Научно-исследовательский проект "Упущенная возможность: развитие связи в России 18 века. Дальноизвещающая» машина Ивана Кулибина"

Научно-исследовательский проект "Упущенная возможность: развитие связи  в России 18 века.  Дальноизвещающая» машина Ивана Кулибина

Современные школьники не задумываются о том, как  связаться с родителями, друзьями- для этого им надо только набрать номер телефона.  Или  как предать определенную информацию: письмо, фото -  есть эмейл, социальные сети и другие средства связи.  Но были времена, когда на передачу информации уходили дни, недели и даже месяцы. Люди использовали  для передачи сообщений различные сигналы.
Персы передавали известия с поста на пост громким голосом через рупор. Китайцы и греки зажигали условные костры. Римляне применяли специальные огневые башни. В Древней Руси для сообщения о набеге врагов на высоких курганах зажигали снопы соломы, привязанные к шестам.
Такая передача сигналов существовала долгое время. Она  имеет место и сейчас. Огнями маяков   сигнализируется об опасности. Флажками передаются самые различные известия с корабля на корабль или сообщается машинисту поезда, что путь свободен и т.д.
Передовые и Ученые люди во все времена понимали  исключительное значение быстрой связи. Один факт: в  1815 году с помощью голубиной почты братьям  Якобу и Натану Ротшильдам стало известно о поражении Наполеона раньше всех и это позволило  им заработать за один день 40 миллионов фунтов стерлингов. Слова Натана  Ротшильда «Кто владеет информацией — тот владеет миром!» актуальны и сейчас.
 А для такой страны, как Россия, с обширнейшими её просторами тем более была нужна более совершенная система связи. 

Определив «объект» исследования – это способы передачи информации в конце 18 века в России

«предмет» исследования – сохранившиеся сведения об оптическом телеграфе механика Ивана Петровича Кулибина.

Мы выдвинули гипотезу:  изучив записи и чертежи Ивана Кулибина, можно узнать об истории развития связи в России в конце 18 века.

Цель нашего исследования -  изучения истории развития связи в России в 18 веке через сохранившиеся записки и чертежи  И.П.  Кулибина и создание макета семафора.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
собрать и изучить литературу и источники по теме исследования;
систематизировать и проанализировать полученную информацию;
создать макет Дальноизвещающей» машины Ивана Кулибина;

В ходе исследования  мы использовали  следующие методы:
 теоретические: 
– изучение литературы и источников  по проблеме и теме исследования,
- систематизация,
-  анализ,
-структурирование;
 эмпирические :
 - опытно-поисковая работа.

Работа помогает глубже познакомиться с изобретателем земли российской Иваном Петровичем Кулибиным, особенно с его уникальной «дальноизвещающей» машиной и сигнальным кодом, очень интересным для современных школьников. Так же поможет понять причины  непринятия  изобретений нижегородского мастера, его грандиозность и гениальность.
Проект можно использовать на ознакомительных классных часах, на уроках физики, где изучаются различные средства связи; на уроках истории ( «Культура и достижения второй половины 18 века»

Краткая История жизни Ивана Кулибина
Иван Петрович Кулибин родился 10 (21 по новому стилю) апреля 1735 года в селении Подновье Нижегородского уезда (сейчас это селение является частью Нижнего Новгорода) в семье купца-старообрядца. "Выучка у дьячка" - его единственное образование. Отец надеялся сделать из своего сына торговца мукой, но пытливый юноша стремился к занятиям механикой, где его исключительные способности проявились очень рано и разнообразно.
Кулибин вместе с отцом побывал в Москве и завернул в часовую мастерскую. У мастера он купил за бесценок испорченную машинку для нарезания часовых шестеренок и маленький токарный станок
Дома Кулибин починил устройства и стал учиться делать собственные часы. Начал с больших, с деревянным механизмом, потом сделал медные, разобрался с устройством кукушки...
Пылкая натура изобретателя раскрывалась всюду. В саду отцовского дома был гнилой пруд. Юный Кулибин придумал гидравлическое устройство, при котором вода с соседней горы собиралась в бассейн, оттуда шла в пруд, а лишняя вода из пруда выводилась наружу, превращая пруд в проточный, в котором могла водиться рыба.
После смерти отца, 23-летний Кулибин на доставшееся наследство открыл в Нижнем Новгороде небольшую часовую мастерскую. Новый часовщик быстро стал известен как весьма толковый и очень ответственный мастер, который с охотой брался не только исправить поврежденную технику, но и сделать ее еще более совершенной. Собственно, его мастерская быстро превратилась в своего рода механическое тюнинговое ателье.
К маю 1767 года, когда Нижний, в рамках «путешествия в Азию», то есть, вниз по Волге, от Твери до Симбирска, посетила Императрица Екатерина II, у мастера был готов концепт уникальных театрализованных часов. Который Костромин и Кулибин презентовали 21 мая Ее Величеству, вместе с оригинальной конструкции микроскопом, телескопом, электрической машиной и написанной Иваном Петровичем, посвященной Екатерине одой. Но и это произвело на мудрую правительницу большое впечатление, и она пригласила обоих нижегородцев в Петербург.
 В  1769 году Кулибин был вызван в Петербург и снова представлен императрице и получил назначение заведовать мастерскими Академии наук. Кроме часов он привез из Нижнего Новгорода в Петербург электрическую машину, микроскоп и телескоп. Все эти создания «нижегородского мещанина» были сданы в Кунсткамеру для хранения. С переездом в Петербург наступили лучшие годы в жизни И. П. Кулибина.
2 января 1770 года, когда И. П. Кулибин подписал «кондицию» – договор об его обязанностях на академической службе. Он должен был «иметь главное смотрение над инструментальною, слесарною, токарною и над тою полатою, где делаются оптические инструменты, термометры и барометры». Его обязали также «чистить и починивать астрономические и другие при Академии находящиеся часы, телескопы, зрительные трубы и другие, особливо физические инструменты от Комиссии к нему присылаемые». «Кондиция» содержала также особый пункт о непременном обучении И. П. Кулибиным работников академических мастерских: «Делать нескрытное показание академическим художникам (так в те времена называли людей в чем‑либо искусных, в том числе и в изобретательстве) во всем том, в чем он сам искусен».    Так Иван Петрович Кулибин стал «Санкт – Петербургской Академии механиком». Он стал непосредственным продолжателем замечательных трудов Ломоносова, много сделавшего для развития академических мастерских и уделявшего им особенное внимание вплоть до своей кончины в 1765 году.
И. П. Кулибин работал в академии тридцать лет. Его труды всегда высоко оценивались учеными. Письменный отзыв о работах И. П. Кулибина, представленный  академиком Румовским, гласил: «Иван Кулибин, посадский Нижнего Новгорода, в рассуждении разных машин, сделанных в 1769 г. декабря 23 дня, принят был в Академию по контракту и препоручено ему смотрение над механической лабораторией, с того времени он находится при сей должности и не только исправлением оной, но и наставлением, художником преподаваемым, заслуживает от Академии особенную похвалу».
В самом начале XIX века Иван Петрович вышел в отставку и вернулся в родной Новгород. Где продолжил изобретательскую деятельность. Обилие мудреной техники, то и дело выносимой, вывозимой, а то и самовыезжавшей из ворот его двора привели к тому, что соседи боялись с ним связываться, считая конструктора колдуном, способным легко сглазить все, что хочешь. Но особого влияния на кипучую деятельность престарелого механика такое отношение не оказывало. Он клепал, резал, скручивал, раскручивал, не обращая внимания на домыслы. В его мастерских вечно что-то стучало, звенело, дымило, а иногда и пело.
Несмотря на всероссийскую славу и известность, старость механик встретил практически в нищете. Все заработанные деньги он тут же «спускал» на новые проекты и изобретения. Многие из которых могли его озолотить, если бы мастер прекратил изобретать и перешел бы непосредственно к производству. Чего стоили одни только протезы после Отечественной войны 1812 года, или зеркальные фонари. Но механику было не до производства. Вот уже много десятилетий он пытался наконец создать машину, которая смогла бы осчастливить все человечество. Иными словами, больше 40 лет великий изобретатель потратил на попытку создать Perpetuum Mobile — вечный двигатель.
 В 1818 году Иван Петрович Кулибин умер. Для того, чтобы его похоронить, жене пришлось продать последнее, что оставалось в доме. Большие настенные часы.

Изобретения И.П. Кулибина
Работая над проектом и прочитывая различные книги и Инернет-сайты, я познакомился со многими изобретениями мастера. Некоторые меня очень удивили, я не знал, что авторство может принадлежать Ивану Кулибину. Предлагаю познакомиться с некоторыми из них.
Часы. Особенно много внимания И. П. Кулибин уделил работе над часами. Они принесли ему славу. Нижегородский часовщик‑ изобретатель и конструктор стал известен далеко за пределами своего города. Сегодня эти часы хранятся в Эрмитаже.  

Прожектор (в переводе с латинского  — «брошенный вперед»).
В 1779 году Кулибин сконструировал свой знаменитый фонарь с отражателем, дававшим мощный свет от простой свечи. Параболический отражатель состоял из мельчайших зеркал и перераспределял свет, обеспечивая угловую концентрацию светового потока. Около отражателя ставилась свеча, и отражавшийся свет мог с легкостью направляться в нужное место при поворачивании корпуса прожектора. Изобретенный прожектор позволял видеть в темноте человека на расстоянии более 500 шагов. Прожекторный фонарь не нашел применения во времена Кулибина, через столетие на его основе были изобретены прожекторы и прожекторные светофоры.

Водоход.  Принцип действия «водохода» был прост. Бригада матросов на шлюпке отвозила на большое расстояние от судна и крепила специальный якорь на цепи. На самом «водоходе» были установлены барабаны с лопастями, вращаемые силой течения. Вращение, через специальные понижающие передачи, передавалось на якорную лебедку, которая и «подтягивала» корабль вперед, к закрепленному якорю.
За построенное судно Кулибин был награжден пятью тысячами рублей, но в действие его судно так и не было введено.  А эти деньги он истратил на новые изобретения.
В 1804 году он испытал вторую модель своего водохода, снабженного уже двумя якорями: пока корабль «подтягивался» за одним, матросы на шлюпке забрасывали второй на новую дистанцию, что способствовало непрерывности хода. Во время испытаний корабль с грузом 139 тонн за час прошел против течения почти километр, что было вполне сравнимо со скоростью барж на бурлацкой тяге. Построенное судно Кулибин передал, вместе с документацией, городской администрации родного города, а уже она в 1808 году продала водоход за 200 рублей на дрова.

Ножной протез. Медицинский протез обязан своим появлением Кулибину: в 1791 году изобретатель разработал конструкцию «механических ног». Металлический протез состоял из отдельных блоков, соединявшихся шарнирами, шинами и колесиками, давал возможность производить сгибание в коленном шарнире и имитировал ногу человека.
Когда число инвалидов в начале XIX века в России резко увеличилось в связи с наполеоновскими войнами, Кулибин решил совершенствовать свои модели протезов: он хотел сделать протез легче, заменив металл деревом.
 
Экипаж-самокатка.
Самоходный экипаж Кулибин разработал в 1791 году. 
Коляска была рассчитана на одного-двух пассажиров и приводилась в движение педалями, на которых стоял человек, попеременно нажимая на них ногами. Педали приводили в движение маховик, который делал движение более ровным и обеспечивал непрерывное движение колес. Ведущее колесо могло вращаться с различной скоростью. Изменение скорости обеспечивалось барабаном с тремя венцами — большим, средним и малым. Рулевое управление состояло из двух рычагов, тяги и поворотного круга, крепившегося к переднему колесу. Разогнавшись, человек, нажимающий на педали, мог позволить себе немного отдохнуть: дальше самокатка какое-то время катилась по инерции. Также без участия человека она хорошо шла под уклон. Самокатка шла медленнее под гору, чем в гору, за счет действия тормозного устройства.
По чертежам Кулибина была воссоздана действующая модель самокатки. Сейчас она выставлена в Политехническом музее.
 
Кресло-подъемник.  В 1793 году Кулибин создал кресло-подъемник, прообраз современного лифта. Подъемный механизм кресла действовал при помощи одного или двух человек, которые поднимали кабину специальными гайками, двигающимся по двум вертикально установленным ходовым винтам. Такое кресло было смонтировано в Зимнем дворце, где использовалось три года, в основном, для развлечений придворных. После смерти императрицы Екатерины II о лифте забыли, а подъемное устройство заложили кирпичом. Только в начале XXI века во время реставрации были обнаружены фрагменты подъемного устройства.
 
Мосты. В  1776 году Кулибин разработал проект арочного однопролетного моста через Неву. Длина арки – 298 метров. Арка была спроектирована из 12 908 деревянных элементов, скрепленных 49 650 железными болтами и 5500 железными четырехугольными обоймами.
В 1813 году И. П. Кулибин закончил составление проекта железного моста через Неву. А деревянный мост Кулибина до настоящего времени остается непревзойденным в области деревянного мостостроения.
  
Эти изобретения Ивана Петровича Кулибина практически не претворились в жизнь. Возможно потому, что Екатерина II считала изобретателя придворным механиком, а не ученым. Человеком, который должен был создавать только то, что могло «тешить» Императрицу. А великолепные идеи нижегородского гения намного опередили умы своего времени.
 
Дальноизвещающая» машина
В 1794 году Кулибин изобрел и построил «дальнеизвещающую машину» — оптический семафор с изобретенным ранее фонарем с отражающим зеркалом. Благодаря фонарю, машина могла использоваться ночью и в небольшой туман для передачи информации на приличном расстоянии. Для составления комбинаций телеграфных знаков Кулибин использовал конструкцию из трех досок, позаимствованную у французов: одной длинной и двух коротких. Однако приводную конструкцию для перемещения частей аппарата и код изобретатель придумал сам: «дальнеизвещающая машина» произвела впечатление на Академию наук, однако денег на постройку не нашлось, и машина была сдана на хранение в Кунсткамеру.  
На  сайтах  Генерального  алфавитного  каталога  книг на русском языке (1725 - 1998)[ 10]и  Санкт – Петербургского  филиала  Архива Российской Академии наук разыскали интересующие  нас документы и изучили их.

Были рассмотрены копии чертежей дальнопередающей машины, выполненные самим Кулибиным.
 
Сохранившаяся таблица перевода условных знаков была проще, чему французов, распространивших свои передающие башни по Европе. Код  состоял из одной таблицы, а слова разбивались на однозначные и двухзначные слоги и передавались по частям.
 
Мы просмотрели  научно- популярные фильмы на эту тему и прочитали художественную литературу о великом изобретателе.
Мы выяснили, что развитие оптической связи в Петербурге шло очень медленно: лишь в 1824 году была сооружена первая в России линия оптического телеграфа между Петербургом и Шлиссельбургом, по которой передавались сведения о судоходстве на Неве и Ладожском озере.
В  1833 году была открыта вторая линия Петербург — Кронштадт, которая шла через Стрельну и Ораниенбаум; к 1835 к этой линии прибавились ещё две: Петербург — Царское Село и Петербург — Гатчина.
В 1839 году было начато сооружение последней в России линии Петербург — Варшава (через Псков, Динабург, Вильно). Линия была самой протяженной в мире, длина её составляла 1200 км; было построено 149 промежуточных станций с высотой башни от 15 до 17 метров каждая. В системе использовались отражающие зеркала и светильники. Линию обслуживало 1908 человек. Передача 45 условных сигналов из Петербурга в Варшаву при ясной погоде занимала 22 минуты.