Wat heeft Kulibin uitgevonden?

2024 Auteur: Seth Attwood | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-16 16:13

Iedereen weet dat Kulibin een grote Russische uitvinder, monteur en ingenieur is. Zijn achternaam is al lang een zelfstandig naamwoord in het Russisch. Maar, zoals blijkt uit een recent onderzoek, kan slechts vijf procent van de respondenten ten minste één van zijn uitvindingen noemen. Hoezo dat? We besloten een klein educatief programma uit te voeren: dus, wat vond Ivan Petrovich Kulibin uit?

Ivan Petrovich, die in 1735 in de Podnovye-nederzetting bij Nizhny Novgorod werd geboren, was een ongelooflijk getalenteerd persoon. Mechanica, techniek, uurwerken, scheepsbouw - alles was ruzie in de bekwame handen van een Russische autodidact. Hij was succesvol en stond dicht bij de keizerin, maar tegelijkertijd werd geen van zijn projecten, die het leven van gewone mensen gemakkelijker konden maken en tot vooruitgang konden bijdragen, niet goed gefinancierd of uitgevoerd door de staat. Terwijl amusementsmechanismen - grappige automaten, paleisklokken, gemotoriseerde kanonnen - met veel plezier werden gefinancierd.

Bevaarbaar schip

Aan het einde van de 18e eeuw was burlakarbeid de meest gebruikelijke methode om lading op schepen tegen de stroom in te hijsen - zwaar, maar relatief goedkoop. Er waren ook alternatieven: bijvoorbeeld motoraangedreven schepen voortgestuwd door ossen. De structuur van het machinevaartuig was als volgt: het had twee ankers, waarvan de touwen aan een speciale schacht waren bevestigd. Een van de ankers op een boot of langs de kust werd 800-1000 m vooruit geleverd en vastgezet. De ossen die aan het schip werkten, draaiden de as en draaiden het ankertouw, waardoor het schip tegen de stroom in naar het anker werd getrokken. Tegelijkertijd droeg een andere boot het tweede anker naar voren - zo werd de continuïteit van de beweging verzekerd.

Kulibin kwam op het idee om het zonder ossen te doen. Zijn idee was om twee schoepenwielen te gebruiken. De stroom, die de wielen ronddraaide, bracht energie over naar de as - het ankertouw werd gewikkeld en het schip trok zichzelf naar het anker met behulp van de energie van het water. Tijdens het werk werd Kulibin voortdurend afgeleid door bestellingen voor speelgoed voor de koninklijke nakomelingen, maar hij slaagde erin financiering te krijgen voor de fabricage en installatie van zijn systeem op een klein schip. In 1782 bleek het, beladen met bijna 65 ton (!) zand, betrouwbaar en veel sneller dan een door ossen of burlats voortgedreven schip.

In 1804 bouwde Kulibin in Nizhny Novgorod een tweede waterweg, die twee keer zo snel was als het burlak-borduurwerk. Niettemin verwierp de afdeling watercommunicatie onder Alexander I het idee en verbood de financiering - de waterwegen verspreidden zich niet. Veel later verschenen kaapstanders in Europa en de Verenigde Staten - schepen die zichzelf naar het anker trokken met behulp van de energie van een stoommachine.

schroef lift

Het meest voorkomende liftsysteem is tegenwoordig een cabine met lier. Lierliften werden gemaakt lang voordat Otis' patenten in het midden van de 19e eeuw - soortgelijke constructies waren in gebruik in het oude Egypte, ze werden in gang gezet door trekdieren of slavenmacht. Halverwege de jaren 1790 gaf de ouder wordende en overgewicht Catherine II opdracht Kulibin om een handige lift te ontwikkelen voor het verplaatsen tussen verdiepingen van het Winterpaleis. Ze wilde beslist een liftstoel, en vóór Kulibin deed zich een interessant technisch probleem voor. Het was onmogelijk om een lier aan zo'n lift te bevestigen, van bovenaf te openen, en als je de stoel met een lier van onderaf "oppakt", zou dit ongemak voor de passagier veroorzaken. Kulibin loste de vraag geestig op: het onderstel van de stoel was bevestigd aan een lange asschroef en bewoog er als een moer langs. Catherine zat op haar mobiele troon, de bediende draaide aan het handvat, de rotatie werd overgebracht op de as en ze tilde de stoel op naar de galerij op de tweede verdieping. De schroeflift van Kulibin werd voltooid in 1793, terwijl Elisha Otis het tweede dergelijke mechanisme in de geschiedenis pas in 1859 in New York bouwde. Na de dood van Catherine werd de lift door de hovelingen gebruikt voor amusement en daarna werd hij dichtgemetseld. Tegenwoordig zijn tekeningen en overblijfselen van het hefmechanisme bewaard gebleven.

Theorie en praktijk van bruggen bouwen

Van de jaren 1770 tot het begin van de 19e eeuw werkte Kulibin aan de creatie van een stationaire brug met één overspanning over de Neva. Hij maakte een werkend model, waarop hij de krachten en spanningen in verschillende delen van de brug berekende - ondanks het feit dat de theorie van de brugconstructie toen nog niet bestond! Empirisch voorspelde en formuleerde Kulibin een aantal wetten van weerstand tegen materialen, die veel later werden bevestigd. Aanvankelijk ontwikkelde de uitvinder de brug op eigen kosten, maar graaf Potemkin wees geld toe voor de uiteindelijke lay-out. Het schaalmodel 1:10 bereikte een lengte van 30 m.

Alle brugberekeningen werden voorgelegd aan de Academie van Wetenschappen en geverifieerd door de beroemde wiskundige Leonard Euler. Het bleek dat de berekeningen correct waren, en de tests van het model toonden aan dat de brug een enorme veiligheidsmarge had; door zijn hoogte konden zeilschepen passeren zonder speciale operaties. Ondanks de goedkeuring van de Academie heeft de regering geen geld toegewezen voor de bouw van de brug. Kulibin kreeg een medaille en ontving een prijs, in 1804 was het derde model volledig weggerot en de eerste permanente brug over de Neva (Blagoveshchensky) werd pas in 1850 gebouwd.

In de jaren 1810 was Kulibin bezig met de ontwikkeling van ijzeren bruggen. Voor ons ligt het project van een brug met drie bogen over de Neva met een hangende rijbaan (1814). Later creëerde de uitvinder een project voor een complexere brug met vier bogen.

In 1936 werd een experimentele berekening van de Kulibinsky-brug uitgevoerd met behulp van moderne methoden, en het bleek dat de Russische autodidact geen enkele fout maakte, hoewel in zijn tijd de meeste wetten van sterkte van materialen onbekend waren. De methode om een model te maken en te testen ten behoeve van de sterkteberekening van de brugconstructie werd vervolgens wijdverbreid; verschillende ingenieurs kwamen er onafhankelijk van elkaar op verschillende tijdstippen op af. Kulibin was ook de eerste die het gebruik van vakwerkspanten bij de constructie van de brug voorstelde - 30 jaar vóór de Amerikaanse architect Itiel Town die dit systeem patenteerde.

Over de brug over de Neva

Ondanks het feit dat geen enkele serieuze uitvinding van Kulibin echt werd gewaardeerd, had hij veel meer geluk dan veel andere Russische autodidacten, die ofwel niet eens op de drempel van de Academie van Wetenschappen mochten komen, ofwel met 100 roebel naar huis werden gestuurd van een prijs en een aanbeveling om zich niet langer met hun eigen zaken te bemoeien.

De beroemde brug met één overspanning over de Neva - hoe het eruit zou zien als het was gebouwd. Kulibin deed zijn berekening op modellen, onder meer op schaal 1:10.

Zelfrijdende kinderwagen en andere verhalen

Vaak wordt Kulibin, naast de ontwerpen die hij echt heeft uitgevonden, gecrediteerd met vele andere, die hij echt heeft verbeterd, maar niet de eerste was. Kulibin wordt bijvoorbeeld heel vaak gecrediteerd voor de uitvinding van de pedaalscooter (het prototype van de velomobiel), terwijl een dergelijk systeem 40 jaar eerder werd gecreëerd door een andere Russische autodidactische ingenieur, en Kulibin was de tweede. Laten we eens kijken naar enkele veelvoorkomende misvattingen.

De zelfrijdende kinderwagen van Kulibin onderscheidde zich door een complex aandrijfsysteem en vergde aanzienlijke inspanningen van de bestuurder. Het was de tweede velomobiel in de geschiedenis.

Dus in 1791 bouwde en presenteerde Kulibin aan de Academie van Wetenschappen een zelfrijdende koets, een "zelfrijdende rolstoel", die in wezen de voorloper was van de velomobiel. Het was ontworpen voor één passagier en de auto werd bestuurd door een bediende die op de hielen stond en afwisselend op de pedalen drukte. Het zelfrijdende rijtuig heeft enige tijd als attractie voor de adel gediend, en is toen verloren gegaan in de geschiedenis; alleen haar tekeningen zijn bewaard gebleven. Kulibin was niet de uitvinder van de velomobiel - 40 jaar voor hem bouwde een andere autodidactische uitvinder Leonty Shamshurenkov (met name bekend van de ontwikkeling van het Tsar Bell-hefsysteem, dat nooit voor het beoogde doel werd gebruikt), een autodidactische rolstoel van een soortgelijk ontwerp in St. Petersburg. Het ontwerp van Shamshurenkov was tweezitter, in latere tekeningen was de uitvinder van plan een zelfrijdende slee te bouwen met een verstometer (een prototype van een snelheidsmeter), maar helaas kreeg hij niet voldoende financiering. Net als de scooter van Kulibin heeft de scooter van Shamshurenkov het tot op de dag van vandaag niet overleefd.

De beroemde eierklok, bewerkt door Kulibin in 1764-1767 en geschonken aan Catharina II voor Pasen 1769. Grotendeels dankzij deze gift leidde Kulibin de workshops van de St. Petersburg Academy of Sciences. Ze worden nu bewaard in de Hermitage.

Beenprothese

Aan het begin van de 18e-19e eeuw presenteerde Kulibin aan de St. Petersburg Medical-Surgical Academy verschillende projecten van "mechanische benen" - prothesen van de onderste ledematen die in die tijd zeer perfect waren, in staat om een been te simuleren dat verloren is gegaan boven de knie (!). De "tester" van de eerste versie van de prothese, gemaakt in 1791, was Sergei Vasilyevich Nepeitsyn - in die tijd een luitenant die zijn been verloor tijdens de bestorming van Ochakov. Vervolgens klom Nepeitsyn op tot de rang van generaal-majoor en kreeg van de soldaten de bijnaam Iron Leg; hij leidde een vol leven, en niet iedereen raadde waarom de generaal een beetje mank liep. De Kulibin-systeemprothese werd, ondanks gunstige beoordelingen van St. Petersburg-artsen onder leiding van professor Ivan Fedorovich Bush, afgewezen door de militaire afdeling en de serieproductie van mechanische prothesen die de vorm van het been nabootsen, begon later in Frankrijk.

schijnwerper

In 1779 presenteerde Kulibin, die dol was op optische apparaten, zijn uitvinding aan het publiek in Sint-Petersburg - een zoeklicht. Er bestonden vóór hem systemen van reflecterende spiegels (ze werden met name gebruikt op vuurtorens), maar Kulibin's ontwerp was veel dichter bij een modern zoeklicht: een enkele kaars, weerkaatsend door spiegelreflectoren die in een hol halfrond waren geplaatst, gaf een sterke en gerichte stroom van licht. De "Prachtige Lantaarn" werd positief ontvangen door de Academie van Wetenschappen, geprezen in de pers, goedgekeurd door de keizerin, maar het bleef slechts een amusement en werd niet gebruikt om de straten te verlichten, zoals Kulibin aanvankelijk dacht. De kapitein maakte vervolgens zelf een aantal zoeklichten voor individuele bestellingen van reders, en maakte op basis van hetzelfde systeem ook een compacte lantaarn voor een rijtuig - dit bracht hem een zeker inkomen. De meesters werden in de steek gelaten door het gebrek aan auteursrechtelijke bescherming - andere meesters begonnen grootschalige koets "Kulibin-lantaarns" te maken, wat de uitvinding enorm devalueerde.

Het zoeklicht, gemaakt in 1779, is een technische gimmick gebleven. In het dagelijks leven werden alleen kleinere versies gebruikt als lantaarns op rijtuigen.

Wat deed Kulibin nog meer?

- Hij vestigde het werk van workshops aan de St. Petersburg Academy of Sciences, waar hij zich bezighield met de vervaardiging van microscopen, barometers, thermometers, telescopen, schalen, telescopen en vele andere laboratoriuminstrumenten. - Repareerde het planetarium van de St. Petersburg Academie van Wetenschappen. - Hij bedacht een origineel systeem om schepen te water te laten. - Creëerde de eerste optische telegraaf in Rusland (1794), verzonden naar de Kunst-camera als curiositeit. - Ontwikkelde het eerste in Rusland project van een ijzeren brug (over de Wolga). - Een zaaimachine gebouwd die uniform zaait (niet gebouwd). - Regelde vuurwerk, maakte mechanisch speelgoed en automaten voor het vermaak van de adel. - Veel klokken met verschillende lay-outs gerepareerd en onafhankelijk in elkaar gezet - muur, vloer, toren.

Eeuwigdurende bewegingsmachine

Er is veel geschreven over de uitvindingen van Ivan Kulibin zelf. Maar biografen hebben altijd geprobeerd zijn werk aan een perpetuum mobile te negeren, wat, zo leek het, geen briljante monteur is.

Het idee om een wondermotor uit te vinden ontstond in Kulibin in de vroege jaren 70 van de 18e eeuw, toen hij als monteur diende aan de St. Petersburg Academy of Sciences. Experimenten op een perpetuum mobile kostte hem niet alleen tijd en moeite, maar ook veel persoonlijke middelen, waardoor hij in de schulden moest komen.

In die tijd was de wet van behoud van energie nog niet precies onderbouwd. Kulibin had geen gedegen opleiding en het was moeilijk voor hem, een autodidactische monteur, om deze moeilijke kwestie te begrijpen. De mensen om hem heen konden ook niet helpen. Sommigen wisten niet hoe ze zijn waanvoorstelling duidelijk moesten uitleggen. Anderen waren er zelf niet van overtuigd dat energie niet uit het niets komt en nergens verdwijnt. Ten slotte geloofden anderen zelf dat een perpetuum mobile mogelijk was, en moedigden Kulibin aan om door te gaan met zoeken.

Tot die laatste behoorde bijvoorbeeld de beroemde schrijver en journalist Pavel Svinin. In zijn boek over Kulibin, gepubliceerd in 1819, een jaar na de dood van Ivan Petrovich, schreef hij, verwijzend naar de Kulibin perpetuum mobile: “Het is jammer dat het hem niet is gelukt deze belangrijke uitvinding af te maken. Misschien zou hij gelukkiger zijn geweest dan zijn voorgangers, die bij dit struikelblok stopten; misschien zou hij hebben bewezen dat perpetuum mobile geen hersenschim van de mechanica is…"

Verrassend genoeg steunde zelfs de grote Leonard Euler het werk van Kulibin aan de uitvinding van een perpetuum mobile.' "Het is merkwaardig om op te merken," schreef Svinin, "dat Kulibin tot deze ontdekking werd aangemoedigd door de beroemde wiskundige Euler, die, toen hem werd gevraagd wat hij dacht van perpetuum mobile, antwoordde dat hij dacht dat het in de natuur bestond en dacht dat het zou op de een of andere gelukkige manier worden gevonden, zoals onthullingen die voorheen voor onmogelijk werden gehouden.' En Kulibin wendde zich altijd tot de autoriteit van Euler toen hij het idee van een perpetuum mobile moest verdedigen tegen critici.

De Izvestia Academy publiceerde een artikel met de titel "Raad voor degenen die dromen van het uitvinden van eeuwigdurende of eindeloze beweging." Het zei: "Het is volkomen onmogelijk om continue beweging uit te vinden … Deze nutteloze studies zijn uiterst schadelijk omdat ze vooral (vooral) omdat ze veel gezinnen en veel bekwame monteurs hebben geruïneerd die met hun kennis geweldige diensten aan de samenleving konden leveren, verloren, het bereiken van de oplossing van dit probleem, al hun bezittingen, tijd en arbeid."

Niemand weet of Kulibin dit artikel heeft gelezen. Het is alleen bekend dat hij ondanks de mening van de Academie van Wetenschappen met zijn kenmerkende koppigheid aan een perpetuum mobile bleef werken in het vertrouwen dat zelfs dit probleem vroeg of laat zou worden opgelost.

Kulibin heeft een aantal modellen van zijn auto ontwikkeld. Hij nam als basis een oud idee, bekend sinds de tijd van Leonardo da Vinci, namelijk: een wiel met daarin bewegende gewichten. Deze laatste zouden een positie innemen die de balans voortdurend verstoorde, en een schijnbaar non-stop rotatie van het wiel veroorzaken.

Ook in het buitenland werkten ze aan de totstandkoming van een perpetuum mobile. Kulibin volgde deze werken op de voet volgens de berichten die hem bereikten. En ooit, in 1796, had hij volgens de bestelling van Catherine II zelfs de kans om een van dergelijke buitenlandse projecten te overwegen en te evalueren. Het was de perpetuum mobile van de Duitse monteur Johann Friedrich Heinle.

Ivan Petrovich bestudeerde niet alleen "met de grootste zorg en toewijding" de tekening en beschrijving van het buitenlandse perpetuum mobile, maar maakte er ook een model van. Het bestond uit twee gekruiste buizen met een balg gevuld met vloeistof. Met de rotatie van zo'n kruis zou de vloeistof door de buizen van de ene balg naar de andere stromen. Het evenwicht had volgens de uitvinder verloren moeten zijn gegaan en het hele systeem had voortdurend in beweging moeten zijn.

Het Heinle-motormodel bleek natuurlijk niet te werken. Door experimenten met haar uit te voeren, vond Kulibin, zoals hij schreef, "niet wat hij wilde in dat succes." Maar dit deed zijn geloof in het principe van de perpetuum mobile niet in het minst aan het wankelen.

In de herfst van 1801 keerde Ivan Petrovich terug van St. Petersburg naar zijn thuisland, naar Nizhny Novgorod. Ook hier gaf hij zijn vergeefse zoektocht naar eeuwigdurende beweging niet op. Er ging veel tijd voorbij, het jaar 1817 kwam. En op een dag las Kulibin in de hoofdstadkrant "Russian Invalid" van 22 september een artikel dat hem als onweer in de oren klonk. Het briefje meldde dat een zekere monteur, Petere uit Mainz genaamd, "eindelijk de zogenaamde perpetuum mobile heeft uitgevonden, die al eeuwenlang tevergeefs is geweest."

Verder werd de motor zelf beschreven, die de vorm had van een wiel met een diameter van 8 voet en een dikte van 2 voet: "Het beweegt op eigen kracht en zonder enige hulp van veren, kwik, vuur, elektrische of galvanische kracht. De snelheid overtreft de waarschijnlijkheid. Als je hem aan een rijtuig of rolstoel bevestigt, kun je in 12 uur 100 Franse mijlen afleggen en de steilste bergen beklimmen."

Dit nieuws (natuurlijk niet waar) maakte de oude uitvinder ongelooflijke opwinding. Het leek hem dat Peter zijn ideeën had toegeëigend, zijn geliefde geesteskind had gestolen, waaraan hij, Kulibin, vele decennia hard had gewerkt. Met koortsachtige haast begon hij een beroep te doen op iedereen die macht en invloed had, inclusief tsaar Alexander I.

Toen werd de voorzichtigheid aan de kant geschoven, geheimhouding vergeten. Nu schreef Kulibin eerlijk gezegd dat hij lange tijd had gewerkt aan de creatie van een "machine van perpetuum mobile", dat hij niet ver verwijderd was van het oplossen van dit probleem, maar dat hij geld nodig had om de laatste experimenten voort te zetten. In de "petitienota's" herinnerde hij zich zijn eerdere verdiensten en sprak hij de wens uit om terug te keren naar de hoofdstad om een ijzeren brug over de Neva te bouwen, en vooral, om de creatie van een perpetuum mobile voort te zetten.

Het verzoek van Kulibin om toestemming om terug te keren naar St. Petersburg werd subtiel afgewezen. De bouw van de ijzeren brug werd te duur geacht. Ze zwegen over de perpetuum mobile.

Tot de laatste dagen van Ivan Petrovich verliet zijn dierbare droom van een 'machine van eeuwigdurende beweging', een tirannieke droom, zoals een van Kulibins biografen het noemde, hem niet. Ziektes overweldigden hem steeds meer. Ik werd gekweld door kortademigheid en "anders ongezond". Hij ging nu nog zelden naar buiten. Maar zelfs in bed, in kussens, vroeg hij om tekeningen van de "machine van perpetuum mobile" naast hem te leggen. Zelfs 's nachts, in slapeloosheid, keerde de uitvinder keer op keer terug naar deze fatale machine, maakte enkele correcties in oude tekeningen, tekende nieuwe.

Ivan Petrovich Kulibin stierf op 30 juli (oude stijl), 1818 op 83-jarige leeftijd, stierf rustig, alsof hij sliep. Zijn familie bleef in extreme armoede. Om haar man te begraven, moest de weduwe een wandklok verkopen, en haar oude vriend Alexei Pyaterikov voegde een klein bedrag toe. Dit geld werd gebruikt om de grote uitvinder te begraven.