Трехколесное чудо механика Кулибина

Для русской культуры Иван Петрович Кулибин - фигура легендарная и символичная одновременно. Не зря сама его фамилия стала нарицательной, и нередко можно услышать, как один человек называет другого Кулибиным за выдающиеся способности в области механики, имея весьма смутное представление о носителе прославленной фамилии.

Иван Петрович Кулибин родился в 1735 году в Нижнем Новгороде. Отец его, мелкий торговец мукой, планировал воспитать себе преемника, который смог бы управлять лавкой, когда он состарится. Однако уже в ранней юности Иван Кулибин проявляет недюжинный интерес к учению, в том числе к самообразованию. В 23 года он открывает часовую мастерскую, где создает прославившие его часы в форме утиного яйца, которые позже подарит пожаловавшей в Нижний Новгород императрице Екатерине II. Часы открывают талантливому механику дорогу в Петербург, он становится заведующим механической мастерской при Академии наук. Но вот какой парадокс! Кулибин сделал огромное количество изобретений, каждое из которых, будучи воплощенным в реальность, принесло бы людям немалую пользу. Среди его задумок, тщательно и детально разработанных, были такие как проект арочного моста, отличной конструкции протезы, оптический телеграф, "водоходное судно", которое могло двигаться против течения, и многое другое. Однако правительство почему-то все время отказывалось от реализации кулибинских проектов, предпочитая держать чертежи в архивах, а впоследствии приобретать за большие деньги иностранные аналоги. В 1818 году изобретатель умирает, и тут выясняется, что у его семьи нет денег даже на похороны.

Идея построить механизм, который не будет приводиться в движение внешней силой, будь то тягловое животное или дующий в паруса ветер, давно занимала умы человечества. И в России Кулибин, на самом деле, не был первопроходцем. За четыре десятка лет до него так называемую "самобеглую коляску" построил крестьянин Нижегородской губернии Леонтий Шамшуренков. Сейчас трудно сказать, что она собой представляла, поскольку о коляске Шамшуренкова сохранились лишь упоминания - никаких чертежей, рисунков, технических описаний найдено не было. Кулибинскому изобретению повезло больше - все-таки Иван Петрович был государственным служащим, состоявшим на службе в Петербургской академии наук. Поэтому его бумаги попали в архив и благополучно дожили до наших дней.

Итак, в 1791 году изобретатель продемонстрировал публике свое новое детище - трехколесную самокатку, - несколько раз проехавшись на ней по улицам Петербурга. Работу над этим механизмом Кулибин начал еще в 1784 году, но на создание действительно функционирующей модели потребовалось целых семь лет проб и ошибок. Кроме полноразмерной самокатки, изобретатель к тому же построил для будущих императоров Павла и Александра несколько игрушечных моделей, которыми те забавлялись, будучи детьми.

Изначально механик планировал создать экипаж с четырьмя колесами, отталкиваясь от более привычной схемы телеги, но быстро понял, что конструкцию необходимо облегчить, поэтому колес осталось три. Задние колеса были побольше, переднее, ведущее, поменьше. Собственно, вся самокатка состояла из рамы с тремя колесами, переднего сиденья, рассчитанного на двух пассажиров, и расположенного сзади места, где стоял человек, обеспечивавший движение экипажа. Этот человек вставлял ноги в специальные "туфли", которые при помощи сложной системы рычагов и тяг действовали на храповой механизм, закрепленный на вертикальной оси маховика. Маховик, в свою очередь, выравнивал толчки от храпового механизма и обеспечивал непрерывное движение колес.

На схеме белым цветом выделена рама с задними колесами, зеленым - ведущее колесо, синим - маховик и храповой механизм, розовым - рулевое управление

На первый взгляд, изобретение Кулибина имеет намного больше общего с велосипедом, чем с автомобилем, почему его нередко относят к разряду веломобилей. Действительно, если рассматривать самокатку исключительно с точки зрения того, что ее приводил в движение человек, нажимавший на особые педали, то это мнение будет совершенно справедливым. Но именно в экипаже Кулибина были довольно тщательно разработаны и использованы те узлы, без которых невозможно себе представить современный автомобиль: переключение передач, рулевой привод (кстати, практически ничем не отличающийся от тех, что используются в автомобилях), подшипники скольжения, тормозное устройство.

Важно осознать тот простой факт, что в XVIII веке обмен информацией между учеными и инженерами разных стран был практически нулевым. Нередко случалось так, что одно и тоже изобреталось по несколько раз, и вопрос приоритета в открытии разрешить было невозможно. Да что там XVIII век! Достаточно вспомнить известный спор о том, кто же все-таки первым изобрел радио - Попов или Маркони. А ведь это происходило уже в начале ХХ века. Так вот, нужно понять, что Кулибину приходилось действовать в обстановке, как сейчас говорится, информационного вакуума. Он в принципе ничего не знал о том, были ли у него предшественники, каких результатов добились, много ли допустили ошибок и насколько продвинулись вперед в своих работах. Поэтому нижегородский изобретатель имел полное право считать себя первооткрывателем.

Но вернемся к технической стороне дела. Интересной особенностью самокатки было то, что, хотя слуга нажимал на педали равномерно, ведущее колесо могло вращаться с различной скоростью. Изменение скорости обеспечивалось барабаном с тремя венцами - большим, средним и малым. Движение на барабан передавалось через зубчатую передачу, в которой шестерня могла цепляться за какой-либо из венцов. По сути эта система является аналогом коробки передач. Благодаря небольшой массе (по мнению современных ученых, самокатка весила от силы двести-двести пятьдесят килограмм) и использованию во всех трущихся частях подшипников скольжения, экипаж, даже несмотря на вес слуги и одного-двух пассажиров, мог развить скорость до 10-15 км/ч.

Очевидно, что, разогнавшись, слуга мог позволить себе немного отдохнуть, потому что дальше самокатка какое-то время катилась по инерции. Также без участия человека она хорошо шла под уклон. Но любопытно, что, по свидетельствам современников, она и в гору шла довольно быстро, так что придающий ей движение слуга отнюдь не выматывался до полусмерти, преодолевая подъем. Что в устройстве Кулибина давало такую возможность? Дело в том, что талантливый механик использовал на своей трехколесной самодвижущейся коляске маховик. Фактически, слуга раскачивал маховик, который уже передавал энергию на колеса посредством шестеренчатой передачи. Именно использование маховика обеспечивало движение самокатки в гору, а также притормаживало ее, когда она мчалась под уклон.

Рулевое управление представляло собой два рычага, тяги и поворотный круг, крепившийся к переднему колесу. Нужно отметить, что слуга, двигавший самокатку, вынужден был стоять еще и потому, что сидя он не мог бы со своего места нормально обозревать дорогу. Современные варианты постройки самодвижущейся повозки Кулибина обычно не предполагают наличия пассажиров, поэтому водитель может крутить двигать педали сидя. Однако для первоначального кулибинского замысла было важно именно то, что его экипаж был способен перевозить "праздных людей". Поэтому слуге приходилось стоять, иначе его пассажиры закрывали бы ему обзор. Опять же, механик, конечно, не рискнул бы доверить пассажирам рулевое управление.

Сам изобретатель, конечно, осознавал все несовершенство своего детища. Более того, он даже не относил самокатку к списку наиболее важных своих разработок, считая, что это, в первую очередь, развлечение "для праздных людей". Несмотря на то, что он тщательно потрудился над облегчением экипажа, никакой слуга не смог бы долго раскачивать маховик, приводя самокатку в движение. Идея двигателя, который не зависел бы от мускульной силы человека, постоянно владела умом Кулибина. Иван Петрович сделал довольно много изобретений, связанных с использованием силы движущейся воды или ветра. Однако было ясно, что все это совершенно не подходило для самодвижущегося экипажа. Незадолго до смерти внимание Кулибина привлекли паровые машины, но он был уже слишком стар для того, чтобы взяться за такое сложное дело, как создание устройства с паровой машиной в качестве двигателя. Он избрал другой путь - как потом выяснилось, ошибочный. Дело в том, что механик был одержим идеей создания вечного двигателя, таинственного "перпетуум мобиле", являвшегося заветной мечтой всех изобретателей его времени. У Кулибина было свое представление о том, как должен быть устроен вечный двигатель, и он пытался совместить его с самокаткой. В 1817 году он заново начинает работать над полузабытым самодвижущимся экипажем, но его труд прервала смерть, причем историкам мало что известно о том, на какой стадии была остановлена работа.

Что случилось с построенной нижегородским изобретателем самокаткой, нигде не отмечено. Канула в безвестность. Но, как говорилось выше, сохранились чертежи и рисунки, сделанные рукой самого изобретателя. В 1970-1980-хх годах на различных фестивалях, посвященных как истории автомобилестроения, так и веломобильному спорту, не раз представлялись экипажи, построенные на основе кулибинских идей. А действующая модель самокатки механика, восстановленная по его чертежам, выставлена в Политехническом музее.