מה קוליבין המציא?

2024 מְחַבֵּר: Seth Attwood | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-16 16:05

כולם יודעים שקוליבין הוא ממציא, מכונאי ומהנדס רוסי גדול. שם המשפחה שלו הפך מזמן לשם עצם נפוץ ברוסית. אבל, כפי שהראה סקר שנערך לאחרונה, רק חמישה אחוזים מהנשאלים יכולים לנקוב בשמות של לפחות אחת מהמצאותיו. איך זה? החלטנו לערוך תוכנית חינוכית קטנה: אז מה המציא איבן פטרוביץ' קוליבין?

איבן פטרוביץ', שנולד בהתנחלות פודנוביה ליד ניז'ני נובגורוד בשנת 1735, היה אדם מוכשר להפליא. מכונאות, הנדסה, שענים, בניית ספינות - הכל התווכח בידיו המיומנות של אוטודידקט רוסי. הוא הצליח והיה מקורב לקיסרית, אך יחד עם זאת אף אחד מהפרויקטים שלו, שיכלו להקל על אנשים רגילים ולתרום לקידמה, לא מומן כראוי, ולא בוצע על ידי המדינה. ואילו מנגנוני בידור - אוטומטונים מצחיקים, שעוני ארמון, רובים מתנייעים - מומנו בשמחה רבה.

ספינה ניתנת לשייט

בסוף המאה ה-18, השיטה הנפוצה ביותר להרמת מטען בספינות כנגד הזרם הייתה עבודת בורלק – קשה, אך זולה יחסית. היו גם חלופות: למשל ספינות מונעות על ידי שוורים. מבנה כלי המכונה היה כדלקמן: היו לו שני עוגנים, שחבליו היו מחוברים לפיר מיוחד. אחד העוגנים בסירה או לאורך החוף נמסר קדימה 800-1000 מ' ואובטח. השוורים שעבדו על הספינה סובבו את הפיר וסובבו את חבל העוגן, ומשכו את הספינה אל העוגן כנגד הזרם. במקביל, סירה נוספת נשאה את העוגן השני קדימה - כך הובטחה רציפות התנועה.

קוליבין הגה את הרעיון איך להסתדר בלי שוורים. הרעיון שלו היה להשתמש בשני גלגלי משוטים. הזרם, שסובב את הגלגלים, העביר אנרגיה לפיר - חבל העוגן נפתל, והספינה משכה את עצמה אל העוגן באמצעות אנרגיית המים. בתהליך העבודה, דעתו של קוליבין הוסחה ללא הרף על ידי הזמנות לצעצועים עבור הצאצאים המלכותיים, אבל הוא הצליח להשיג מימון לייצור והתקנה של המערכת שלו על ספינה קטנה. בשנת 1782, עמוסה בכמעט 65 טון (!) של חול, היא התגלתה כאמינה ומהירה בהרבה מספינה המונעת על ידי שוורים או בורלטים.

בשנת 1804, בניז'ני נובגורוד, בנה קוליבין נתיב מים שני, שהיה מהיר פי שניים מהרקמה של הבורלק. אף על פי כן, המחלקה לתקשורת מים בפיקודו של אלכסנדר הראשון דחה את הרעיון ואסרה על מימון - דרכי המים לא התפשטו. הרבה יותר מאוחר הופיעו קפסנים באירופה ובארצות הברית - ספינות שמשכו את עצמן אל העוגן באמצעות אנרגיה של מנוע קיטור.

מעלית בורג

מערכת המעליות הנפוצה ביותר כיום היא מונית עם כננות. מעליות כננת נוצרו הרבה לפני הפטנטים של אוטיס באמצע המאה ה-19 - מבנים דומים פעלו במצרים העתיקה, הם הופעלו על ידי חיות טיוטה או כוח עבדים. באמצע שנות ה-1790, הזמינה קתרין השנייה עם עודף משקל ומזדקנת קוליבין לפתח מעלית נוחה למעבר בין קומות של ארמון החורף. היא בהחלט רצתה כיסא הרמה, והתעוררה בעיה טכנית מעניינת לפני קוליבין. אי אפשר היה לחבר כננת למעלית כזו, פתוחה מלמעלה, ואם "תרימו" את הכיסא עם כננת מלמטה, זה יגרום אי נוחות לנוסע. קוליבין פתר את השאלה בשנינות: בסיס הכיסא היה מחובר לבורג-ציר ארוך ונע לאורכו כמו אגוז.קתרין ישבה על כס המלכות הנייד שלה, המשרת סובב את הידית, הסיבוב הועבר לציר, והיא הרימה את הכיסא אל הגלריה בקומה השנייה. הרמת הברגים של קוליבין הושלמה ב-1793, בעוד אלישע אוטיס בנה את המנגנון השני בהיסטוריה בניו יורק רק ב-1859. לאחר מותה של קתרין, המעלית שימשה את אנשי החצר לבידור, ולאחר מכן היא נעשתה לבנים. כיום נשתמרו רישומים ושרידים של מנגנון ההרמה.

תיאוריה ופרקטיקה של בניית גשרים

משנות ה-70 של המאה ה-17 ועד תחילת המאה ה-19, עבד קוליבין על יצירת גשר נייח בעל מוטות בודדות על פני נווה. הוא הכין מודל עבודה, שעליו חישב את הכוחות והלחצים בחלקים שונים של הגשר – למרות העובדה שתורת בניית הגשרים עוד לא הייתה קיימת באותה תקופה! מבחינה אמפירית, קוליבין חזה וניסח מספר חוקים של עמידות לחומרים, אשר אושרו הרבה מאוחר יותר. בתחילה, הממציא פיתח את הגשר על חשבונו, אך הרוזן פוטיומקין הקצה כסף לפריסה הסופית. הדגם בקנה מידה 1:10 הגיע לאורך של 30 מ'.

כל חישובי הגשר הוצגו לאקדמיה למדעים ואומתו על ידי המתמטיקאי המפורסם לאונרד אוילר. התברר שהחישובים נכונים, ובדיקות המודל הראו שלגשר יש מרווח בטיחות עצום; גובהו אפשר לספינות מפרש לעבור ללא פעולות מיוחדות. למרות אישור האקדמיה, הממשלה לא הקצתה כספים לבניית הגשר. קוליבין זכה במדליה וקיבל פרס, עד 1804 הדגם השלישי נרקב לחלוטין, והגשר הקבוע הראשון על פני נבה (בלגוובשצ'נסקי) נבנה רק ב-1850.

בשנות ה-1810 עסק קוליבין בפיתוח גשרי ברזל. לפנינו פרויקט של גשר בעל שלוש קשתות על פני נווה עם כביש תלוי (1814). מאוחר יותר, הממציא יצר פרויקט עבור גשר מורכב יותר בעל ארבע קשתות.

ב-1936 בוצע חישוב ניסיוני של גשר קוליבינסקי בשיטות מודרניות, והתברר שהאוטודידקט הרוסי לא עשה טעות אחת, למרות שבתקופתו רוב חוקי החוזק של החומרים לא היו ידועים. שיטת הכנת המודל ובדיקתו לצורך חישוב החוזק של מבנה הגשר הפכה לאחר מכן לרווחה: מהנדסים שונים הגיעו אליה בזמנים שונים באופן עצמאי. קוליבין היה גם הראשון שהציע שימוש בסבכי סריג בבניית הגשר - 30 שנה לפני האדריכל האמריקאי איתיאל טאון שרשם פטנט על מערכת זו.

מעבר לגשר מעבר לנבה

למרות העובדה שאף המצאה רצינית אחת של קוליבין לא זכתה להערכה באמת, הוא היה בר מזל הרבה יותר מאשר אוטודידקטים רוסים רבים אחרים, שאסור להם אפילו על סף האקדמיה למדעים, או שנשלחו הביתה עם 100 רובל. של פרס והמלצה לא להתערב יותר בעסק משלהם.

הגשר החד-ספציפי המפורסם על פני נבה - איך הוא עשוי להיראות אילו היה בנוי. קוליבין ביצע את החישוב שלו על מודלים, כולל בקנה מידה של 1:10.

עגלה בהפעלה עצמית וסיפורים אחרים

לעתים קרובות, קוליבין, בנוסף לעיצובים שהוא באמת המציא, זוכה לזכותם של רבים אחרים, שהוא באמת שיפר, אבל לא היה הראשון. לדוגמה, לעתים קרובות מאוד מיוחסת לקוליבין את המצאת קטנוע הדוושה (אב הטיפוס של הוולומוביל), בעוד שמערכת כזו נוצרה 40 שנה קודם לכן על ידי מהנדס רוסי אוטודידקט אחר, וקוליבין היה השני. בואו נסתכל על כמה מהתפיסות השגויות הנפוצות.

עגלת הנסיעה העצמית של קוליבין הייתה מובחנת במערכת הנעה מורכבת ודרשה מאמצים משמעותיים מהנהג. זה היה הוולומוביל השני בהיסטוריה.

אז, בשנת 1791, קוליבין בנה והציג בפני האקדמיה למדעים כרכרה מונעת, "כיסא גלגלים הפועל על עצמו", שהיה בעצם קודמו של הוולומוביל. היא תוכננה לנוסע אחד, ואת המכונית נהג משרת שעמד על העקבים ולחץ לסירוגין על הדוושות.הכרכרה בניהול עצמי שימשה זמן מה מוקד משיכה לאצולה, ואז היא הלכה לאיבוד בהיסטוריה; רק הציורים שלה שרדו. קוליבין לא היה הממציא של הוולומוביל - 40 שנה לפניו, ממציא אוטודידקט אחר לאונטי שמשורנקוב (הידוע במיוחד בפיתוח מערכת ההרמה של צאר פעמון, שמעולם לא שימשה לייעודה), בנה אוטודידקט. כיסא גלגלים בעיצוב דומה בסנט פטרסבורג. התכנון של שמשורנקוב היה דו-מושבי, בציורים מאוחרים יותר תכנן הממציא לבנות מזחלת מתנייעת עם ווסטמטר (אב-טיפוס של מד מהירות), אך, אבוי, לא קיבל מימון הולם. כמו הקטנוע של קוליבין, הקטנוע של שמשורנקוב לא שרד עד היום.

שעון הביצים המפורסם, עבד על ידי קוליבין בשנים 1764-1767 והוצג לקתרין השנייה לחג הפסחא 1769. בעיקר הודות למתנה זו, קוליבין עמד בראש הסדנאות באקדמיה למדעים של סנט פטרבורג. כעת הם נשמרים בהרמיטאז'.

תותבת רגל

בתחילת המאות ה-18-19, קוליבין הציג בפני האקדמיה הרפואית-כירורגית של סנט פטרבורג מספר פרויקטים של "רגליים מכניות" - תותבות של הגפיים התחתונות שהיו מושלמים מאוד באותה תקופה, המסוגלות לדמות רגל שאבדה מעל הרגליים. הברך (!). "הבודק" של הגרסה הראשונה של התותבת, שנעשתה בשנת 1791, היה סרגיי ואסילביץ' נפייצין - באותה תקופה סגן שאיבד את רגלו במהלך ההסתערות על אוצ'קוב. לאחר מכן עלה נפייצין לדרגת אלוף וקיבל מהחיילים את הכינוי רגל ברזל; הוא ניהל חיים מלאים, ולא כולם שיערו מדוע הגנרל צלע קלות. תותבת מערכת קוליבין, למרות ביקורות חיוביות של רופאי סנט פטרסבורג בראשות פרופסור איבן פדורוביץ' בוש, נדחתה על ידי המחלקה הצבאית, וייצור סדרתי של תותבות מכניות המדמות את צורת הרגל החל מאוחר יותר בצרפת.

זַרקוֹר

בשנת 1779 הציג קוליבין, שהיה חובב מכשירים אופטיים, את המצאתו לציבור בסנט פטרבורג - זרקור. מערכות של מראות רפלקטיביות היו קיימות לפניו (בפרט, הן שימשו במגדלורים), אבל העיצוב של קוליבין היה קרוב הרבה יותר לזרקור מודרני: נר בודד, המשקף ממחזירי מראה שהוצבו בחצי כדור קעור, העניק זרם חזק ומכוון של אוֹר. "הפנס המופלא" התקבל בחיוב על ידי האקדמיה למדעים, זכה לשבחים בעיתונות, אושר על ידי הקיסרית, אך הוא נותר רק בידור ולא שימש להארת הרחובות, כפי שסבר קוליבין בתחילה. המאסטר עצמו עשה לאחר מכן מספר זרקורים עבור הזמנות בודדות של בעלי אוניות, וגם יצר פנס קומפקטי לכרכרה על בסיס אותה מערכת - זה הביא לו הכנסה מסוימת. המאסטרים איכזבו בגלל היעדר הגנת זכויות יוצרים - מאסטרים אחרים החלו לייצר כרכרות בקנה מידה גדול "פנסי קוליבין", מה שהפחית מאוד את ערך ההמצאה.

הזרקור, שנוצר ב-1779, נשאר גימיק טכני. בחיי היומיום, רק גרסאות קטנות יותר שימשו כפנסים על כרכרות.

מה עוד עשה קוליבין?

- הוא הקים את עבודת הסדנאות באקדמיה למדעים של סנט פטרבורג, שם עסק בייצור מיקרוסקופים, ברומטרים, מדי חום, טלסקופים, מאזניים, טלסקופים ועוד מכשירי מעבדה רבים. - תיקן את הפלנטריום של האקדמיה למדעים בסנט פטרבורג. - הוא המציא מערכת מקורית לשיגור ספינות למים. - יצר את הטלגרף האופטי הראשון ברוסיה (1794), שנשלח ל-Kunst-camera בתור קוריוז. - פיתח את הפרויקט הראשון ברוסיה של גשר ברזל (מעבר לוולגה). - בנו מקדחה זריעה המספקת זריעה אחידה (לא בנויה). - סידר זיקוקים, יצר צעצועים מכניים ואוטומטונים לבילוי האצולה. - תיקון והרכיב באופן עצמאי שעונים רבים של פריסות שונות - קיר, רצפה, מגדל.

מכונת תנועה מתמדת

הרבה נכתב על המצאותיו של איוון קוליבין עצמו.אבל ביוגרפים תמיד ניסו להתעלם מעבודתו על מכונת תנועה מתמדת, אשר, כך נראה, אינה מציירת מכונאי מבריק.

הרעיון להתחיל להמציא מנוע פלאים מקורו בקוליבין בתחילת שנות ה-70 של המאה ה-18, כששימש כמכונאי באקדמיה למדעים של סנט פטרבורג. ניסויים במכונת תנועה מתמדת לקחו ממנו לא רק זמן ומאמץ, אלא גם כספים אישיים ניכרים, ואילצו אותו להיכנס לחובות.

באותם ימים, חוק שימור האנרגיה עדיין לא הוכח במדויק. לקוליבין לא היה השכלה מוצקה, והיה קשה לו, מכונאי אוטודידקט, להבין את הנושא הקשה הזה. גם האנשים סביבו לא יכלו לעזור. חלקם לא ידעו להסביר בבירור את האשליה שלו. אחרים עצמם לא היו משוכנעים שאנרגיה אינה נובעת יש מאין ואינה נעלמת לשום מקום. לבסוף, אחרים בעצמם האמינו שמכונת תנועה מתמדת אפשרית, ועודדו את קוליבין להמשיך בחיפושים.

זה האחרון כלל, למשל, את הסופר והעיתונאי המפורסם פאבל סווינין. בספרו על קוליבין, שפורסם ב-1819, שנה לאחר מותו של איבן פטרוביץ', הוא, בהתייחס למכונת תנועת התמיד קוליבין, כתב: "חבל שהוא לא הצליח לסיים את ההמצאה החשובה הזו. אולי הוא היה מאושר יותר מקודמיו, שעצרו באבן הנגף הזו; אולי הוא היה מוכיח שתנועה מתמדת היא לא כימרה של מכניקה…"

באופן מפתיע, אפילו לאונרד אוילר הגדול תמך בעבודתו של קוליבין על המצאת מכונת תנועה תמידית. "מעניין לציין", כתב סווינין, "שקוליבין עודד את התגלית הזו על ידי המתמטיקאי המפורסם אוילר, שכשנשאל מה דעתו על תנועה מתמדת, השיב כי הוא רואה את זה כקיים בטבע וחשב שזה יקרה. להימצא בצורה משמחת כלשהי. כמו גילויים שנחשבו בעבר בלתי אפשריים." וקוליבין תמיד פנה לסמכותו של אוילר כשהיה צריך להגן על הרעיון של מכונת תנועה מתמדת מפני המבקרים.

האקדמיה של איזבסטיה פרסמה מאמר שכותרתו "מועצה לאלה שחולמים להמציא תנועה מתמדת או אינסופית". נאמר שם: "זה בלתי אפשרי לחלוטין להמציא תנועה מתמשכת… המחקרים חסרי התועלת הללו מזיקים ביותר, כי יותר מכל (במיוחד) בגלל שהם הרסו משפחות רבות ומכונאים מיומנים רבים שיכלו לספק שירותים נהדרים לחברה עם הידע שלהם, אבדו, להגיע לפתרון הבעיה הזו, כל רכושם, זמנם ועמלם".

אף אחד לא יודע אם קוליבין קרא את המאמר הזה. רק ידוע שלמרות חוות דעתה של האקדמיה למדעים, הוא המשיך לעבוד על מכונת תנועה מתמדת בעקשנות האופיינית לו מתוך ביטחון שגם בעיה זו תיפתר במוקדם או במאוחר.

קוליבין פיתח מספר דגמים של המכונית שלו. הוא לקח כבסיס רעיון ישן, הידוע עוד מתקופת ליאונרדו דה וינצ'י, כלומר: גלגל עם משקולות נעות בתוכו. האחרונים היו אמורים לתפוס עמדה שהפרה את האיזון כל הזמן, ולגרום לסיבוב בלתי פוסק לכאורה של הגלגל.

בחו ל עבדו גם על יצירת מכונת תנועה תמידית. קוליבין עקב מקרוב אחר עבודות אלו על פי המסרים שהגיעו אליו. ופעם אחת, בשנת 1796, לפי הוראתה של קתרין השנייה, הייתה לו אפילו הזדמנות לשקול ולהעריך אחד מפרויקטים זרים כאלה. זו הייתה מכונת התנועה התמידית של המכונאי הגרמני יוהאן פרידריך היינלה.

איוון פטרוביץ' לא רק "במלוא הזהירות והחריצות" למד את הציור והתיאור של ניידת הנצח הזר, אלא גם עשה את המודל שלו. הוא היה מורכב משני צינורות מוצלבים עם מפוח מלא בנוזל. עם סיבוב של צלב כזה, הנוזל יזרום דרך הצינורות ממפוח אחד לאחר. שיווי המשקל, לפי הממציא, היה צריך ללכת לאיבוד, וכל המערכת הייתה צריכה להיות בתנועה מתמדת.

דגם מנוע היינלה, כמובן, התברר כלא פעיל. כשערך איתה ניסויים, קוליבין, כפי שכתב, "לא מצא את מה שרצה באותה הצלחה". אבל זה לא ערער ולו במעט את אמונתו בעצם העיקרון של תנועה מתמדת.

בסתיו 1801 חזר איוון פטרוביץ' מסנט פטרבורג למולדתו, לניז'ני נובגורוד. גם כאן הוא לא זנח את החיפוש הלא מוצלח שלו אחר תנועה מתמדת. זמן רב חלף, הגיעה שנת 1817. ואז יום אחד בעיתון הבירה "נכה רוסי" ל-22 בספטמבר, קרא קוליבין מאמר שנשמע לו כמו רעם. הפתק דיווח כי מכונאי מסוים בשם פיטר ממיינץ "המציא סוף סוף את מה שנקרא Perpetuum Mobile, שהיה לשווא במשך מאות רבות".

עוד תואר המנוע עצמו, שהיה בצורת גלגל בקוטר של 8 רגל ובעובי של 2 רגל: "הוא נע בכוחו שלו וללא כל עזרה מקפיצים, כספית, אש, כוח חשמלי או גלווני.. המהירות שלו עולה על הסבירות. אם תחבר אותו לכרכרה או לכיסא גלגלים, תוכל לנסוע 100 מייל צרפתי ב-12 שעות, לטפס על ההרים התלולים ביותר".

הידיעה הזו (כמובן שקרית) גרמה לממציא הוותיק להתרגשות מדהימה. נדמה היה לו שפיטר ניכס לעצמו את רעיונותיו, גנב את פרי מוחו האהוב שלו, לו הוא, קוליבין, נתן עשורים רבים של עבודה קשה. בחיפזון קדחתני הוא החל לפנות לכל בעלי הכוח וההשפעה, כולל הצאר אלכסנדר הראשון.

ואז הזהירות הועמדה בצד, הסודיות נשכחה. כעת כתב קוליבין בכנות שהוא עובד על יצירת "מכונה של תנועה מתמדת" במשך זמן רב, שהוא לא רחוק מלפתור את הבעיה הזו, אבל הוא זקוק למימון כדי להמשיך בניסויים האחרונים. ב"הערות העתירה" הוא נזכר ביתרונותיו הקודמים והביע רצון לחזור לשירות בבירה על מנת להקים גשר ברזל על פני נווה, ובעיקר להמשיך ביצירת מכונת תנועה תמידית.

בקשתו של קוליבין לאישור לחזור לסנט פטרבורג נדחתה בעדינות. בניית גשר הברזל נחשבה ליקרה מדי. הם שתקו על מכונת תנועת התמיד.

עד ימיו האחרונים של איבן פטרוביץ', חלומו היקר על "מכונה של תנועה מתמדת", חלום עריץ, כפי שכינה אותו אחד הביוגרפים של קוליבין, לא עזב אותו. מחלות הכריעו אותו יותר ויותר. התייסרתי מקוצר נשימה ו"אחרים לא בריאים". הוא כמעט ולא יצא החוצה עכשיו. אבל גם במיטה, בכריות, הוא ביקש לשים לידו ציורים של "מכונת התנועה התמידית". אפילו בלילה, בנדודי שינה, חזר הממציא שוב ושוב למכונה הקטלנית הזו, ביצע כמה תיקונים בציורים ישנים, צייר חדשים.

איבן פטרוביץ' קוליבין מת ב-30 ביולי (סגנון ישן), 1818 בגיל 83, מת בשקט, כאילו ישן. משפחתו נותרה בעוני קיצוני. כדי לקבור את בעלה, נאלצה האלמנה למכור שעון קיר, וחברה הוותיק אלכסיי פיאטריקוב הוסיף כמות קטנה. הכסף הזה שימש לקבורת הממציא הגדול.