Приборы были изготовлены: английские патенты были разгаданы русским механиком-изобретателем. Профессор Московского университета Ершов, известный специалист по практической механике, живший в середине XIX столетия, говорит: «Одних этих изобретений было бы достаточно для увековечения имени славного механика. Мы говорим — изобретений, потому что обтачивать стекла, делать металлические зеркала и чудные механизмы в Нижнем-Новгороде без всякого пособия и образца — это значит изобретать способы для этих построений».
Закончив изготовление этих приборов, Кулибин вновь возвращается к работе над репетичными часами. Он закончил их только в 1767 году. Часы имели форму утиного яйца и немногим превосходили его величиной. Справа была сделана из золота. Часы заводились раз в сутки и отбивали четверти, половины и полные часы. В исходе каждого часа в верхней части часов открывались дверцы, и глазам зрителя представлялся золоченый чертог. В глубине чертога находился «гроб господень», и к его двери был привален камень. По сторонам двери стояли два воина с копьями. Отворялись двери чертога, и появлялся ангел. Камень, приваленный к двери, отваливался, дверь, ведущая в гроб, открывалась, и воины падали ниц. Через полминуты появлялись жены-мироносицы, и часы под звон трижды исполняли церковный стих. После этого дверцы чертога захлопывались.
Все фигурки были сделаны из чистого золота и серебра. В полдень часы играли музыку, сочиненную Кулибиным в честь приезда царицы.
Императрица Екатерина приехала в Нижний 20 мая 1767 года. Договорившись с губернатором и с сопровождавшим царицу Владимиром Орловым, Кулибин и Костромин на другой день были представлены Екатерине. Кулибин зачитал сочиненную им оду и преподнес царице диковинные часы. Екатерине часы очень понравились, она похвалила талантливого изобретателя и обещала вызвать его в Петербург.
Часы Кулибина (в увеличенном виде)
Циферблат часов Кулибина (увеличено)
II
Начался новый, «петербургский», период жизни Ивана Петровича Кулибина. В столицу Кулибин приехал 27 февраля 1769 года вместе со своим меценатом купцом Костроминым. Вначале они представились директору Академии наук В. Орлову. Орлов устроил им прием во дворце. На приеме Кулибин прочитал новую, сочиненную им оду и продемонстрировал изготовленные им телескоп, микроскоп и часы. Екатерина была приветлива с Кулибиным и велела телескоп, микроскоп и часы отослать в кунсткамеру (музей) и хранить их там «как необыкновенные произведения искусства», а за часы выдать Кулибину и Костромину по тысяче рублей.
Было приказано нижегородского мещанина Кулибина определить на службу в качестве заведующего механической мастерской Академии наук. Жалование ему было назначено 300 рублей в год при готовой квартире и отоплении. Кулибин выписывает в Петербург свою семью и целиком уходит в работу. Под его руководством мастерская стала быстро развиваться и производить не только ремонт, но и изготовление самых сложных приборов. Кулибин продолжает одновременно изучение математики, физики и различных вопросов механики.
Казалось, что всё складывалось исключительно благоприятно для талантливого конструктора. Материальная обеспеченность, наличие хорошо оборудованной мастерской должны были дать ему полную возможность для развития всех его творческих способностей. Но действительность была гораздо более мрачной. В период работы Кулибина в Академии наук громадным влиянием пользовалась там немецкая партия академиков. Пытаясь духовно поработить Россию, ее народ, они навязывали выдуманную ими теорию о неспособности русских к самостоятельному культурному и техническому прогрессу, о том, что всё передовое зарождается на Западе, удел же России — слепое подражание Западу. Господствующие классы царской России веками воспитывали в русской интеллигенции это раболепие перед Западом и его культурой.
Академическая немецкая партия, с которой всю жизнь боролся М. В. Ломоносов, невзлюбила также и Кулибина.
Но крупнейшие ученые того времени — русские академики Котельников и Эйлер — признавали в Кулибине человека гениальных способностей и принимали в его судьбе большое участие. Как указывает профессор Ершов, «беседам Эйлера Кулибин обязан многими познаниями и развитием своего таланта».
Кулибин испытывал презрительное отношение к себе бездарной немецкой группы академиков. В одном из своих писем он пишет: «Мои успехи в изобретениях хотя не велики, да я не был в науках, не сделал ими казне ни малейшего убытка. А единственно помощью Божьей старался во изобретениях, и в том о моих успехах три раза опубликовано было в Европе. Мне весьма желалось видеть публикуемых о успехах во изобретениях г.г. профессоров (академиков. — И. А.), как должны быть велики, но, к несчастью моему, видеть и слышать о том не случалось мне во всю бытность в Петербурге».
В Петербурге Кулибин с жаром принимается за труднейшую инженерную задачу. Он проектирует мост через Неву. Столица России, разделенная Невой, имеющей около 300 метров ширины, на две части, испытывала значительные неудобства. Временный наплавной мост, установленный на барках, приходилось разбирать всякий раз в периоды половодья. Кулибину пришла дерзкая мысль перекрыть Неву арочным мостом, имеющим только один пролет и допускающим свободный проход кораблей и барж.
Аналогичные арочные мосты существовали и раньше, но никто не смел тогда даже думать о возможности сооружения такого моста с пролетом до 300 метров. Кулибин строит первую самодельную модель моста и испытывает ее. Модель выдерживает все испытания, но эта конструкция Кулибина не удовлетворяет. Он строит второй, усовершенствованный вариант модели моста. Он был значительно совершеннее первого, но и этот вариант не удовлетворяет изобретателя. Он приступает к осуществлению третьего проекта модели. Этот вариант отличался от первых двух тем, что в нем срединная часть моста была значительно облегчена. Такая конструкция явилась более рациональной, она используется и в современном мостостроении.
Значительно улучшена была конструктивная и архитектурная часть проекта. Длина арки намечалась в 298 метров. Сам мост должен был быть собран из решетчатых ферм. Проезжая часть моста проектировалась почти горизонтальной. К проекту была приложена подробная пояснительная записка, в которой с исключительной тщательностью были изложены все детали процесса постройки моста.
Кулибин, например, разработал проекты специальных башен, поддерживающих тросы, на которых должны были в период монтажа подвешиваться конструкции ферм. С инженерной стороны проект был исчерпывающе продуман и проработан. Интересно отметить, что для определения очертания арки Кулибин экспериментально применяет теорию так называемого веревочного многоугольника, вошедшего в курсы теоретической механики значительно позже. Таким образом, Кулибин самостоятельно открывает закон взаимодействия сил в статически определимых системах.
Проект деревянного моста через Неву, составленный Кулибиным
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.