Сборку лесов Кулибин проектировал провести зимой. В связи с этим им был исследован вопрос о грузоподъемности льда Невы. Все продумано и предусмотрено. Так, под «полатями», на которых предполагалось собирать арки, он думал установить сваи, вмороженные в лед. Столь же тщательно разработан был процесс производства работ по постройке основных арочных ферм. Для их заготовки и разметки Кулибин хотел построить горизонтальную площадку и на ней сделать точный чертеж арок моста. Этот прием и сейчас употребляется при постройке больших деревянных арочных мостов и прочных кружал под каменные, бетонные и железобетонные мосты. Он был применен, например, в наше время при постройке моста через канал Москва — Волга у станции Химки Октябрьской железной дороги.
Словом, весь проект производства работ по сооружению моста был разработан удивительно остроумно и исчерпывающе. Дошедших до нас документов достаточно для того, чтобы инженеры могли произвести постройку моста. Следует особенно подчеркнуть, что для определения очертания арочной фермы Кулибин экспериментально применил построение веревочного многоугольника[53]. В это время теорема о веревочном многоугольнике не была еще разработана. Начало теоретического обоснования этой теоремы относится к 30-м годам прошлого столетия. Теория о многоугольнике сил считается принадлежащей Вариньону. Но работы Вариньона вышли позднее проекта Кулибина, и он не мог их знать. Кулибин самостоятельно открыл закон взаимодействия сил в арке, но он не сформулировал этого закона теоретически и потому не занял должного места в курсах теоретической механики.
Постройка Кулибиным модели в масштабе одной десятой натуральной величины моста была крупным событием в строительной технике того времени. Она показывала трудности, которые стояли перед изобретателем, и наглядно убеждала в возможности воплощения его идеи. Вот почему Кулибин остро осознавал всю важность постройки модели и настойчиво добивался выдачи на нее средств. В этом помог ему Г. А. Потемкин, всесильный фаворит царицы, который интересовался течением этого дела и, если верить рассказу первого биографа Кулибина — П. П. Свиньина[54], будто бы даже приезжал к Кулибину. Вот как описан один из его визитов.
Титульный лист книги Кулибина Описание представленного на чертеже моста. 1799 г.
В 1776 году Кулибин в тесном кругу знакомых праздновал день своих именин. В это время посыльный известил Кулибина, что в Академию прибыл «светлейший князь».
«Оставив стол и родных, Кулибин побежал встречать вельможу.
— Я приехал посмотреть на твой мост, — сказал ему князь и взобрался на самую середину модели. — Что говорят об изобретении ученые?
— Господин Эйлер одобрил мое сочинение о вычислении тяжестей.
— Ну, а другие?
— Другие, ваша светлость, забавляются на мой счет.
Потемкин выразил одобрение модели и пошел к Кулибину на дом рассматривать чертежи. Он был удивлен, застав там гостей.
— Сегодня я именинник, — сказал смущенный Кулибин.
— Ах, вон как? Что же ты не позвал меня на именины? Ну, подавай вино, я хочу тебя поздравить».
Этот случай заставил говорить о Кулибине больше, чем все его изобретения. Петербургская знать долго судачила о посещении князем бедного механика. «Потемкин пил вино у Кулибина» — это волновало даже царедворцев. И угодливые академики наперебой спешили поздравить презираемого ими «плотника».
Модель строилась в отапливаемом сарае академического двора. В длину она была 14 сажен (около 30 метров). Строили ее семнадцать месяцев. «Весу в модели вышло 330 пудов, ей должно поднять на себе тяжести по правилу механики в 9 крат больше собственной своей тяжести, а именно 2970 пудов; но для удобнейшего в том исчисления, должно полагать вес со включением собственного в модели весу вдесятеро больше, коего составится вообще 3300 пудов», так говорит Кулибин в своем «Описании»[55].
Общая стоимость модели, согласно счету Кулибина, выразилась в 3524 рублях 96 копейках. Всего в разное время на нее было выдано правительством изобретателю три тысячи рублей. Выходит, что даже расходы по модели приходилось частично оплачивать самому механику, что делалось им, впрочем, не в первый раз.
Приближался день испытания модели. Большинство академиков смеялось над Кулибиным. Никому не верилось, что «доморощенные» расчеты могут к чему-нибудь привести.
53
Веревочный многогранник или многоугольник Вариньона — весьма важное построение в графической статике (наука о графических приемах решения задач статики, в частности, статики сооружений), позволяющее свести любую систему сил к двум силам, имеющим произвольные направления.
54
Свиньин, Павел Петрович (1787–1839) — литератор пушкинской поры, бытописатель с этнографическим уклоном. Основатель журнала «Отечественные записки», в котором опубликовал первую биографию Кулибина. Свиньин много путешествовал по Европе и Америке, много видел и немало написал обо всем им виденном. Но особенное пристрастие питал он к биографиям различных русских самоучек. Написанная им биография Кулибина даст богатый, хотя и не всегда заслуживающий доверия, материал о жизни Кулибина, выдержанный к тому же в верноподданническом духе. Подробнее об этой работе см. в приложении I.
55
И. Кулибин, Описание представленного на чертеже моста, простирающегося из одной дуги на 140 сажен, изобретенного механиком Иваном Кулибиным, стр. 11. СПБ, 1799.