Самые знаменитые изобретатели России - [23]

Разрабатывая теорию и практику техники точного измерения времени, Кулибин далеко опередил всех своих современников. Опыт, накопленный им при проектировании и постройке часов, он успешно использовал для решения задач во многих других отраслях: в строительной технике, на транспорте, в области связи, в сельском хозяйстве...

Он разработал замечательные проекты в области мостостроения, далеко опередившие всё, что было тогда известно в мировой практике.

Кулибин изобрёл подъёмное кресло для императрицы, приборы для открывания дворцовых окон, игрушки-автоматы для развлечения. Основные же его изобретения отправляли как «курьозы» в кунсткамеру.

Уже вскоре после своего приезда в Петербург Кулибин обратил внимание на большие неудобства, вызываемые отсутствием постоянных мостов через Неву. Имевшиеся тогда наплавные мосты на баржах затрудняли прохождение судов и не обеспечивали безопасного движения людей.

В конце 1770 г. он писал: «С начала моего в Санкт-Петербург приезда ещё прошлого, 1769 года, усмотрел я в вешнее время по последнему пути на реках, а особливо по Большой Неве, обществу многие бедственные приключения. Множество народа, в прохождении по оной имея нужды, проходят с великим страхом, а некоторые из них и жизни лишились: во время шествия сильного льда вешнего и осеннего перевоз на шлюпках бывает с великим опасением, и продолжается оное беспокойство чрез долгое время. Да когда уж и мост наведён бывает, случаются многие бедственные и разорительные приключения, как-то от проходу между часто стоящих под мостом судов, пловущим сверху судам и прочему. Соображая я все оные и другие неудобства, начал искать способ о сделании моста».

Идея о создании постоянного моста через Неву долго не давала покоя Кулибину.

Большая глубина реки, её быстрое течение и бурные весенние ледоходы привели его к решению отказаться от сооружения для моста промежуточных опор. Таким образом, перед ним вставала грандиозная и небывалая в истории мостостроения задача — разработать конструкцию однопролётного моста, перекрывающего почти 300-метровую ленту реки. За основу он взял арочный мост, концы которого опираются на берега реки. Но уже известные мосты (Делаварский в Америке, Рейнский у Шиффгаузена) имели пролёты 50—60 м, а Веттингенский в Швейцарии — 119. Кулибин же предлагал однопролётную деревянную арку длиной 300 м!

В 1771 г. он предложил первый вариант своего проекта, к концу следующего года — второй. И в обоих случаях он строил модели мостов и испытывал их под нагрузкой. Но первый вариант, хотя и успешно испытанный на модели в 1/40 натуральной величины, показался академикам «сумнительным».

При разработке второго варианта Кулибин, по сути дела, эмпирически создал «метод верёвочного многоугольника» или многоугольника Вариньона, при помощи которого решил проблему определения формы арки при данных скрепляющих усилиях. Но работы Вариньона вышли намного позже — в 30-е гг. XIX в.

Пока Кулибин обдумывал и чертил второй вариант моста, пришла идея — облегчить среднюю часть пролёта, что уменьшит величину распора. Он не знал, что эта находка — открытие и навсегда войдёт в обиход мостостроения.

Также Кулибин предложил способ пересчёта с модельных испытаний на натуру, и это было значительным шагом вперёд в технике мостостроения.

К 1774 г. Кулибин разработал третий вариант проекта.

Длина арки достигала 298 м. Она состояла из 12 908 деревянных элементов, скреплённых 49 650 железными болтами и 5500 железными четырёхугольными обоймами. На берегах концы арки моста должны были опираться на каменные фундаменты высотой почти 14 м, шириной свыше 53 м. Проезд на мост должен был производиться по особым длинным въездам с относительно небольшой крутизной. Ширина проезжей части моста по проекту превышала 8 м.

Кулибин не только создал конструкцию моста, но и тщательно обдумал план проведения целого ряда опытных испытаний, на основе которых он предполагал вести сами строительные работы. Предварительные испытания были необходимы, так как в практике мостостроения ничего подобного ещё не применялось.

В мае 1775 г. изобретатель приступил к постройке модели моста соответственно третьему варианту проекта в 1/10 натуральной величины. Завершил он эту работу в октябре 1776 г.

Как было сказано выше, Кулибин ранее разработал метод пересчёта грузоподъёмности с модели на натуру. Этим же вопросом тогда занимался и Л. Эйлер. Он теоретически пришёл к тому результату, который был эмпирически получен Кулибиным. Таким образом, на основании результатов испытания модели можно было судить о надёжности самого моста.

Модель имела значительные размеры: её пролет достигал почти 30 м. По тому времени это был довольно большой мост. Кстати сказать, после проведённых испытаний эта модель использовалась как мост через один из каналов Таврического сада. Он просуществовал около 40 лет, до 1816 г.

Испытания модели арочного однопролётного деревянного моста И. П. Кулибина производила в конце 1776 — начале 1777 гг. специальная комиссия Академии наук. В её состав входили академики Л. Эйлер, С. К. Котельников, С. Я. Румовский, В. Л. Крафт и другие учёные. Сначала её поставили под расчётную нагрузку в 3300 пудов, затем — под нагрузку, превышающую нормальную на 570 пудов. Модель вела себя совершенно безукоризненно. С этой сверхнормативной нагрузкой модель простояла почти месяц. Никаких деформаций при этом обнаружено не было. Комиссия признала, что расчёты Кулибина верны и мост строить можно.