Первый русский механик. Академик и

Построенная Кулибиным модель имела 14 сажен длины и представляла собой одну десятую настоящего моста. Строили ее 17 месяцев. На сооружение этой модели правительство выдало 3 тысячи рублей. Фактическая же стоимость модели была 3 524 рубля 96 копеек. Разницу изобретателю пришлось уплатить из собственных денег.

Модель моста должна была пройти испытания. Большинство академиков не верили в возможность создания моста, спроектированного только с помощью экспериментальных методов и исключительно инженерной интуиции. Сочетая теорию с экспериментом, Кулибин с помощью веревок и гирек проводит свои опыты и вычисляет силы сопротивления отдельных частей моста. Только величайший математик того времени академик Эйлер верил в Кулибина. Он берет его чертежи и математические выкладки и тщательно их проверяет. Все расчеты оказались правильными. Свои соображения и вычисления Эйлер изложил в статье: «Легкое правило, каким образом из модели деревянного моста или подобной другой машины, которая тяжесть нести должна, познавать, можно ли то же сделать в большем, что в модели (виде)», опубликованной им в «Месяцеслове с наставлениями на 1776 год».

Большинство членов комиссии по испытанию моста были убеждены, что мост рухнет. Мост был нагружен 3 тысячами пудов груза, что составляло его предельную расчетную нагрузку. Модель не разрушилась. Тогда Кулибин велел увеличить груз, навалив на мост кирпичей. Модель выдержала и эту дополнительную нагрузку. Наконец, взошли на мост академики и члены комиссии.

Опыты были продолжены. Мост был испытан на длительную нагрузку. Модель моста выдержала все способы проверки. Составленный журнал испытаний был представлен Екатерине с заключением о возможности постройки через Неву моста с пролетом в 140 сажен. Екатерина приказала наградить конструктора двумя тысячами рублей, а модель передать на обозрение публики, которая, по ряду свидетельств, «во множестве стекалась удивляться оной».

Никакого решения о постройке моста принято не было. Модель моста в 1793 году была перевезена в сад Таврического дворца, где была переброшена через канаву. По свидетельству современников, модель моста просуществовала до 1804 года; дальнейших сведений о судьбе модели мы не имеем.

Такова трагическая судьба одного из крупнейших произведений инженерно-конструкторской мысли конца XVIII века.

Для того чтобы полностью оценить значение кулибинского моста в развитии техники мостостроения XVIII столетия, можно указать, что самый длинный деревянный мост, длиной в 119 метров, был построен братьями Груберман в аббатстве Веттинген в 1778 году. Только в 1813 году в России был построен первый постоянный деревянный мост через Малую Невку, но он имел семь пролетов. Лондонская академия объявила конкурс на арочный мост в 1772 году, Кулибин же начал конструировать свой мост гораздо раньше, и уже в 1771 году был готов первый вариант модели.

Из позднейшей переписки Кулибина видно, что изобретатель чрезвычайно тяжело переживал невнимание царского правительства к его проекту. Отправить же свой проект в Лондон Кулибин не хотел, хотя проект полностью удовлетворял всем условиям конкурса. Несмотря на наличие громадной семьи (он имел 12 детей), крайне нуждавшейся материально, он не мог себе представить, что его многолетний упорный труд будет реализован не на его родине, а за границей.

Знаменитый ученый Бернулли, бывший членом русской Академии, современник Кулибина, отвечая одному из своих учеников, который, находясь в Петербурге, ознакомился с моделью Кулибина, пишет: «То, что Вы сообщаете мне о Вашем механике-самоучке Кулибине по поводу деревянного моста через Неву, дает мне высокое мнение об этом искусном строителе и плотнике, воспитанном между простыми крестьянами и обязанном своим высшим знанием только некоторого рода инстинкту. Я ни мало не слушаюсь чистой теории в этих работах, потому что невозможно достаточно исчислить всех обстоятельств, которые непременно должны быть приняты в расчет: необходимо работать ощупью над бесчисленным множеством предметов, не допускающих никаких точных определений. Главный строитель обязан чаще всего обращаться к своей врожденной сообразительности. В этом-то я признаю все преимущество, которым может владеть такой человек, как Кулибин».

Далее Бернулли пишет, что он не может «победить скептицизм в отношении моста, т. е. чтобы модель могла выдержать при испытании такую тяжесть - 3 тысячи пудов». «Пожалуйста, уведомьте меня, какова высота модели в своей середине сравнительно с ее оконечностями и каким образом этот великий артист разместил 3 500 пудов тяжести на своей модели? Если она в состоянии выдержать еще 500 пудов, которые предложил он положить на нее, то это увеличение будет сильным доказательством самого счастливого успеха, какой только можно было обещать».

Значительно ранее заграничных ученых Кулибин начинает думать над проектом железного моста, так как он сознавал, что в технико-экономическом отношении большие деревянные мосты являются мало выгодными.

Таким образом, ценность проекта Кулибина заключается в том, что он создал новую конструкцию моста, разработал методы и приборы для экспериментального исследования мостового сооружения, дал теорию испытания моста на модели и первый применил свойства веревочного многоугольника для расчета статически определимых систем. Этого одного достаточно для того, чтобы быть признанным выдающимся ученым и инженером.

| |

Знаменитый механик-самоучка Иван Петрович Кулибин является не только изобретателем оригинальных часов, водохода, экипажа с педальным приводом, других диковинных для своего времени конструкций, но и автором проекта уникального одноарочного деревянного моста через Неву.

Кулибин создал проект гигантского деревянного одноарочного моста через Неву длиной 298 метров. Высота моста позволила бы проходить под ним кораблям с мачтами и парусами. Береговые опоры были задуманы каменными, а саму арку предполагалось сконструировать из досок, поставленных на ребро и соединенных металлическими болтами. Мост включал две галереи: верхняя предназначалась для пешеходов, нижняя - для городского транспорта. Самый же большой в мире деревянный мост через реку Лиммат (Швейцария), сооруженный в 1778 году, имел пролет всего лишь 119 метров.

К разработанному проекту самоучки многие, в том числе и крупные ученые, отнеслись с нескрываемым скептицизмом. Тогда Кулибин создал модель моста в одну десятую часть натуральной величины (длиной 30 метров). Для ее испытания собранием Петербуржской академии была назначена экспертная комиссия.
27 декабря 1776 года состоялось официальное испытание модели моста. Вначале на модель положили груз весом 3300 пудов, считавшийся по расчетам предельным. Подавляющее большинство ученых было уверено, что модель не выдержит тяжести и рухнет. Но изобретатель, уверенный в прочности модели, добавил еще 570 пудов. А «для вящего доказательства» Кулибин сам поднялся на модель и пригласил последовать за ним всех членов экспертной комиссии и рабочих, подносивших грузы.

В течение 28 дней модель стояла под тяжестью 3870 пудов, что в пятнадцать раз превышало ее собственный вес, но никаких признаков деформации не наблюдалось. Это была блестящая победа изобретателя. Но в условиях крепостнической России проект И. П. Кулибина, несмотря на положительную оценку комиссии, остался нереализованным и был предан забвению.

Модель моста была выставлена для осмотра вначале в академическом дворе, а в 1793 году ее перевезли в Таврический сад. 27 июля 1816 года подгнившая модель обрушилась.

| |

В 1772 году Королевская академия наук в Лондоне назначила награду для того, кто создаст лучшую модель моста, который состоял бы из одного свода без свай или дуги и стоял бы на берегах реки только своими концами. Прочитав об этом в газете, Кулибин занялся проектом такого моста через Неву. Дело в том, что одноарочный мост не требовалось разводить. Поэтому для Петербурга, принимавшего множество различных кораблей, это было необходимо.

Не было ни одного постоянного моста через Большую Неву - ни каменного, ни деревянного, - который соединил бы Зимний дворец с Васильевским островом. Постоянный мост сильно облегчил бы жизнь петербуржцев, о чем писал сам Кулибин в декабре 1772 года в прошении на имя вице-директора Академии наук:

С начала моего в Санкт-Петербург приезда еще 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... Соображая все оные и другие неудобства, начал я искать способ о сделании моста...

Была создана комиссия, возглавить которую Домашнев поручил Л. Эйлеру. В ее состав вошли самые именитые физики и математики Академии: С.К. Котельников, Иоганн Альбрехт Эйлер, С.Я. Румовский, а также адъюнкты Николай Фус и М.Е. Головин. 4 марта 1776 года комиссия получила распоряжение рассмотреть проекты Кулибина.

Модель моста была испытана 27 декабря 1776 года. Модель была построена в масштабе 1/10 по отношению к предполагаемой длине моста в 140 саженей (то есть в длину она была 14 саженей) и состояла из 12 908 деревянных деталей, 49 650 железных винтов и 5500 железных колец. Эта модель выдерживала пробную нагрузку в течение 28 дней без видимого ущерба. Испытание модели Кулибина вызвало интерес, поэтому кроме ученых присутствовало немало зрителей. Незадолго до этого представили свои работы известные инженеры, но их конструкции не выдержали расчетной тяжести. На что же может надеяться мужик-самоучка? Блистательная публика состязалась в остротах.

Когда на мост было уложено приготовленное железо, наступила тишина – мост стоял. Во дворе оставалось несколько тысяч кирпичей. Уложили и их. Затем Кулибин пригласил публику подняться на перегруженный мост. Потом попросил и рабочих присоединиться. Молча, всем скопом несколько раз прошлись по конструкции. Стоит! Величайший математик столетия Леонард Эйлер, сияя, тряс руку Кулибина:

Теперь вам остается только построить нам лестницу на небо!

После успешных испытаний и “одобрения” академиков это чудо техники привлекло внимание горожан, которые собирались поглазеть на модель, однако ни Екатерина II, ни кто-либо из важных чинов при ее дворе не спешили познакомиться с этим изобретением. “Санкт-Петербургские ведомости” от 10 февраля 1777 года дали ему чрезвычайно высокую оценку:

Сей отменный художник, коего природа произвела с сильным воображением, соединенным с справедливостью ума и весьма последовательным рассуждением, был изобретатель и исполнитель модели деревянного моста, каков может быть построен на 140 саженях, т. е. на широте Невы-реки, в том месте, где обыкновенно через оную мост наводится. Сия модель сделана на 14 саженях, следственно, содержащая в себе десятую часть предъизображаемого моста, была свидетельствуема Санкт-Петербургской Академией наук 27 декабря 1776 года и к неожиданному удовольствию Академии найдена совершенно и доказательно верною для произведения оной в настоящем размере.

Предположительно, говорилось далее в статье, Кулибин сам придумал и разработал правила испытания своей модели: “Сии правила совершенно явились сходными с теми, кои после произвел из механических оснований славный г. Эйлер, здешний академик...” . И тут мы наконец подходим к вопросу о том, какую роль Эйлер сыграл в этих испытаниях на самом деле.

Главный вопрос заключался не в том, насколько логичными были технические принципы кулибинской модели - в конце концов, вот она, модель, выставлена на всеобщее обозрение и прекрасно выдерживает нагрузку. Вопрос был в том, как перейти от модели к настоящему мосту. Аргументация Кулибина строилась на простой арифметике. Модель имеет 14 саженей в длину, то есть ее размер составляет 1/10 размера планируемого моста, и в ней соблюдены все пропорции. Весит она 330 пудов и рассчитана на нагрузку, в девять раз превышающую ее вес, то есть на 2970 пудов. Но для удобства расчетов Кулибин - вспомним ограниченность его теоретических познаний - исходил из того, что мост должен весить 3300 пудов, включая и вес модели. Двадцать три года спустя в кратком описании моста он так излагал свои расчеты:

Из сего теперь уже удобно можно определить тяжесть настоящего моста, полагая, что он должен быть во всем подобен модели, из такого же лесу и числа дерев построен, ибо надлежит только 330 пуд[ов] или вес модели умножить кубически, то есть сперва 10-ю выйдет показанной накладной с модельным весом 3300 пудов, сие число умножив также 10-ю, выйдет 33 000 пудов, и сие также умножить в третей 10-ю, почему куб содержания и произведет в настоящем мосте весу 330 000 пудов, и если бы модель не подняла более показанной 3300 пудов тяжести, то чрез сие доказала, что настоящий мост будет держать одну только собственную свою тяжесть, а от накладной, хотя и небольшой тяжести, должен бы был обрушиться. Если бы модель могла поднять тяжесть против своей в 20 крат больше, то есть которого б грузу составилось вообще с модельным 6600 пудов, то настоящему должно бы было поднять на себе еще такую же тяжесть, сколько в нем есть собственного весу, то есть 330 000 пудов... Следовательно, сверх той 3300 пуд[ов] тяжести, которая требуется для уверения в стоянии порожнего моста, лежало на ней избыточной тяжести 570 пудов, которая умножением квадратным доказала, что можно будет по настоящему мосту перевести тяжести, умещенные на всем мосте 57 000 пудов без всякого сомнительства..

Из этого расчета следовало, что равномерно распределенный вес в 570 пудов, с небольшим запасом на предел погрешности, должен быть достаточным для определения реального веса настоящего моста. Однако способ аргументации говорит о многом. Текст написан по-русски двадцать три года спустя - громоздко, многословно, с большим количеством ненужных повторов. Даже такая простая математическая процедура, как возведение десяти в куб, разложена на несколько этапов.

Ответ Эйлера был написан в 1775 году и опубликован в “Комментариях” Академии наук в 1776 году (а в 1777-м появилось и резюме на русском). Хотя в официальном издании Академии наук ответ Эйлера был опубликован на латыни и ученый рассматривал задачу на высочайшем уровне обобщения и абстракции, в преамбуле он более чем ясно говорит о том, что к расчетам его подвигла задача постройки моста через Неву. Дабы не воспроизводить здесь все математические выкладки полностью, укажем лишь на то, что после изложения основных принципов он сводит задачу к поиску отношения между z и λ (гдеλ - коэффициент масштабирования, а z - число, на которое нужно умножить вес нагрузки), описываемого формулой:

z 900+16= (900+30λ)/2λ

Интересно отметить, что это отношение нелинейно, то есть чем меньше мост, тем выше должен быть коэффициент масштабирования, чтобы компенсировать напряжение, создаваемое бo льшим отличием от действительного размера моста. Что же до Кулибина, то никаких письменных подтверждений разговора на эту тему между ним и Эйлером не сохранилось, но их результаты по этой конкретной модели сходятся. Очевидно, что Кулибин не использовал расчеты Эйлера в качестве основы для собственных, а расчеты самого Кулибина академики неизменно игнорировали. Таким образом, и Эйлер, и Кулибин пришли к заключению, что кулибинский мост выдержит нагрузку, - но по разным причинам.

Принципы пропорционального увеличения моделей бурно обсуждались в ученом мире. Наиболее достоверный источник информации о том, как академическая элита, то бишь носители “высокого” математического знания, относилась к затее Кулибина, - переписка между старым другом Эйлера Даниилом Бернулли, жившим в то время в Базеле, и секретарем Эйлера Николаем Фусом. Фус прибыл в Петербург в 1773 году по рекомендации Бернулли, в качестве помощника уже ослепшего Эйлера. Он жил в доме Эйлера, переписывал в записные книжки то, что Эйлер писал крупными буквами мелом на столешнице, помогал ему в подготовке ряда важных работ - в том числе об ахроматическом телескопе. В проекте моста он в первый раз выступил в качестве эксперта Академии. Фус впервые упоминает Кулибина в письме к Бернулли от 5 января 1777 года, через неделю после начала испытаний:

У нас здесь с некоторого времени появилось так много проектов строительства моста через Неву, что это предприятие стало почти предметом насмешек. Однако академический механик Кулибин, который заслуживает, чтобы Вы о нем узнали, по удивительности того факта, что он из простого крестьянина сделался человеком поистине замечательным благодаря полученному от природы счастливому расположению к искусству механики, и который без всякой посторонней помощи уже создал шедевры, заставив публику восхищаться им и его моделью, над которой он не прекращает работать. Это модель одноарочного моста через Неву шириной в 1057 английских футов. Кулибин, совершенно неискушенный в математике, нашел, я не знаю, каким путем, что кривая его арки должна иметь форму цепной линии, что его модель весит 333 пуда, что элементы, из которых состоит мост, должны равномерно и последовательно уменьшаться по всем направлениям [к середине] и, наконец, что модель его моста должна нести груз весом в 3300 пудов, чтобы мост мог выдержать свой собственный вес. То же самое г. Эйлер нашел a priori в рассуждении, которое будет содержаться в ХХ томе наших Комментариев. Он [Эйлер] работал больше года и закончил его недавно.

В ответе Бернулли от 7 июня 1777 года развивается тема контраста между “мужицким” происхождением Кулибина и традициями высокой науки, представляемой Эйлером:

То, что Вы сообщаете мне о Вашем прирожденном механике г. Кулибине по поводу деревянного моста через Большую Неву, имеющую ширину в 1057 английских футов, внушает мне высокое мнение об этом талантливом строителе и искусном плотнике, воспитанном среди простых крестьян и обязанном своими высшими познаниями только своего рода наитию... Мне кажется, что самое главное искусство состоит в выборе дерева, в крайней точности всех размеров... Все главные части должны, насколько возможно, взаимно давить друг на друга с помощью больших железных болтов, клиньев, шкворней, хороших шипов и правильно сделанных вырезов... Эта ширина Невы представляется мне чрезмерной, и я сознаюсь, что никогда не решился бы высказаться за постройку такого моста, разве только, если бы между одним и другим берегом Невы было сооружено два или три свайных устоя, которые делили бы мост на три или четыре примерно равных части... Главный строитель чаще всего должен полагаться на свое собственное чутье. Здесь я ощущаю всю выгоду иметь такого человека, как Кулибин, к которому я проникнут уважением, но я не могу победить своего недоверия, когда дело идет о таком огромном мосте. Можно ли быть уверенным в том, что большие морозы, свойственные этой стране, не нарушат конструкции моста? Ведь самое малое сжатие всех частей могло бы оказаться для него роковым. Сообщите мне, пожалуйста, какова высота модели в ее середине по сравнению с концами и каким именно способом великий мастер распределяет те 3500 пудов, которыми он нагрузил свою модель? Если модель могла выдержать еще 500 пудов, которые он собирался на нее наложить, то это было бы лишним веским доказательством возможного успеха. В свое время я произвел много исследований, относящихся к прочности и сопротивлению дерева, и опыт всегда подтверждал полученные мною результаты; но я еще сомневаюсь относительно сопротивления балки известной длины, четырехгранно обтесанной и сильно сжатой в продольном направлении, пока эта балка не начнет гнуться, или какой груз может выдержать столб, поставленный строго вертикально, чтобы не сломиться под его тяжестью? Мне хотелось бы, чтобы Ваш прославленный механик высказал Вам свое мнение на одном-двух примерах; мне нужна лишь его приблизительная оценка.

Похоже, что Фус так и не передал Кулибину эту просьбу. Вместо этого он отправил Бернулли еще одно письмо с восхвалениями в адрес Кулибина, убеждая Бернулли не прибегать к аналогии со схожими моделями из Швейцарии и Ирландии: “Модель Кулибина непохожа на все то, что я видел в этом роде. Она слишком сложна, чтобы ее можно было описать в нескольких словах, и то, что я мог бы сказать Вам об его идее, какой бы она ни была несовершенной, могло бы, может быть, разрушить то хорошее мнение, которое я желал бы Вам о ней дать”. Однако он поспешил уклониться от окончательного одобрения проекта, отметив, что академики в своем докладе расточали Кулибину “всяческие похвалы, каких заслуживают его старания и искусство, хотя они не дали ответа на множество обстоятельств, которые могли бы встретиться при реализации проекта и сделать его, быть может, неосуществимым”. Таких обстоятельств было великое множество - помимо прочего, речь шла о том, чтобы раздобыть лес соответствующего качества и полностью завершить строительство моста за четыре-пять месяцев летнего строительного сезона в Петербурге.

Уклонившись от прямого ответа, Академия, по сути, решила, что никакого деревянного моста в Петербурге не будет. Разумеется, все аргументы против моста были известны задолго до того, как Кулибин принялся строить свою модель - которая, кстати, сама по себе вылилась в изрядную сумму, 3244 рубля, - и похоже, что вся эта буффонада с испытаниями модели воспринималась при дворе как дело сугубо академическое. Княгиня Дашкова распорядилась выставить модель на всеобщее обозрение. Кулибин воспротивился; понятно, что транспортировать такую большую модель было бы очень трудно - и, надо заметить, именно потому, что не было моста через Неву. В конце концов Кулибин переправил ее на территорию Таврического дворца за свой счет (позже ему все-таки возместили расходы - 503 рубля). Модель простояла более сорока лет, из них первые 23 года не нуждаясь в ремонте, и была уничтожена в июне 1816 года. Кулибин же, выйдя в отставку и вернувшись в Нижний, продолжал разрабатывать проекты мостов - на сей раз металлических и через Волгу. Но и эти замыслы, подобно идее деревянного моста 1776 года, реализованы не были.

Мосты в древней Руси. Большой каменный мост в Москве 1687 года. Иван Петрович Кулибин и его мост через Неву

Быстрый рост железнодорожных сообщений, прокладка новых и новых железных дорог поставили целый ряд разнообразнейших технических задач.

Крупнейшей из этих задач на ранней поре железнодорожного строительства надо считать поиски новых средств преодоления водных рубежей.

Конечно, мостовые сооружения появились вместе с дорогами. Ведь первое дерево, счастливо упавшее поперёк ручья или ущелья, стало уже простейшим типом балочного моста. Скала, обрушившаяся в тот же ручей, могла подсказать мысль о каменном мосте. За тысячи лет истории дорожного строительства искусство построения мостов достигло известной степени совершенства, а конструкции этого рода сооружений стали чрезвычайно разнообразными.

Однако мосты, предназначавшиеся для пешеходов и повозок, не годились для железнодорожного сообщения. Железнодорожному транспорту для преодоления водных рубежей нужны были мосты лёгкие и прочные, способные выдерживать очень большие нагрузки. Для переправы через широкие реки пешеходы и повозки могли прибегать к паромам; железнодорожный транспорт не мог удовлетвориться такой переправой и требовал мостовых сооружений небывалой длины.
Разрешение проблемы железнодорожного моста принадлежит русской инженерно-технической мысли.

Обилие рек, множество оврагов и балок составляют нашу характерную географическую особенность, и о строителях мостов упоминает уже «Русская правда» - сборник узаконений, относящийся к 1020 году.

Наплавной мост в Пскове

Старый кадр наплавного моста с открытки. Слева – часовня.

При великом изобилии лесных богатств дерево на Руси, естественно, являлось основным строительным материалом, и древнерусское инженерное искусство характеризуют прежде всего разнообразные деревянные конструкции. На Руси получило особенное развитие деревянное мостостроение, причём строились не только плавающие или «живые мосты» из толстых брёвен, связанных в плоты, с настилом на них, но и балочные мосты.

Наплавной мост через Днепр в Киеве, построенный при Владимире Мономахе, упоминается в летописи под 1115 годом. Дмитрий Донской строил мосты через Волгу в Твери при осаде этого города, а в 1380 году - через Дон, на Куликовом поле.

В Новгороде исстари существовал постоянный мост через Волхов, на котором происходили кулачные бои между населением двух сторон реки. О разрушении этого моста ледоходом упоминается в Новгородской летописи под 1335 годом.

Постоянные деревянные мосты имели опоры в виде мощных ряжей с переходной частью в виде треугольника для более успешной борьбы со льдом. Они заполнялись камнем. Пролёты перекрывались брёвнами, как балками. Доски не применялись, так как были слишком дороги.

Деревянные мосты представляют самую раннюю их форму. Сначала их строили просто из балок, потом стали усиливать подкосами, а затем в половине XVIII века появились арочные мосты, из косяков и гнутых брусьев, соединённых в арки.

Затем были изобретены новые конструкции, и, вероятно, деревянные мосты будут строить ещё очень долго, особенно в богатых лесом краях. Правда, дерево подвержено гниению и опасно в пожарном отношении, но в последнее время найдено и применяется много огнеупорных и противогнилостных средств.

В отличие от заграничных балочных и подкосных мостов, все русские деревянные мосты построены из круглого леса, что требует, особого искусства при устройстве врубок и сопряжений, но зато придаёт сооружению более красивый вид и значительно увеличивает его прочность.

Каменные мосты строились также издавна. Остатки исключительно прочных сводчатых мостов сохранились на римских шоссейных дорогах.
«Восьмым чудом света» считался долгое время Каменный мост через Москва-реку, построенный в 1687 году. Это было замечательное сооружение.

Восьмое чудо света - Большой каменный мост на Москве-реке, построенный неизвестным-русским мастером в 1687 году.

Мост состоял из семи речных и двух береговых пролётов, имея сто сорок метров длины и двадцать два метра ширины. На одном конце моста находилась высокая каменная башня с шестью npoходами, завершёнными сводами. В башне находилась канцелярия какого-то приказа, а под нею - торговля. На самом мосту, поражавшем всех своей шириной, располагались каменные палаты с лавками, пивными, таможней.

Впоследствии взамен этого моста по проекту инженера К. Н.Воскобойникова был сооружён железный мост, но за ним, однако, было сохранено название «Большого каменного» моста, память о котором, как о «восьмом чуде света», хранили все, кому случалось видеть это сооружение.

Шедевром деревянного мостостроения являются проект и модель знаменитого моста гениального механика Ивана Петровича Кулибина через Неву.

Сын нижегородского мещанина, он родился в 1735 году и в детстве был подручным в мучном лабазе своего отца. Но мальчик интересовался не тем, как наживать деньги, а совсем другим. Он любил всякие машины, приборы, механические устройства, которые хотел сам строить. Но единственный механизм, с которым мог юноша тогда познакомиться, были часы. Он так основательно изучил устройство всяких часов, от башенных, находившихся на церковной колокольне, до стенных деревянных с кукушкой, что вскоре сам стал делать всевозможные часы.
В конце концов он построил часы величиной с гусиное яйцо, которые доставили Кулибину великую славу.

Часы не только показывали время, отбивали время, половины и четверти часа, но и ежечасно разыгрывали целое представление на крошечном театре-автомате, находившемся в часах. Это был самый удивительный автомат, когда либо создававшийся человеком, и стоил изобретателю нескольких лет кропотливейшего труда и изобретательности.

Когда о необыкновенном механике дошли слухи до Петербурга, Кулибина назначили на должность главного механика в Академию наук. Тут он должен был строить всякие научные приборы и обучать учеников своему искусству. В созданных Кулибиным при Академии мастерских изготовлялись подзорные трубы, телескопы, микроскопы, точные весы, барометры, электрические машины. Однако в столице Ивану Петровичу пришлось ещё более трудиться для царского двора. То ему заказывали подъёмную машину, то коляску-самокат для растолстевшей царицы, то заставляли делать фейерверки для празднеств, то приказывали найти способ освещения тёмных коридоров во дворце, то вызывали для починки каких-нибудь заграничных кукол-автоматов.

С гениальной находчивостью выполнял царские требования русский механик, вызывая всеобщее восхищение. Но сам он от праздной придворной жизни сторонился, знакомств с вельможами не заводил, крестьянской одежды своей не снимал и думал только о том, как бы своим трудом и талантом послужить простым людям, помочь им в тяжёлой жизни.

В Петербурге Кулибин обратил внимание на отсутствие постоянных мостов через Неву, что было, действительно, бедствием для населения. Ранней весной и поздней осенью мосты были сняты, зимой приходилось перебираться по льду. Однако большая глубина Невы и сильное течение её вод казались в те времена непреодолимым препятствием к постройке постоянного моста, и столица обходилась временными мостами и перевозами на паромах и шлюпках.

Портрет И. П. Кулибина

Человек острого, ясного и технически изощрённого ума, Кулибин, работая в Академии, начал обдумывать конструкцию такого моста, который не требовал бы установки свай и опор в глубокой и бурной реке. Сначала он думал построить арку моста в виде трубы из решётчатых ферм. Ферма - это сочленённая шарнирами система отдельных звеньев или стержней. Она обладает свойством геометрической неизменяемости и, таким образом, заменяет в сооружении сплошное твёрдое тело при значительном сокращении веса и объёма материала.

Испытанная модель, однако, не удовлетворила Кулибина. Тогда он начал обдумывать другой вариант, и в это время прочёл в «Санкт-Петербургских Ведомостях» сообщение о конкурсе, объявленном в Англии.

В 1772 году Лондонское королевское общество объявило международный конкурс на постройку лучшей модели такого моста, «который бы состоял из одной дуги или свода без свай и утверждён бы был концами своими только на берегах реки». Обращаясь к международному коллективу мостостроителей, англичане, очевидно, считали предлагаемую задачу технически весьма трудной, и это было действительно так. Хотя одноарочные мосты существовали уже долгое время, самый большой из них - через Рейн у Шиффгаузена - имел отверстие, или пролёт, в 60 метров; англичане же собирались перекинуть мост через Темзу, где одноарочный мост должен был бы иметь в четыре-пять раз большее отверстие.

Одноарочный мост через Неву по проекту КулибинаТ

Теперь для Кулибина дело шло уже не только об удовлетворении нужд столицы, но и о соревновании с инженерами всего мира. Иван Петрович отдался целиком решению трудной задачи и уже в 1773 году представил свой знаменитый проект деревянного Одноарочного моста через Неву.

Считаясь с трудностями устройства опор на большой глубине при быстром течении реки, русский инженер решил задачу с гениальной смелостью и пленительным вдохновением. Он предложил перекрыть Неву арочным мостом в один пролёт, длиной в триста метров, с каменными опорами на берегах. Это было не только решение проблемы одноарочного моста через большую реку, это был и первый в мире мост из решетчатых ферм, которые впоследствии получили такое широкое применение в мостостроении. Насколько велика. была смелость мысли русского инженера, можно судить по тому, что и до сих пор самым большим из когда-либо построенных одноарочных деревянных мостов считается мост с отверстием в 119 метров через реку Лиммат в Швейцарии, построенный в 1788 году и сожжённый в 1799 году французами.

Профессор механики Московского университета Александр-Степанович Ершов, один из самых энергичных и авторитетных исследователей вопросов развития русской технической мысли, передаёт в одной из своих статей такую оценку «кулибинской арки», сделанную Дмитрием Ивановичем Журавским:

«На ней печать гения; она построена по системе, признаваемой новейшею наукой самою рациональною; мост поддерживает арка, изгиб её предупреждает раскосная система, которая, по неизвестности того, что делается в России, называется американскою».»

Журавский Дмитрий Иванович (1821 - 1891)

Его мнение о мосте Кулибина для нас особенно ценно тем, что оно устанавливает приоритет нашей страны в создании раскосной системы, над исследованием которой более всего трудился сам Журавский и теорию которой он дал в своём: знаменитом труде.

Замечательная работа А. С. Ершова «О значении механического искусства и о состоянии его в России», опубликованная в 1859 году, осталась маловлиятельной, хотя в ней автор восстанавливал историческую правду не в отношении одного только Кулибина, а в отношении целого ряда русских механиков.

Проделав все предварительные расчёты и произведя немало опытов, Кулибин построил модель своего моста длиной около 30 метров. Модель подверглась испытаниям в присутствии виднейших петербургских академиков.

Модель выдержала нагрузку в три тысячи пудов, что составляло предел её выносливости по расчёту. Кулибин распорядился увеличить нагрузку ещё на пятьсот пудов, а когда не хватило во дворе грузов, предложил взойти на мост всем присутствующим. Модель выдержала и эту добавочную нагрузку. В протоколе испытаний было записано, что проект правилен и что вполне возможно построить по нему мост через Неву с пролётом в 140 сажен, то есть около 300 метров.

Проект Кулибина удовлетворял полностью и условиям конкурса, так как он был больше даже по отверстию, чем требовалось для перекрытия Темзы.

Понимая, что деревянный мост недолговечен, Кулибин выдвинул в 1799 году идею железного моста, а в 1818 году составил его проект и построил модель. Это был арочный мост в три пролёта, общей длиной в 130 сажен, с пропуском для кораблей у берегов. Превосходную модель этого моста, хранившуюся в музее Института путей сообщения, могли видеть все последующие русские мостостроители.

В чём заслуга Ивана Петровича Кулибина?

Он дал качественно новую конструкцию деревянного моста вместе с подробным описанием работ для осуществления этого сложнейшего сооружения. Как конструктор он ввёл в практику ряд новых экспериментов над отдельными частями сооружения, применив для этого изобретённые им самим приборы. Он не ограничился одними опытами, но изложил теорию работы конструкции по испытываемой модели. Наконец, он первый поднял вопрос о железе как материале для мостов, в то время, когда ещё весь мир довольствовался камнем и деревом.

Даниил Бернулли, русский академик, один из величайших умов того времени, получив сообщение об испытании модели кулибинского моста, запрашивал своего корреспондента:
«Пожалуйста, уведомьте меня, какова высота модели в своей середине сравнительно с её оконечностями и каким образом этот великий артист разместил три с половиной тысячи пудов тяжести на своей модели».
Мост Кулибина был событием в истории инженерного дела и чрезвычайно способствовал дальнейшему развитию мостостроения.
Мысль Кулибина о применении железа в мостостроении была вскоре осуществлена, хотя и не в России.

Простейшей формой железного моста является также балочный мост. Он представляет собой железную ферму, уложенную на особых устоях и передающую им давление по вертикальному направлению. Сначала фермы делали из чугунных балок, но вскоре перешли к железным.
Ряд трубчатых железных балок образует простейший мост, часто встречающийся на железных дорогах при небольших пролётах; при больших же такие балки становятся тяжёлыми и поэтому их сплошную вертикальную стенку заменяют сквозной, состоящей из двух рядов плоских раскосов: часть их работает на сжатие, часть - на растяжение. Такая балка представляет собой уже раскосную ферму.
Фермы укладывают целыми по всей длине моста или разрезают на каждом устое. Для удобства сборки перешли от балочных мостов к консольным мостам, - у них фермы, покрыв один пролёт, повисают над следующим. Два таких пролётных сооружения с висящими концами, или «консолями», соединяются так называемой подвесной фермой и покрывают третий пролёт.

Мостостроение в своём дальнейшем развитии перешло к более сложным фермам с кривым верхним или нижним поясом. Разнообразные требования, предъявляемые мостостроителям, заставили их создавать соответствующие этим требованиям конструкции. Требования эти так широки и разнородны, что можно говорить об искусстве мостостроения. Многие, особенно большие, мосты строятся каждый по-иному, в зависимости от их назначения условий места и т. п.

Постройка мостов заканчивается их испытанием путём соответствующей заданию нагрузки. В европейской практике бывали случаи разрушения мостов при их испытании. В русской практике подобные происшествия, во всяком случае при сооружении больших мостов, совершенно неизвестны.

Проблема железнодорожного моста с большими отверстиями, или пролётами, лёгкого и прочного, встала во всём своём объёме перед русскими инженерами уже при прокладке первой русской магистрали - Петербургско-Московской железной дороги. Полностью эта проблема была решена Станиславом Валерьяновичем Кербедзом и Дмитрием Ивановичем Журавским. Деятельность их тесно связана с постройкой первых русских железных дорог.

Деревянный мост Д. И. Журавского через Веребьинский овраг

Веребьинский мост – мост через Веребьинский овраг и реку Веребья вблизи станции Веребье на Николаевской железной дороге (Санкт-Петербург – Москва). На момент открытия - самый высокий и длинный железнодорожный мост в России. Построен по проекту Д. И. Журавского в 1851 году.

Имеет 9 пролётов, построен из дерева, с железными стяжками.

А это - Мстинский мост. Внизу река Мста.

Главная > Металлургия

Первый русский механик. Академик и

Рекомендуем также