Самоходная повозка с маховиком кулибина. На заре автомобилестроения

У талантливого русского самоучки, крепостного крестьянина Нижегородской губернии Леонтия Лукьяновича Шамшуренкова (1685-1757) было много механических изобретений, но самым интересным для нас является самобеглая коляска, изготовленная из “железа сибирского мягкого”, “стали самой доброй”, “проволоки железной толстой”, кожи, сала, клея, холста и гвоздей.

Коляска была представлена в Петербурге 1 ноября 1752 г.: она была четырехколесной и приводилась в движение мускульной силой двух человек через устройство, напоминающее ворот. Коляска могла развивать скорость до 15 км в час. Для пассажиров предназначалось два места.

После показательной демонстрации самобеглая коляска Шамшуренкова использовалась придворными для развлечений “как весьма новое и курьёзное художество”, а затем была забыта: гениальное для своего времени изобретение погибло на задворках Конюшенной конторы, где собирались различные экипажи.

Замечательной конструкцией колесного самоходного экипажа являлась также самокатка русского конструктора, выдающегося изобретателя и инженера Ивана Петровича Кулибина (1735-1818), на которой он разъезжал по улицам Петербурга в 1791 г.

Сначала Кулибин работал над четырехколесной коляской, а затем, стремясь максимально облегчить экипаж и упростить управление им, создал трехколесный вариант самокатки. Его самоходный экипаж имел трехколесное шасси, переднее сиденье для двух пассажиров и место сзади для стоящего человека, управляющего ножными педалями - “туфлями”. Человек держался за ручку, закрепленную в спинке сиденья, и силой своего веса попеременно давил то на одну педаль, то на другую. Педали через рычаги и тяги действовали на храповой механизм (собачку с зубчаткой), закрепленный на вертикальной оси специального маховика; последний был расположен под рамой коляски, выравнивал толчки от храпового механизма и поддерживал, таким образом, непрерывное вращение оси. От вертикальной оси маховика вращение передавалось парой зубчаток на продольный горизонтальный вал, на заднем конце которого находилась зубчатка, цеплявшаяся за один из трех зубчатых венцов барабана, закрепленного на оси задних ведущих колес.

Таким образом, конструкция русского механика содержала почти все основные узлы будущего автомобиля, многие из которых были введены впервые - перемену передач, тормозное устройство, рулевое управление, подшипники качения. Чрезвычайно ценным является оригинальное применение Кулибиным маховика для обеспечения плавной работы трансмиссии и осуществление торможения при помощи пружин типа часового механизма.

Судя по сохранившимся чертежам, самокатка И.П.Кулибина имела длину около 3,2 м; ширину и высоту - по 1,6 м; диаметр задних колес - 1,42 м. При одном обороте колеса в секунду она могла развивать скорость до 16,2 км в час.

По мнению А.С.Исаева, однако, наиболее правильное решение проблемы самоходной коляски, приводимой в движение силой человека, представил в 1801 г. уральский мастер Артамонов. Он решил задачу максимального облегчения веса повозки за счет уменьшения ее размеров и сокращения числа колес до двух. Таким образом, Артамонов создал первый в мире педальный самокат - прообраз будущего велосипеда. Моно сказать, что его идея живет в миллионах современных велосипедов.

Человечество уже давно мечтало создать подобие самоходных колясок, которые способны передвигаться без тягловых животных. Это отчетливо видно в различных былинах, сказаниях и сказках. На улице май 1752 год. В Петербурге царило праздничное настроение, воздух пронизан тонкими ароматами весны, прячущееся солнце посылало последние лучи. Летний сад был заполнен людьми. По мостовым разъезжали нарядные коляски, и вдруг среди всех экипажей появляется один странный. Он шел без лошадей, тихо и без шума, обгоняя другие кареты. Народ был сильно удивлен. Только потом стало известно, что сие диковинное изобретение это -«самобеглая коляска », постро­енная русским крепостным крестьянином Нижегородской гу­бернии Леонтием Шамшуренковым.

Так же, уже через год, Шамшуренков написал о том, что может сделать самоходные сани и счетчик до тысячь верст с колокольчиком, звенящим через каждый пройденный километр. Таким образом еще за 150 лет до появления первого автомобиля с двигателем внутреннего сгорания, в крепостной Руси появился прототип современного спидометра и автомобиля.

И. П. Кулибин составил проект в 1784 г., а в 1791 г. построил свою «самокатку». В ней впервые для обеспечения равномерности хода были применены подшипники качения и маховик. Используя энергию вращающегося маховика, храповый механизм, в приводе от педалей, позволял коляске двигаться свободным ходом. Самый интересный элемент кулибинской "самоходки" был механизм для смены передач, являющийся неотъемлемой частью трансмиссии всех автомобилей с двигателями внутреннего сгорания.

Российские автомобилисты в 1996 году отметили столь знаменательную дату, как 100-летие отечественного автотранспорта, отсчитывающего своё рождение с 11 сентября 1896 года. Как установили историки, именно эта дата была ознаменована выходом в свет Постановлением Министра путей сообщения князя М.И. Хилкова «О порядке и условиях перевозки тяжестей и пассажиров по шоссе ведомства путей сообщения в самодвижущихся экипажах».

Среди исследователей нет единого мнения относительно того, кого именно следует считать основоположником автомобилестроения в России. Некоторые из них пионером автотранспортной науки в России называют Василия Петровича Гурьева. Другие исследователи называют Л.Л. Шамшуренкова и И.П. Кулибина. Третьи – Путилова и Хлобова, Е.А. Яковлева и П.А. Фрезе.

Гурьев не был конструктором автомобилей, но он внёс немалый вклад в развитие самой стратегии автомобилизации. По его предположению автомобильные дороги следовало покрывать деревянной торцовой мостовой, что для своего времени являлось весьма прогрессивной идеей. Он также уделял внимание безопасности перевозки пассажиров и грузов, подготовке водительских кадров. Автомобилей с ДВС тогда ещё не было, и Гурьев ориентировался на паровые автомобили, которые он называл «сухопутными пароходами». В междугородном сообщении он предусматривал широкое применение грузовых и пассажирских автопоездов. Построенная им карта транспортных связей России отличалась удивительно точным предвидением дальнейшего промышленного развития страны. Однако, единственное, что удалось осуществить Гурьеву из своих проектов, так это построить торцовую мостовую в Петербурге на Невском проспекте, Дворцовой набережной и некоторых других улицах.

У талантливого русского самоучки, крепостного крестьянина Нижегородской губернии Леонтия Лукьяновича Шамшуренкова (1685-1757) было много механических изобретений, но самая интересная это самобеглая коляска, изготовленная из «железа сибирского мягкого», «стали самой доброй», «проволоки железной толстой», кожи, сала, холста и гвоздей. Коляска была представлена в Петербурге 1 ноября 1752 года: она была четырёхколёсной и приводилась в движение мускульной силой двух человек через устройство, напоминающее ворот. Коляска могла развивать скорость до 15 км в час.

Замечательной конструкцией колёсного самоходного экипажа являлась также самокатка русского конструктора, выдающегося изобретателя и инженера Ивана Петровича Кулибина (1735-1818), на которой он разъезжал по улицам Петербурга в 1791 году. Его самоходный экипаж имел трёхколёсное шасси, переднее сиденье для двух пассажиров и место сзади для стоящего человека, управляющего ножными педалями – «туфлями». Педали через рычаги и тяги действовали на храповой механизм (собачку с зубчаткой), закреплённый на вертикальной оси специального маховика; последний был расположен под рамой коляски, выравнивал толчки от храпового механизма и поддерживал, таким образом, непрерывное вращение оси. От вертикальной оси маховика вращение передавалось парой зубчаток на продольный горизонтальный вал, на заднем конце которого находилась зубчатка, цеплявшаяся за один из трёх зубчатых венцов барабана, закреплённого на оси задних ведущих колёс. Таким образом, конструкция русского механика содержала почти все основные узлы будущего автомобиля, многие из которых были введены впервые – перемену передач, тормозное устройство, рулевое управление, подшипники качения. Чрезвычайно ценным является оригинальное применение Кулибиным маховика для обеспечения плавной работы трансмиссии и осуществление торможения при помощи пружин типа часового механизма. Самокатка Кулибина при одном обороте колеса в секунду могла развивать скорость до 16,2 км в час.

Русский лафетный мастер К. Янкевич со своими двумя товарищами-механиками на основе разработок паровых двигателей И.И. Ползунова, П.К. Фролова, Е.А. и М.Е. Черепановых в 1830 году вплотную подошёл к созданию самоходного экипажа с паровым двигателем. Принципиальной особенностью быстроката Янкевича являлся паровой котёл, состоявший из 120 трубок, предусматривались места для пассажиров и водителя, расположенные в крытой повозке, отапливаемой посредством системы тепловых трубок. Также изобретатель отошёл от общепринятого способа расположения оси под корпусом: он пропустил ось непосредственно через корпус, что сместило центр тяжести повозки и существенно повысило её устойчивость против опрокидывания.

Однако работы русских техников по созданию колёсного самохода с механическим двигателем показали, что громоздкие и тяжёлые паровые установки не позволят получить компактную и простую машину. По-прежнему стояла задача создания лёгкого и мощного двигателя, который в конце ХIХ века стал необходим не только колёсному транспорту, но и зарождавшемуся самолётостроению.

Русские изобретатели разработали качественную рабочую смесь для двигателей внутреннего сгорания, они использовали достижения отечественных химиков – Менделеева, Кокорева, Зелинского. В частности, идея использования в качестве жидкого топлива нефти своим осуществлением во многом обязана известному русскому инженеру В.Г. Шухову, который в 1891 году получил патент на созданную им технологию переработки нефти методом крекинга.

В конце ХIХ века большой вклад был сделан русскими химиками и в разработку методов получения автомобильной резины. Так, российский учённый С.В. Лебедев разработал способ промышленного производства синтетического каучука, а Б.В. Бызов – способ получения синтетического каучука из нефти.

Русский инженер Шпаковский ещё в 1836 году впервые выдвинул и осуществил идею пульверизационной подготовки жидкого топлива для сжигания. Позднее над совершенствованием карбюраторов трудились Э. Липарг, который имел собственное производство в Москве, варшавский инженер Г. Потворский и др.

Работы русских изобретателей в области создания автомобильной техники не ограничивались только усовершенствованием агрегатов автомобиля. Они проявляли интерес и к различного рода контрольно-испытательным устройствам, позволяющим контролировать работу движущейся машины. Первым конструктором автомобильного счётчика был Л.Л. Шамшуренков, он предложил к самобеглой коляске сделать часы для измерения пройденного пути (верстомер). В конце же ХIХ века работы по созданию стационарных контрольно-испытательных устройств, для транспорта (в частности – для паровозов) вёл начальник юго-западных железных дорог А.П. Бородин. Позднее многие его идеи лабораторного исследования колёсных самоходов использовались и в автомобильной промышленности.

Поиски подходящего двигателя для автомобилей не ограничивались работами над паровыми машинами и двигателями внутреннего сгорания. Параллельно велись исследования в области электротехники и её возможного применения в автомобилестроении. В Росси работы над электрическими экипажами проводил инженер Ипполит Владимирович Романов, известный своими работами в области подвесных электрических дорог. Двухместный кэб Романова образца 1899 года предназначался для «извозного промысла», проще говоря – такси. Первые отечественные электромобили по проекту Романова строились акционерным обществом Петра Александровича Фрезе – одного из создателей первого русского автомобиля с ДВС. Позднее Романов сам организовал мастерскую по изготовлению электромобилей. Аккумуляторные электромобили обладали большими достоинствами: бесшумностью работы, лёгкостью управления, простотой устройства и др. Однако они имели большой вес, требовали частой подзарядки и оказались чувствительны к сотрясениям. В целом закат эпохи электромобиля начался в 20-е годы ХХ века вследствие безуспешных поисков дешёвых и мощных аккумуляторов – с одной стороны, и стремительного совершенствования машин с бензиновыми двигателями – с другой.

В июле 1896 года автомобиль «вполне русского производства» с мощностью двигателя в 2 л.с. был представлен как экспонат на Всероссийской промышленно-художественной выставке в Нижнем Новгороде, где он совершал демонстрационные поездки. Цена машины Яковлева и Фрезе была вполовину дешевле, чем те автомобили, которые продавала в Росси фирма Бенца, но никого из отечественных промышленников она не заинтересовала. После смерти Яковлева его завод перешёл в руки другого владельца, но его дело по производству российских автомобилей продолжил Фрезе. Его предприятие с1890 года наладило сборку единичных экземпляров автомобилей, используя механизмы и трансмиссию французской фирмы «Де Дион Бутон». В 1902 году на этом предприятии был построен первый отечественный автомобиль с передним расположением двигателя, карданной передачей, с мотором в 8 л.с. и пневматическими шинами. Таким образом, можно сказать, что уже к концу ХIХ века в основном определились перспективы развития отечественного автотранспорта.

Пионером отечественного промышленного автомобилестроения можно считать московскую велосипедную фабрику «Дукс» Ю.А. Меллера, где была предпринята попытка, наладить выпуск русских автомобилей посредством изготовления нескольких машин. Следует признать, что первые попытки массового производства автомобилей в России долгое время оставались только попытками.

В начале ХХ века одно из наиболее передовых для своего времени петербургских предприятий «Машиностроительный, чугунолитейный и котельный завод П.А. Лесснера» заключило с фирмой Даймлера договор о постройке лицензионных бензиновых двигателей и автомобилей. Автомобильное производство на «Лесснере» просуществовало с 1905 по 1910 года. В течение этого периода было изготовлено несколько десятков машин – легковых, грузовых, пожарных, а так же автобусов.

Своими передовыми конструкторскими решениями среди пионеров автомобилестроения в России выделялся также автомобильный завод И.П. Пузырёва. Это был даже не завод, а мастерская, где в 1912 году работало 98 человек. Тем не менее, с 1911 по 1914 года на нём было выпущено 38 машин. Иван Петрович Пузырёв сам спроектировал и изготовил трансмиссию, двигатель, подвеску, кузов своих автомобилей, стремясь создать особо выносливую конструкцию для российских дорог. На автомобиле Пузырёва был поставлен ДВС в четыре цилиндра при мощности в 40 л.с. При этом он впервые разместил рычаги управления коробки передач внутри кузова (ранее было принято располагать их снаружи), в коробке сцепления впервые была применена система постоянного зацепления шестерён.

Видное место в дореволюционной автомобильной истории нашего государства принадлежит Русско-Балтийскому заводу в Риге, благодаря наибольшему – около 800 – числу выпущенных машин. Первые попытки выпуска автомобилей на нём относятся к 1907 году, причём сначала использовались импортные детали, но с 1910 года – только собственные. Завод создал собственное производство стали, и освоил выпуск таких деталей, как штампованные рамы, колёса, алюминиевое литьё, радиаторы. Двигатели изготавливались в двух видах – с цилиндрами, выполненными раздельно или отлитыми одним блоком, впервые были применены поршни отлитые из алюминиевого сплава. Автомобили завода показывали высокие ходовые качества, так в 1910 году в пробеге с нагрузкой в 5 человек по сложному маршруту Петербург-Неаполь-Петербург (более 10 тыс. км.) автомобиль не выявил никаких неполадок, кроме прокола шин (одна из шин русского производства «Проводник» выдержала весь маршрут). В прессе того времени этот факт расценивался как торжество русской автомобильной техники. По мнению специалистов, автомобили Руссо-Балта отличались изящным видом и законченностью отделки, чем явно превосходили неуклюжие модели заграничного происхождения.

В тот же период группой И.А. Фрязиновского в России была изготовлена серия спортивных и гоночных автомобилей, которые и принесли русской марке мировую известность.

В целом же до 1917 года в России в различное время автомобили выпускались следующими заводами и фабриками: «П.А.Фрезе и К», «Э.Л.Лидтке», «Д.Скавронский», АО «Г.А.Лесснер», «Ив. Брейтигам», Товариществом «Политехник», «П.Д.Яковлев», «К.Крюммель», «И.П.Пузырёв» (Санкт-Петербург), АО «Луке», «Н.Э.Бромлей», «Братья Крыловы и К», «А.И.Евсеев», «П.П.Ильин», «Автомобильное Московское общество (АМО)» братьев Рябушинских (Москва), «А.Лейтнер», АО «Русско-Балтийский вагонный завод (РБВЗ)» (Рига), машиностроительной мастерской М.М.Хрущёва (Орёл), АО «В.А.Лебедев» (Ярославль), «Аксай» (Ростов-на-Дону), «Русский Рено» (Рыбинск), «Бекас» (Мытищи) и др. Одновременно существовало большое число предприятий по производству шин, аккумуляторов, электрооборудования, автомобильных принадлежностей, одежды для водителей.

Несмотря на многочисленные отличительные качества, русские автомобили не получили должного распространения. Основной вопрос заключался в том, нужна ли России массовая автомобилизация. Лишь незначительное число людей в России хорошо понимало, что этой оглушительно стреляющей и трясущейся машине – автомобилю – принадлежит будущее.

Чертеж водоходной машины Ивана Кулибина.

Знаменитый механик Иван Петрович Кулибин родился в 1735 году в Нижнем Новгороде. Умер в 1818 году там же - вернувшись из Петербурга, где 30 лет проработал в мастерских Академии наук: шлифовал зеркала и линзы телескопов и микроскопов, устраивал фейерверки для вельмож, корпел над созданием оптического телеграфа на основе своего знаменитого (воспетого самим Державиным!) зеркального прожектора, проектировал мосты и мастерил хронометры.

Против ее течения

Несомненно, Кулибин обладал редкостным жизнелюбием – чего стоит хотя бы его третья женитьба в 70-летнем возрасте! Но судьба не баловала его: в Петербурге – интриги и опалы, в Нижнем – пожар и болезни... Однако Кулибин не унывал – в его душе навсегда поселилась идея трудов для общественного блага. Причем если в Петербурге, в годы творческой зрелости, эти труды были весьма разнообразны, то в Нижнем, уже на закате жизни, Кулибин остановился лишь на двух темах – водоходные машины и вечный двигатель.

Еще работая в Академии наук в Петербурге, Кулибин создает действующий образец судна с деревянными колесами, что вращались течением реки и наматывали на барабан канат, который оканчивался якорем. Якорь завозили перед тем на лодке вверх по реке и закрепляли на берегу. Река вращала колеса судна, это вращение через ряд шестерен передавалось на барабан, наматывающий канат с якорем, – и судно медленно, но верно шло вверх по реке против ее течения.

Собственно, для создания нового механического флота Кулибин и решил вернуться с брегов Невы на Волгу, отказавшись от столичных удобств, а также от остальных своих занятий, которые он к тому моменту счел второстепенными.

В 1798 году Кулибин направляет на имя генерал-прокурора князя Куракина «Описание выгодам, какие быть могут от машинных судов на Волге» и «План и расположение, каким образом удобнее и казне без отягощения было ввести в употребление машинные на Волге суда». Кулибин предполагал «…на первый случай построить два машинных судна… а затем по установленному образцу строить другие такие суда и вводить их в судоходство». Изобретатель просил из казны взаимообразно 30 тыс. руб. на восемь лет без процентов, из них 6 тыс. до его отъезда из Санкт-Петербурга, 9 тыс. – на постройку первых судов, 15 тыс. – на постройку остальных судов по мере надобности.

Стремясь обеспечить будущий флот адекватной бизнес-задачей, Кулибин предложил Куракину предоставить ему доставку соли с соленого озера Эльтон (что у Саратова) в Нижний Новгород. Куракин отклонил проект, заявив, что он «представляет более для казны убытку, нежели прибыли», и предложил изобретателю самому подыскать компаньонов. Но где их было взять в тогдашней России, в «стране без капиталов, без рабочих, без предпринимателей и без покупателей», как писал в 1898 году о первой половине XIX века Павел Николаевич Милюков в «Очерках по истории русской культуры».

Кулибин был готов бесплатно передавать чертежи и консультировать: «Все желающие пользоваться моим изобретением могут оное видеть, копировать чертежи – пишет Кулибин. – Я же в случае недоумения на каком-либо месте того или иного чертежа помогу, сколько сил моих к тому доставать может».

Но тщетно, желающих не было. Только казна в лице императора и нескольких высших сановников поучаствовала в прожектах нижегородского самоучки – в 1801 году Александр I удовлетворил прошение Кулибина о предоставлении 6 тыс. руб. для оплаты долгов и дополнительных 6 тыс. в счет пенсии и отпустил его на Волгу.

Кулибин приехал в Нижний и сразу же начал измерения скорости течения реки, используя сконструированный им в Петербурге прибор: «Самая первая проба на Волге была в первый день моего приезда 27 октября 1801 года против Боровского переезда… 9 ноября пробовано на Стрелке… а 12 ноября пробовано поблизости Бармина за 120 верст от Нижнего».

Лето 1802 года застает Ивана Петровича «за объездом тамошних рек Волги и Оки для испытания быстрых и тихих вод их». Сын изобретателя Семен Иванович писал: «…в сем упражнении провел он 1802, 1803, 1804 годы, трудился, не жалея ни сил, ни здоровья, претерпевая жестокие ветры, сырость и морозы, усердствуя ускорить исполнение пламенного желания своего; словом, он жил почти все это время на воде».

Первое испытание водоходной машины произошло 28 сентября 1804 года и было признано, в общем, вполне удачным. Но вот что докладывал графу Строганову присутствовавший на испытаниях нижегородский губернатор Руковский: «Не могу, однако, скрыть от Вашего сиятельства, что как для построения таковых машинных судов, так и для управления и починки их на ходу должны быть люди, сведущие хотя бы несколько в механике и в столярной работе, без пособия коих обыкновенные лоцманы и рабочие люди ни управлять машиной, ни починять оною в случае повреждения в пути будут не в состоянии».

В этом замечании и таится ответ на вопрос, почему Кулибин не пытался применить на своем судне куда более прогрессивный паровой двигатель.

К обретению даровой силы

Надо сказать, Кулибин был осведомлен о работах с паровым двигателем своего ровесника англичанина Джеймса Уатта и планировал использовать паровые машины на речных судах. Он писал себе «напоминание» в дневнике в 1801 году: «Со временем постараться расположить парами действующую машину с чугунным цилиндром так, чтобы могла действовать… веслами на таком судне, которое было бы с грузом около 15 тысяч пудов».

Однако конструированием паровых машин он так и не занялся, потому что понимал: если для обслуживания деревянной механической системы самоходного судна не находилось, по словам губернатора, людей, «сведущих хотя бы несколько в механике», то что же говорить о гораздо более сложно устроенной паровой машине… Кулибин успел убедиться, что общество не готово было платить за доступ к новой технологии даже ту не очень большую цену, которую он запрашивал за свои водоходные машины (речь, конечно, не о деньгах, об усилиях). Тогдашнее российское общество готово было принять новые технологии только даром – или за счет казны. И «вечный двигатель» стал казаться Кулибину единственным выходом.

40 лет (с перерывами) думал Кулибин о вечном двигателе и держал эти мысли в тайне. На склоне лет он записал, что намерен «занять себя в снискании таковые беспрестанно движущиеся машины деланием разных опытов скрытно, потому что некоторые ученые почитают сделать таковую невозможным и смеются с поношением над теми, кто во изыскании сего изобретения упражняются».

Кулибин не был одинок среди отечественных механиков в упорном стремлении к обретению даровой силы. В своей книге «Иван Петрович Кулибин» историки техники В. Пипуныров и Н. Раскин пишут о том, что в 1780 году будущий академик естественных наук (а пока адъюнкт) Василий Зуев упоминает тульского механика Бобрина, который был занят созданием «вечнодвижущейся машины» в течение пяти лет, расходуя на нее все личные средства. Санкт-Петербургская академия давно отказалась принимать к рассмотрению проекты вечного двигателя, и, описывая другое изобретение Бобрина – механическую сеялку, Зуев добавлял: «Сия машина показывает, что в мастере еще разума несколько осталось».

Зная об отношении академиков к вечным двигателям, Кулибин, по его же словам, все-таки решил посоветоваться с Леонардом Эйлером: «Я же, желая узнать о том достоверно, в 1776 году спрашивал находящегося тогда при Академии господина профессора Эйлера, как он о той машине думает, и в ответ получил, что он сего мнения о произведении таковыя машины в действо никак не опровергает, а сказал мне, что может де быть в свое время некому щастливому сделать такую машину и откроется. Сей же муж ученостью тогда почитался во всей Европе первым».

Надо думать, Эйлер и не пытался переубедить Кулибина, как не смог того переубедить граф Орлов, призывая механика сбрить бороду и войти в чины и прочие дворцовые отношения. Потомственный старообрядец Кулибин со своим поиском Perpetum Mobile тут подобен единоверцам, что разыскивают в ночь на Ивана Купалу по берегам озера Светлояр цветущий папоротник – «некому щастливому... и откроется».

Больше как на счастливый случай рассчитывать было не на что. В тогдашнем российском обществе еще не сформировался тот комплекс из фундаментального знания, прикладных навыков и свободной инициативы, который требовался для технических инноваций. Инновации в таком обществе становятся слишком рискованны и чересчур дороги. Так было с паровой машиной Ивана Ползунова, так было с водоходной машиной Кулибина: они работали до первых поломок – и останавливались навсегда.

Водоходная машина Кулибина простояла в одном из речных заливов, пришла в ветхость и была в итоге продана в 1808 году на слом на торгах коллежскому асессору Зеленецкому за 200 руб.

Российские факторы

Взрывной характер технических инноваций пришелся в России лишь на 1860-е годы. И основан он был на «просачивании» собственной науки в собственные технологии, а не только на импорте западной техники, будь то пароходы или ткацкие станки.

Василий Калашников, великолепный инженер и конструктор (спроектировал и перепроектировал несколько сот паровых котлов и пароходов на Волге), а также педагог и просветитель (организатор речного училища в Нижнем Новгороде, издатель специализированного журнала) – вот «непрямой наследник» Кулибина. А вслед за Калашниковым появится Шухов – и его совместные работы с Александром Бари и братьями Нобель, причем при участии самого Менделеева!

Это уже классическая финансово-научно-инженерная связка, совершенно синхронная своей эпохе. Мы тогда оказались в авангарде наук и технологий. Увы, ненадолго: фатальными стали другие российские факторы (лежащие в поле политики и истории), что привело к социальной катастрофе и соответственно к катастрофе технологической. Из этой ямы пришлось выбираться в 1920–1930-х путем тотального технологического импорта, когда за реквизированное церковное золото и за царские живописные коллекции закупались махом целые автозаводы.

Уже после Второй мировой войны в стране удалось реализовать несколько чрезвычайно сложных и ресурсоемких научно-технических программ, прежде всего атомный и космический проекты. На волне этих достижений появилось еще несколько ярких инженерных инноваций. В Нижнем Новгороде, на родине Кулибина, – корабли на подводных крыльях и экранопланы конструктора Ростислава Алексеева. Или, скажем, ряд менее известных проектов в области прикладной радиофизики: гиротронные комплексы для разогрева плазмы, радиоастрономические полигоны, уникальный стенд «Сура» для нагрева ионосферы.

И опять политика изоляции и конфронтации не позволила стать этим проектам устойчивыми, притом что почти все они – лишь отростки на коренастом стволе вооружения, традиционном приоритете в России, которая испытала вдруг в 1980-1990-е годы драматичную «перезагрузку». В итоге почти все эти отростки зачахли – экранопланы ржавеют на берегу, речные «ракеты» и «метеоры» состарились и осели в затонах, радиоастрономические полигоны заброшены и поросли молодым лесом, а породившие все это институции в значительной степени деградировали или просто исчезли.

Сейчас (или позже) придется начинать заново – и очевидно, что прорывов надо ожидать в областях, где сохранилась высокая наука, качественное образование и хоть какие-то производства. Возможно, перспективными для нас окажутся микробиология или биофотоника, лазеры и ускорители. Возможно, что и здесь мы опоздаем или не справимся. И тогда кажущиеся сегодня привлекательными замыслы останутся в категории бумажных «прожектов» – как это случилось с кулибинской волжской механической флотилией.

Ведь к моменту испытания Кулибиным в 1804 году «водоходной машины» американец Роберт Фултон уже построил свой первый пароход – кулибинские проекты устаревали, что называется, на стапелях. Однако ничуть не устарел девиз Ивана Петровича Кулибина, сформулированный им в письме к императору Александру I: «Влечет меня непрестанное желание и рвение употребить все мои силы на то, дабы в жизни моей сделать знатную услугу… для пользы общества».

Нижний Новгород

Используя опыт предыдущих поколений, поднимая их достижения на новый качественный уровень, развитие научно-технической мысли движется вверх по спирали. Не случайно изобретатели, создавая все более и более совершенные машины, нередко возвращаются к опыту предшественников - опираются в своих поисках на конструкции давно минувших лет.

Характерный пример такой преемственности - история экипажей, движимых мускульной силой человека. Об одной из современных ветвей их потомков - веломобилях - мы уже неоднократно рассказывали («М-К», 1976, № 7; 1979, № 11, 12). Не менее интересно оглянуться назад и проследить, как зарождалась и развивалась идея «мускульного» транспорта в далеком и недалеком прошлом.

Уходя в глубь истории техники, мы увидим некий парадокс, живущий в веках и сохранившийся до наших дней. Он стал заметен во времена, когда по мощеным и немощеным дорогам древности уже сновали кареты и телеги, запряженные четвероногими помощниками человека. Не один век лошади, волы, мулы отслужили в качестве живого привода к повозке. Но росли транспортные потребности, и человек начал мечтать о том, чтобы создать экипажи, способные брать больше груза и развивать большие скорости. Появился автомобиль, которому предшествовало изобретение двигателя: сначала парового, потом внутреннего сгорания, электромотора. Но это было потом. К этому еще нужно было прийти. Через времена, когда забавы с «огненными машинами» могли закончиться на костре инквизиции. И еще раньше, когда для движения повозки придумывали наивные, но хитроумные способы, кажущиеся сегодня примитивными, а подчас и курьезными. Однако не станем слишком строго судить предков. Ведь почти в каждом из тех древних сооружений уже угадывался прообраз какой-нибудь детали современных машин: трансмиссии, рулевого управления, тормозов. Многие находки, претерпев всевозможные улучшения, прочно утвердились в современном транспорте.

Принцип привода тележки мускульной силой сидящего в ней человека оказался живучим. Он стал особенно заманчивым во времена, когда виделся уже в применении к асфальтовым дорогам. Стремительно проносились не просто «безлошадные экипажи», а быстрые и мощные авто, в небо взлетели аэропланы, вот уже и космические корабли уходят к далеким планетам. Но живы в человеке две извечные мечты: летать как птица и толкать какой-нибудь легонький экипаж силой собственных мышц. Когда она зародилась, в какие стародавние времена? Появлялись часовые механизмы, вода вращала колеса мельниц и насосов, люди уже неплохо управлялись с парусами. Но… энергию падающей воды к движущейся повозке не приспособишь, пружины слабы и ненадежны, а паруса годятся только при добром ветре, да и то в основном на воде. А так хотелось ни от чего не зависеть…

Одна из первых, наверное, попыток воплотить идею использования собственной силы для приведения легкой повозки в движение принадлежит аугсбургскому плотнику Вальтеру Голтану. Это он в начале XV века выехал на узкие улочки своего городка на необычном четырехколесном сооружении, оказавшемся самодвижущимся мускульным экипажем. Перетягивая бесконечный канат, ездок приводил во вращение два барабана. Нижний, с продольными рейками, заставлял вращаться зубчатое колесо, жестко насаженное на заднюю ось. Стоит ли говорить, что скорость коляски была не выше, чем у пешехода. А как же руль? Ну, в те времена проблема поворота еще не смущала изобретателей. Если требовалось изменить направление движения, ездок вылезал из повозки и, приподняв передок, нацеливал возок в нужную сторону.

Экипаж Голтана был одноместный. А вот некто Огюст из Меммингена в 1447 году соорудил гигантскую (даже го сегодняшним понятиям) самоходную машину на четырех огромных колесах. Она могла везти сразу несколько десятков человек. Конечно, о скорости история умалчивает, но не это было главным в те времена. Важнее, что машина двигалась! Посредством хитроумных приспособлений, рычагов, валиков, воротов, находящихся внутри экипажа, люди вращали все четыре колеса повозки. Конструктор позаботился таким образом о том, чтобы в случае застревания в колдобине одного из колес другие смогли вытянуть машину на ровную дорогу. Вот он, прообраз современных полноприводных машин-вездеходов!

На принципе использования мускульной силы создавались и другие самоходные экипажи средневековья. В 1459 году в триумфальном шествии немецкого императора Максимилиана I принял участие необычный экипаж. Он представлял собой шестиметровое колесо-обруч, внутри которого располагались царствующие особы. Экипаж-колесо перемещался в результате того, что слуги переступали по его внутренней поверхности, а направление движения регулировал длинным рычагом шедший рядом слуга. Тогда же появился деревянный четырехколесный экипаж, приводимый в движение идущими рядом и сзади него слугами, которые с помощью рычагов вращали установленные на кузове валы и маховики. До нас дошли лишь зарисовки таких машин: других достоверных данных об их существовании нет. Проектированием этих повозок занимался, в частности, известный художник Альбрехт Дюрер, оставивший нам несколько рисунков своих изобретений.

В 1685 году известный нюрнбергский часовщик Стефан Фарфлер сломал ногу. Это, казалось бы, незначительное сугубо личное событие послужило толчком… к дальнейшему развитию и совершенствованию самодвижущегося экипажа - пока лишь в форме мускульной повозки. Фарфлера не очень-то радовала перспектива пользоваться костылями или сидеть дома. Он соорудил небольшой трехколесный экипаж, на котором «сам мог ездить в костел без чьей-либо помощи». Ясно, что и здесь Скорость была не ахти какая. В коляске он использовал принцип родного ему часового механизма. Только силу пружин и гирь заменяли собственные мускулы. Крутя особые ручки, Фарфлер через систему шестеренок приводил во вращение переднее колесо. С этой схемой перекликаются современные мотоколяски и автомобили с передним приводом.

Свой вклад в развитие «самобеглых машин» внесли и наши соотечественники. В 1752 году в России был построен первый подобный экипаж, приводимый в движение сложной системой рычагов и педалей, которыми управляли два лакея, стоящие на запятках. Его создатель - Леонтий Лукьянович Шамшуренков, крестьянин Нижегородской губернии, замечательный русский изобретатель-самоучка, наделенный большой фантазией и смекалкой. 21 июня 1751 года он направил в сенатскую комиссию в Москву прошение о выдаче ему разрешения и оказании финансовой помощи для «…сделания коляски самобеглой, что может бегать без лошади. Такую коляску он, Леонтий, сделать может подлинно, изобретенными им машинами, на четырех колесах, с инструментами так, что она будет бегать и без лошади, только правима будет через инструменты двумя человеками, стоящими на той же коляске, кроме сидящих в ней праздных людей, а бегать будет хотя через какие дальние расстояния и не только по ровному местоположению, но и к горе, будет где не весьма крутое место, а так же коляска может сделана быть, конечно, через три месяца со всем совершенством, и для апробации на сделание первой такой коляски потребно ему из казны денег не более 30 рублей…».

Только через год в Санкт-Петербурге Шамшуренков «со всяким поспешением» приступил к воплощению своего замысла. И вот первого ноября 1752 года коляска была полностью готова к испытаниям. До наших дней не сохранилось ни чертежей, ни рисунков, ни даже толкового описания этого самодвижущегося экипажа с мускульным приводом. По немногочисленным документам можно судить, что коляска была четырехколесной, закрытой и напоминала карету - не громоздкую, а достаточно легкую и прочную. Два человека при помощи педалей вращали задние колеса и управляли ее движением. Экипаж перевозил не менее двух пассажиров.

Через год, закончив работу, 60-летний изобретатель, еще полный сил и энергии, вновь пишет в Санкт-Петербург: «…а ныне еще могу для апробации сделать сани, которые будут ходить без лошадей зимой, а для пробы могут ходить и летом с нуждою… А хотя прежде сделанная мною коляска находится и в действии, но токмо не так в скором ходу, и ежели еще позволено будет, то могу сделать той прежней уборнее и ходу скорее и прочнее мастерством». Но на эти предложения последовал отказ, тщетными оказались все дальнейшие просьбы. Вскоре об изобретателе и его «самобеглой коляске» забыли, и их дальнейшая судьба неизвестна.

Другой талантливый русский механик - Иван Петрович Кулибин - несколько лет работал над оригинальной коляской и закончил ее в 1791 году. Вся механика внешне кажется немудреной, но глаз современного конструктора сразу различит целый ряд даже по нынешним временам гениальных решений. Кулибин выполнил экипаж трехколесным, на одного пассажира. Деревянная рама состояла из двух продольных брусьев, соединенных поперечинами. Спереди к ней крепился поворотный круг с одиночным направляющим колесом, управляемым с помощью тяг и рычажков. В задней части на раме устанавливались два других колеса увеличенного диаметра. Педали - или «туфли», по Кулибину, - поочередно нажимал стоящий на запятках человек. Он посредством тяг и храповых механизмов приводил тяжелый горизонтальный маховик, облегчавший работу человека на педалях и смягчавший ход машины. Вращение вертикального вала маховика передавалось через упрощенные зубчатые передачи на правое заднее колесо.

Интересна конструкция механизма передачи крутящего момента на ведущее колесо, ставшая прообразом современных ступенчатых коробок передач. На оси колоса был расположен барабан с тремя зубчатыми венцами различного диаметра и с неодинаковым числом зубьев. Шестерня продольного вала, передвигаясь по диаметру барабана, могла соединяться с любым венцом, изменяя передаточное число, а значит, и скорость вращения колес и прилагаемое усилие.

«Самокатка» имела и механизм свободного хода, что давало человеку возможность отдыхать, используя инерцию позозки и маховика. И еще одно замечательное техническое предвидение можно обнаружить в коляске Кулибина: оси колес перекатывались на трех особых катках. Это устройство - предшественник современного роликового подшипника! Короче говоря, механическая коробка передач и подшипники на этой тележке были сконструированы и использованы на полвека раньше, чем они появились во Франции и Англии. Ближе познакомиться с конструкцией «самокатки» можно в отделе автомобильной техники Политехнического музея в Москве, где хранится ее действующая модель.

И все-таки усовершенствования, введенные Кулибиным в конструкцию коляски, не смогли превратить ее в полноценный самоходный экипаж, слишком уж слабым и ненадежным был живой двигатель. Аналогичные попытки создать «мускульный» транспорт не раз предпринимались в XVIII веке и за рубежом. Однако все подобные машины оставались лишь оригинальной игрушкой при дворе. Известно, что в Англии одноместную повозку наподобие кулибинской, только четырехколесную, построил Джон Беверс.

Словом, «самобеглые машины» оказались ненадежными и практически неприемлемыми. И все-тали они стали первыми шагами к удовлетворению желания человека двигаться быстрее. Появлялись, конечно, на этом пути и горе-изобретатели, которые предлагали бессмысленные сооружения, вошедшие в фонд автовелокурьезов. Вот одна из таких идей: на обычной повозке поставить весла-грабли и отталкиваться ими от земли. В другом «сногсшибательном» устройстве предполагалось использовать принцип беличьего колеса, но с собаками. Для этого переднее колесо повозки должно было иметь вид барабана, внутри которого животным надлежало бежать. Был и не менее оригинальный проект: нажимать педали хотели заставить лошадь. Но… собаки и лошади отказались выполнять столь необычные для себя обязанности, и эти «перспективные экипажи» так и застряли на месте, затерявшись в анналах истории техники.

Но та же история отобрала в мускульных проектах все мало-мальски рациональные зерна. Вспомните маховик на «самокатке» Кулибина. Эту идею развил венгр Йозеф Хорти-Хорват, предложивший в 1857 году многоместный омнибус, не крыше которого был установлен огромный маховик; крутящий момент от него через коническую шестерню и вал передавался на задние колеса экипажа. В обязанности «водителя» входило лишь раскручивать его. Три года спустя русский инженер В. И. Шуберский разработал проект «маховоза», также использующего энергию вращающегося маховика. А в 1905 году англичанин Ланчестер запатентовал «маховичный автомобиль». Один или два тяжелых маховика с помощью механической передачи вращали колеса машины. Для разгона маховиков служили электродвигатели, но можно было делать это и вручную.

И вот уже в наши дни энергетический кризис и гиподинамия, засилье автомобилей в крупных городах, шум, загазованность атмосферы заставили вновь обратить внимание на некоторые «мускульные» транспортные средства, когда-то вытесненные мощными и компактными двигателями. К ним прежде всего следует отнести велосипеды, а также экипажи на их основе - веломобили, приводимые в движение мускулами человека.

От велосипеда веломобиль получил простую цепную передачу, легкие колеса; от автомобиля - трансмиссию, кузов, систему освещения, зачатки комфорта. Конструкция всех узлов направлена на выполнение главного условия - максимальное облегчение работы водителя. Так повернулся виток спирали развития мускульных транспортных средств, начавшийся еще пять веков назад.

Сегодня на улицах Токио и Амстердама, Парижа и Милана - многих городов мира нет-нет да промелькнут в густом потоке транспорта безмоторные машины на одного-двух или даже десяток-другой человек. В них каждый при деле: крутит педали или нажимает рычаги привода. Куда уж автомобилю угнаться - конечно, не в скорости, а в экономичности, маневренности, безвредности для окружающей среды: сколько сразу достоинств! Да и покрутить педали нынешнему горожанину, страдающему от малоподвижности, отнюдь небесполезно.

Безмоторные машины строятся в самых различных вариантах: от юрких одноместных веломобилей до гигантских многоместных «велобусов» - трех-четырехколесных экипажей без кузова с общей передачей на задние ведущие колеса. Пока что многие из них созданы из побуждений саморекламы или желания удивить соотечественников, привлечь внимание, вызвать сенсацию.

Один из первых проектов небольшого велобуса, на 21 человека, предложил в 1949 году француз Пьер-Альберт Фарса. А вот датчанин Таг Крогсхейв явно обогнал всех конкурентов, построив трехколесное велочудище весом более 3 т, рассчитанное на 35 (!) человек. Для него потребовалось 78 старых велосипедов, 35 седел, 70 педалей, три автомобильных колеса Только длина 70 цепных передач составила более 50 м! Единственное практическое применение для этого монстра Крогсхейв нашел пока в том, что изредка катает на нем местных ребятишек.

Мы уже рассказывали о построенных у нас в стране легких веломобилях: о харьковском экипаже «Вита» («М-К», 1976, № 7), складном веломобиле «Колибри» («М-К», 1979, № 12). Несколько веломобилей с обтекаемыми кузовами создали студенты и сотрудники Вильнюсского инженерностроительного института. Зимой 1981 года даже состоялись первые в стране соревнования мускульных машин.

Но, как бы ни были хороши веломобили, они существуют пока в единичных экземплярах и не стали заметным явлением в транспортных потоках крупных городов. Впрочем, в Японии, где проблемы перегрузки уличного движения и загрязнения воздуха выхлопными газами особенно остры, уже начат серийный выпуск нескольких видов безмоторной техники: легкий трехколесный педикар с навесом и более комфортабельный четырехколесный. Средняя скорость их невысока - 10-15 км/ч, но этого вполне достаточно для коротких поездок. Такой транспорт окажется полезным не только для личного пользования, но и для почтальонов, врачей районных поликлиник; для обучения молодежи правилам движения, применения на территории больших предприятий, хозяйств, строек.

Веломобиль делает сегодня первые и пока нетвердые шаги (это несмотря на почти пятисотлетнюю историю!), но огромные преимущества простого и доступного транспорта определяют его большое будущее. Есть еще над чем подумать и поработать изобретателям в этом древнем и, пожалуй, одновременно самом молодом виде транспорта, не нуждающемся в двигателе, служащем здоровью человека, И мы надеемся, что самодеятельные конструкторы, читатели нашего журнала, внесут в это дело свою лепту.

Заметили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter , чтобы сообщить нам.