Юный техник, 2010 № 04 - Журнал «Юный техник»

…В 1791 году по Санкт-Петербургу прокатился невероятный слух. Дескать, люди видели, как ночами по улицам города движется сам по себе «безлошадный экипаж». «Не иначе нечистая сила».

Ныне модель этого «чуда XVIII века» можно увидеть в автомобильном отделе Политехнического музея. Изобрел же самоходку Иван Петрович Кулибин — талантливый русский изобретатель-самоучка.

Созданный им предшественник современного автомобиля сделан с большим умом и тонким знанием дела. Двигателем этого экипажа и в самом деле была сила. Только не нечистая, а самая обыкновенная, мускульная. Двигали коляску два дюжих молодца, стоявших на запятках и нажимавших педали.

Впоследствии, говорят, И. П. Кулибин хотел поставить на коляску «вечный двигатель», над которым он работал по ночам. Но такой двигатель, понятно, не получился. А потому к коляске вскоре потеряли интерес. Ее заперли в сарае, и там она то ли сгорела при очередном пожаре, то ли попросту разрушилась от времени. К счастью, сохранились чертежи, по которым и была изготовлена масштабная действующая модель.

Экскурсовод включает ее, и фигурка, стоящая на запятках, имитирует работу человека, который, «вышагивая», приводил в действие механизм. С педалями соединены две тяги, вращающие ось с закрепленным на ней маховым колесом. Инерционное движение махового колеса обеспечивает равномерное движение коляски. Имелась здесь и коробка скоростей. Ее роль выполняли три зубчатых барабана разных диаметров, которые позволяли развивать тихий, средний и полный ход при одинаковой скорости движения педалей. Барабаны посажены на ведущую ось, которая передает вращение двум ведущим задним колесам.

Ведущая и направляющая оси для облегчения хода самокатки установлены на особых дисковых подшипниках качения. Дисковые подшипники качения — предки современных роликовых подшипников — тоже изобретение И. П. Кулибина.

За спинкой сиденья установлен вертлюг, подобный судовому штурвалу. С его поворотом начинает вращаться вал со шкивом, через тросы передавая движение на поворотный круг переднего направляющего колеса.

По свидетельству современников И. П. Кулибина, его самоходка бегала довольно быстро, причем под гору двигалась медленнее, чем в гору, из-за действия тормозного устройства.

Самоходка — не единственное изобретение талантливого самоучки. Еще в юности сын нижегородского торговца мукой Иван Кулибин прославился как часовых дел мастер. Перво-наперво он соорудил деревянные часы с кукушкою. Соседи дивились, однако сам Иван понимал, что для настоящих дел знаний у него маловато.

И он стал серьезно заниматься физикой, геометрией, математикой. Одновременно продолжал работу над часами. В дар императрице Екатерине II задумал часы невиданные. Сложный механизм, состоящий из многих сотен мельчайших деталей, был заключен в корпус яйцеобразной формы. Через каждый час в корпусе часов отворялись «дверцы», открывался золоченый «чертог» и разыгрывалась целая сценка с множеством «действующих лиц».

Часы были закончены в 1767 году и переданы в дар царице. Она была поражена мастерством молодого изобретателя и вызвала мастера в Петербург. Он был назначен заведующим мастерскими при Академии наук.

Занимаясь ремонтом различных приборов — астрономических, физических и других, — Кулибин продолжал изобретать.

Вскоре Иван Петрович разработал проект и создал модель арочного моста через Неву. И по сей день этот труд считается выдающимся с точки зрения инженерного исполнения. Мало кто верил в то время в расчеты Кулибина. Разве только великий Леонард Эйлер, один из членов комиссии по испытанию модели, с должным вниманием отнесся к трудам Кулибина, которого он уважал и ценил.

Модель выдержала все испытания, и комиссия Академии наук рекомендовала строить мост через Неву. Но его так и не построили, убоявшись необычности конструкции — ведь пролет нового моста должен был составить 298 м!

Рисунок однопролетного моста через Неву по проекту И.П. Кулибина.

Изобретатель остро переживал неудачу со строительством. Но своих занятий не оставил. И вскоре сконструировал «зеркальный фонарь» — прообраз прожектора. Малый источник света давал мощный поток световых лучей, мог с успехом освещать улицы, гавани, большие помещения. А еще через несколько лет представил семафорный оптический телеграф.

В Академии наук И.П. Кулибин проработал 30 с лишним лет — до 1801 года.

На склоне лет мастер поселился в Нижнем Новгороде, где стал работать над созданием «машинного водоходного судна». Оно, по мнению Кулибина, должно было облегчить труд бурлаков, тянувших баржи по великой русской реке. Судно было испытано в 1804 году.

Изобретатель остроумно использовал течение реки для движения судна наперекор нему же. Оно приводилось в движение давлением воды на лопасти колес. Колеса вращались, наматывая канат, прикрепленный другим концом к якорю, установленному где-то на берегу, и судно как бы «подтягивало» само себя на канате против течения.

Всего за свою жизнь И.П. Кулибин сделал 37 изобретений. Но до нашего времени дошли сведения лишь о единичных его работах. Только по нескольким чудом сохранившимся описаниям и чертежам мы можем себе представить изобретения мастера, опередившего свое время.

С. НИКОЛАЕВ

НОВАЯ ЖИЗНЬ СТАРЫХ ИДЕЙ

Пора изобретать ракетодром

Старт современного космического корабля — зрелище эффектное, но неэффективное. От рева двигателей дрожит земля, огненные струи бьют вниз, и вот огромная многоступенчатая ракета медленно, словно бы нехотя, отрывается от стартового стола, с трудом преодолевает земное тяготение…

До орбиты же добирается около 3 процентов(!) первоначальной массы — все остальное попросту сгорает. Получается, что КПД ракеты хуже, чем у паровоза. Потому и стоит доставка на орбиту 1 кг полезного груза порядка 20 000 долларов, а полет на орбиту космического туриста обходится ему около 20 млн. долларов. Нельзя ли подешевле?

Есть ли иные способы космических стартов? Есть!

Еще в 30-е годы XX века один из первых советских научно-фантастических фильмов «Космический рейс», научным консультантом которого был классик отечественной космонавтики К.Э. Циолковский, показывал старт, который сам Константин Эдуардович описывал так: «Поезд, положим, из пяти ракет скользит по дороге в несколько сот верст длиною, поднимаясь на 4–8 верст от уровня океана»… Еще более наглядно начало космического путешествия описано в научно-фантастическом романе «Звезда КЭЦ» Александра Беляева.

По склону горного пика проложена железнодорожная трасса. Берет свое начало она еще на равнине и, постепенно становясь все круче, обрывается на вершине горы едва ли не вертикально. На этот стальной путь и устанавливают ракетный поезд, состоящий из нескольких ступеней-вагонов. При этом классика пришлось поправить. Если Циолковский полагал, что первой должна начинать свою работу ракета, стоящая, подобно паровозу, во главе поезда, то логичнее ставить «толкача» в конец состава. Иначе куда ему деваться, когда топливо в данной ступени закончится? А тут отцепился — и порядок, состав пошел дальше…

Следующий шаг в развитии этой идеи предпринял изобретатель из Самары, специалист по ракетно-космической технике В.Н. Пикуль. В 1997 году он прислал нам описание своего проекта, над которым работал добрых три десятка лет.

В 70-е годы В.Н. Пикулю довелось принять участие в создании двигателей для знаменитой «лунной ракеты» Н-1. При этом конструктор обратил внимание на ряд ее недостатков. Для заправки ракеты жидким кислородом (а в последнее время и жидким водородом) необходимо строить не только заводы по получению топлива, но и специальные хранилища, дабы избежать испарения сниженных газов.

Кроме того, вертикально стартующая ракета обладает малой устойчивостью, особенно в первые секунды полета. Для создания компенсации неустойчивости приходится использовать связки из нескольких параллельно работающих двигателей, предусматривать системы регулирования и управления вектором тяги. А все это отрицательно сказывается на габаритах и обтекаемости ракеты. Да и надежность такой системы не очень велика, что и продемонстрировали первые испытания Н-1.

И тогда Валентин Николаевич предложил построить ракетодром в Антарктиде. Здесь, в царстве вечных льдов, довольно просто оборудовать криогенные хранилища для сжиженных газов. Упрощается и сама система запуска.

«Особенность моего способа состоит в медленном разгоне особой платформы с ракетой на борту по ширококолейному железнодорожному спуску, — писал Пикуль. — Когда же скорость возрастет, состав плавно переходит на горизонтальный путь, а потом начинает и подъем по гиперболе. Наконец, ракета стартует практически вертикально, используя мощь собственных двигателей…»