ракеты» и «метеоры» состарились и осели в затонах, радиоастрономические полигоны заброшены и поросли молодым лесом, а породившие все это институции в значительной степени деградировали или просто исчезли.
Сейчас (или позже) придется начинать заново – и очевидно, что прорывов надо ожидать в областях, где сохранилась высокая наука, качественное образование и хоть какие-то производства. Возможно, перспективными для нас окажутся микробиология или биофотоника, лазеры и ускорители. Возможно, что и здесь мы опоздаем или не справимся. И тогда кажущиеся сегодня привлекательными замыслы останутся в категории бумажных «прожектов» – как это случилось с кулибинской волжской механической флотилией.
Ведь к моменту испытания Кулибиным в 1804 году «водоходной машины» американец Роберт Фултон уже построил свой первый пароход – кулибинские проекты устаревали, что называется, на стапелях. Однако ничуть не устарел девиз Ивана Петровича Кулибина, сформулированный им в письме к императору Александру I: «Влечет меня непрестанное желание и рвение употребить все мои силы на то, дабы в жизни моей сделать знатную услугу… для пользы общества».
Нижний Новгород
У талантливого русского самоучки, крепостного крестьянина Нижегородской губернии Леонтия Лукьяновича Шамшуренкова (1685-1757) было много механических изобретений, но самым интересным для нас является самобеглая коляска, изготовленная из “железа сибирского мягкого”, “стали самой доброй”, “проволоки железной толстой”, кожи, сала, клея, холста и гвоздей.
Коляска была представлена в Петербурге 1 ноября 1752 г.: она была четырехколесной и приводилась в движение мускульной силой двух человек через устройство, напоминающее ворот. Коляска могла развивать скорость до 15 км в час. Для пассажиров предназначалось два места.
После показательной демонстрации самобеглая коляска Шамшуренкова использовалась придворными для развлечений “как весьма новое и курьёзное художество”, а затем была забыта: гениальное для своего времени изобретение погибло на задворках Конюшенной конторы, где собирались различные экипажи.
Замечательной конструкцией колесного самоходного экипажа являлась также самокатка русского конструктора, выдающегося изобретателя и инженера Ивана Петровича Кулибина (1735-1818), на которой он разъезжал по улицам Петербурга в 1791 г.
Сначала Кулибин работал над четырехколесной коляской, а затем, стремясь максимально облегчить экипаж и упростить управление им, создал трехколесный вариант самокатки. Его самоходный экипаж имел трехколесное шасси, переднее сиденье для двух пассажиров и место сзади для стоящего человека, управляющего ножными педалями - “туфлями”. Человек держался за ручку, закрепленную в спинке сиденья, и силой своего веса попеременно давил то на одну педаль, то на другую. Педали через рычаги и тяги действовали на храповой механизм (собачку с зубчаткой), закрепленный на вертикальной оси специального маховика; последний был расположен под рамой коляски, выравнивал толчки от храпового механизма и поддерживал, таким образом, непрерывное вращение оси. От вертикальной оси маховика вращение передавалось парой зубчаток на продольный горизонтальный вал, на заднем конце которого находилась зубчатка, цеплявшаяся за один из трех зубчатых венцов барабана, закрепленного на оси задних ведущих колес.
Таким образом, конструкция русского механика содержала почти все основные узлы будущего автомобиля, многие из которых были введены впервые - перемену передач, тормозное устройство, рулевое управление, подшипники качения. Чрезвычайно ценным является оригинальное применение Кулибиным маховика для обеспечения плавной работы трансмиссии и осуществление торможения при помощи пружин типа часового механизма.
Судя по сохранившимся чертежам, самокатка И.П.Кулибина имела длину около 3,2 м; ширину и высоту - по 1,6 м; диаметр задних колес - 1,42 м. При одном обороте колеса в секунду она могла развивать скорость до 16,2 км в час.
По мнению А.С.Исаева, однако, наиболее правильное решение проблемы самоходной коляски, приводимой в движение силой человека, представил в 1801 г. уральский мастер Артамонов. Он решил задачу максимального облегчения веса повозки за счет уменьшения ее размеров и сокращения числа колес до двух. Таким образом, Артамонов создал первый в мире педальный самокат - прообраз будущего велосипеда. Моно сказать, что его идея живет в миллионах современных велосипедов.