Кулибин решил тогда организовать часовую мастерскую. Он начал выпускать медные часы с кукушкой. Наиболее трудоемкой работой было изготовление зубчатых колес. Нарезка зубцов этих колес занимала слишком много времени, поэтому Кулибин стал отливать колеса из меди. Медные часы Кулибина получили широкое распространение среди нижегородских купцов.
Но любовь к технике заставляла изобретателя все время искать новых объектов для изучения, и, несмотря на выгоду, которую ему давала продажа медных часов, Кулибин бросает их производство и, предпочитая бедствовать, занимается починкой только сложных и любопытных часовых автоматов.
В это время ему было 28 лет. Отец его умер, и мучная торговля закрылась. Починка часов давала Кулибину возможность лишь скудного существования, так как часами обладала в Нижнем только знать и некоторая часть купечества, но и они предпочитали отдавать часы в починку столичным часовщикам.
Но вот однажды у губернатора испортились «часы с репетициями». Так назывались карманные часы, отбивающие четверти часа. В некоторых случаях они играли гаммы, а иногда даже и несложные музыкальные пьески. Кулибин, изучив механизм, отремонтировал губернаторские часы. Слава о замечательном механике распространилась теперь по всему Нижнему. Дворяне, помещики и купцы стали привозить к нему поломанные часы.
Мастерская Кулибина стала расширяться. Он пригласил к себе помощника и стал вместе с ним чинить часы любого сложного устройства. В свободное время Кулибин продолжает изучать математику и физику.
В 1764 году стало известно, что императрица Екатерина собирается посетить Нижний-Новгород. Кулибин решил к ее приезду построить диковинные репетичные часы новой конструкции. Для того чтобы изготовить такие часы, нужно было несколько лет работы, и, кроме того, требовались точные инструменты, золото для оправы и т. д. На всё это у Кулибина денег на было.
Помог изобретателю приятель его отца, богатый купец Костромин. Купец взял Кулибина, его семью и помощника на полное свое иждивение и выдал деньги на приобретение инструментов и материалов.
Работа над часами почти подходила к концу, когда неожиданно Кулибин прервал ее. Купец Извольский привез в Нижний для забавы телескоп, микроскоп и подзорную трубку. Кулибин выпросил их у Извольского, разобрал и решил сделать сам такие же приборы. Следует отметить, что в то время изготовление подобных приборов было производственной тайной мастеров. Поэтому Кулибину пришлось дойти до всего самому путем длительного и упорного эксперимента. Он подбирает нужные пропорции элементов для производства стекла, отливает стекло, изготовляет шлифовальные приспособления, опытным путем определяет фокусные расстояния и т. д.
Вот как он сам описывает свою работу над изготовлением этих приборов: «По случаю получил я для просмотра телескоп с металлическими зеркалами, который, разобрав, как в стеклах, так и в зеркалах, стал искать солнцу зажигательные точки и снимать отдаленную от тех зеркал и стекол до зажигательных стекол меру, по которой можно было бы узнать, каковые вогнутостью и выпуклостью для стекол и зеркал потребность делать медные формы для точения на песке зеркал и стекол и со всеми того телескопа сделал рисунок. Потом стал делать опыты, как бы против того составить металл в пропорции, и когда твердостно и белостно стал у меня выходить на оный сходственен, то из того по образцу налил я зеркал, стал их точить на песке на реченных и уже сделанных выпуклистых формах и над теми точеными зеркалами начал делать опыты, каким бы мне способом найти такую же чистую полировку, в чем и продолжалось немалое время, и, выпробовав одно зеркало в полировке на медной форме, натирал оную сожженным оловом и деревянным маслом, и так тем опытом из многих сделанных зеркал вышло одно большое зеркало и другое противоположное малое в пропорции и помощью Божию сделал такой же телескоп».
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)
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.
