Анатолий Томилин - Заклятие Фавна
Несмотря на отставание, столь красочно описанное профессором Вильке, именно в области электротехники русская инженерная мысль в конце XIX столетия добилась особенных успехов. В 50-х годах интерес общественности стали привлекать опыты с электрическим освещением дугой, открытой В.В. Петровым. Уже в 1849 году на петербургских улицах вспыхнули первые рукотворные звезды, демонстрируя жителям столицы свой нестерпимый блеск. Конечно, это были пока только кратковременные демонстрационные, опыты.
В первых лампах угли быстро сгорали, и дуга разрывалась. У каждого фонаря приходилось ставить человека, вручную сближавшего электроды по мере их сгорания. Поэтому был необходим автоматический регулятор. Над решением этой проблемы упорно работали изобретатели в разных странах. И вот в 1855 году в иностранных журналах появилось сообщение о создании негаснущей дуговой лампы — «электрического солнца» русским изобретателем Александром Шпаковским, преподавателем физики Павловского кадетского корпуса.
Летом следующего года десять «электрических солнц» Шпаковского устанавливаются на площади перед Лефортовским дворцом в Москве. Там должен был состояться торжественный прием по случаю коронации Александра II. После окончания торжеств подполковник Шпаковский показал невиданный дотоле осветительный прибор своим воспитанникам-кадетам, вызвав их откровенный восторг.
В лаборатории корпуса Александр Ильич плавил в нестерпимо жарком пламени дуги различные металлы, однажды даже сжег алмаз… Затаив дыхание, следили зрители за увлекательными экспериментами. Вот только кончились они печально. Увлеченный происходящим, Александр Ильич нечаянно взялся обеими руками за оголенные токонесущие проводники и получил сильнейший электрический удар. Ладони рук и пальцы обгорели едва не до костей. Экспериментатор долго болел. Да и поправившись, до конца своей жизни уже далеко не с той ловкостью мог работать руками. Однако изобретательство он не оставил, лишь перешел к другим отраслям техники. Поражаешься сегодня широте его интересов. Шпаковский занимался кроме изобретения электротехнических приборов конструированием сигнальных фонарей для флота, паровых котлов и пожарных локомобилей, а также всевозможных насосов. Он изобрел паровую форсунку и много сделал для внедрения в практику жидкого топлива для паровых котлов — нефти и мазута. Шпаковский был пионером научной фотографии в России и, выйдя в отставку, занимался в Кронштадтских минных мастерских ракетными составами и порохами.
Среди технической интеллигенции Петербурга он был уважаемым человеком. В 1880 году, когда в Русском техническом обществе открылся VI (электротехнический) отдел, он был избран в него наряду с самыми видными электриками России — Чиколевым, Лачиновым, Яблочковым и другими.
В том же году во время испытаний самодвижущейся мины произошел внезапный взрыв устройства. Изобретателя тяжело контузило. Он не мог стоять на ногах, поскольку был поврежден центр равновесия в организме. Правда, с помощью матросов он еще некоторое время пытался подходить к верстаку и рабочему столу, но здоровье оказалось окончательно подорванным. Через год Александр Ильич Шпаковский скончался в госпитале, не оставив после себя даже минимальных средств, необходимых для похорон.
27 мая 1872 года в Петербурге состоялось первое публичное заседание Русского физического общества. Вместе с профессорами университета — Дмитрием Ивановичем Менделеевым, Федором Фомичом Петрушевским, а позднее и Александром Степановичем Поповым — в организации этого общества, сыгравшего такую видную роль в становлении и развитии русской физики, принимал деятельное участие выдающийся физик и электротехник Дмитрий Александрович Лачинов. Прекрасный, душевный человек, очень отзывчивый, по свидетельствам современников, товарищ, остроумный собеседник недюжинного ума, он очень скоро стал настоящей душою небольшого, но дружного кружка петербургских физиков. Лачинов, по словам его многолетнего ассистента и близкого друга Г.А. Любославского, «вне своих научных занятий… всегда являлся живым, бодрым, впечатлительным человеком, любящим общество, музыку, спорт. Куда бы он ни появлялся, всегда и неизменно… вносил своим появлением оживление».
Поступив по окончании университета в Земледельческий институт (позже — Лесной), Лачинов прежде всего реорганизовал и переоборудовал физическую лабораторию. Темой своих опытов и самостоятельных работ выбрал исследование электрической дуги. В то время впервые осветительные приборы, изобретенные Лодыгиным и Яблочковым, были уже мировой сенсацией. В Англии организовали даже специальную парламентскую комиссию для сравнения достоинств газового и электрического освещения.
В Петербурге в этот период создавался первый русский электротехнический журнал «Электричество». И первый номер его, вышедший в 1880 году, открывался статьей Д. А. Лачинова «О результатах, добытых английской парламентской комиссией по электрическому освещению». Дмитрий Александрович подробно информировал русских читателей о признании английскими учеными бесспорного преимущества перед газовым освещением «русского света», который давали удивительные дуговые свечи изобретателя Павла Яблочкова.
Перед электриками всего мира в полный рост вставала проблема передачи энергии на расстояние. Здесь уместно напомнить, что с увеличением длины проводов растет их сопротивление, а следовательно, увеличиваются и потери мощности на нагревание самой линии передачи. И к потребителю в конце линии приходит значительно меньшая мощность. Единственный способ уменьшить потери инженеры видели в увеличении толщины проводов. Но это упиралось в экономическую нецелесообразность таких линий.
В 1874 году после серии опытов изобретатель, артиллерийский офицер Федор Аполлонович Пироцкий сформулировал новые условия для дальней передачи. Он писал: «При малом же внутреннем сопротивлении в машинах они могут действовать лишь при малом только внешнем сопротивлении, т.е. при недлинной проволоке». Получалось, что для обеспечения дальних передач нужно было уменьшить ток во внешней цепи. Но как? Пироцкий найти решения не сумел и стал заниматься опытами по передаче электроэнергии по рельсам железных дорог. Тогда за разработку этой важнейшей проблемы времени взялся Лачинов. В сравнительно небольшой статье, напечатанной в журнале «Электричество», он изложил свои выводы. Это была серьезная, основополагающая работа, выполненная на высоком научном уровне. Дмитрий Александрович рассмотрел практически все основные вопросы, касающиеся современной ему теории электрогенераторов, двигателей и линий передач. Согласно выводам Лачинова, при увеличении сопротивления проводов, то есть с ростом длины линий передачи, для сохранения коэффициента полезного действия следовало увеличивать скорость вращения машин как на передающем, так и на приемном концах линии. Увеличивать скорость пропорционально корню квадратному из сопротивления. Он писал: «Если, например, увеличим (сопротивление проводов — А.Т.) в 100 раз, то при передаче того же числа лошадиных сил скорость будет десятерная». И тут же в примечании добавлял: «…а сила тока одна десятая первоначальной». При увеличении скорости вращения якорей генераторов, понятно, росла их электродвижущая сила. Так был сформулирован основной принцип передачи электроэнергии на большие расстояния — линии должны быть высоковольтными. К сожалению, должной оценки его труды не получили. Идеи линий передачи электроэнергии на большие расстояния были злободневны. Эту задачу решали в разных странах, В Америке ею занимался Эдисон, в Германии — служащий фирмы «Сименс — Гальске» некто Оскар Фрелих, во Франции — Марсель Депре…
На Мюнхенской электротехнической выставке в 1882 году Депре построил и демонстрировал первую в Европе силовую электропередачу Мисбах — Мюнхен, передававшую энергию на расстояние 57 километров по обыкновенной телеграфной проволоке. Это достижение произвело впечатление. Теперь можно было сказать, что электричество шло не только на смену громоздкой и неэкономичной паровой машине, оно давало возможность в будущем использовать огромные запасы низкосортного топлива, до того понапрасну пропадавшего вдалеке от промышленных центров. Скрытая энергия могла по проводам доставляться куда нужно. Мало того, электрические машины-генераторы вкупе с линиями передачи позволяли приступить к использованию энергии горных рек и водопадов. Перспективы открывались головокружительные, если бы… Ах, это «если»! Как оно мешает всегда непрерывному движению прогресса в любой отрасли…
Дело заключалось в том, что высокое напряжение в линии было опасно для людей и неудобно для техники. Оно требовало улучшения изоляции и осторожности в обращении. Высокое напряжение, столь необходимое для экономичной передачи, у потребителя надо было снижать, этого требовала вся прикладная электротехника. Но как это делать, никто не знал.
