Иван Петрович Кулибин

Иван Петрович Кули́бин (1735—1818) — выдающийся русский механик-изобретатель, самоучка. Смолоду интересовался выдумыванием и постановкой разных замысловатых флюгеров, и особенно устройством деревянного механизма домашних стенных часов.

Иван Петрович Кулибин
Дата рождения:	21 апреля 1735
Место рождения:	Нижний Новгород, Россия
Дата смерти:	11 августа 1818
Место смерти:	Нижний Новгород, Россия
Гражданство:	Россия
В запросе есть пустое условие.
Научная сфера:	Механик-самоучка

Изобрёл и изготовил много оригинальных механизмов, машин и аппаратов. Среди них — фонарь-прожектор с параболическим отражателем из мельчайших зеркал, речное судно с вододействующим двигателем, передвигающееся против течения, механический экипаж с педальным приводом.

Биография

Кулибин родился 10 (21 апреля) 1735 года в слободе Подновье, в семье мелкого торговца и мещанина. Ещё в юношеском возрасте он хорошо усвоил навыки слесарного и токарного мастерства и в совершенстве изучил часовое дело. В 1764—1767 годах Кулибин изготовил уникальные карманные часы. В их корпусе помимо собственно часового механизма помещались ещё и механизм часового боя, музыкальный аппарат, воспроизводивший несколько мелодий, и сложный механизм крошечного театра-автомата с подвижными фигурками (ныне часы хранятся в музее Эрмитаж).

Был трижды женат, третий раз женился уже 70-летним стариком, и третья жена принесла ему трёх дочерей. Всего у него было 12 детей обоих полов. Всем своим сыновьям он дал образование.

Неутомимый новатор, Кулибин был консервативен в привычках и домашнем быту. Никогда не курил табак и не играл в карты. Писал стихи. Любил званые вечера, хотя на них только балагурил и шутил, так как был абсолютным трезвенником. При дворе, среди расшитых мундиров западного покроя, Кулибин в длиннополом кафтане, высоких сапогах и с окладистой бородой казался представителем другого мира. Но на балах он с неистощимым остроумием отвечал на насмешки, располагая к себе добродушной словоохотливостью и прирожденным достоинством в облике.

Умер 30 июля (11 августа) 1818 года и похоронен на Всехсвятском Петропавловском кладбище Нижнего Новгорода (ныне парк им.Кулибина). Его могила находится напротив входа церкви Петра и Павла.

Заслуги

Благодаря денежному содействию нижегородского торговца, М. А. Костромина, Кулибину удалось осуществить устройство весьма сложных часов, имевших форму яйца: в нем ежечасно растворялись маленькие Царские двери, за которыми виднелся Гроб Господень, с вооруженными по сторонам воинами. Ангел отваливал камень от гроба, стража падала ниц, являлись две мироносицы; куранты играли три раза молитву Христос Воскресе, и двери затворялись. По приглашению директора Академии Наук, графа Владимира Григорьевича Орлова, Кулибин переехал в Петербург и в 1770 г. вступил на службу при академии. Откликнувшись на вызов англичан сделать «лучшую модель такого моста, который бы состоял из одной дуги или свода без свай, и утвержден бы был концами своими только на берегах реки», Кулибин в декабре 1776 г. демонстрировал на академическом дворе, перед собранием ученых, 14-саженную модель моста, за которую был награжден большой золотой медалью. Изобрел «для водоходства машинные суда» (1782); «судно шло противу воды, помощью той же воды, без всяко посторонней силы…». При помощи обыкновенных зеркал Кулибин осветил темные переходы Царскосельского дворца, устроил электрофоры карманные, огромное зажигательное стекло, водяные мельницы особой системы, трехколесную самокатку. В 1801 г. Кулибин уволен от обязанностей механика при Академии Наук. Почти всеми забытый и обедневший (пожар в 1813 г. лишил его почти всего имущества), Кулибин в 1814 году представил проект железного трехарочного моста через Неву, модель которого хранится в музее института инженеров путей сообщения. Необыкновенно способный, Кулибин был мало образован, а потому нередко трудился над тем, что уже было известно до него.

Первые биографические сведения о Кулибине помещены в «Опыте словаря о российских писателях» Н. И. Новикова; его биография — в «Отечественных Записках» Свиньина и отдельно (СПб., 1819). — См. «Портретная галерея» А. Мюнстера (т. II); «Материалы о Кулибине» («Чтения в Обществе Истории и Древностей Российских», 1862, № 1); И. Ф. Горбунов «Иван Петрович Кулибин» («Русская Старина», 1872, № 4 и 5).

Моделирование мостовых конструкций

С 1769 года и на протяжении более 30 лет Кулибин заведовал механической мастерской Петербургской академии наук. Под его руководством изготавливались различные станки, астрономические, физические и навигационные приборы и инструменты.

К 1772 году Кулибин разработал несколько проектов 300-метрового одноарочного моста через Неву с деревянными решётчатыми фермами. Он построил и испытал большую модель такого моста, впервые в практике мостостроения показав возможность моделирования мостовых конструкций. В последующие годы Кулибин изобрел и изготовил много оригинальных механизмов, машин и аппаратов. Среди них — фонарь-прожектор с параболическим отражателем из мельчайших зеркал, речное судно с вододействующим двигателем, передвигающееся против течения (см. Водоход), механический экипаж с педальным приводом.

Работы в оптике

Кулибин своим пытливым умом сумел дойти до определения фокусных расстояний линз и зеркал, раскрыть секрет сплава для изготовления металлического зеркала, придумать и построить станок для шлифовки и полировки линз и зеркал.

Кулибин изготовил в Нижнем Новгороде один микроскоп и два телескопа, из которых «видна была Балахна весьма близко, хотя и с темнотою, но чисто» [1, с. 379]. Если при этом учесть, что промышленный город Балахна находился в 32 км от Нижнего Новгорода, то увеличение телескопов Кулибина было весьма большим. Один из биографов Кулибина, профессор А. Ершов, в середине XIX в. писал, что «Одних этих изобретений было бы достаточно для увековечения имени славного механика. Мы говорим изобретений, потому, что обтачивать стекла, делать металлические зеркала и чудные механизмы в Нижнем Новгороде без всякого пособия и образца, — это значит изобретать способы для этих построений».

В 1768 г. Нижний Новгород посетила Екатерина II; ей были «представлены» инструменты Кулибина, произведшие, по всей вероятности, на нее положительное впечатление, так как . в следующем 1769 г. она пожелала увидеть их вторично, но уже в Петербурге. К великому сожалению эти оптические инструменты не сохранились, хотя в составленном Кулибиным «реестре его изобретений» имеется запись, что они «ныне хранятся в Кунсткамере Академии Наук, о чем опубликовано было в Академических ведомостях, особым прибавлением 1769 г.»

рисунок И. П. Кулибина

Станок для шлифовки и полировки оптических линз. Собственноручный рисунок И. П. Кулибина По распоряжению Екатерины II И. П. Кулибин был принят на службу в Академию Наук в качестве механика и руководителя академическими мастерскими. В соответствии с «Кондициями, на которых нижегородский посадский Иван Кулибин вступает в академическую службу» в его обязанности входило: «1-е, иметь главное смотрение над инструмент альною, слесарною, токарною, столярною и над тою палатою, где делаются оптические инструменты, термометры и барометры, чтоб все работы о успехом и порядочно производимы были, оставя непосредственное смотрение над инструментальною палатою елеву Кесареву… 2-е, делать не скрытное показание академическим художникам во всем том, в чем он сам искусен. 3-е, чистить и дочинивать астрономические и другие при Академии находящиеся часы, телескопы, зрительные трубы и другие, особливо физические инструменты…» [1, с. 480]. Эти кондиции были подписаны Кулибиным 2 января 1770 г., начал же он работать в Академии еще в 1769 г. и оставался на этой службе более тридцати лет.

В личных и служебных документах Кулибина за 1770—1777 гг. имеется большое количество «Рапортов в Академическую комиссию» об изготовлении и ремонте телескопов (в основном зеркальных — по схеме Грегори), микроскопов, астролябий. В «Реестре разных механических, физических и оптических изобретений Санкт-Петербургской имп. Академии Наук механика Ивана Петровича Кулибина» имеется запись: «Между тем сделано и исправлено мною при Академии Наук и присылаемых для императорских дворцов разных оптических инструментов, как то: грегорианских и ахроматических телескопов, каковых находящиеся при Академии мастера не исправляли…» [1, с. 426].

Уже в первые месяцы своей работы в Академии Наук Кулибин успешно справляется с изготовлением опытного образца двухфутового телескопа и ремонтом грегорианского телескопа, о чем свидетельствует отзыв о нем академика С. Я. Ру-мовского. Кулибин блестяще разбирается во всех тонкостях конструирования оптических инструментов. В своей заметке «К следующему чертежу оглазные стекла искать…» он сообщает о методе нахождения фокуса сферического зеркала для определения местоположения окуляра и приводит при этом рисунок сопровождаемый следующим текстом: «… Трубку же со оглазными стеклами можно доводить до самого фокуса, преломленного от малого плоского приземного зеркала, которую трубку дияметром больше не делать внутренних слепых а и б рысей, чтобы не загораживала преломлению в падающих во обеих зеркалах около центров лучам» [1, с. 379—380]. Конструкторский талант Кулибина проявляется и в его заметке «О тубусе или гершелевом телескопе»: «Большое зеркало устанавливать так: вставить в конец отверстия тот кружок со стеблем, в который привинчивается приземное зеркало в самом грубы центре, и на том месте, где во время смотрения приводится, а потом, вставя большое зеркало, смотреть чрез край помянутого приземного кружка сверху на исподний край большого зеркала в четырех местах крестообразно, а потом и на осьмых долях приведя так, чтобы внутренности трубы везде казались равны. Потом, привинтя приземное зеркало, вставя оглазных стекол фундаментальную трубку, в нее вставя кружок о центровой скважинкой, установить преспект трубы около приземного зеркала во все стороны равно» [1, с. 394—395].

Представление о характере работы И. П. Кулибина в Академических мастерских дает также «Опись сделанным вещам и инструментам в инструментальной палате в хранении», приложенная к личному делу его преемника механика Академии П. Кесарева, в которой перечисляются «грегорианский телескоп 14-ти дюймового фокуса», «сделанный для опыту по наставлению покойного профессора Д. Эйлера сложный прозрачный микроскоп…» и т. д. [2].

С целью повысить качество изготовляемых оптической мастерской инструментов Кулибин предпринял в 1771 г. изготовление новых шлифовальных форм, так как старые формы, как он писал, «все источены и ни одной пары верной не имеется». Он сообщил Академической комиссии, ведавшей делами мастерских, что намерен изготовить «для точения и полирования стекол и метальных зеркал несколько пар форм разной величины, набирая от линии до дюйма» от дюйма до фута, от фута до несколько футов, прибавляя по нескольку одна другой больше, чрез которыя можно было бы делать микроскопы солнечный и сложныя разных пропорций, зритель-ныя трубы, разной величины телескопы и протчия зрительныя стекла разных фокусов" [3, с. 140—141].

30 августа 1796 г. Кулибин пишет заметку «О делании первой машины для стекол» с поддетой «Прочесть обстоятельнее» [1, с. 398], в которой сообщает о своем проекте постройки станка для шлифовки и полировки зеркал и возможности его использования для изготовления стеклянных объектовов. В сохранившихся чертежах Кулибина имеется несколько рисунков, сконструированных им станков для шлифовки и полировки линз. В своей заметке «О шлифовке и полировке криволинейного зеркала» Кулибин дает описание методов шлифовки зеркал при помощи наждака и полировальника из красной меди: «Когда на показанном шпиле выточено будет по лекалу зеркало, тогда шлифовать его прямолинейным движением наждаком, насыпая на частицы красной меди вставленные в рукоятку полира и приноровленные на таком же вертолуге или на подобном тому, как описано выше, а частицы со-шлифовывать в центре такой штуки, которая бы была точно согласна с конкавом того зеркала. Примером палагая быть зеркалу в дияметре 6 дюймов, а сию из красной меди частицу сделать во один только дюйм или и меньше, а больше не делать, для того что в центре зеркало круче, а когда края у полирной штучки будут на центре зеркальном, то уже плотно не прижмется, для чего должно быть из красной меди штукам еще менее дюйма диаметром, а как сошлифовано будет очень чисто и верно, то, на такие медные частицы наклея гарнусом тафту, полировать с цинажем» [1, с. 383].

В «Мнении о криволинейных зеркалах» [1, с. 383] Кулибин приводит сравнение относительной сложности обработки сферических и асферических зеркал. Он подробно рассматривает процесс изготовления вогнутого зеркала начиная от заготовки диска до полировки включительно. Рецептура сплавов для изготовления металлических зеркал, способы варки и рецептура флинтового стекла привлекали внимание Кули-бина. В своей работе изобретатель опирается на опыт и традиции, накопленные сотрудниками старейшей академической мастерской (оптическая мастерская была основана в 1726 г.), где со времени Ломоносова было налажено производство многих оптических инструментов и где работали опытнейшие и искуснейшие оптики-механики, например семья Беляевых.

Совместно с И. И. Беляевым И. П. Кулибин поднял работу оптической мастерской на большую высоту. Количество и качество выпускавшихся ею оптических инструментов значительно повысилось, В оптическую мастерскую стали обращаться с заказами на линзы и оптические инструменты не только академики и профессора самой Академии Наук, но и посторонние лица.

Большой интерес представляют чертежи Кулибина. На одном из его рисунков приведен чертеж Кулибина с изображением оптических схем микроскопа, полемоскопа и зрительной трубы. Здесь особенно интересен второй чертеж, представляющий собой схему пятилинзового микроскопа с двояко-вогнутой линзой, помещенной между коллективом и друхлинзовым окуляром. Такая линза должна несколько увеличивать изображение без отодвигания окуляра от объектива, то есть делать излишним удлинение тубуса микроскопа, если ее поместить непосредственно между объективом и окуляром, Кулибин, однако, «преследовал другую цель: компенсировать то уменьшение изображения, которое вызывается коллективом. Если это так, то это представляет собой его оригинальную идею. Объектив этого микроскопа Кулибина плосковыпуклый, причем он повернут плоской стороной к объекту. Мы уже видели, что Кёфф впервые применил подобный объектив в своем микроскопе. На полезность этого приема указывал позже Эйлер. Вполне вероятно, что Кулибин самостоятельно пришел к этой идее, которая впоследствии, начиная с 20-30-х годов XIX в., получила широкое распространение в ахроматических микроскопах» [1, с. 235].

Кулибин был не только великолепным конструктором оптических инструментов, но и хорошо разбирался в их теории. В «Мнении о сферических зеркалах», Кулибин писал: «1-е. Сферические зеркала, имея длинные радиусы и фокусы в рассуждении преломляющихся лучей, по малости дияметра зеркального и по длине фокуса во одной точке лучи собрать не могут, ибо в зеркале хотя на один волос в краю его будет крутости сферической, то в фокусе выйдет фальши столько больше, во сколько раз длиннее фокус и полудияметра зеркального… 2-е. По такой длине как от большого зеркала, так и малого приземного, параллельности или фокусы верно во один пункт установить трудно» [1, с. 382]. Таким образом, Кулибин имел четкие представления о сферической аберрации вогнутого сферического зеркала. В своем «Мнении о криволинейных зеркалах» он предлагает уменьшить величину сферической аберрации вогнутого зеркала за счет придания этому зеркалу асферической формы, благодаря которой «… параллельность между большим и малым зеркалом сыскать легче, также и пункты фокусов на одной линее сойдутся удобнее» [1, с.383] В заметке «О объективном стекле» Кулибин проводит сравнение оптических свойств трехлинзового объектива телескопа о металлическим вогнутым зеркалом. При этом на полях рукописи им делается помета: «Рассмотреть и сие попорядочнее» [1, с. 391]. Этот замысел он осуществляет в своей заметке от 3 сентября 1796 г. "О поощрении к делу стекла: «В сравнении ахроматических телескопов, у коих объективное стекло собрано из 3-х стекол, следственно должно вышлифовать и выполировать 6 сторон у стекол, то как бы верно ни вычисленно было, однако в таком множестве должно быть втрое более погрешности в полировке, нежели в одном стекле. На первый же случай у криволинейного хотя и будет от неверности линии и полировки погрешности втрое более одного ахроматического стекла, то и тем может с трех стекольным объективом ахроматического телескопа сравняться. Того же 3-го сентября 1796-го года» [1, с. 401].

Во время своей работы в Петербургской Академии Наук Кулибин накопил большой опыт в проектировании и технике изготовления самых различных оптических приборов. В конце 70-х годов XVIII в. им было создан фонарь с зеркальным отражателем, явившийся предшественником современного прожектора. Кулибин довел разработку своего проекта до конца: он не только создал несколько проектов фонарей для различных применений (уличного освещения, освещения дворцов, фонарей для маяков, экипажей, промышленных предприятий и т. д.), но и детально разработал технологию их изготовления. При этом изобретатель конструировал и различные приспособления и станки, необходимые для изготовления фонарей. Огромное значение в развитии работ Кулибина в области конструирования различных оптических инструментов сыграло то обстоятельство, что он работал в Академии в тот период, когда здесь успешно развивались исследования по технической оптике. В период с 1768 по 1771 гг. Л. Эйлером были написаны и опубликованы «Письма к немецкой принцессе…» [5] и фундаментальная трехтомная диоптрика [6], содержащая основы теории и расчета сложных ахроматических объективов телескопов и микроскопов.

Под непосредственным руководством Кулибина в оптической и инструментальных мастерских Петербургской Академии Наук происходило конструирование первого в Мире русского ахроматического микроскопа по указаниям Л. Эйлера и Н. Фусса [7].

Вызывает, однако, удивление одно обстоятельство: в печати не появилось ни одного сообщения о новом микроскопе. Вероятно это было связано с тем, что этот инструмент получился не совсем удачным. Причина неудачи по-видимому состояла в исключительной трудности изготовления ахроматического трехлинзового объектива микроскопа. Каждая из линз этого объектива должна была быть диаметром около 3,5 мм (1/7 дюйма) и с радиусами кривизны, рассчитанными до тысячных долей дюйма. При этом общая толщина объектива должна была составлять около 1,4 мм, а промежутки между линзами — около 0,4 мм. Переводчик книги Н. Фусса на немецкий язык Г. С. Клюгель в 1778 г. писал, что «Столь тонкие линзы, какие здесь требуются, вряд ли могли быть изготовлены даже самым искусным мастером» [1, с. 53]. Действительно, при том уровне оптической технологии, который был в 70-х годах XVIII в., осуществить в точности ахроматический микроскоп Эйлера-Фусса было невероятно трудно, практически невозможно. В 1784 г., уже после смерти Эйлера, в Петербурге академиком Ф. Т. У. Эпину-сом был расчитан и изготовлен первый в мире ахроматический микроскоп [8]. в Западной Европе первые ахроматические микроскопы появились лишь в 1807 г.

В заключение необходимо отметить, что деятельность Кулибина в области инструментальной оптики всегда отвечала первоочередным задачам развития русской науки и техники и внесла достойный вклад в сокровищницу мировой культуры, в дело развития методов обработки и шлифовки линз.

Значение

Подавляющее большинство изобретений Кулибина, реальность которых подтвердило наше время, не было реализовано в его время. Он родился слишком рано. Диковинные автоматы, забавные игрушки, хитроумные фейерверки для высокородной толпы — лишь это впечатляло современников. Технический прогресс не был нужен крепостникам XVIII века, так как слишком дешева была рабочая сила.

Литература

1. Рукописные материалы И. П. Кулибина в Архиве АН СССР. М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1953.
2. Архив РАН, ф. 296, ол. 1, № 515, ил. 1-12; № 512, ил. 1-2; № 511, ил. 1-1 об.
3. Труды Ин-та истории естествознания АН СССР. Т. 1. М.-Л., 1947.
4. Архив РАН, ф. 296, ол. 1, № 517, ил. 1-1 об.
5. Эйлер Л. Письма… писанные к некоторой немецкой принцессе. Ч. I. СПб., 1768; ч. II, 1772, ч. 3, 1774.
6. Euler L. Dioptrica. S. Pet, 1769—1771.
7. Гуриков В. А. История прикладной оптики. М.: Наука, 1993.
8. Гуриков В. А. Первый ахроматический микроскоп. Природа. 1981. № 6.
9. Русские приоритеты
10. Владимир Гуриков. «Шлифовальных и оптических дел мастер» Иван Петрович Кулибин
11. Ф. А. Брокгауз, И. А. Ефрон. Энциклопедический словарь. Кулибин Иван Петрович

Ссылки

• Иван Кулибин на сайте peoples.ru