Валерий Чумаков - Вернер фон Сименс. Личные воспоминания. Как изобретения создают бизнес
Наука и техника
Теперь я вернусь к начатому мной ранее краткому описанию моих научно-технических трудов, которое выше довел до 1850 года.
В период с 1850 по 1856 год мы с Гальске занимались в основном совершенствованием телеграфного аппарата и других электрических устройств, а также созданием новых и улучшением уже существующих измерительных приборов для научных и технических целей. Это была еще почти не тронутая производителями область, и мы в ней работали весьма плодотворно. Наши изобретения и конструкции быстро становились известными, особенно благодаря всемирным выставкам в Лондоне и Париже, разлетались по всему миру и ложились в основу множества видоизмененных, а по сути – наших аппаратов. Как уже отмечалось, только малая часть наших изобретений были запатентованы, большинство из них не были нигде описаны или описаны в журналах лишь много лет спустя после создания. Это, конечно, способствовало их скорейшему и широчайшему распространению и принесло нам массу заказов, но по той же причине нас часто отказывались признать авторами конкретного прибора или конкретной технологии. Я расскажу здесь только о некоторых направлениях, в которых двигалась наша конструкторская мысль.
Помимо практического производства ручного пишущего телеграфного аппарата Морзе, мы преобразовали его в скоростной прибор для нашей автоматической телеграфной системы, которую первоначально предполагали внедрить на больших российских линиях, первой из которых была вступившая в эксплуатацию в 1854 году линия Варшава – Санкт-Петербург. В этой системе телеграммы подготавливались с помощью так называемого трехключевого пробойника, который пробивал на ленте знаки Морзе так. Нажатием на первый ключ пробивалась простая дырка, нажатием на второй – двойная, а третий разделял на автоматически двигавшейся ленте слова одно от другого более или менее длинным интервалом. Далее пробитая лента протягивалась специальным движущим механизмом в приемном аппарате между валиком с платиновым покрытием и контактной пружинной группой либо электрическими щетками. При одиночной дырке на приемную станцию отправлялся сигнал точки, при двойной – тире. Поскольку обычные электромагниты с железными якорями отказывались работать достаточно быстро, мы создали для своих реле и пишущих аппаратов специальные магниты с легкими вращающимися стержнями, скомпонованными из пучков проводов или из тонких железных трубочек, с помощью которых можно было легко достигать нужной скорости.
Пробивать дырки на ленте своего электрохимического телеграфа придумал еще в 1850 году Бэйн, но у него не было подходящего механизма для скоростного пробоя. Уитстон в 1858 году удачно использовал мой трехключевой пробойник в своем скоропишущем электромагнитном аппарате, однако забыл указать, у кого он позаимствовал этот принцип.
Немало проблем было связано с устройством железнодорожной сигнальной системы, которой наша фирма занималась с момента основания. По немецким железнодорожным линиям необходимо было устроить специальные звонки, которые при отходе поезда должны были срабатывать на всем протяжении его маршрута. Такие звонки уже были созданы для Тюрингенской дороги Леонгардтом, но они плохо работали, поскольку сложно было на каждой станции содержать в постоянной готовности большие гальванические батареи, необходимые для работы звонка. Чтобы отказаться от батарей, мы решили воспользоваться магнитными индукторами, но существовавшие тогда магнитно-индукционные машины Сакстона и Шторера для этого не подходили. Мы создали индукторы нового типа, которые хорошо справились с этой задачей, а впоследствии вытеснили все подобные аппараты. Принцип их действия заключался в том, что вращающийся якорь был сделан из железного цилиндра с двумя глубокими продольными желобами для обмотки медной проволокой. Из-за характерных очертаний поперечного разреза этого якоря мы назвали его двутавровым якорем, но в Англии его стали называть Siemens-armature. Стальные магниты с дугообразными вырезами на концах окружают вращающийся цилиндр и устанавливаются вдоль него, что значительно усиливает магнитный эффект, но с некоторым интервалом, дабы они не мешали друг другу. Индукторы такого рода теперь используются повсюду, где необходимо получать из магнитной стали мощные токи.
Мои цилиндрические якоря с поперечной обмоткой обладали по сравнению со старыми конструкциями большей мощностью, меньшей массой и малой инерцией при быстром движении. Я использовал их для устройства очень простого и надежного стрелочного телеграфа, в котором цилиндры приводились в быстрое движение колесной передачей, работавшей от ручки передатчика, тогда как каждая половинка в свою очередь подавала в цепь попеременно положительный и отрицательный токи, а каждый импульс при этом передвигал стрелку приемника на одну букву. Достаточно было последовательно передвинуть ручку к желаемой букве, как на приемном аппарате стрелка указывала на нее же. Электромагнит принимающего аппарата был сделан из железного, вращающегося на оси цилиндра с выступами, двигавшимися между полюсами двух мощных подковообразных магнитов. Как только через его обмотку проходил положительный или отрицательный ток, якорь притягивался одним из магнитов и стрелка приемника делала шаг. Этот быстрый и точный аппарат со стрелочным указателем пользовался особенно большой популярностью у железнодорожных компаний, да и сейчас его еще можно кое-где встретить.
Для использования в реле широчайшее применение получили описанные выше поляризованные магниты, то есть магниты, вращающийся якорь которых имеет два конечных положения в зависимости от того, прошел по их обмотке положительный или отрицательный ток. С помощью таких поляризованных реле, используя короткие индуктивные токи, легко передавать сообщения, используя азбуку Морзе, когда при одном направлении тока аппарат начинает рисовать черту, а при другом – прекращает. В этом случае длина передаваемых тире зависит не от продолжительности подачи тока, а от интервала между двумя последовательными короткими импульсами токов различных направлений.
На этом принципе построено несколько наших телеграфных конструкций; я расскажу о самой интересной из них – индуктивном пишущем телеграфе. Необходимые для его работы короткие переменные токи создаются замкнутыми электромагнитами, обмотка первичной катушки которых состоит из короткой проволоки большого диаметра, а вторичной – из длинной малого диаметра. В первичную катушку поступает ток, необходимый для передачи сигналов азбуки Морзе. Когда их пускают или прерывают, на вторичной катушке, связанной с линией и с землей, возникают сильные индуктивные токи различных направлений, которые и передают на аппарат приемной станции требуемые знаки. Замкнутые электромагниты с большими железными сердечниками позволяют достичь в индукторах наиболее равномерного напряжения тока при его подаче и отключении.
Такой пишущий телеграф прекрасно работал даже на самой большой воздушной телеграфной линии с единственным элементом Дэниела[154]. Для подземных и подводных линий индуктивные переменные токи также оказались весьма выгодны, поскольку с их помощью сигнал можно было передавать на большие расстояния и с большей скоростью. Как уже было сказано, проложенная в 1857 году линия Сардиния – Мальта – Корфу была полностью оборудована пишущими индуктивными телеграфами нашей конструкции. Руководивший прокладкой первого трансатлантического кабеля господин Уайтхаус годом позже использовал на линии индуктивные токи, но, к сожалению, проработала она недолго из-за порчи изоляции. Поэтому впоследствии на дальних подводных линиях вернулись к использованию зеркальных гальванометров Томсона с электрическими батареями.
На наземных линиях связи использовать короткие индуктивные токи также оказалось проблематично, поскольку токи здесь должны были быть весьма сильными, способными инициировать механическое действие на дальнем конце. Но так как содержать очень большие батареи, которые требовались для дальних линий на постоянном или батарейном переменном токе, было очень сложно и дорого, мы с Гальске попытались создать механический преобразователь батарейных токов низкого напряжения в постоянные токи более высокого напряжения. Эти созданные нами аппараты были представлены на всемирных выставках в Лондоне и Париже. Но и в них токи хоть и были высокого напряжения, все же не обладали необходимой стабильностью. Только после того, как я построил так называемую пластиночную машину, удалось с помощью вольтовой индукции получить постоянные токи с относительно стабильным напряжением.
