Мастеру предстояла огромная работа. Перво-наперво он навел в мастерских идеальный порядок, потом взялся за починку оптических приборов. Вскоре в одиночку изготовил телескоп, после проверки которого комиссия дала заключение: «Заблагорассужено Кулибина поощрить, дабы он и впредь изготавливал подобные инструменты, ибо можно не сомневаться, что в скором времени доведет оные до совершенства». В «барометренной палате» мастер изготовлял барометры и термометры. В мастерских также чинили астрономические зрительные трубы, изготовляли «электрические банки», лорнетные стекла, весы, астролябии, солнечные часы и еще много всяких приборов. Кроме того, Кулибин ремонтировал заморские диковинки вроде заводных птиц, домашних фонтанчиков и т. д.
Работа в мастерской была непростой. Из сохранившихся донесений Кулибина известно, что его подмастерья и мастера, не выдерживая нелегких условий труда, постоянно хворали, часто без всяких причин «отлучались». Иван Петрович был вынужден постоянно заниматься поиском новых учеников, а также наведением дисциплины. Нерадивых, не поддающихся увещеваниям приходилось увольнять, для поощрения же отличившихся Кулибин выбивал у начальства премии и прибавки к жалованью. Все эти организационные хлопоты отнимали много времени, но Кулибин никогда не манкировал начальственными обязанностями. При этом немало успевал делать сам, своими руками. Уже в первые годы пребывания в Петербурге создал множество новых сложных инструментов – механических и оптических. Например, снабдил мореходов, отправляющихся в кругосветное плавание, набором навигационных инструментов, не уступающих лучшим европейским аналогам. Сделал он также удивительные астрономические часы. Они показывали не только часы, минуты и секунды, но и месяцы, числа и дни недели, а также различные фазы движения светил. Судьба этого шедевра доподлинно неизвестна.
Мост одобрили, но строить не стали
В 1772 г. в «С.-Петербургских Ведомостях» появилось сообщение: «Лондонская академия назначила дать знатное награждение тому, кто сделает лучшую модель такого моста, который бы состоял из одной дуги или свода, без свай и был бы утвержден своими концами только на берегах реки». Прочитав это сообщение, Кулибин загорелся. Он ведь и сам жил в здании академии на Васильевском острове, испытывая неудобства от отсутствия постоянного моста через Неву. Большая глубина и сильное течение казались современникам Кулибина непреодолимыми препятствиями, горожане были вынуждены обходиться наплавным временным мостом на барках. Весной и осенью во время вскрытия и замерзания реки этот мост разбирали, сообщение между частями города прекращалось. Чтобы облегчить жизнь петербуржцев, а вовсе не из-за обещанной англичанами награды Кулибин и приступил к решению сложной задачи. Он надумал перекрыть реку одним пролетом арочного моста, опирающегося концами на разные берега реки.
Вид деревянного арочного моста Кулибина по проекту 1777 г.
Место для своей конструкции изобретатель выбрал неподалеку от наплавного Исаакиевского моста. Опорами для него должны были служить каменные фундаменты, а длина арки проектировалась в 140 сажен (около 300 м). Не имея ни малейшего понятия о сопротивлении материалов, Кулибин с помощью гирек и веревок рассчитал сопротивление разных частей моста, интуитивно угадав открытые позднее законы механики. Академик Петербургской академии наук Леонард Эйлер, величайший математик XVIII в., проверил расчеты Кулибина. Все оказалось верно.
Кулибин решил сначала построить модель моста в масштабе 1/10 от натуральной величины. Для выполнения этой работы были нужны немалые средства. Помог мастеру в этом Григорий Потемкин – могущественный фаворит императрицы. Он выделил изобретателю 3000 рублей. Общая же стоимость модели составила 3525 рублей. Оставшиеся расходы пришлось оплачивать самому Кулибину (впрочем, он к подобному успел привыкнуть). В длину модель достигала 30 м, весила 5400 кг. В 1766 г. модель моста была готова. Сначала ей устроил смотрины Григорий Потемкин, затем, 27 декабря того же года, во дворе Академии наук собрался синклит ученых мужей. Академики не сомневались, что модель Кулибина под грузом рухнет. На конструкцию нагрузили 5500 пудов железа, а ей хоть бы что. По приказу Кулибина рабочие нагрузили на мост еще несколько тысяч штук кирпичей, оказавшихся во дворе академии для каких-то строительных надобностей. Затем изобретатель сам забрался на мост и пригласил всех собравшихся последовать его примеру. Публика стала прохаживаться по модели взад и вперед, та стояла, как гранитная скала. Тем не менее было решено оставить модель моста под грузом на три недели и посмотреть, что будет. А было то же самое – мост стоял незыблемо. Тогда уж академикам всем как одному пришлось подписать донесение императрице, доложив ей об успешном выполнении трудной задачи. По высочайшему повелению чертеж и описание модели моста были напечатаны, а после издана еще и большая гравюра, изображающая мост, каким он был бы при сооружении через Неву.