Жозефина Яновская - Кулибин

Несмотря на всё это, Кулибин решил взяться за трудную задачу.

«С начала моего в Санкт-Петербург приезда, ещё прошлого, 1769 года усмотрел я в вешнее время по последнему пути на реках, а особливо на Большой Неве, обществу многие бедственные происшествия. Множество народа в прохождении по оной имеют нужду, проходят с великим страхом, а некоторые из них и жизни лишились во время шествия большого льда вешнего и осеннего. Перевоз на шлюпках бывает с великим опасением, и продолжается оное беспокойство через долгое время, да когда уже и мост наведен бывает, случаются многие бедственные и разорительные приключения, как то: от проходу между часто стоящих под мостами судов плывущим сверху судам и прочее; воображая всё оное и другие неудобства начал искать способ о сделании моста», — писал Кулибин.

Прежде всего нужно было выбрать конструкцию моста. Нева — река глубокая, с быстрым течением. В такой реке трудно соорудить опоры. Это соображение натолкнуло Кулибина на мысль построить мост из одного пролета, в виде арки. Концы моста должны были опираться прямо на берега Невы, без всяких промежуточных опор.

В наилучших мостах того времени пролет достигал пятидесяти-восьмидесяти метров. Ширина же Невы была около трехсот метров. Построить однопролетный мост через такую широкую реку было смелым дерзанием, граничащим с фантастикой.

Восемь долгих лет методически, упорно, шаг за шагом преодолевая трудности и улучшая конструкцию, работал Кулибин над мостом. За это время он построил три модели, сделал расчеты, провел массу опытов на приборах, им же самим сконструированных, составил окончательный проект моста и план работ по его сооружению.

Материалом для своего моста Кулибин выбрал дерево. Первую модель он сделал в 1771 году. Хотя она выдержала испытания, всё же он нашел в ней недостатки. «Что-нибудь новое сыскивая, с первого сделания без поправки мало удается», — писал Кулибин. Новое «требует труда и многих опытов», — читаем дальше в его записях.

И он ищет это новое, много трудясь и ставя опыты.

Кулибин дает расчет всех частей моста. Определяет давление в фундаменте. Доказывает, что качество моста можно проверить по результатам испытания модели. Впоследствии этот метод Кулибина получил широкое распространение. Пользуются им и сейчас. Например, при проектировании Володарского моста в Ленинграде сперва была сделана и испытана модель, а затем приступили к строительству моста.

Наконец, Кулибин опытным путем находит закон взаимодействия сил в арке моста, что дает ему возможность правильно рассчитать и построить конструкцию. Это явилось крупным открытием в механике. Лишь много позднее, в 1785 году, мы находим изложение этого вопроса у французского математика Вариньона. И только через пятьдесят лет, в 1823 году, было дано теоретическое обоснование этого закона в виде «теоремы о веревочном многоугольнике».

Эта теорема является одной из основных теорем в механике. Опытным путем её первый доказал и применил Кулибин.

Весь расчет моста, который сделал Кулибин, был выполнен настолько грамотно, что если произвести его сейчас, по всем правилам современной науки, получатся те же результаты. (Такой расчет приведен в трудах Академии наук: «Архив истории науки и техники» за 1936 год.)

Конструкция моста Кулибина была совершенно новой. Впервые в мире Кулибин применил решетчатую ферму. Всё строение моста состояло из перекрестно скрепленных деревянных стержней. Это и являлось системой решетчатых ферм.

Из таких решетчатых ферм были построены все три модели Кулибинского моста.

Позднее решетчатые фермы стали применяться во многих мостах как у нас, так и за границей.

Но, хотя Кулибин первый построил решетчатую ферму, она неверно называлась «американской фермой Тауна», несмотря на то, что американский инженер Таун предложил решетчатую ферму на пятьдесят лет позднее Кулибина.

В конце 1772 года Кулибин построил вторую модель. Последние свои гроши он тратил на опыты и модели, а сам жил очень бедно. Свои расчеты и модели Кулибин представил в Академию наук. Но некоторые академики не доверяли расчетам Кулибина. «Какие расчеты может сделать «плотник», не знающий математики и механики!» — рассуждали они. Над Кулибиным открыто смеялись. И хотя модели его выдержали все испытания, академики нашли их «сумнительными».

Может быть, другой человек сдался бы и бросил всю затею. Но Кулибин был не из таких. Он убежден в правильности своих расчетов. Они подтверждены многими опытами. Можно говорить об улучшении конструкции, но в основном задача решена правильно.

Однако Кулибин видел, что перед ним выросла стена равнодушия. Эту стену труднее пробить, чем решить самую сложную техническую задачу.

Он пишет письма разным высокопоставленным лицам. Старается их уверить, что проект моста им сделан правильно. Приводит пример о том, что строителю московского Каменного моста вначале тоже «мало доверяли». Наконец он просит денег, чтобы можно было построить третью, ещё лучшую модель моста. Но всё напрасно. Ему просто не отвечают или отшучиваются.

В это время Кулибин прочел в «Санкт-Петербургских ведомостях» о том, что Лондонская академия наук объявила конкурс на модель моста через Темзу. Мост, согласно условиям конкурса, должен был состоять из одной дуги, без свай, и концами своими опираться на берега реки. За лучшую модель назначалась большая премия.

Модель Кулибина полностью отвечала требованиям лондонского конкурса. Он мог бы послать свой проект в Англию и приобрести известность и деньги. Но Кулибин этого не сделал. Он думал о Неве, а не о Темзе, и хотел строить мост в России, а не в Англии. И он продолжал доказывать и просить.

Лишь через три года ему удалось пробить брешь в стене равнодушия и то только потому, что его моделью заинтересовался всесильный в то время граф Потемкин.

По императорскому указу Кулибину выдали на построение модели тысячу рублей.

Кулибин приступил к изготовлению своей третьей модели. Он работал над ней семнадцать месяцев.

К концу 1776 года модель была готова. Она по величине была в десять раз меньше моста. Длина модели равнялась почти тридцати метрам, а высота — почти трем метрам. По сравнению с предыдущими, в эту модель был внесен ряд конструктивных улучшений. Прежде всего, в середине модель была сделана легче, а к концам — тяжелее. Это достигалось тем, что сечение всех элементов конструкции было к середине модели меньшего размера, а к концам — большего. Такое расположение материала увеличивало устойчивость моста. Оно оказалось настолько правильным, что употребляется до сих пор при строительстве арочных мостов.

В третьей модели было увеличено также число решетчатых ферм, которые скреплялись теперь мощными поясами из брусьев. Для соединения деревянных частей применялись железные болты с шайбами. Всё это придавало крепость и устойчивость мосту, сопротивляемость его боковым толчкам и ветру.