Нижегородский Архимед
Механик-самоучка и «нижегородский Архимед». Его сравнивали с гениальным Леонардо да Винчи, который тоже работал «на глазок». А математик Эйлер, проверив конструкторские расчеты Ивана Кулибина, был поражен их точностью.
Выходец из мещан завоевал внимание царского двора. Был освобожден от подушного налога. Ему прощали вычурный для высокого общества тех лет вид: по дворцу ходил в длиннополом кафтане с окладистой бородой, вызывая насмешки. Но талант затмевал несоответствие нормам, — как и его изобретения, которые опередили время на столетия вперед.
Знаменитый механик родился под Нижним Новгородом. Отец, купец из староверов, прочил сыну семейное дело — торговлю мукой. Но молодой Кулибин с увлечением штудировал научно-технические издания, и постоянно что-то мастерил. Освоил оптику, механику, слесарное и токарное дело. Особенно его завораживали часы. «Купил старые карманные часы, начал их разбирать и опять собирать и то делал многократно… С того времени начал брать, которые немножко повреждены, часы… в починку… и от того имел пропитание», — вспоминал Кулибин. Починил механизм и губернатору Аршеневскому — так о Кулибине узнала местная знать. Когда в 1764 году в Нижнем ждали Екатерину II, ей решили представить механика. Он пообещал смастерить для государыни часы-яйцо. Но к сроку не успел, и Екатерина настояла, чтобы мастер сам привез механизм в Санкт-Петербург.
В апреле 1769 года Кулибин прибыл в столицу. Сани ломились от технических приспособлений: телескопы, микроскопы, барометры. Его назначают руководить мастерскими Российской академии наук.
От долгожданного сюрприза в яйце Екатерина в восторге. На исходе каждого часа в резном корпусе из красного дерева открываются миниатюрные дверцы и следует представление. «Пещера» с Гробом Господним, два римских воина на страже, с небес спускается ангел, воины бросаются на колени, откатывается камень, открывая вход в пещеру, хлопочут жены-мироносицы и льются мелодии «Христос Воскресе из мертвых», «Воскрес Иисус от гроба» и гимн сочинения Кулибина в честь приезда императрицы в Нижний Новгород. «Оные часы необыкновенно многосложны, в коих находится 437 разных приборов, или частиц ….по чрезвычайной мелкости и суптильности частиц от затруднения глаза свои несколько повредил над ними», — отвечал он много позже на требование двора вернуть часы, которые пришли в негодность от варварского обращения, и он, состарившийся и отправленный обратно в Нижний, взялся чинить их за свой счет. Сегодня эти часы можно увидеть в коллекции Эрмитажа.
Под его началом изготавливали станки, инструменты, астрономические, физические и навигационные приборы. При этом высший свет воспринимал Кулибина не более, чем неординарного «работягу». Его инженерные решения, которые могли принесли пользу всему обществу, не получали должного развития и внимания. Лифт — кресло на винтах, курсирующее вверх и вниз, созданный для Екатерины, стал излюбленным средством развлечения придворных. Одноарочный мост — первая в истории мостостроения модель 40‑метровой конструкции через Неву, которую не требовалось разводить: в виде деревянного макета мост 17 лет простоит во дворе Дома академиков, а потом ненадолго соединит берега речного канала в Таврическом саду. За это Екатерина вручит Кулибину именную золотую медаль на Андреевской ленте — «Механику Академии наук». Не познает производства и самокатная повозка, предвосхитившая появление автомобиля Карла Бенца: три колеса, педальный механизм вместо лошадей, коробка скоростей, маховик и тормоза.
Он покинул Санкт-Петербург 1801 году. Но не перестал изобретать. Его водоходное судно стало бы избавлением от рабского труда бурлаков. Судно признали «обещающим великие выгоды государству», Кулибину выдали свидетельство. Но начинание потонуло в канцелярских формальностях. Механическая нога — прототип протеза. Приспособление оценили военные хирурги, и опробовал автор идеи — царский офицер Непейцын. Но пока суть да дело, концепция утекла во Францию, где и наладили производство.
Более тысячи рукописей, две тысячи чертежей… Несмотря на все заслуги перед Отечеством, Кулибин не нажил капиталов — слишком дорогостоящими были его изыскания.
До конца дней работал над проектом вечного двигателя. И хотя в последний путь его провожала толпа, чтобы достойно похоронить супруга, вдова заложила последние стенные часы и заняла 175 рублей.
Генератор идей
13 сентября 1838 года петербуржцы, проходя по набережной, с удивлением наблюдали, как по Неве проплывает огромный десятивесельный бот, вдоль бортов которого вращаются гребные колеса. Это был триумф инженера Бориса Якоби, «магнитный аппарат» которого приводил шлюпку в движение. В среднем «энергоход» развивал скорость не более 2 км в час, но во времена передвижения в каретах и освещения газовыми фонарями это воспринималось как чудо.
Изобретатель Мориц Герман Якоби (ставший известным под именем Бориса Семеновича Якоби) перебрался в Россию из Германии. Его отец был личным банкиром короля Пруссии. Но то ли король был не богат, то ли банкир недостаточно предприимчив, как бы то ни было, после смерти родителя семья оказалась без средств. К этому времени Борис Якоби окончил Геттингенский университет по физико-математическому разряду и занимался строительством: составлял проекты и строил здания, мосты, прокладывал шоссейные дороги. Однако его тянуло изобретать. Например, крайне занимала идея использовать электричество вместо пара. Опыт эксплуатации паровых машин у него тоже был.
В 1834 году Якоби испытал первую модель электродвигателя мощностью около 10 лошадиных сил, опубликовал первые научные работы по электротехнике и получил степень доктора философии Кенигсбергского университета. Благодаря знакомству с петербургским академиком Струве уже через год он поступает на российскую службу — сначала становится профессором кафедры гражданской архитектуры в Дерптском университете, затем его приглашают в Санкт-Петербург, предложив продолжить работы над электродвигателем. Размер жалования — 12 тыс. руб. в год — поразил Якоби, получавшего в Дерпте почти в шесть раз меньше. В 1837 году он принял российское подданство.
Через год электродвигатель впервые испытали на Неве. Результаты превзошли все ожидания, работа продолжилась, и мощность двигателя удалось повысить вчетверо. Однако в 1842 году Комиссия для приложения электромагнетизма к движению машин по способу профессора Якоби предложила «прекратить временно действия свои впредь до открытия какого-либо нового пути, могущего вести к усовершенствованию приложения электромагнитной силы к движению судов».
Якоби писал: «Привыкнув к методической научной работе, я не мог без сожаления смотреть на случайные опыты, предпринимаемые без научного основания, и поэтому решил все свои силы посвятить выявлению законов, управляющих работой этих замечательных машин». Такие научные основания появились в электротехнике лишь спустя несколько десятилетий — 1870–1890‑х годах, после чего и началось ее бурное развитие.
Но инженерный талант изобретателя расцвел в России во многих направлениях. Якоби стал первооткрывателем гальванопластики — технологии нанесения металла на поверхность с помощью электрического тока. Она использовалась, например, при изготовлении барельефов для Исаакиевского собора в Санкт-Петербурге, медных коней для Большого театра в Москве и даже позволила быстро провести денежную реформу за счет применения гальванопластических медных стереотипов при печати ценных бумаг.
«…профессор физики Якоби сделал удивительное применение электромагнетизмов… Подлинно, кажется, что наконец найдено то, чего так жадно искал доныне, — Perpetum mobile; по крайней мере мы уже стоим перед самою дверью того тайного кабинета в институте рабочем этой всемирной механики»
Борис Якоби изобрел реле и телеграфный аппарат с печатающим шрифтом, разрабатывал конструкции подводных мин и был одним из первых в мире ученых и инженеров, кто осознал, насколько важно для науки и техники установить единообразные единицы измерения.
За свои достижения он получил потомственное дворянство и был произведен в действительные статские советники, что соответствовало чину генерал-майора в российской армии. Много раз награждался российскими (Св. Владимира III степени, Св. Анны I и II степеней, Св. Станислава I степени) и зарубежными (прусский Красного орла III степени, датский Данеброг III степени, французский Почетного легиона) орденами. Незадолго до смерти написал: «Нижеподписавшийся гордится этой деятельностью потому, что она, оказавшись плодотворной в общем интересе всего человечества, вместе с тем принесла непосредственную и существенную пользу России».
Заглянувший в будущее
Гениальный инженер, изобретатель первого в мире трамвая, Федор Пироцкий родился в Полтавской губернии в семье потомственных казаков. Идеями электричества его заразил еще один будущий изобретатель, Николай Яблочков.
Будучи ревизором в Главном артиллерийском управлении в Петербурге, Пироцкий детально изучает производство пушек и предлагает усовершенствования: например, новую систему доменной печи с тройными стенками. Такая конструкция сокращала расход топлива в процессе плавки металла.
Воодушевленный успехами, он приступает к опытам с электрическим током. Пытается модернизировать процесс получения, передачи и превращения электричества в механическую энергию, усилив генератор Якоби. А в 1874 году подошел к экспериментам с передачей электроэнергии по железнодорожным рельсам. Им владела идея создать новый вид городского транспорта, движимый с помощью электричества, — современный и экономически выгодный.
В Петербурге главным общественным транспортом тогда была конно-железная дорога, или конка: вагон, который тянула по рельсовым путям пара лошадей. Общая протяженность путей в столице превышала сотню километров. Однако скорость экипажа была невысока, крутые спуски и подъемы упряжка осилить не могла, да и содержание лошадей требовало затрат.
Первые опыты Пироцкий провел на недействующем участке Сестрорецкой железной дороги. Он подключил к рельсам электропитание и подал его к электромотору. Проба закончилась успешно — двигатель, находящийся на расстоянии километра от источника питания, заработал. Пироцкий пришел к выводу, что для запуска нового вида транспорта препятствий нет, и продолжил работу над усовершенствованием системы.
В 1880 году на первой в мире электротехнической выставке в Петербурге он представил свой доклад «Передача силы на любое расстояние с помощью гальванического тока (проводники — рельсы и провод)». Тогда же переделал один из вагонов трамвая-конки: под рамой установил электродвигатель мощностью в четыре лошадиных силы и редуктор. Рядом с линией возвели простенькую электростанцию — сарай, внутри которого находился электрогенератор. И вот 22 августа на пересечении Болотной и Дегтярного переулка двухэтажный вагон конки впервые двинулся без лошадиной упряжки.
Это был транспорт будущего, прародитель электрического трамвая. Испытания длились месяц, в течение которого изумленные петербуржцы с интересом наблюдали чудо техники. Вагон вмещал до 40 пассажиров и двигался с предельной скоростью 12 км/ч — на два километра в час быстрее, чем конка. Результаты своих испытаний Пироцкий описал в статьях, которые были опубликованы в журнале «Электричество», «Российском инженерном журнале», «Журнале Русского физико-химического общества». Публика и пресса были в восторге. А вот городские власти отказались финансировать проект, сославшись на необходимость соблюдать условия контрактов с владельцами конок.
Авторскую модель нового транспорта Пироцкий представил на Международной электротехнической выставке в Париже, и об изобретении российского инженера узнали ученые и промышленники всего мира. Среди интересующихся оказался и Карл Сименс. Он тщательно изучил экспонат и задал его автору множество вопросов. Вскоре фирма «Сименс и Гальске» начала производство вагонов и проложила электрическую дорогу в Берлине. В 1881 году заработала первая в мире трамвайная линия Гросс — Лихтерфильде. В Петербурге же трамвай появился только в 1907 году.
«С самого раннего утра у Рождественского коночного парка стояли, переминаясь с ноги на ногу, люди, смотрели по сторонам, ждали. Взоры их были обращены на обычный темно-синий вагон конки с империалом — вагон № 114. Ему было суждено стать первым электрическим трамваем.
Вначале изобретатель несколько раз проехал туда и обратно в пустом вагоне. Толпа с удивлением смотрела, как вагон конки двигался и без лошади, и без паровоза. Он шел с разной скоростью, останавливался и тут же возобновлял свое движение. Не разворачиваясь, он мог пойти в обратную сторону.
Потом Пироцкий пригласил в вагон сорок человек. Первые пассажиры первого трамвая с некоторой опаской и недоверием разместились в вагоне и на империале. Пироцкий включил двигатель, и чудо повторилось. Вагон легко двинулся вперед, набрал скорость, остановился, поехал обратно. Восхищению свидетелей не было предела… Пироцкий торжествовал».
Яков Годес.
Из книги «Этот новый старый трамвай»
Конструктор без стропил
Инженера Владимира Шухова называли человеком-фабрикой, настолько разносторонними были его таланты, и он не только фонтанировал идеями, но и воплощал их в жизнь. Скрупулезные расчеты помогали создавать экономически успешные проекты, потому как, по его словам, «техническую идею надо до воплощения вынашивать, пока стоимость не станет приемлемой». И, конечно, Шухов был большим художником. Кто же не знает, например, ажурную радиобашню в Москве на Шаболовке.
Владимир Шухов родился в небогатой дворянской семье в городке Грайвороне Курской губернии, где его отец служил городничим. Когда семья переехала в Санкт-Петербург, гимназист Володя Шухов поразил преподавателя математики тем, что по‑своему доказал теорему Пифагора. Высшее образование он получил в Императорском Московском высшем техническом училище (теперешняя Бауманка), где в то время преподавали лучшие ученые России. Выдающийся математик и механик Пафнутий Чебышев, предлагал талантливому студенту заняться совместной научной работой, но «человек жизни», как называл себя Шухов, стремился не к чистой науке, а к практической деятельности.
В 1876 году на Всемирной выставке в Филадельфии, поездкой на которую наградили «золотого» выпускника технического училища, произошло судьбоносное знакомство Владимира Шухова с американским инженером и предпринимателем Александром Бари. Когда американец открыл в России фирму и пригласил к себе на работу своего русского знакомца. Благодаря его дарованию скромная компания по производству чертежей превратилась в известную на весь мир «Контору по эксплуатации и изобретениям инженера Шухова». Уже в 1878 году был построен первый в Российской империи нефтепровод с промыслов Балаханы до перерабатывающего завода в Баку. Позднее Шухов разработал проекты магистральных трубопроводов Баку — Батуми длиной свыше 800 км. Изобретательский талант российского инженера изменил нефтяное дело всего мира. Он изобрел шнуровой насос для добычи нефти, разработал конструкцию стальных резервуаров цилиндрической формы различной емкости для хранения нефти и нефтепродуктов. Под руководством Шухова были спроектированы судостроительные заводы в Саратове и Царицыне, где делали баржи, рассчитанные почти на 3 тыс. т нефти. Транспортировку на них называли «способом русского речного флота». Первым в мире инженер построил установку непрерывного термического крекинга, позволявшую разделять нефть на фракции.
А в 1896 году взошла звезда Шухова как архитектора, когда над павильонами на нижегородской Всероссийской промышленной выставке 1896 года вознеслись «крыши без стропил» на общей площади 22,5 тыс. м2. Зрители удивлялись, глядя на первую гиперболическую водонапорную башню по проекту инженера. В знак особого отличия фирме Бари разрешили использовать на бланках и в рекламных буклетах герб Российской империи. Для резервуаров Шухов разработал непроницаемые висячие крыши.
После Октябрьской революции Шухов отказался эмигрировать в США. «Башни, котлы и стропила нужны, и мы будем нужны. Мы должны работать и работать независимо от политики», — говорил он. В 1920–1922 годах была построена знаменитая шуховская 160‑метровая радиобашня на Шаболовке. Она должна была быть в два раза выше, но из-за нехватки металла пришлось устанавливать менее высокую. Причем Владимира Шухова чуть не расстреляли, когда во время строительства она рухнула из-за плохого качества металла. Инженер был оправдан и продолжил службу. В 1928 году заработал магистральный нефтепровод Грозный — Туапсе протяженностью более 600 км, где впервые была применена сварка стыков труб. С его участием построены многие заводы в стране, в том числе «Советский крекинг» в Баку. По воспоминаниям дочери Веры, ее отец одержимо работал до самого конца. В 84 года он без очков читал чертежи, технические журналы.
Смерть великого Шухова была страшна. Ночью он то ли опрокинул на себя свечу, то ли, уснул, не погасив сигару, но одежда на нем воспламенилась. Инженер получил ожоги и умер, страдая, в полном сознании через пять дней.